МНОГОСЛОЙНЫЙ ЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2015 года по МПК F21H1/00 

Данное техническое решение относится преимущественно к средствам защиты человека от поражающего действия травмирующих элементов (зубы животных, ножи, осколки, пули). Оно предназначено для использования в области изготовления защитной одежды и средств защиты людей, животных, а также различных объектов, подверженных опасности механического разрушения.

Известны многослойные защитные материалы (ЕР 0310199 А1, 05.04.1989. ЕР 0082495 А2, 29.06.1983. WO 9423262 A1, 13.10.1994. DE 3515726 A1, 06.11.1986. US 5187003, 16.02.1993), причем в ЕР 0310199А1 представлена пуленепробиваемая ткань из полимерных нитей, имеющих высокие прочность, модуль и молекулярную массу. В ЕР 0082495А2 представлен защитный материал, содержащий слои, одни из которых расположены между наружными слоями и выполнены из наклоненных по отношению друг к другу защитных элементов. В WO 9423262 A1 представлен бронированный защитный материал, состоящий из нескольких слоев, выполненных из высокопрочного тканого материала с вертикальными элементами, причем материал получен путем сшивания ткани высокопрочными нитями. В DE 3515726 A1 представлен многослойный защитный материал, содержащий слои, каждый из которых выполнен из армированных бесконечных нитей, при этом слои расположены друг на друге и соединены между собой.

Известен антитравматический пакет, состоящий из демпфирующих систем, которые выполнены из пяти слоев ткани из переплетного некрученого полотна с линейной плотностью 1000 текс, склеенных пленкой из полиэтилена, и амортизационного подпора из вертикально расположенных полос полиэтилена (RU 2125223 C1, 20.01.1999).

Известен стойкий к пробиванию материал, имеющий, по меньшей мере, двойной слой тканого материала, содержащий первый слой ткани, содержащий первый набор нитей с от 3,5 до 20 нитей/см, с линейной плотностью, по меньшей мере, равной 210 дтекс, и составляющий, по меньшей мере, 65% от массы ткани, и второй набор нитей с от 0,5 до 16 нитей/см, с линейной плотностью, по меньшей мере, равной 50 дтекс, причем второй набор нитей расположен поперечно по отношению к первому набору нитей, а отношение количества нитей/см в первом наборе к соответствующей величине для второго набора >1, и второй слой ткани, содержащий первый набор нитей с от 0,5 до 16 нитей/см, с линейной плотностью, по меньшей мере, равной 50 дтекс, и второй набор нитей с от 3,5 до 20 нитей/см, с линейной плотностью, по меньшей мере, равной 210 дтекс, и составляющий, по меньшей мере, 65% от массы ткани, причем второй набор нитей расположен поперечно по отношению к первому набору нитей, а отношение количества нитей/см во втором наборе к соответствующей величине в первом наборе >1, причем первый и второй наборы нитей в первом слое ориентированы параллельно по отношению к первому и второму наборам нитей, соответственно, во втором слое (RU 2279033 C2, 27.06.2006). В этом материале отношение линейной плотности первого набора нитей к линейной плотности второго набора нитей в первом слое и отношение линейной плотности второго набора нитей к линейной плотности первого набора нитей во втором слое >1. Отношение линейной плотности первого набора нитей к линейной плотности второго набора нитей в первом слое и отношение линейной плотности второго набора нитей к линейной плотности первого набора нитей во втором слое >4,2. Отношение линейной плотности первого набора нитей к линейной плотности второго набора нитей в первом слое и отношение линейной плотности второго набора нитей к линейной плотности первого набора нитей во втором слое >5,9. В материале, по меньшей мере, один набор из второго набора нитей первого слоя и первого набора нитей второго слоя содержит от 0,5 до 8 нитей/см. В материале нити слоев в двойном слое соединены друг с другом при помощи клеящего вещества. Первый набор нитей первого слоя и второй набор нитей второго слоя содержат высокопрочные нити, выбираемые из арамида, полиэтилена и поли-п-фениленбензобисоксазола (РВО). В материале второй набор нитей первого слоя и первый набор нитей второго слоя выбраны из пряжи на основе сложного полиэфира, полиэтилена, полипропилена и арамида. В материале первый набор нитей первого слоя и второй набор нитей второго слоя содержат арамидные нити, а второй набор нитей первого слоя и первый набор нитей второго слоя содержат нити на основе сложного полиэфира. В материале линейная плотность первого набора нитей в первом слое и второго набора нитей во втором слое находится в диапазоне от 210 до 6720, предпочтительно от 420 до 3360, более предпочтительно от 420 до 1680 дтекс, а наиболее предпочтительно от 840 до 1100 дтекс. Линейная плотность второго набора нитей в первом слое и первого набора нитей во втором слое находится в диапазоне от 50 до 280 дтекс, а предпочтительно 80-140 дтекс.

