УСТОЙЧИВОЕ К ПРОБИВАНИЮ ТЕКСТИЛЬНОЕ ПОЛОТНО И ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКОЕ ТЕКСТИЛЬНОЕ ПОЛОТНО
TEXTILE FABRIC RESISTANT TO PUNCTURES AND ARTICLE CONTAINING SUCH TEXTILE FABRIC

ОПИСАНИЕ
Изобретение относится к устойчивому к пробиванию текстильному полотну и изделию, содержащему такое полотно.
Известны текстильные полотна, устойчивые к пробиванию, то есть предоставляющие защиту от нападения с огнестрельным, колющим и взрывающимся оружием. Нападение с огнестрельным оружием может происходить с применением боеприпасов в виде пуль или осколочных боеприпасов, так что устойчивое к пробиванию текстильное полотно должно способствовать по меньшей мере защите от пуль и защите от осколков. При нападении с взрывающимся оружием защищающее от осколков действие определяется применяемым устойчивым к пробиванию текстильным полотном. Поэтому потребность в устойчивых к пробиванию текстильных полотнах с защитой от пуль и защитой от осколков существует уже давно, причем в последнее время возникла растущая потребность в устойчивых к пробиванию текстильных полотнах, которые имеют улучшенную защиту от осколков при той же самой защите от пуль.
Поэтому перед данным изобретением стоит задача предоставить устойчивое к пробиванию текстильное полотно, которое имеет улучшенное защитное действие от осколков при том же уровне защиты от пуль.
2
2
Согласно данному изобретению указанная задача решается с помощью устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I), включающего по меньшей мере одну некрученую высокопрочную филаментную нить с прочностью на разрыв, которую измеряют согласно ASTM D-885 без скручивания, по меньшей мере 1100 МПа, которое отличается тем, что высокопрочная филаментная нить представляет собой настолько увеличенную в объеме высокопрочную филаментную нить, что текстильное полотно (I), которое включает увеличенную в объеме высокопрочную филаментную нить, имеет измеренную согласно DIN 53885 (октябрь 1997 г.) относительную сжимаемость, для определения которой измеряют начальную толщину с измерительным давлением от 0,5 Н/см и конечную толщину с измерительным давлением от 5 Н/см, причем относительная сжимаемость в f раз больше, чем относительная сжимаемость сравнительного текстильного полотна, получение которого отличается от получения устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) только тем, что высокопрочная филаментная нить сравнительного текстильного полотна не увеличена в объеме, причем f имеет значение от 1,2 до 5.
Тот факт, что получение вышеназванного сравнительного текстильного полотна отличается от получения устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению только тем, что высокопрочная филаментная нить сравнительного текстильного полотна не является увеличенной в объеме, означает в рамках данного изобретения то, что при получении сравнительного текстильного полотна прядут такой же образующий филамент исходный материал, и, следовательно, например, такой же образующий филамент полимер с такой же молекулярной массой, таким же способом прядения, с образованием высокопрочной филаментной нити, как и при получении устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению. Однако высокопрочная филаментная нить, которую применяют для получения устойчивого к пробиванию сравнительного текстильного полотна, не увеличена в объеме, и ее перерабатывают в сравнительное текстильное полотно таким же образом, как при получении устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению.
Неожиданно оказалось, что устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению отличается при одинаковой защите от пуль улучшенным защитным действием от осколков.
Это оказалось тем более неожиданно, так как необходимое согласно заявленному способу увеличение объема применяемой в устойчивом к пробиванию текстильном полотне (I) согласно изобретению высокопрочной филаментной нити сопровождается явным ухудшением механических свойств нити в виде уменьшения прочности на разрыв нити примерно на 20% и удлинения при разрыве нити примерно на 11%. Ввиду явно ухудшенных свойств нити специалист должен бы был ожидать, что защита от пуль и осколков текстильного полотна, полученного из такой нити, также должна ухудшиться. Специалист был бы уже удивлен, если защита от пуль и осколков текстильного полотна, содержащего такую нить, уменьшилась бы лишь незначительно. Поэтому для специалиста еще более поразительно, что защита от пуль и осколков текстильного полотна, содержащего такую нить, не только не уменьшается, а остается такой же высокой в плане защиты от пуль и даже существенно возрастает в части защиты от осколков.
Далее неожиданно оказалось, что устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению отличается улучшенным защитным действием от проколов, что тем более поразительно ввиду вышеописанного явного ухудшения механических свойств высокопрочной филаментной нити при указанном увеличении объема.
