УСТОЙЧИВЫЙ К ПРОБИВАНИЮ МАТЕРИАЛ
MATERIAL RESISTANT TO PERFORATION

Изобретение касается устойчивого к пробиванию материала.
Такие материалы известны. Например, в публикации WO 02/075238 описан устойчивый к пробиванию материал, содержащий, по меньшей мере, один двойной слой ткани. Слои ткани включают в себя причем в направлении основы и утка различные виды волокон. В устойчивом к пробиванию материале, оба слоя ткани расположены друг относительно друга так, что одинаковые виды волокон проходят поперек друг другу.
Задачей изобретения является предоставить устойчивый к пробиванию материал, который наряду с хорошей устойчивостью к пробиванию обеспечит также хорошие показатели в отношении травматизма.
Решается эта задача с помощью устойчивого к пробиванию материала, содержащего по меньшей мере один первый компонент, причем первый компонент содержит по меньшей мере один первый слой, включающий в себя первую группу нитей, и один второй слой, включающий в себя вторую группу нитей, причем первая группа нитей ориентирована в первом направлении нитей, а вторая группа нитей ориентирована во втором направлении нитей, причем первое направление нитей поперечно второму направлению нитей, причем устойчивый к пробиванию материал включает в себя, по меньшей мере, один второй компонент, причем второй компонент содержит, по меньшей мере, один третий слой и один четвертый слой, причем третий слой представляет собой нетканый слой, который включает в себя третью группу нитей, а четвертый слой представляет собой нетканый слой, который включает в себя четвертую группу нитей, причем третья группа нитей ориентирована в третьем направлении нитей, а четвертая группа нитей ориентирована в четвертом направлении нитей, и причем третье направление нитей поперечно четвертому направлению нитей, причем третье направление нитей образует первый угол с первым и со вторым направлением нитей, а четвертое направление нитей образует второй угол с первым направлением нитей и со вторым направлением нитей, причем третья группа нитей и четвертая группа нитей соединены друг с другом по меньшей мере одним первым связующим средством, причем первое связующее средство является текстильным связующим средством.
Под устойчивым к пробиванию материалом следует понимать пуленепробиваемый и/или непрокалываемый материал.
Под направлением нитей, поперечным другому направлению нитей, следует понимать, что два направления нитей образуют друг с другом угол, равный от 70° до 110°, предпочтительно 90°.
Под соединением текстильным связующим средством следует понимать, что третий слой и четвертый слой соединены друг с другом, например, рашельным, ткаческим, трикотажным способом и/или, по меньшей мере, с помощью одной нити (простегиванием, прошиванием).
Под понятием «нить» следует понимать продолговатое тело, чье продольное измерение намного больше, чем его поперечные размеры, ширина и толщина. Соответственно понятие «нить» включает в себя также волокна, причем нить может быть образована из множества волокон или одним волокном. Понятие «волокно» включает в себя элементарные нити, комплексные нити, штапельные волокна, ленты или полосы и прочие формы рубленых, резаных или прерывистых волокон и тому подобные с правильными или неправильными поперечными сечениями. Причем понятие «волокно» включает в себя соответственно несколько из вышеназванных структур или их комбинацию.
Первый угол, который образуется первой группой нитей и третьей группой нитей или, соответственно, второй группой нитей и третьей группой нитей, составляет предпочтительно не меньше чем ±10°, и совсем особо предпочтительно не равен 0°. Это означает, что предпочтительно первая группа нитей расположена не параллельно третьей группе нитей. Кроме того, это значит, что вторая группа нитей расположена не параллельно третьей группе нитей.
Кроме того, предпочтительно второй угол, который образуется первой группой нитей и четвертой группой нитей или, соответственно, второй группой нитей и четвертой группой нитей, составляет предпочтительно не меньше чем ±10°, и совсем особо предпочтительно не равен 0°. И здесь это значит, что первая и четвертая группа нитей или, соответственно, вторая и четвертая группа нитей расположены не параллельно друг другу.
Под нетканым слоем следует понимать, например, слой из нитей, расположенных однонаправленно друг относительно друга. Однонаправленные нити в одном слое расположены причем предпочтительно практически параллельно друг другу в этом слое. Слой ткани не является нетканым слоем в смысле изобретения.
Предпочтительно третий слой и четвертый слой, или, соответственно, третья группа нитей и четвертая группа нитей соединяются друг с другом, по меньшей мере, одной нитью и совсем особо предпочтительно, по меньшей мере, одной трикотажной нитью.
Предпочтительно первая группа нитей и вторая группа нитей, или, соответственно, первый и второй слой, соединены друг с другом вторым связующим средством.
Предпочтительно второе связующее средство представляет собой, по меньшей мере, одну нить и/или адгезивный материал.
Кроме того, предпочтительно, чтобы первый компонент и второй компонент были соединены друг с другом третьим связующим средством. С помощью третьего связующего средства предпочтительным образом соединяются друг с другом второй слой и третий слой.
