БРОНЕПАНЕЛЬ Российский патент 2025 года по МПК F41H1/02 F41H5/04 B32B7/00 

Настоящее изобретение относится к пулестойким материалам и может быть использовано при производстве бронежилетов или иных средств броневой индивидуальной защиты и для защиты техники, оборудования, зданий и сооружений.

Известна пуленепробиваемая панель, содержащая множество скрепленных, чередующихся и расположенных под углом слоев неволокнистой ленты из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, причем указанные слои скрепляются вместе посредством применения тепла с температурой не менее 150 градусов по Фаренгейту и давлением не менее 150 фунтов на квадратный дюйм; каждый из указанных слоев неволокнистой ленты из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы содержит множество ленточных полосок неопределенной длины с модулем упругости более 1400 грамм/денье, которые соединены в продольном направлении вместе в листовую структуру; указанная листовая структура включает частично перекрывающиеся или примыкающие друг к другу полосы неволокнистой ленты из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, которые скреплены под действием тепла и давления для образования стыков между соседними полосами, при этом указанные стыки имеют более высокую прочность и более высокий модуль упругости, чем части листа снаружи; указанное множество ленточных полосок соединено вместе путем каландрирования множества указанных перекрывающихся или примыкающих друг к другу полосок при температуре от 120°С до 155°С и при давлении по меньшей мере 300 фунтов на линейный дюйм (пли) и при натяжении от 0,3 грамм/денье до 5 грамм/денье (публикация US 07923094, МПК B29C 65/00, B32B 37/10, B32B 37/22, дата подачи 26.11.2008 г., дата выдачи патента 12.04.2011 г.).

Известен композитный пулестойкий единый материал, который образован перекрещивающимся наложением N единых слоев, каждый из которых состоит из двухслойной структуры, где 1≤N≤8, причем к двум сторонам N единых слоев прикреплена органическая тонкая пленка, а угол перекрещивания каждого смежного слоя составляет 45-90°, при этом первый слой двухслойной структуры является пулестойкой волокнистой лентой с однонаправленной ориентацией волокна, покрытой первым полимерным адгезивом, второй слой является пулестойкой волокнистой лентой с однонаправленной ориентацией волокна, покрытой вторым полимерным адгезивом, причем модуль упругости при растяжении первого полимерного адгезива составляет меньше 6 МПа, а модуль упругости при растяжении второго полимерного адгезива составляет больше 6 МПа; модуль потерь первого полимерного адгезива и второго полимерного адгезива является таким же, как и модуль потерь пулестойкого волокна при температуре 30-40°C, при одинаковых условиях тестовой частоты и напряжения (патент RU2642797, МПК F41H 1/02, F41H 5/04, B32B 27/12, дата подачи 08.04.2014 г., дата публ. 26.01.2018 г.).

Известна пуленепробиваемая пластина, которая представляет собой многослойный лист ленточного типа из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, сформированный методом горячего прессования или изготовленный из многослойной ленты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, при этом пуленепробиваемая пластина образована горячим прессованием 20-200 слоев, предпочтительно 30-150 слоев листов полиэтиленовой ленты со сверхвысокой молекулярной массой (публикация CN204612597, МПК F41H 5/04, F41H 5/06, F41H 5/08, B32B 27/32, B32B 27/02, дата подачи 31.12.2014 г., дата публикации 02.09.2015 г.).

Общими недостатками известных бронепанелей являются их значительный вес и низкая баллистическая защита. Задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, а технический результат заключается в снижении массы бронепанели и обеспечении высокой баллистической защиты.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что бронепанель содержит множество скрепленных слоев нетканой многослойной ленты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (далее СВМПЭ), которая образована перекрещивающимся наложением N слоев однонаправленных нитей СВМПЭ, где 1≤N≤8, при этом угол перекрещивания каждого смежного слоя однонаправленных нитей СВМПЭ составляет 30-120 градусов, один слой однонаправленных нитей СВМПЭ обладает поверхностной плотностью 10-25 г/м², причем содержание нитей СВМПЭ в одном слое составляет 80-97% масс., а связующего 3-20% масс.