В предпочтительном варианте осуществления устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) включает высокопрочную филаментную нить с прочностью, измеренной согласно ASTM D-885 без скручивания, по меньшей мере 1700 мПа (120 сН/текс), особенно предпочтительно по меньшей мере 2160 мПа (150 сН/текс).
В следующем предпочтительном варианте осуществления устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) высокопрочную филаментную нить выбирают из группы, которая состоит из арамидной филаментной нити, филаментной нити из полибензоксазола, филаментной нити из полибензотиазола и термопластичной филаментной нити, такой как, например, филаментная нить из жидкокристаллического сложного полиэфира или из смесей по меньшей мере двух упомянутых филаментных нитей. В рамках данного изобретения это означает, что, например, когда высокопрочную филаментную нить выбирают из группы, то выбирают либо только арамидную филаментную нить, либо только филаментную нить из полибензоксазола, либо только филаментную нить из полибензотиазола, либо только термопластичную филаментную нить, такую как, например, филаментную нить из жидкокристаллического сложного полиэфира. Далее это означает в рамках данного изобретения, что, например, высокопрочная филаментная нить также может состоять из смеси арамидной филаментной нити с филаментной нитью из полибензоксазола, и/или из полибензотиазола, и/или термопластичной филаментной нитью, такой как, например, филаментной нитью из жидкокристаллического сложного полиэфира. Далее это означает в рамках данного изобретения, что, например, высокопрочная филаментная нить также может состоять из смеси филаментных нитей из полибензоксазола и полибензотиазола.
В рамках данного изобретения арамидная филаментная нить означает филаментную нить, которую получают из арамида, то есть из ароматического полиамида, в котором по меньшей мере 85% амидных связей (-CO-NH-) непосредственно связаны с двумя ароматическими кольцами. Особенно предпочтительный для данного изобретения ароматический полиамид представляет собой полипарафенилентерефталамид, гомополимер, который получается из полимеризации моль:моль парафенилендиамина и дихлорида терефталевой кислоты. Далее для данного изобретения пригодны ароматические сополимеры, в которых парафенилендиамин и/или дихлорид терефталевой кислоты частично или полностью заменены другими ароматическими диаминами и/или хлоридами дикарбоновых кислот.
В рамках данного изобретения филаментная нить из полибензоксазола и филаментная нить из полибензотиазола означают филаментные нити, которые получены из полибензоксазола или, соответственно, из полибензотиазола, то есть из полимеров с представленными далее структурными элементами, в которых азот связан с ароматическими группами, предпочтительно карбоциклическими, как в представленных структурных элементах. Однако упомянутые группы могут также быть гетероциклическими.
Далее связанные с азотом ароматические группы предпочтительно представляют собой шестичленные кольца, как в представленных структурных элементах. Однако упомянутые группы также могут быть образованы как конденсированные (fused) или неконденсированные (unfused) полициклические системы.
В предпочтительном варианте осуществления устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению имеет высокопрочные филаментные нити с титром отдельных филаментов в области от 0,4 дтекс до 3,0 дтекс, особенно предпочтительно в области от 0,7 дтекс до 1,5 дтекс, в частности в области от 0,8 дтекс до 1,2 дтекс.
В следующем предпочтительном варианте осуществления устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению имеет высокопрочные филаментные нити с титром нити в области от 100 дтекс до 6000 дтекс, особенно предпочтительно в области от 210 дтекс до 3360 дтекс, в частности в области от 550 дтекс до 1680 дтекс.
Устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению представляет собой предпочтительно ткань, трикотажное полотно, вязаное полотно или однонаправленное или многоосно ориентированное нетканое полотно.
Далее устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению может представлять собой двуслойную ткань. Строение такой двуслойной ткани описано в WO 02/075238.
Если устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению представляет собой ткань, данная ткань имеет предпочтительно полотняное, саржевое или сатиновое переплетение или их модификации или комбинации. Устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению можно получать из высокопрочной филаментной нити с увеличенным объемом, например на ткацком станке с жесткой рапирой, ткацком станке с гибкой рапирой, ткацком станке с микрочелноком, пневматическом ткацком станке или на бесчелночном гидравлическом ткацком станке.