Третье связующее средство может представлять собой предпочтительно адгезивный материал. Возможный вариант осуществления такого адгезивного материала заключается в том, что возможно применение пленки, клейкой сетки, клейкой ткани или аналогичных структур, причем склеивание может осуществляться по всей поверхности или же только точечно. Клейкая сетка может, например, состоять из находящихся в контакте друг с другом нитей из плавящегося материала или из нитей, которые покрыты оболочкой из клея. В другом варианте осуществления первый компонент и второй компонент могут быть соединены друг с другом путем прострачивания или сшивания.
Предпочтительно третья группа нитей и четвертая группа нитей, то есть предпочтительно третий и четвертый слой, дополнительно соединены друг с другом четвертым связующим средством. Четвертое связующее средство является причем предпочтительно адгезивным материалом. За счет четвертого связующего средства предпочтительным образом улучшается соединение третьего слоя с четвертым слоем.
Предпочтительно в качестве адгезивного материала применяется термопластичный, или эластомерный, или термореактивный материал. Разумеется, что устойчивый к пробиванию материал может также включать в себя различные адгезивные материалы.
Кроме того, предпочтительно нити, которые применяются в качестве связующего средства или, соответственно, в качестве текстильного связующего средства, могут представлять собой так называемые трикотажные нити. Такие трикотажные нити могут, например, состоять из нитей, включающих в себя волокна с низкой прочностью, причем эти нити могут также обладать низким титром. Предпочтительно в качестве трикотажной нити применяется полиэфирная нить, такая как, например, Trevira 710 с титром, равным 140 дтекс.
Первое связующее средство в виде текстильного связующего средства соединяет третий и четвертый слой с получением второго компонента. Предпочтительно третий и четвертый слой дополнительно также соединены друг с другом четвертым связующим средством. Первое и второе связующее средство действует причем только в третьем и четвертом слое. С помощью второго связующего средства предпочтительно соединяются друг с другом первый и второй слой с получением первого компонента. Второе связующее средство действует только в первом и втором слое. С помощью третьего связующего средства соединены друг с другом предпочтительно первый и второй компонент. Третье связующее средство действует, следовательно, только между первым и вторым компонентом, то есть только между вторым и третьим слоем.
Предпочтительно первый слой дополнительно к первой группе нитей включает в себя пятую группу нитей.
В одном из вариантов осуществления устойчивого к пробиванию материала, пятая группа нитей соткана с первой группой нитей. Предпочтительно такая ткань включает в себя первую группу нитей с 3,5-20 нитей/см, причем первая группа нитей составляет примерно 65% веса слоя ткани и образует нити основы. Пятая группа нитей может, например, иметь в ткани от 0,5 до 16 нитей/см и образовывать нити утка. В такой ткани первая группа нитей может обладать титром, равным не менее 200 дтекс, а пятая группа нитей титром, равным не менее 50 дтекс. В отношении структуры такой ткани следует сослаться на печатное издание WO 02/075238, которое настоящим привлекается в качестве референции.
2
В другом варианте осуществления устойчивого к пробиванию материала, пятая группа нитей соткана также с первой группой нитей, однако пятая группа нитей и первая группа нитей содержатся в ткани примерно с одинаковым количеством нитей/см и обладают одинаковым титром. Ткань может, например, иметь полотняное переплетение 1/1, вес, отнесенный к единице площади, равный 200 г/м и количество нитей на см, равное 10,5 в направлении основы и утка, и состоять из ниток с титром, равным 930 дтекс, причем первая группа нитей образует нити основы, а пятая группа нитей - нити утка. Такие ткани продаются под наименованием Twaron CT 709 фирмой Tejin Aramid.
Кроме того, предпочтительно второй слой включает в себя дополнительно ко второй группе нитей шестую группу нитей. Шестая группа нитей предпочтительно соткана со второй группой нитей. У ткани из второй группы нитей и шестой группы нитей предпочтительно вторая группа нитей может образовывать нити утка, а шестая группа нитей нити основы. Предпочтительно такая ткань включает в себя вторую группу нитей с 3,5-20 нитей/см, причем вторая группа нитей составляет примерно 65% веса слоя ткани. Шестая группа нитей может, например, содержаться в ткани с 0,5-16 нитей/см. В такой ткани вторая группа нитей может обладать титром, равным не менее 200 дтекс, а шестая группа нитей титром, равным не мене 50 дтекс. В отношении такой ткани следует сослаться на печатное издание WO 02/075238.
Альтернативно ткань, образованная из второй и шестой группы нитей, может также иметь структуру, как у ткани с наименованием Twaron CT 709.
Предпочтительно первая группа нитей, вторая группа нитей, третья группа нитей и четвертая группа нитей выбраны из арамидных, полиэтиленовых, полипропиленовых и поли-пара-фениленбензобисоксазольных (PBO) волокон.
Кроме того, предпочтительно пятая группа нитей и шестая группа нитей выбраны из полиэфирны, полиэтиленовых, полипропиленовых, арамидных, полиамидных, стекло- и поли-пара-фениленбензобисоксазольных волокон.
Названные группы нитей могут быть причем также выбраны из ароматических полиэфирных нитей.