Первый набор нитей первого слоя и первый набор нитей второго слоя являются основными нитями, а второй набор нитей первого слоя и второй набор нитей второго слоя являются уточными нитями. В материале, по меньшей мере, одна из внешних сторон двойного слоя снабжена защитным слоем.

Известен многослойный защитный материал (принятый в качестве прототипа), содержащий защитные элементы, прикрепленные к гибкой основе, и поглощающий амортизирующий слой, который выполнен из отдельных составляющих с возможностью их перемещения одна относительно другой, причем защитные элементы закреплены на гибкой основе с возможностью их перемещения, по крайней мере, с одной стороны гибкой основы (RU 2030705, 10.03.1995). Этот материал снабжен антифрикционными слоями, расположенными, по крайней мере, между отдельными составляющими поглощающего амортизирующего слоя и/или защитными элементами. Антифрикционные слои выполнены в виде гибких листов из полиэтилена, или пропилена, или тефлона. Составляющие поглощающего амортизирующего слоя пропитаны антифрикционным составом. В качестве антифрикционного состава он содержит дисульфид молибдена, или графит, или расплав полиэтилена, или полипропилена, или тефлона. Защитные элементы расположены встык, причем над местом стыка расположены дополнительные защитные элементы, закрепленные на гибкой основе вдоль стыка и в их центральной части по крайней мере в двух точках. Расстояние b между защитными элементами в месте стыка и ширина с дополнительного защитного элемента, прикрывающего стык, находятся в следующем соотношении: a>cb+2k, где а - ширина защитного элемента, мм; b - расстояние между защитными элементами в месте стыка, мм; с - ширина дополнительного защитного элемента, мм; k - постоянная, равная 4-16 мм.

Предусмотрена защитная одежда, состоящая из защитных элементов, размещенных в текстильных карманах, прикрепленных к монтажной плате, и поглощающего амортизирующего пакета, причем поглощающий амортизирующий пакет выполнен из отдельных составляющих с возможностью их перемещения одна относительно другой, а текстильные карманы закреплены на монтажной плате по крайней мере с одной стороны и с возможностью их перемещения. Одежда снабжена силовой лентой для прикрепления свободных концов текстильных карманов к монтажной плате с возможностью их регулировки. Одежда выполнена в виде жилета и снабжена чехлом, тканевым экраном и эластичной лентой и/или гибким эластичным пористым материалом, прижимающим карманы к амортизационному пакету и/или монтажной плате. Одежда снабжена антифрикционными слоями. Антифрикционные слои расположены по крайней мере между составляющими поглощающего амортизирующего пакета, и/или текстильными карманами, и/или защитными элементами. Антифрикционные слои выполнены в виде гибких листов из полиэтилена, или пропилена, или тефлона. Составляющие амортизационного пакета пропитаны антифрикционным составом. В качестве антифрикционного состава она содержит дисульфид молибдена, или графит, или расплавы полиэтилена, или пропилена, или тефлона. Текстильные карманы с защитными элементами расположены встык, причем над местом стыка расположены дополнительные защитные элементы, размещенные в текстильных карманах, закрепленных в центральной части вдоль стыка на монтажной плате (RU 2030705).