Если устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению представляет собой трикотажное полотно или вязаное полотно, то данное трикотажное полотно или, соответственно, данное вязаное полотно предпочтительно выполнены таким образом, что нити согласно изобретению в по меньшей мере одном возможном направлении нитей проходят параллельно друг к другу и с помощью петлеобразующей связывающей нити системы фиксируются в трикотажном или, соответственно, вязаном полотне по меньшей мере одной нитью, с предпочтительно меньшей массовой и объемной долей.
Если устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению представляет собой многоосно ориентированное нетканое полотно, то данное многоосно ориентированное нетканое полотно предпочтительно состоит из от двух до шести, особенно предпочтительно из двух слоев параллельно лежащих высокопрочных филаментных нитей вышеописанного вида, причем высокопрочные филаментные нити одного слоя по отношению к высокопрочным филаментным нитям соседнего слоя имеют угол α, и α предпочтительно находится в области от 0° до 90° и особенно предпочтительно в области от 20° до 70°, причем особенно предпочтительным является значение α=45°. Далее данные по меньшей мере два слоя параллельно лежащих высокопрочных филаментных нитей вышеописанного вида, предпочтительно с помощью шов- или петлеобразующей соединяющей системы, по меньшей мере одной нитью предпочтительно с меньшей массовой и объемной долей по отношению к многоосно ориентированному нетканому полотну, соединяют друг с другом.
Устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению включает высокопрочную филаментную нить вышеописанного вида, которая отличается тем, что данная высокопрочная филаментная нить представляет собой высокопрочную филаментную нить увеличенного объема. При этом увеличение объема высокопрочной филаментной нити в принципе можно вызывать любыми способами, которые способны настолько повышать объем применяемой согласно заявленному способу высокопрочной филаментной нити, чтобы устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению, которое включает высокопрочную филаментную нить увеличенного объема, имело измеренную вышеописанным способом согласно DIN 53885 (октябрь 1997 г.) относительную сжимаемость, которая в f раз больше, чем относительная сжимаемость сравнительного текстильного полотна, получение которого от получения устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению отличается только тем, что высокопрочная филаментная нить сравнительного текстильного полотна не увеличена в объеме, причем значение f находится в области от 1,2 до 5.
Способом увеличения объема является, например, усадка. Следовательно, в предпочтительном варианте осуществления устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению высокопрочная филаментная нить увеличенного объема включает высокопрочные филаменты, предпочтительно арамидные филаменты, филаменты из полибензоксазола, филаменты из полибензотиазола, филаменты из жидкокристаллического сложного полиэфира или смесь из по меньшей мере двух упомянутых выше филаментов, и усаженных филаментов, таких как, например, полиакрилонитриловые филаменты. Для получения данной нити смешивают высокопрочные филаменты и способные к усадке филаменты, такие как, например, вытянутые полиакрилонитрильные филаменты, перерабатывают в смешанную филаментную нить, и у смешанной филаментной нити вызывают усадку, вследствие чего хотя высокопрочные филаментные нити сами не усаживаются, однако из-за усадки усаживаемых филаментов происходит увеличение объема, так что получается желаемая увеличенная в объеме высокопрочная филаментная нить.
Предпочтительным способом увеличения объема является текстурирование применяемой высокопрочной филаментной нити, например с помощью текстурирования ложным кручением или текстурирование вязанием, причем текстурирование вязанием является особенно предпочтительным. При этом текстурирование вязанием означает, что применяемую высокопрочную филаментную нить заправляют в кругловязальную машину, например с диаметром от 1 до 50 дюймов, с плотностью вязания предпочтительно от 5 до 20 петель, и образующийся рукав дважды в течение от 10 до 60 минут выдерживают при температуре >100°C в водяном паре, например в автоклаве, и затем снова распускают. Обработанная таким образом текстурированная вязанием пряжа имеет после обработки волнообразную структуру, и даже в том случае, если текстурированная вязанием высокопрочная филаментная нить представляет собой текстурированную вязанием арамидную филаментную нить. Последний факт удивителен для специалистов, так как до сих пор считалось, что арамидную филаментную нить нельзя текстурировать.
Согласно заявленному способу устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) имеет измеренную, как описано выше согласно DIN 53885 (октябрь 1997 г.), относительную сжимаемость, которая в f раз больше, чем относительная сжимаемость сравнительного текстильного полотна, получение которого отличается от получения устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению только тем, что высокопрочная филаментная нить сравнительного текстильного полотна не увеличена в объеме, причем f имеет значение в области от 1,2 до 5. В упомянутой области множителя f устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению при одинаковой защите от пуль имеет неожиданно улучшенное защитное действие от осколков и дополнительно улучшенное защитное действие от проколов. Если f меньше чем 1,2, то вышеописанная комбинация свойств не наблюдается. Если f больше 5, то получается структура, у которой меньшая степень ориентации в продольном направлении волокон приводит к явному уменьшению необходимого для защиты от пуль отвода энергии.