Предпочтительно первая группа нитей, вторая группа нитей, третья группа нитей и четвертая группа нитей включают в себя нити с титром, равным более 200 дтекс, а пятая группа нитей и шестая группа нитей предпочтительно включают в себя нити с титром, равным более 50 дтекс. Предпочтительно первая группа нитей, вторая группа нитей третья группа нитей и четвертая группа нитей обладают титром, равным от 210 до 6720, более предпочтительно от 420 до 3360 дтекс, еще более предпочтительно от 420 до 1680 дтекс, и более всего предпочтительно прибл. от 840 до 1100 дтекс. Для титра пятой группы нитей и шестой группы нитей может быть выбрано значение, равное не мене прибл. 50 дтекс, более предпочтительно от 50 до 280 дтекс, и более всего предпочтительно от 80 до 140 дтекс.
В другом предпочтительном варианте осуществления первая группа нитей, вторая группа нитей, третья группа нитей, четвертая группа нитей, пятая группа нитей и шестая группа нитей обладают титром более 200 дтекс. Предпочтительно титр вышеуказанных групп нитей составляет от 210 до 6720 дтекс, более предпочтительно от 420 до 3360 дтекс, еще более предпочтительно от 420 до 1680 дтекс, и более всего предпочтительно прибл. от 840 до 1100 дтекс.
Предпочтительно пятая группа нитей ориентирована в пятом направлении нитей. Предпочтительно пятое направление нитей параллельно второму направлению нитей. Также предпочтительно пятое направление нитей поперечно первому направлению нитей.
Предпочтительно шестая группа нитей ориентирована в шестом направлении нитей. Шестое направление нитей причем предпочтительно параллельно первому направлению нитей. Кроме того, предпочтительно шестое направление нитей поперечно второму направлению нитей.
В одном из вариантов осуществления первая группа нитей, вторая группа нитей, третья группа нитей и четвертая группа нитей состоят из арамидных нитей, а пятая группа нитей и шестая группа нитей предпочтительно из полиэфирных нитей. Особо предпочтительно арамидные нити состоят из пара-арамида, и совсем особо предпочтительно из поли-пара-фенилентерефталамида.
Кроме того, предпочтительно первый угол, который образуется третьим направлением нитей третьей группы нитей и первым или вторым направлением нитей первой или, соответственно, второй группы нитей, составляет от ±30° до ±60°, совсем особо предпочтительно ±45°.
Предпочтительно второй угол, который образуется четвертым направлением нитей четвертой группы нитей и первым или вторым направлением нитей первой или, соответственно, второй группы нитей, составляет от ±30° до ±60°, совсем особо предпочтительно ±45°.
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления изобретения устойчивый к пробиванию материал, включает в себя, по меньшей мере, один двойной слой ткани, причем этот двойной слой содержит первый слой, который состоит из первой группы нитей с 3,5-20 нитей/см с титром, равным не менее 210 дтекс, составляющий не менее 65% веса этого слоя ткани, и из пятой группы нитей с 0,5-16 нитей/см с титром, равным не менее 50 дтекс. Пятая группа нитей проходит причем предпочтительно поперечно первой группе нитей, и отношение количества нитей/см первой группы нитей к количеству нитей/см пятой группы нитей >1. Кроме того, устойчивый к пробиванию материал включает в себя второй слой, который состоит из шестой группы нитей с 0,5-16 нитей/см с титром, равным не менее 50 дтекс, и из второй группы нитей с 3,5-20 нитей/см и титром, равным не менее 210 дтекс, причем вторая группа нитей составляет, по меньшей мере, 65% веса этого слоя ткани. Вторая группа нитей второго слоя проходит поперечно шестой группе нитей, и отношение количества нитей/см второй группы нитей к количеству нитей/см шестой группы нитей >1. Первая группа нитей первого слоя проходит параллельно шестой группе нитей второго слоя, а вторая группа нитей второго слоя проходит параллельно пятой группе нитей первого слоя, причем устойчивый к пробиванию материал включает в себя, по меньшей мере, одну третью группу нитей с 3,5-20 нитей/см с титром, равным не менее 210 дтекс, в третьем слое и четвертую группу нитей с 3,5- 20 нитей/см с титром, равным не менее 210 дтекс, в четвертом слое. Нити в третьем слое расположены в однонаправленном и параллельном друг другу третьем направлении нитей, а нити в четвертом слое расположены в однонаправленном и параллельном друг другу четвертом направлении нитей. Третье направление нитей и четвертое направление нитей различны, причем третье направление нитей отличается от первого направления нитей первой группы нитей первого слоя, и от второго направления нитей второй группы нитей второго слоя. Четвертое направление нитей отличается от первого направления нитей первой группы нитей первого слоя и от второго направления нитей второй группы нитей второго слоя.
Предпочтительно в этом варианте осуществления первая группа нитей первого слоя, а также шестая группа нитей второго слоя являются нитями основы, а пятая группа нитей первого слоя, а также вторая группа нитей второго слоя нитями утка.
Если устойчивый к пробиванию материал, в качестве первого слоя включает в себя слой ткани из первой и пятой группы нитей, и в качестве второго слоя слой ткани из второй и пятой группы нитей, то первый слой предпочтительно включает в себя Twaron в направлении основы и Trevira в направлении утка. Кроме того, предпочтительно второй слой включает в себя Twaron в направлении утка и Trevira в направлении основы.
Устойчивый к пробиванию материал, включающий в себя два слоя ткани в первом компоненте, и третий и четвертый слой во втором компоненте, может изготавливаться следующим образом.