Угол перекрещивания между смежными слоями однонаправленных нитей СВМПЭ в диапазоне 30-120 градусов повышает баллистическую защиту бронепанели. При содержании связующего выше 20% масс. из-за уменьшения содержания нитей СВМПЭ снижаются ударопрочные качества материала. Количества связующего же ниже 3% масс. недостаточно для надежного склеивания нитей друг с другом и слоев между собой, что в конечном итоге приведет к сдвигу нитей или к расслоению самой бронепанели, также ухудшая свойства бронепанели, обеспечивающие баллистическую защиту.

В качестве связующего можно использовать клей на водной основе или на основе растворителей.

Целесообразно, чтобы один слой однонаправленных нитей СВМПЭ включал 150-250 нитей с линейной плотностью 88,8 текс на 1 м ширины готовой ленты. При этом один слой материала может быть изготовлен с использованием нитей с другой линейной плотностью, в таком случае количество нитей изменится кратно числу изменения линейной плотности нити, то есть при уменьшении линейной плотности в Х раз количество нитей увеличивается в Х раз и наоборот.

При производстве жестких бронепанелей для защиты от пуль автоматов целесообразно скреплять слои нетканой многослойной ленты из СВМПЭ путем горячего прессования под давлением 100–200 кг/см² при температуре 115-130°C с получением бронепанели толщиной 5-35 мм.

При производстве мягких бронепанелей для защиты от пуль пистолетов и осколков целесообразно скреплять слои нетканой многослойной ленты из СВМПЭ путем их сшивания по углам бронепанели или по ее периметру с получением бронепанели с поверхностной плотностью 500-10000 г/м².

Целесообразно дополнительно прикреплять тонкую полимерную пленку сверху и снизу слоя нетканой многослойной ленты из СВМПЭ или между слоями нитей СВМПЭ. В мягких бронепанелях пленка предотвращает трение слоев друг о друга, которое приводит к разрушению структуры, смещение нитей и их распушанию. Кроме того, пленка служит в роли дополнительного демпфирующего материала при гашении энергии от попадания пули/осколка, а также препятствует быстрому намоканию по всей площади бронепанели, локализовывая намокание только с торцов из-за капиллярного эффекта. В жестких бронепанелях пленка расплавляется при горячем прессовании и предотвращает слипание нитей СВМПЭ друг с другом, образуя изоляцию и буферную зону.

Заявляемое изобретение проиллюстрировано на фиг. 1 и на фиг. 2, где схематически представлены диаграммы бронепанелей без покрытия полимерной пленкой (фиг. 1) и с пленочным покрытием (фиг. 2) с использованием следующих обозначений:

1 – слой однонаправленных нитей СВМПЭ;

2 – тонкая полимерная пленка.

Нетканая многослойная лента из СВМПЭ образуется перекрещивающимся наложением N слоев однонаправленных нитей СВМПЭ 1, где 1≤N≤8 и обычно четное. Угол перекрещивания каждого смежного слоя однонаправленных нитей СВМПЭ 1 составляет 30-120°. Дополнительно на верхний и нижний слои однонаправленных нитей СВМПЭ 1 сверху и снизу, соответственно, прикрепляют тонкую полимерную пленку 2.

На фиг. 3 представлена жесткая бронепанель, полученная путем горячего прессования, а на фиг. 4 – мягкая бронепанель, полученная путем сшивания по углам слоев нетканой многослойной ленты из СВМПЭ, и тканевый чехол для ее последующей упаковки.