Вышеописанная неожиданная комбинация свойств улучшенного защитного действия от осколков при одинаковом защитном действии от пуль и дополнительно улучшенного защитного действия от проколов особенно явно проявляется, если множитель f находится в области от 1,4 до 4 и особенно предпочтительно в области от 1,6 до 3,0. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению множитель f имеет значение в области от 1,4 до 4 и в особенно предпочтительном варианте осуществления значение в области от 1,6 до 3,0.
Вышеописанная неожиданная комбинация свойств улучшенного защитного действия от осколков при одинаковом защитном действии от пуль и дополнительно улучшенного защитного действия от проколов, которая характерна для устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению, передается соответствующим изделиям, которые включают устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению. Поэтому изделие (AI), включающее по меньшей мере одно устойчивое к пробиванию текстильное полотно (I) согласно изобретению, также является частью данного изобретения, причем знакомый с изобретением специалист без затруднений может определить количество устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I) согласно изобретению необходимого для конкретного варианта осуществления изделия (AI).
В предпочтительном варианте осуществления изделие (AI) представляет собой
i) шлем, броню транспортного средства, керамические многослойные плиты или другие защитные устройства, которые укреплены с помощью полимерной матрицы, или
ii) противоосколочные маты, пулезащитные жилеты, противоосколочные жилеты, жилеты для защиты от холодного оружия или комбинации из по меньшей мере двух упомянутых изделий, как, например, комбинированный жилет для защиты от пуль и осколков.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изделие (AI) согласно изобретению представляет собой комбинированный жилет для защиты от пуль, осколков и проколов.
2
2
Далее, обозначенная в начале, лежащая в основе данного изобретения, задача решается с помощью устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II), включающего по меньшей мере одну некрученую высокопрочную филаментную нить с измеренной без скручивания согласно ASTM D-885 прочностью по меньшей мере 1100 мПа, которое отличается тем, что текстильное полотно (II) представляет собой, таким образом, увеличенное в объеме текстильное полотно, что данное увеличенное в объеме текстильное полотно имеет измеренную согласно DIN 53885 (октябрь 1997 г.) относительную сжимаемость, для определения которой измеряют начальную толщину с измерительным усилием 0,5 Н/см и конечную толщину с измерительным усилием 5 Н/см, причем относительная сжимаемость в f раз больше, чем относительная сжимаемость сравнительного текстильного полотна, которое отличается от увеличенного в объеме текстильного полотна только тем, что оно не увеличено в объеме, причем f имеет значение в области от 1,2 до 5.
Тот факт, что вышеупомянутое сравнительное текстильное полотно отличается от устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II) согласно изобретению только тем, что сравнительное текстильное полотно не увеличено в объеме, означает в рамках данного изобретения, что при получении сравнительного текстильного полотна прядут такие же образующие филамент исходные материалы, например такой же образующий филамент полимер с такой же молекулярной массой, таким же способом прядения, с образованием высокопрочной филаментной нити и затем таким же образом, как при получении устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II) согласно изобретению, перерабатывают в сравнительное текстильное полотно, однако при этом сравнительное текстильное полотно не увеличено в объеме.
Неожиданно оказалось, что устойчивость к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению также отличается при такой же защите от пуль улучшенным защитным действием от осколков и дополнительно улучшенным защитным действием от проколов.
Это оказалось тем более неожиданно, так как необходимое согласно предложенному способу изобретения увеличение объема устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II) согласно изобретению сопровождается явным ухудшением механических свойств устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II) согласно изобретению, например таких свойств как прочность на разрыв. Ввиду данного ухудшения специалисты должны были бы ожидать, что защита от пуль и осколков, а также от проколов данного ухудшенного в механических свойствах текстильного полотна согласно изобретению также ухудшится. Поэтому для специалистов должно было оказаться неожиданным то, что защита от пуль и осколков данного ухудшенного в механических свойствах текстильного полотна (II) согласно изобретению не только не ухудшилась, а осталась такой же высокой в области защиты от пуль и даже существенно повысилась в области защиты от осколков, и что устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению дополнительно показало улучшенное защитное действие от проколов.