Между двумя слоями (неткаными слоями) (третий слой и четвертый слой) из расположенных однонаправленно и параллельно друг другу нитей Twaron (тип 2040, 930 дтекс, f100) укладывается термопластичная пленка из полиэтиленовой пленки (LDPE) толщиной 11 мкм. Третий и четвертый слой ориентированы друг относительно друга таким образом, что третье направление нитей третьего слоя и четвертое направление нитей четвертого слоя образуют угол, равный 90°. Третий слой, четвертый слой и пленка соединяются друг с другом посредством трикотажных нитей. Третья и четвертая группа нитей, или, соответственно, третий и четвертый слой, могут быть стабилизированы стабилизирующими нитям. Стабилизирующие нити могут причем проходить параллельно к еще не имеющемуся первому направлению нитей (первый слой). В качестве стабилизирующих нитей могут, например, применяться нити Twaron (тип 2040, 930 дтекс, f100). Третий слой, четвертый слой, термопластичная пленка, трикотажные нити и стабилизирующие нити образуют второй компонент.
Первый компонент образуется, когда два слоя ткани кладутся друг на друга. Первый слой ткани (первый слой) включает в себя Twaron (тип 2040, 930 дтекс, f100) в направлении основы и Trevira (710, 140 дтекс, Hoechst) в направлении утка. Нити Twaron образуют в первом слое первую группу нитей, а нити Trevira образуют пятую группу нитей. Второй слой ткани (второй слой) включает в себя Twaron (тип 2040, 930 дтекс, f100) в направлении утка и Trevira (710, 140 дтекс, Hoechst) в направлении основы, причем нити Twaron образуют вторую группу нитей, а нити Trevira шестую группу нитей. Между двумя слоями ткани кладется термопластичная пленка из полиэтиленовой пленки (LDPE) толщиной 11 мкм. Нити Twaron первого и второго слоя ткани образуют друг с другом угол, равный 90°. Первый слой ткани, второй слой ткани и термопластичная пленка между слоями ткани образуют первый компонент.
Для соединения первого компонента и второго компонента термопластичная пленка из полиэтиленовой пленки (LDPE) толщиной 11 мкм кладется между первым и вторым компонентом, то есть между вторым и третьим слоем. Альтернативно этому между первым и вторым компонентом может быть также положена клейкая сетка или клейкая ткань из нитей с оболочкой из клея, причем предпочтительно соединение между первым и вторым компонентом тогда осуществляется только точечно. На первый слой и под четвертый слой кладется, к тому же термопластичная пленка из полиэтиленовой пленки (LDPE) толщиной 11 мкм. Первый компонент кладется на второй компонент так, что третье направление нитей проходит примерно под углом, равным +45°, к первому направлению нитей, а четвертое направление нитей примерно под углом, равным -45°, к первому направлению нитей.
Множество образованных таким образом комбинаций из первого и второго компонента с полиэтиленовыми пленками (или клейкой сеткой, клейкой тканью) укладываются в стопку друг на друга, причем каждая комбинация (первый и второй компонент) посредством разделительной бумаги отделяется от следующей комбинации. Происходит прессование примерно при 25 бар, температуре, равной от 120°C до 180°C, в статическом прессе в течение примерно 25 минут, причем затем нагрев пресса отключается. Термопластичная пленка (и возможно клейкая сетка, клейкая ткань) причем расплавляется. Предпочтительно достаточно одного единственного процесса прессования, чтобы, по меньшей мере, из четырех слоев с пленкой изготовить устойчивый к пробиванию материал.
2
2
2
У устойчивого к пробиванию материала, изготовленного без слоев ткани, структура аналогична варианту со слоями ткани, однако первый слой и второй слой включают в себя первую или, соответственно, вторую группу нитей (Twaron тип 2000, 1100 дтекс, f100, вес, отнесенный к единице площади, 45 г/м), которые расположены параллельно и однонаправленно в соответствующем слое. В одном из вариантов осуществления первый слой образуется причем только первой группой нитей, а второй слой только второй группой нитей. Но возможно также, чтобы первый слой дополнительно к первой группе нитей включал в себя пятую группу нитей (Twaron тип 2000, 1100 дтекс, f100 вес, отнесенный к единице площади, 45 г/м), которая лежит на первой группе нитей, причем пятая группа нитей ориентирована поперечно первой группе нитей. Пятая и первая группа нитей образуют в этом случае первый слой. Кроме того, второй слой может дополнительно ко второй группе нитей включать в себя шестую группу нитей (Twaron тип 2000, 1100 дтекс, f100 вес, отнесенный к единице площади, 45 г/м), которая лежит на второй группе нитей. Шестая группа нитей может причем проходить поперечно ко второй группе нитей и вместе с ней образовывать второй слой. В обоих случаях второй слой расположен в устойчивом к пробиванию материале так, что второе направление нитей проходит примерно под углом 90° к первому направлению нитей. Первый слой и второй слой с соответствующими группами нитей соединяются друг с другом матричным материалом. Образованный таким образом в этом примере осуществления первый компонент включает в себя дополнительно пленку на наружных слоях. Изготовленный таким образом компонент изготавливается, например, из Twaron LFT GF4 фирмы Teijin Aramid. Третий слой в устойчивом к пробиванию материале располагается так, что третье направление нитей проходит примерно под углом +45° к первому направлению нитей. Четвертый слой располагается в устойчивом к пробиванию материале так, что четвертое направление нитей проходит примерно под углом -45° к первому направлению нитей.