Существенным недостатком многослойного защитного материала (прототипа) является его сложность и большая удельная масса, ограничивающие применение материала для изготовления из него одежды, закрывающей части тела по всей площади одежды. Это снижает защитные возможности материала.

Техническим результатом изобретения является повышение защитных свойств материала.

Технический результат получен многослойным защитным материалом, содержащим стойкие к разрыву и связанные между собой, по меньшей мере, один внутренний слой, один промежуточный слой и один наружный слой, отличающимся тем, что промежуточный слой своими противоположными концами соединен с внутренним слоем так, что он имеет возможность перемещения его средней части по внутреннему слою, наружный слой образован множеством элементов, которые расположены внахлест по отношению друг к другу, и каждый элемент закреплен одной своей стороной на промежуточном слое, последний выполнен из пленки, имеющей гладкие скользящие поверхности для скольжения по ним наружного и внутреннего слоев материала.

На фиг.1 показана схема защитного материала на виде спереди в вертикальном рабочем положении.

Защитный материал содержит, по меньшей мере, один внутренний слой 1, один промежуточный слой 2 и один наружный слой 3. Наружный слой 3 расположен на лицевой стороне материала. В иных исполнениях вариантов материала слоев 1-3 может быть несколько, при этом количество слоев получают расчетным и опытным путями. Промежуточный слой 2 противоположными концами 4 и 5 соединен с внутренним слоем 1 с возможностью перемещения средней части 6 промежуточного слоя относительно внутреннего слоя 1 путем скольжения средней части 6 по смежной поверхности внутреннего слоя 1.

Наружный слой 3 образован множеством отдельных друг от друга элементов 7, которые закреплены на промежуточном слое 2 и расположены внахлест по отношению друг к другу так, что каждый элемент 7 или накрывает собой частично поверхность смежного с ним элемента на расчетном расстоянии, или сам находится накрытым смежным элементом как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. В рабочем положении материала упомянутый нахлест в вертикальном направлении (вертикальный нахлест) показан высотой h, равной расстоянию от нижней кромки элемента 7 до точки крепления смежного элемента с промежуточным слоем. Установлено, что значение h наиболее эффективно при следующей зависимости h=(0,3-0,5)H, где Н - высота элемента 7. В рабочем положении материала нахлест в горизонтальном направлении (горизонтальный нахлест) показан длиной l, равной расстоянию между боковыми кромками смежных элементов 7 в горизонтальном направлении. Установлено, что значение l наиболее эффективно при зависимости l=(0,3-0,5)L, где L - длина элемента 7 в горизонтальном направлении. Каждый элемент 7 закреплен одной своей верхней стороной 8 на промежуточном слое 2. Промежуточный слой 2 выполнен из высокопрочной пленки, имеющей гладкие скользящие поверхности 9 и 10, предназначенные для скольжения по ним элементов 7 наружного слоя 3 и внутреннего слоя 1 материала. Промежуточный слой 2 может быть выполнен также из любого другого известного высокопрочного материала, имеющего гладкие скользящие поверхности для скольжения по ним наружного и внутреннего слоев материала.

Указанные концы промежуточного слоя 2 соединены с внутренним слоем 1 соединителями 11. Каждый элемент 7 закреплен на промежуточном слое 2 другими соединителями 12, которые расположены преимущественно на одной линии. Соединители 11 и 12 выбраны из числа известных средств соединения элементов (клей, нитки, быстроразъемные элементы - липучки). Внутренний слой 1 и каждый элемент 7 наружного слоя выполнены из различных высокопрочных тканых полотен, причем прочность внутреннего слоя 1 на разрыв выше прочности каждого элемента 7 наружного слоя. Существенно, что каждый элемент 7 материала закреплен своей верхней стороной 8 на промежуточном слое 2 таким образом, что его боковые стороны 13 и нижняя сторона остаются свободными, ниспадающими сверху вниз. В этой связи защитный материал в его вертикальном положении имеет верхнюю сторону 14 и нижнюю сторону 15. В этом положении материала ось симметрии каждого элемента 7 всегда находится в вертикальном положении. В этом положении использование материала наиболее эффективно.