В одном предпочтительном варианте осуществления устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению включает высокопрочную филаментную нить с измеренной согласно ASTM D-885 без скручивания прочностью по меньшей мере 1700 МПа (120 сН/текс), особенно предпочтительно по меньшей мере 2160 МПа (150 сН/текс).
В следующем предпочтительном варианте осуществления устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II) согласно изобретению высокопрочную филаментную нить выбирают из группы, которая состоит из арамидной филаментной нити, филаментной нити из полибензоксазола, филаментной нити из полибензотиазола и термопластичной филаментной нити, такой как, например, филаментная нить из жидкокристаллического сложного полиэфира или из смесей по меньшей мере двух упомянутых филаментных нитей. В рамках данного изобретения это означает по смыслу то же самое, что уже было разъяснено при описании устойчивого к пробиванию текстильного полотна (I).
В предпочтительном варианте осуществления устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению имеет высокопрочные филаментные нити с титром отдельных филаментов в области от 0,4 дтекс до 3,0 дтекс, особенно предпочтительно в области от 0,7 дтекс до 1,5 дтекс, в частности в области от 0,8 дтекс до 1,2 дтекс.
В следующем предпочтительном варианте осуществления устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению имеет высокопрочные филаментные нити с титром нити в области от 100 дтекс до 6000 дтекс, особенно предпочтительно в области от 210 дтекс до 3360 дтекс, в частности в области от 550 дтекс до 1680 дтекс.
Устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению представляет собой предпочтительно ткань, трикотажное полотно, вязаное полотно или однонаправленное или многоосно ориентированное нетканое полотно.
Далее устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению может представлять собой двуслойную ткань. Строение такой двуслойной ткани описано в WO 02/075238.
Если устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению представляет собой ткань, то данная ткань имеет предпочтительно полотняное, саржевое или сатиновое переплетение или их модификации или комбинации.
Если увеличенное в объеме устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению представляет собой трикотажное полотно или вязаное полотно, то данное трикотажное полотно или, соответственно, данное вязаное полотно предпочтительно выполнены таким образом, что нити согласно изобретению по меньшей мере в одном возможном направлении нитей проходят параллельно друг к другу и с помощью петлеобразующей связывающей нити системы фиксируются в трикотажном или, соответственно, вязаном полотне по меньшей мере одной нитью с предпочтительно меньшей массовой и объемной долей.
Если увеличенное в объеме устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению представляет собой многоосно ориентированное нетканое полотно, то данное многоосно ориентированное нетканое полотно предпочтительно состоит из от двух до шести, особенно предпочтительно из двух слоев параллельно лежащих высокопрочных филаментных нитей вышеописанного вида, причем высокопрочные филаментные нити одного слоя по отношению к высокопрочным филаментным нитям соседнего слоя имеют угол α, и α предпочтительно находится в области от 0° до 90° и особенно предпочтительно в области от 20° до 70°, причем особенно предпочтительным является значение α=45°. Далее данные по меньшей мере два слоя параллельно лежащих высокопрочных филаментных нитей вышеописанного вида предпочтительно с помощью шов- или петлеобразующей соединяющей системы по меньшей мере одной нитью предпочтительно с меньшей массовой и объемной долей по отношению к многоосно ориентированному нетканому полотну соединяют друг с другом.
Устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению отличается тем, что оно представляет собой увеличенное в объеме устойчивое к пробиванию текстильное полотно. При этом увеличение объема текстильного полотна в принципе можно производить любым способом, который позволяет увеличить объем применяемого текстильного полотна согласно изобретению таким образом, что устойчивое к пробиванию текстильное полотно согласно изобретению имеет измеренную вышеописанным образом согласно DIN 53885 (октябрь 1997 г.) относительную сжимаемость, которая в f раз больше, чем относительная сжимаемость текстильного полотна, которое отличается от увеличенного в объеме текстильного полотна только тем, что не увеличено в объеме, причем значение f находится в области от 1,2 до 5.
Одним пригодным способом увеличения объема является, например, усадка. Для этого применяют устойчивое к пробиванию текстильное полотно, которое дополнительно к вышеописанной высокопрочной филаментной нити содержит способную к усадке нить, например усаживающуюся полиакрилонитрильную нить, которая при усаживании благодаря своей усадке вызывает увеличение объема применяемого устойчивого к пробиванию текстильного полотна, вследствие чего образуется увеличенное в объеме устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II).