Разумеется, что в пакете, устойчивом к пробиванию, может применяться множество элементов предлагаемого изобретением устойчивого к пробиванию материала, состоящих соответственно из первого и второго компонентов. Кроме того, в таком пакете могут быть предусмотрены дополнительные слои. Например, устойчивый к пробиванию пакет может состоять из множества слоев ткани, которые, например, могут применяться для структуры первого компонента, и множества первых и вторых компонентов. Возможно также, чтобы расположение первого и второго компонента осуществлялось попеременно, то есть чтобы укладывались друг на друга сначала комбинация «первый компонент, второй компонент», а затем комбинация «второй компонент, первый компонент», причем первые и вторые компоненты одной комбинации соответственно соединены друг с другом.
Устойчивый к пробиванию материал может, например, применяться в защитных жилетах, шлемах или препятствующих пробиванию щитах.
Ниже изобретение поясняется более подробно посредством фигур и одного из примеров.
Фиг. 1 схематично показывает покомпонентное изображение первого варианта осуществления устойчивого к пробиванию материала.
Фиг. 2 схематично показывает покомпонентное изображение второго варианта осуществления устойчивого к пробиванию материала.
Фиг. 3 схематично показывает изображение фрагмента фиг. 1.
Фиг. 4 схематично показывает расположение различных групп нитей в устойчивом к пробиванию материале.
На фиг. 1 схематично показано покомпонентное изображение первого варианта осуществления устойчивого к пробиванию материала. Материал состоит в этом примере осуществления из первого слоя 1, второго слоя 2, третьего слоя 3 и четвертого слоя 4. Первый и второй слой 1, 2 вместе с термопластичной пленкой 10 образуют первый компонент устойчивого к пробиванию материала. Третий и четвертый слой 3, 4 вместе с термопластичной пленкой 8, первым текстильным связующим средством и стабилизирующими нитями образуют второй компонент устойчивого к пробиванию материала. В примере, показанном на фиг. 1, первый слой 1 и второй слой 2 состоит из ткани. Частичная область A структуры ткани на фиг. 3 показана в увеличенном изображении. Третий слой 3 и четвертый слой 4 состоят из расположенных в слоях однонаправленно и параллельно друг другу нитей или волокон, то есть третий слой 3 является слоем нетканого материала, и четвертый слой 4 является слоем нетканого материала. Третий и четвертый слой 3, 4 соединены друг с другом посредством первого текстильного связующего средства (не изображено), причем в этом примере осуществления применяется еще одно дополнительное четвертое связующее средство 8. Четвертое связующее средство 8 в этом примере осуществления представляет собой термопластичную пленку 8. Для соединения первого и второго слоя 1, 2 применяется второе связующее средство 10, причем второе связующее средство 10 в этом примере осуществления представляет собой термопластичную пленку 10. Первый компонент и второй компонент устойчивого к пробиванию материала соединяются друг с другом посредством третьего связующего средства 9. Третье связующее средство 9 может представлять собой, например, термопластичную пленку (например, для контакта по всей поверхности) или клейкую сетку (для точечного контакта). Снаружи на первом слое 1 и четвертом слое 4 может быть, к тому же, предусмотрен наружный слой 7, 11, причем наружный слой 7, 11 представляет собой, например, термопластичную пленку.
На фиг. 2 схематично показано покомпонентное изображение второго варианта осуществления устойчивого к пробиванию материала. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что в качестве первого и в качестве второго слоя 1, 2 не применяется ткань. Первый слой 1 образуется первой группой 12 нитей (на фиг. 2 не обозначена), а второй слой 2 второй 13 группой нитей (на фиг. 2 не обозначена), причем первая и вторая группа 12, 13 нитей образуются из волокон или, соответственно, нитей. Нити или волокна первого и второго слоя 1, 2 проходят в соответствующем слое параллельно и однонаправленно друг относительно друга. У устойчивого к пробиванию материала, показанного на фиг. 2, третий слой 3 и четвертый слой 4 имеют такую же структуру, как в примере осуществления, показанном на фиг. 1. Применение термопластичной пленки в качестве четвертого, второго и третьего связующего средства 8, 10, 9, а также в качестве наружного слоя 11 и 7 также возможно в примере осуществления, показанном на фиг. 2. Как в примере осуществления, показанном на фиг. 1, так и в примере осуществления, показанном на фиг. 2, устойчивый к пробиванию материал может включать в себя множество первых слоев 1, вторых слоев 2, третьих слоев 3 и/или четвертых слоев 4. Одинаковые слои могут также причем располагаться в устойчивом к пробиванию материале, непосредственно друг за другом.