В случае использования описанного материала для пошива защитной одежды ее кроят таким образом, чтобы в вертикальном положении ось симметрии каждого элемента 7 располагалась вертикально.

Каждый упомянутый слой материала может иметь различную плотность, прочность и толщину, параметры этих значений выбираются расчетным путем, при условии что каждый слой должен обладать гибкостью, необходимой для наибольшей эффективности облекания материалом защищаемого объекта. Каждый упомянутый слой материала может быть выполнен многослойным, состоящим из двух или нескольких не идентичных по прочности слоев. Также в случае изготовления из материала защитных отдельных блоков, налагаемых на защищаемый объект, эти блоки конструируют таким образом, чтобы при наложении блока на защищаемый объект элементы 7 материала, из которого изготавливают блок, были ориентированы вертикально. Такие защитные блоки могут быть прикреплены к обычной одежде в местах, наиболее уязвимых для поражающего действия. Отдельные защитные блоки, выполненные из материала, могут быть закреплены быстроразъемными соединителями на теле человека, или на теле животного, или какого-либо объекта, требующего защиты.

Работает материал следующим образом. При воздействии на материал колющими элементами или любыми известными пробивающими элементами (далее - травматическими элементами) эти травматические элементы встречают сопротивление элементов 7 материала. При этом элементы 7 прижимаются к поверхности 9 промежуточного слоя 2, скользят по поверхности 9 и частично смещают направление усилия травматического элемента. Одновременно с этим поверхность 10 промежуточного слоя прижимается к поверхности внутреннего слоя 1, скользит по внутренней поверхности внутреннего слоя 1 и дополнительно смещает направление усилия травматического элемента. В результате усилие травматического элемента разлагается на разные составляющие, а результирующая сила, направленная на разрыв внутреннего слоя, снижается. В установленных пределах прочности материала травматические элементы не проходят через материал. В этих случаях травматические элементы не касаются тела человека, что исключает разрывы кожи и кровотечения. В связи с изложенными особенностями данного технического решения защитные свойства материала повышаются.

Многослойный защитный материал предназначен преимущественно для изготовления защитной одежды от поражающего действия колющих, ударных и режущих элементов. Техническим результатом является повышение защитных свойств материала. Технический результат получен указанным материалом, содержащим стойкие к разрыву и связанные между собой, по меньшей мере, один внутренний слой, один промежуточный слой и один наружный слой. Особенностью технического решения является то, что промежуточный слой своими противоположными концами соединен с внутренним слоем так, что он имеет возможность перемещения и скольжения его средней части по внутреннему слою, а наружный слой образован множеством элементов, которые расположены внахлест по отношению друг к другу. Каждый элемент закреплен одной своей стороной на промежуточном слое, последний выполнен из пленки или пленочного материала, имеющего гладкие скользящие поверхности для скольжения по ним наружного и внутреннего слоев материала. 1 ил.

Многослойный защитный материал, содержащий стойкие к разрыву и связанные между собой, по меньшей мере, один внутренний слой, один промежуточный слой и один наружный слой, отличающийся тем, что промежуточный слой своими противоположными концами соединен с внутренним слоем так, что он имеет возможность перемещения его средней части по внутреннему слою путем скольжения по нему, наружный слой образован множеством элементов, которые расположены с нахлестом по отношению друг к другу в вертикальном и горизонтальном направлениях, при этом каждый элемент закреплен одной своей стороной на промежуточном слое так, что незакрепленная часть элемента свободно расположена на промежуточном слое с возможностью перемещения и скольжения по нему, причем последний выполнен из высокопрочного пленочного материала, имеющего гладкие скользящие поверхности для скольжения по ним наружного и внутреннего слоев материала.