Следовательно, в одном предпочтительном варианте осуществления увеличенное в объеме текстильное полотно (II) согласно изобретению представляет собой полотно, которое дополнительно к высокопрочной филаментной нити содержит усаживающуюся нить, например усаживающуюся полиакрилонитрильную нить.
Согласно заявленному способу устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) имеет измеренную, как описано выше согласно DIN 53885 (октябрь 1997 г.), относительную сжимаемость, которая в f раз больше, чем относительная сжимаемость сравнительного текстильного полотна, которое отличается от увеличенного в объеме текстильного полотна только тем, что не увеличено в объеме, причем f имеет значение в области от 1,2 до 5. В упомянутой области множителя f устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению при одинаковой защите от пуль имеет неожиданно улучшенное защитное действие от осколков и дополнительно улучшенное защитное действие от проколов. Если f меньше чем 1,2, то вышеописанная комбинация свойств не наблюдается. Если f больше 5, то получается структура, у которой меньшая степень ориентации в продольном направлении волокон приводит к явному уменьшению необходимого для защиты от пуль отвода энергии.
Вышеописанная неожиданная комбинация свойств улучшенного защитного действия от осколков при одинаковом защитном действии от пуль и дополнительно улучшенного защитного действия от проколов особенно явно проявляется, если множитель f находится в области от 1,4 до 4 и особенно предпочтительно в области от 1,6 до 3,0. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II) согласно изобретению множитель f имеет значение в области от 1,4 до 4 и в особенно предпочтительном варианте осуществления значение в области от 1,6 до 3,0.
Вышеописанная неожиданная комбинация свойств улучшенного защитного действия от осколков при одинаковом защитном действии от пуль и дополнительно улучшенного защитного действия от проколов, которая характерна для устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II) согласно изобретению, передается соответствующим изделиям, которые включают устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению. Поэтому изделие (AII), включающее по меньшей мере одно устойчивое к пробиванию текстильное полотно (II) согласно изобретению, также является частью данного изобретения, причем знакомый с изобретением специалист без затруднений может определить количество устойчивого к пробиванию текстильного полотна (II) согласно изобретению, необходимого для конкретного варианта осуществления изделия (AII).
В предпочтительном варианте осуществления изделие (AII) представляет собой
i) шлем, броню транспортного средства, керамические многослойные плиты или другие защитные устройства, которые укреплены с помощью полимерной матрицы, или
ii) противоосколочные маты, пулезащитные жилеты, противоосколочные жилеты, жилеты для защиты от холодного оружия или комбинации из по меньшей мере двух упомянутых изделий, как, например, комбинированный жилет для защиты от пуль и осколков.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изделие (AII) согласно изобретению представляет собой комбинированный жилет для защиты от пуль, осколков и проколов.
Данное изобретение подробно разъясняется с помощью следующих примеров. При этом применяли следующие способы измерений:
прочность на разрыв и удлинение при разрыве измеряли согласно ASTM D-885, однако без скручивания;
2
2
относительную сжимаемость ткани измеряли согласно DIN 53885 (октябрь 1997 г.) с той разницей, что начальную толщину определяли при измерительном усилии 0,5 Н/см, а конечную толщину - при измерительном усилии 5,0 Н/см.
ПРИМЕР 1
Полипарафенилентерефталамидную филаментную нить (Twaron тип 2040, 930 дтекс, f 1000, t0 (t0 означает скручивание=0, то есть некрученая нить), коммерчески доступную от фирмы Teijin Aramid GmbH) с прочностью на разрыв 200 сН/текс, то есть 2880 МПа, и удлинением при разрыве 3,0% текстурировали вязанием, как описано далее: полипарафенилентерефталамидную филаментную нить заправляли в кругловязальную машину с диаметром 3,5 дюймов и с плотностью петель 13, и образовавшийся рукав дважды обрабатывали в течение 30 минут при 120°C в водяном паре и затем распускали. Обработанная таким образом нить, текстурированная вязанием, имела волнообразную структуру.
Как следствие текстурирования вязанием, прочность на разрыв полипарафенилентерефталамидной филаментной нити ухудшилась до значения 160 сН/текс (2240 МПа), то есть на 20%, и удлинение при разрыве до 2,66%, то есть на 11%.
2
Данную текстурированную вязанием полипарафенилентерефталамидную филаментную нить перерабатывали на ткацком станке с жесткой рапирой, с плотностью долевых и поперечных нитей 8,5 на см в полотняную ткань с массой единицы поверхности 165 г/м.