На фиг. 3 схематично изображена частичная область A фиг. 1. Частичная область A представляет собой частичную область ткани, которая образует первый слой 1. Слой ткани (или, соответственно, первый слой 1) состоит из первой группы 12 нитей и пятой группы 16 нитей, которые сотканы друг с другом. Первая группа 12 нитей представляет собой нити основы ткани, причем нити основы состоят, например, из волокон или нитей из высокопрочного арамида. Пятая группа 16 нитей представляет собой нити утка ткани, причем, например, в качестве материала для пятой группы 16 нитей может применяться полиэфир, такой как Trevira. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения второй слой 2 также состоит из ткани, причем ткань в качестве второй группы 13 нитей (изображено на фиг. 4) в направлении утка включает в себя предпочтительно волокна или нити из высокопрочного арамида. В направлении основы второй слой 2 предпочтительно включает в себя полиэфирные нити.
На фиг. 4 схематично изображено, какие направления нитей могут иметь группы нитей различных слоев друг относительно друга. В первом слое 1 первая группа 13 нитей имеет вертикальное первое направление нитей (0°). Вторая группа 13 нитей во втором слое 2 имеет вторе направление нитей, которое должно быть практически перпендикулярно первому направлению нитей (90°). Третья группа 14 нитей образует третий слой, причем третья группа нитей ориентирована в третьем направлении нитей. Третье направление нитей находится под первым углом 17 к первому направлению нитей и ко второму направлению нитей. Первый угол 17 составляет предпочтительно 45°. Четвертый слой включает в себя четвертую группу 15 нитей с четвертым направлением нитей. Четвертое направление нитей образует предпочтительно с первым направлением нитей и вторым направлением нитей второй угол 18, причем второй угол 18 составляет предпочтительно -45°. Третье направление нитей и четвертое направление нитей образуют друг с другом предпочтительно третий угол 16. Третий угол 16 составляет предпочтительно 90°.
Разумеется, что знаки перед указанными углами служат только для различия. Углы, которые образуются между первой группой 12 нитей и третьей группой 14 нитей или, соответственно, между второй группой 13 нитей и третьей группой 14 нитей, равны по величине. Поэтому речь идет только об одном первом угле 17. Так же углы, которые образуются между первой группой 12 нитей и четвертой группой 15 нитей и второй группой 13 нитей и четвертой группой 15 нитей, равны по величине, из-за чего речь идет только об одном втором угле 18.
Кроме того, должно быть ясно, что вторая группа 13 нитей образует другой угол 19 с четвертой группой 15 нитей. Так же первая группа 12 нитей образует другой угол с четвертой группой 15 нитей, причем и здесь величина двух углов одинакова, из-за чего речь могла бы идти только об одном другом угле 19. В отношении другого угла справедливы те же самые рассуждения, что и для других возможных углов между первой группой 12 нитей и третьей группой 14 нитей, и второй группой 13 нитей и третьей группой 14 нитей.
Пример 1
2,5
2
Для примера 1 три различных типа пакетов были обстреляны с расстояния соответственно 10 метров боеприпасом Magnum (Remington 158 г). Для пакета каждого типа были образованы два пакета и обстреляны соответственно восемь раз. Скорость пули v (скорость пули между двумя световыми затворами, причем центр световых затворов был удален от дула на 2,5 м) составляла для всех пуль примерно 435 м/с. Для испытаний обстрелом слой вспененного PE был расположен со стороны пакетов, обращенной от стороны, находящейся под угрозой. Слой вспененного PE имел толщину 3 мм и вес, отнесенный к единице площади, равный 100 г/м. Позади каждого пакета со вспененным слоем, то есть со стороны, обращенной от стороны, находящейся под угрозой, был расположен пластилиновый блок Weible 40 см × 40 см. Для определения повреждения измерялась глубина углубления в пластилиновом блоке после обстрела. В таблице 1 для каждого типа пакета указывается средняя величина глубины образовавшихся углублений соответственно от восьми выстрелов на один пакет.
Пакет типа 1
Каждый пакет типа 1 был образован из девяти элементов. Каждый элемент имел следующую структуру:
- термопластичная пленка из полиэтиленовой пленки (LDPE) толщиной 11 мкм,
- первый слой ткани (нити Twaron, ориентированные под 0°),
- термопластичная пленка (полиэтиленовая пленка (LDPE), толщина 11 мкм),
- второй слой ткани (нити Twaron, ориентированные под 90° к нитям Twaron первого слоя ткани, ориентированным под 0°),
- термопластичная пленка (полиэтиленовая пленка (LDPE), толщина 11 мкм),
- первый нетканый слой (нити Twaron, ориентированные под +45° к нитям Twaron первого слоя ткани, ориентированным под 0°),
- термопластичная пленка (полиэтиленовая пленка (LDPE), толщина 11 мкм),
- второй нетканый слой (нити Twaron, ориентированные под -45° к нитям Twaron первого слоя ткани, ориентированным под 0°),
- термопластичная пленка (полиэтиленовая пленка (LDPE), толщина 11 мкм).
Каждый слой ткани был соткан из нитей Twaron (тип 2040, 930 дтекс, f100) и нитей Trevira (710, 140 дтекс, Hoechst). Слои ткани имели полотняное переплетение 1/1. В первом слое ткани нити Twaron располагались в направлении основы (9,5 нитей/см), а нити Trevira (2 нити/см)в направлении утка. Во втором слое ткани нити Trevira (4 нити/см) располагались в направлении основы, а нити Twaron (9,5 нитей/см) в направлении утка. Первый и второй слой ткани были расположены друг относительно друга так, что нити Twaron обоих слоев ткани составляли друг с другом угол, равный 90°. Первый слой ткани, второй слой ткани и термопластичная пленка между двумя слоями ткани вместе образуют первый компонент.