В табл. 1 представлены результаты испытаний жестких бронепанелей с использованием 25 слоёв ленты из СВМПЭ (поверхностная плотность ленты 160 г/м², поверхностная плотность бронепанели 4,0 кг/м²), а также согласно заявляемому изобретению с использованием 29 слоёв ленты из СВМПЭ (поверхностная плотность ленты 100 г/м², поверхностная плотность бронепанели 2,9 кг/м²), которые подтверждают высокую баллистическую защиту заявляемых бронепанелей и снижение массы бронепанели, достигаемое благодаря меньшей поверхностной плотности ленты из СВМПЭ.

Таблица 1

Характеристика бронепанели Класс защитной структуры согласно ГОСТ 34286-2017 Условия испытаний Противоосколочная стокойсть, м/с 25 слоёв ленты из СВМПЭ (поверхностная плотность ленты 160 г/м², поверхностная плотность бронепанели 4,0 кг/м²) С2 (имитатор осколка) Нормальные климатические условия 576 25 слоёв ленты из СВМПЭ (поверхностная плотность ленты 160 г/м², поверхностная плотность бронепанели 4,0 кг/м²) С2 (имитатор осколка) После выдержки в воде 1 час 528 29 слоёв ленты из СВМПЭ (поверхностная плотность ленты 100 г/м², поверхностная плотность бронепанели 2,9 кг/м²) С2 (имитатор осколка) Нормальные климатические условия 612 29 слоёв ленты из СВМПЭ (поверхностная плотность ленты 100 г/м², поверхностная плотность бронепанели 2,9 кг/м²) С2 (имитатор осколка) После выдержки в воде 1 час 602

Изобретение относится к пулестойким материалам. Бронепанель содержит множество слоев неволокнистой многослойной ленты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), которая образована перекрещивающимся наложением N слоев однонаправленных нитей сверхвысокомолекулярного полиэтилена, где 1≤N≤8. Угол перекрещивания каждого смежного слоя однонаправленных нитей СВМПЭ составляет 30-120 градусов. Один слой однонаправленных нитей СВМПЭ обладает поверхностной плотностью 10-25 г/м². Причем содержание нитей СВМПЭ в одном слое составляет 80-97% масс., а связующего – 3-20% масс. Достигается снижение массы бронепанели и обеспечение высокой баллистической защиты. 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1.Бронепанель, содержащая множество скрепленных слоев нетканой многослойной ленты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, которая образована перекрещивающимся наложением N слоев однонаправленных нитей сверхвысокомолекулярного полиэтилена, где 1≤N≤8, отличающаяся тем, что угол перекрещивания каждого смежного слоя однонаправленных нитей сверхвысокомолекулярного полиэтилена составляет 30-120 градусов, один слой однонаправленных нитей сверхвысокомолекулярного полиэтилена обладает поверхностной плотностью 10-25 г/м², причем содержание нитей сверхвысокомолекулярного полиэтилена в одном слое составляет 80-97% масс., а связующего – 3-20% масс.

2.Бронепанель по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве связующего используют клей на водной основе или на основе растворителей.

3.Бронепанель по п. 1, отличающаяся тем, что один слой однонаправленных нитей сверхвысокомолекулярного полиэтилена включает 150-250 нитей с линейной плотностью 88,8 текс на 1 м ширины готовой ленты.

4.Бронепанель по пп. 1-3, отличающаяся тем, что слои нетканой многослойной ленты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена скрепляют путем горячего прессования под давлением 100-200 кг/см² при температуре 115-130°C с получением бронепанели толщиной 5-35 мм.

5.Бронепанель по пп. 1-3, отличающаяся тем, что слои нетканой многослойной ленты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена скрепляют путем их сшивания по углам бронепанели или по ее периметру с получением бронепанели с поверхностной плотностью 500-10000 г/м².

6.Бронепанель по пп. 1-3, отличающаяся тем, что дополнительно прикрепляют тонкую полимерную пленку сверху и снизу слоя нетканой многослойной ленты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена или между слоями нитей сверхвысокомолекулярного полиэтилена.