Состоящая из текстурированной вязанием полипарафенилентерефталамидной филаментной нити ткань имела относительную сжимаемость 28,3%.
2
50
50
16 слоев состоящей из текстурированной вязанием полипарафенилентерефталамидной филаментной нити ткани в необработанном состоянии, то есть без удаления авиважа с помощью, например, промывки и без нанесения водоотталкивающей отделки, складывали в пачку. Данную пачку кондиционировали влагой при температуре 20°C в течение 20 ч при относительной влажности 65%, после чего она имела вес единицы поверхности 2,6 кг/м. Кондиционированную влагой пачку обстреливали образующими осколки снарядами согласно STANAG 2920 (1,1 г осколки) и определяли значение V(осколки), то есть скорость полета снаряда, при которой сдерживаются 50% всех выстрелов. Значение V(осколки) составило 483 м/с (см. Таблицу 1).
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1
Полипарафенилентерефталамидную филаментную нить (Twaron тип 2040, 930 дтекс, f 1000, t0 (t0 означает скручивание=0, то есть некрученая нить), коммерчески доступную от фирмы Teijin Aramid GmbH) с прочностью на разрыв 200 сН/текс, то есть 2880 МПа, и удлинением при разрыве 3% перерабатывали, как в примере 1, только в нетекструрированном состоянии, в ткань. Это означает, что нить не подвергали текстурированию вязанием перед переработкой в ткань, а также не подвергали какой-либо другой увеличивающей объем обработке.
Состоящая из нетекстурированной полипарафенилентерефталамидной филаментной нити ткань имела относительную сжимаемость 12,5%.
2
50
50
16 слоев ткани, состоящей из нетекстурированной полипарафенилентерефталамидной филаментной нити, в необработанном состоянии складывали в пачку и, как в примере 1, кондиционировали влагой. Пачка имела вес единицы поверхности 2,6 кг/м. У кондиционированной влагой пачки ткани определяли V(осколки), как в примере 1. Значение V(осколки) составило 453 м/с (смотри Таблицу 1).
ПРИМЕР 2
Полипарафенилентерефталамидную филаментную нить (Twaron тип 2040, 930 дтекс, f 1000, t0 (t0 означает скручивание=0, то есть некрученая нить), коммерчески доступную от фирмы Teijin Aramid GmbH) с прочностью на разрыв 200 сН/текс, то есть 2880 МПа, и удлинением при разрыве 3,0% текстурировали вязанием, как в примере 1.
Вследствие текстурирования вязанием прочность на разрыв полипарафенилентерефталамидной филаментной нити ухудшилась до значения 160 сН/текс (2240 МПа), то есть на 20%, и удлинение при разрыве до 2,66%, то есть на 11%.
Данную текстурированную вязанием полипарафенилентерефталамидную филаментную нить перерабатывали, как в примере 1, в ткань.
Состоящая из текстурированной вязанием полипарафенилентерефталамидной филаментной нити ткань имела относительную сжимаемость 28,3%.
2
50
50
26 слоев состоящей из текстурированной вязанием полипарафенилентерефталамидной филаментной нити ткани в необработанном состоянии, то есть без удаления авиважа с помощью, например, промывки и без нанесения водоотталкивающей отделки, складывали в пачку. Данную пачку кондиционировали влагой при температуре 20°C в течение 20 ч при относительной влажности 65%, после чего она имела вес единицы поверхности 4,25 кг/м. Кондиционированную влагой пачку обстреливали пулями типа 9 мм DM 41 и определяли значение V(пуля). Значение V(пуля) составило 473±10 м/с (см. Таблицу 1).
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 2
Полипарафенилентерефталамидную филаментную нить (Twaron тип 2040, 930 дтекс, f 1000, t0 (t0 означает скручивание=0, то есть некрученая нить), коммерчески доступную от фирмы Teijin Aramid GmbH) с прочностью на разрыв 200 сН/текс, то есть 2880 МПа, и удлинением при разрыве 3% перерабатывали, как в примере 2, только в нетекструрированном состоянии, в ткань. Это означает, что нить не подвергали текстурированию вязанием перед переработкой в ткань, а также не подвергали какой-либо другой увеличивающей объем обработке.
Состоящая из нетекстурированной полипарафенилентерефталамидной филаментной нити ткань имела относительную сжимаемость 12,5%.