2
Каждый из двух нетканых слоев состоял из расположенных однонаправленно и параллельно друг другу нитей Twaron (тип 2040, 930 дтекс, f100, вес, отнесенный к единице площади, 96 г/м). Оба нетканых слоя были расположены в пакетах первого типа друг относительно друга так, что соответствующие нити Twaron каждого нетканого слоя образовывали угол, равный 90°. Оба нетканых слоя и термопластичная пленка между двумя неткаными слоями соединялись друг с другом трикотажными нитями. В качестве трикотажных нитей применялась текстурированная полиэфирная нить (76 дтекс, f24). Дополнительно оба нетканых слоя были стабилизированы стабилизирующими нитями (0,1 нити/см). Стабилизирующие нити проходили параллельно нитям Twaron первого нетканого слоя (ориентация под 0°) и находились на расстоянии, равном примерно 10 см, друг от друга. В качестве стабилизирующих нитей применялись нити Twaron (тип 2040, 930 дтекс, f100). Оба нетканых слоя располагались в пакетах типа 1 так, что нити Twaron нетканых слоев образовывали угол, равный ±45°, с нитями Twaron слоев ткани. Оба нетканых слоя, термопластичная пленка между неткаными слоями, трикотажные нити и стабилизирующие нити образуют второй компонент.
Девять элементов укладывались в стопку друг на друга, причем каждый элемент отделялся от следующего элемента разделительной бумагой. Затем девять элементов прессовались при 120°C в течение 25 минут в статическом прессе при давлении, равном 25 бар, затем нагрев пресса отключался. Благодаря разделительной бумаге предотвращалось соединение элементов друг с другом.
Спрессованные элементы для образования пакетов типа 1 укладывались друг на друга в стопку так, что нити Twaron первого слоя всегда располагались в направлении под 0°. Для соединения соответственно девяти элементов для пакетов типа 1 все девять элементов сшивались между собой в угловых областях. В качестве швейных ниток применялся Twaron (тип 2000, 840 дтекс, f100, z160).
Пакет типа 2 (сравнительный пример)
Каждый пакет типа 2 был образован из восемнадцати вторых компонентов и дополнительной полиэтиленовой пленки (LDPE, толщина 11 мкм). На каждый второй компонент, подлежащий использованию, и под каждый второй компонент укладывалась, соответственно, полиэтиленовая пленка, причем и здесь отдельные вторые компоненты (с полиэтиленовыми пленками) отделялись друг от друга разделительной бумагой. Все вторые компоненты с дополнительными полиэтиленовыми пленками для одного пакета прессовались при 120°C в течение 25 минут в статическом прессе при давлении, равном 25 бар, затем нагрев пресса отключался. Благодаря разделительной бумаге предотвращалось соединение вторых компонентов друг с другом. Соответственно восемнадцать частей полученного таким образом материала для образования пакетов типа 2 укладывались друг на друга в стопку так, что группы нитей соседних слоев образовывали друг с другом угол, равный примерно 90°. Восемнадцать уложенных друг на друга слоев сшивались друг с другом в угловых областях. В качестве швейных ниток применялся Twaron (тип 2000, 840 дтекс, f100, z160).
Пакет типа 3 (сравнительный пример)
Каждый пакет типа 3 был образован из восемнадцати первых компонентов. На и под каждый из первых компонентов укладывалась дополнительная полиэтиленовая пленка (LDPE, толщина 11 мкм). Все первые компоненты с дополнительной полиэтиленовой пленкой (образование) для пакета типа 3 укладывались в стопку друг на друга, причем отдельные образования были отделены друг от друга разделительной бумагой. Прессование происходило при 120°C в течение 25 минут в статическом прессе при давлении, равном 25 бар, затем нагрев пресса отключался. Для пакета типа 3 восемнадцать образований укладывались в стопку друг на друга, причем соответственно нити Twaron первого слоя ориентировались в направлении под 0°. Для образования двух пакетов типа 3 все восемнадцать образований сшивались друг с другом в угловых областях. В качестве швейных ниток применялся Twaron (тип 2000, 840 дтекс, f100, z160).
<b>Таблица 1</b>
Тип пакета
Повреждение (мм)
Пакет типа 1
29
Пакет типа 2 (сравнительный пример)
38
Пакет типа 3 (сравнительный пример)
41
Как видно из таблицы 1, пакет первого типа из предлагаемого изобретением устойчивого к пробиванию материала имеет значительно меньшее повреждение (деформацию заднего плана), чем пакеты типов сравнительных примеров 2 и 3. Неожиданным образом удалось уменьшить повреждение при одинаковом количестве слоев нити и примерно одинаковом весе пакетов первого типа по сравнению с пакетами типов два и три примерно на 30%. Достижение такого улучшения благодаря комбинации двух компонентов с различными слоями нитей было неожиданным и непредсказуемым. Другое преимущество пакета типа 1 заключается в том, что при изготовлении пакетов типа 1 образуется небольшое количество производственного отхода. Если бы пакеты типа 1 изготавливались только с одним компонентом, то для достижения одинакового направления нитей четырех групп нитей в устойчивом к пробиванию материале, пришлось бы вращать первый или второй компонент примерно на 45°, из-за чего образовалось бы много ненужного производственного отхода.
Пример 2
Для примера 2 пакеты двух типов (пакет типа 4 и пакет типа 5), образованные соответственно из одного пакета, по норме NIJ 0101.04 (класс III-A) обстреливались из 44 Magnum JHP (Remington, 240 г) с расстояния, равного 5 метрам, соответственно шесть раз. Позади каждого пакета располагается слой вспененного PE толщиной 3 мм. Позади пакета и вспененного слоя (то есть со стороны, обращенной от стороны, находящейся под угрозой) располагается пластилиновый блок Roma для определения деформации заднего плана (повреждения). Для определения повреждения измеряется глубина углубления в пластилиновом блоке. Измерялась также скорость пули, которая указывается в таблице 2.
Пакет типа 4 (сравнительный пример)
2
Пакет типа 4 был составлен из 22 первых компонентов, причем на каждый и под каждый первый компонент укладывалась термопластичная пленка (LDPE, толщина 11 мкм). Полученные таким образом 22 образования укладывались в стопку друг на друга, причем отдельные образования (компонент 1 между двумя термопластичными пленками) в стопке были отделены друг от друга разделительной бумагой. Затем образования прессовались при 120°C в течение 25 минут в статическом прессе при давлении, равном 25 бар, затем нагрев пресса отключался. Благодаря разделительной бумаге предотвращалось соединение 22 образований пленкой друг с другом. После прессования образования располагались друг относительно друга так, что нити Twaron соседних слоев составляли друг с другом угол, равный примерно 90°. Затем образования сшивались друг с другом в угловых областях, чтобы образовать пакет типа 4. В качестве швейных ниток применялся Twaron (тип 2000, 840 дтекс, f100, z160). Вес, отнесенный к единице площади, четвертого пакета составлял примерно 4900 г/м.
Пакет типа 5 (сравнительный пример)
Пакет типа 5 был образован из 11 элементов, причем каждый элемент включал в себя два первых компонента с дополнительной термопластичной пленкой между ними. Каждый из этих 11 элементов имел следующую структуру:
- термопластичная пленка из полиэтиленовой пленки (LDPE) толщиной 11 мкм,
- первый слой ткани (нити Twaron, ориентированные под 0°, нити Trevira расположены в направлении утка),
- термопластичная пленка (полиэтиленовая пленка (LDPE), толщина 11 мкм),
- второй слой ткани (нити Twaron, ориентированные под 90° к нитям Twaron первого слоя ткани, ориентированным под 0°),
- термопластичная пленка (полиэтиленовая пленка (LDPE), толщина 11 мкм),
- первый слой ткани (нити Twaron, ориентированные под 0°),
- термопластичная пленка (полиэтиленовая пленка (LDPE), толщина 11 мкм),
- второй слой ткани (нити Twaron, ориентированные под 90° к нитям Twaron первого слоя ткани, ориентированным под 0°),
- термопластичная пленка (полиэтиленовая пленка (LDPE), толщина 11 мкм).
2
Эти 11 элементов укладывались в стопку друг на друга, причем каждый элемент был отделен от соседних элементов разделительной бумагой. Происходило прессование элементов при 120°C в течение 25 минут в статическом прессе при давлении, равном 25 бар, затем нагрев пресса отключался. Затем спрессованные элементы так укладывались в стопку друг на друга и сшивались друг с другом в угловых областях, что нити Twaron слоев соседних элементов составляли друг с другом угол, равный 90°. В качестве швейных ниток применялся Twaron (тип 2000, 840 дтекс, f100, z160). Вес, отнесенный к единице площади, такого пакета составлял примерно 4700 г/м.
<b>Таблица 2</b>
V (м/с)
Повреждение (мм)
Пакет типа 4
442
57
443
52
443
48
Пакет типа 5
443
59
442
56
444
56
Из таблицы 2 становится ясно, что пакеты типов 4 и 5 при одинаковом количестве слоев ткани и примерно одинаковом весе, отнесенном к единице площади, имеют примерно одинаковую величину повреждения, хотя в пакете типа 5 соответственно четыре слоя ткани, а в пакете типа 4 только два слоя ткани соединялись друг с другом по всей поверхности термопластичной пленкой.
Благодаря результатам из примера 1 и примера 2 становится ясно, что хорошие показатели повреждений пакета типа 1 обусловлены не соединением четырех слоев друг с другом, а объясняются выбором слоев и ориентацией слоев в пакете типа 1.
Перечень ссылочных позиций
1 - Первый слой
2 - Второй слой
3 - Третий слой
4 - Четвертый слой
7 - Наружный слой
8 - Четвертое связующее средство
9 - Третье связующее средство
10 - Второе связующее средство
11 - Наружный слой
12 - Первая группа нитей
13 - Вторая группа нитей
14 - Третья группа нитей
15 - Четвертая группа нитей
16 - Пятая группа нитей
17 - Первый угол
18 - Второй угол
19 - Другой угол.