50
50
26 слоев ткани, состоящей из нетекстурированной полипарафенилентерефталамидной филаментной нити, в необработанном состоянии складывали в пачку и, как в примере 2, кондиционировали влагой. У кондиционированной влагой пачки ткани определяли V(пуля), как в примере 1. Значение V(пуля) составило 478±6 м/с (см. Таблицу 1).
<b>Таблица 1</b>
Нить
Относительная сжимаемость ткани
V<sub>50</sub>(осколки), (м/с)
Пример 1
Текстурированная вязанием
28,3%
483
f=2,26
Сравнительный пример 1
12,5%
453
Нить
Относительная сжимаемость ткани
V<sub>50</sub>(пули), (м/с)
Пример 2
Текстурированная вязанием
28,3%
473±10
f=2,26
Сравнительный пример 2
Нетекстурированная
12,5%
478±6
В таблице 1 показано, что ткань из текстурированной вязанием нити при одинаково хорошей защите от пуль (пример 2 по сравнению со сравнительным примером 2) имеет защиту от осколков, которая по сравнению с тканью из нетекстурированной нити выше на 6,6% (пример 1 по сравнению со сравнительным примером 1).
ПРИМЕР 3
2
25 слоев полученной, как в примере 1, ткани из текстурированной вязанием полипарафенилентерефталамидной филаментной нити в необработанном состоянии складывали в пачку. Данную пачку ткани, как в примере 1, кондиционировали влагой, и после этого она имела массу единицы поверхности 4,1 кг/м. Данную пачку ткани согласно «Home Office Scientific Development Branch (HOSDB) Body Armour Standards for UK Police (2007), Part 3: Knife and Spike Resistance» подвергали испытаниям на защиту от проколов P1B-ножом, который в вышеупомянутом стандарте описан на странице 6 главы 5.3, фигура 2 и на странице 21. При этом испытываемую пачку ткани располагали на эластичном вспененном материале толщиной 66 мм. Вспененный материал имитировал человеческое тело. Вспененный материал находился на металлической пластине. Лежащую на вспененном материале пачку материала прокалывали вышеописанным P1B-ножом, который имел определенную кинетическую энергию. Затем измеряли глубину проникновения ножа во вспененный материал. Глубина проникновения ножа во вспененный материал имитирует глубину, на которую при нападении с ножом, при определенной энергии ножа, данный нож проник бы в тело атакованного.
Затем кинетическую энергию ножа повышали и определяли полученную при повышенной кинетической энергии глубину проникновения ножа во вспененный материал. Результаты представлены в таблице 2.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 3
2
25 слоев полученной, как в сравнительном примере 1, ткани из нетекстурированной вязанием полипарафенилентерефталамидной филаментной нити в необработанном состоянии складывали в пачку. Данную пачку ткани, как в примере 1, кондиционировали влагой, и после этого она имела массу единицы поверхности 4,1 кг/м. Данную пачку ткани согласно «Home Office Scientific Development Branch (HOSDB) Body Armour Standards for UK Police (2007), Part 3: Knife and Spike Resistance» подвергали испытаниям на защиту от проколов P1B-ножом, как в примере 3. Результаты представлены в таблице 2.
<b>Таблица 2</b>
Кинетическая энергия Р1В-ножа (джоуль)
Пачка из примера 3
Пачка из сравнительного примера 3
10,2
Глубина проникновения=7 мм
Глубина проникновения=32 мм
36,0
Глубина проникновения=16 мм
Полное проникновение
Результаты, представленные в Таблице 2, показали, что при прокалывании пачки ткани из примера 3, состоящей из слоев ткани согласно изобретению, полученной из текстурированной вязанием филаментной нити, при кинетической энергии ножа 10,2 джоуль, глубина проникновения ножа во вспененный материал составляла только 7 мм, в то время как при прокалывании с той же кинетической энергией ножа пачки ткани из сравнительного примера 3, состоящей из слоев ткани, полученной из нетекстурированной вязанием филаментной нити, получалась глубина проникновения во вспененный материал 32 мм.
Далее результаты, представленные в Таблице 2, показали, что при прокалывании пачки ткани из примера 3, состоящей из слоев ткани согласно изобретению, полученной из текстурированной вязанием филаментной нити, с кинетической энергией ножа 36 джоулей, глубина проникновения ножа во вспененный материал составила только 16 мм, в то время как при прокалывании с той же кинетической энергией ножа пачки ткани из сравнительного примера 3, состоящей из слоев ткани, полученной из нетекстурированной вязанием филаментной нити, происходило полное проникновение во вспененный материал, так что нож наталкивался на металлическую пластину, на которой находился вспененный материал.