БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ПАНЕЛИ И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
BALLISTIC PANELS AND METHODS OF THEIR MANUFACTURE

Область техники, к которой относится изобретение
Рассматривается оболочка для гибкого пуленепробиваемого элемента. Также рассматриваются баллистические панели, содержащие оболочку и гибкий пуленепробиваемый элемент. Оболочка содержит слоистый материал, который скреплен по периметру, а также с поверхностью пуленепробиваемого элемента, за счет чего оболочка крепится к пуленепробиваемому элементу.
Уровень техники
Баллистические материалы, при впитывании значительного количества воды или иной жидкости, могут утрачивать значительную часть своих способностей по остановке пуль. Один из подходов по защите от впитывания воды заключается в обработке каждого слоя баллистического материала водоотталкивающим составом. Хотя подобный подход в определенной степени позволяет уменьшить количество впитываемой воды, он делает баллистический материал более жестким, снижая его гибкость и удобство при использовании. Другой подход заключается в укрытии баллистического материала водонепроницаемым элементом; однако не пропускающие воздух водонепроницаемые материалы увеличивают тепловую нагрузку на человека, носящего их на себе, снижая комфортность при носке. Кроме этого, любая значительная влажность, существующая на производстве, либо значительное количество воды, проникающей через незаметные микроотверстия или трещины, образующиеся при нормальной носке, могут задерживаться внутри не пропускающей воздух оболочки и потенциально снижать баллистическую защиту.
Известно помещение баллистического материала внутрь оболочки, изготовленной из таких материалов как нейлон. Оболочки, изготовленные из других материалов, таких как нейлон в комбинации с политетрафторэтиленом, используются для улучшения воздухопроницаемости, снижая при этом воздействие на баллистический материал пота или других жидкостей, способных повлиять на защитные свойства баллистического материала. У некоторых оболочек имеются швы для скрепления нескольких листов материала между собой. Баллистический материал помещается внутрь оболочки, образуя зазор между оболочкой и баллистическим материалом.
Баллистические материалы зачастую помещаются в матерчатый держатель, с имеющимися у него несколькими лямками, крепящимися вокруг плеч и торса владельца.
Раскрытие изобретения
Предлагается баллистическая панель, содержащая пуленепробиваемый элемент и оболочку, состоящую из слоистого материала, содержащего (i) подложечный слой, а также (ii) внутренний скрепляющий слой, причем оболочка скреплена по меньшей мере с одной поверхностью пуленепробиваемого элемента при помощи внутреннего скрепляющего слоя слоистого материала. Оболочка также содержит слой второго материала, примыкающий к противоположной поверхности пуленепробиваемого элемента, с которым скреплен слоистый материал. Второй материал скреплен со слоистым материалом по периметру пуленепробиваемого элемента, образуя шов по периметру, за пределами кромки пуленепробиваемого элемента. Также рассматривается способ изготовления баллистической панели, равно как способ стабилизации пуленепробиваемого элемента внутри оболочки. Рассматриваются, например, баллистические панели, обладающие длительной водоотталкивающей способностью и улучшенными баллистическими показателями. Также рассматривается способ улучшения баллистических показателей пуленепробиваемого элемента.
Краткое описание чертежей
Функционирование настоящего изобретения станет более понятно из последующего описания совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
На фиг.1 показан вид в вертикальной проекции внешней поверхности по одному из вариантов выполнения рассматриваемой баллистической панели.
На фиг.2A показан вид в сечении по одному из вариантов выполнения рассматриваемой баллистической панели.
На фиг.2B показан вид частично в сечении по одному из вариантов выполнения рассматриваемой баллистической панели.
На фиг.3 показан вид в сечении по одному из вариантов выполнения слоистого материала, используемого в рассматриваемой баллистической панели.
На фиг.4 показан вид в сечении по одному из вариантов выполнения слоистого материала, используемого в рассматриваемой баллистической панели.
На фигурах 5A-5D показаны виды в сечении вариантов выполнения материалов, используемых при формировании пуленепробиваемых элементов, применяемых в рассматриваемых пуленепробиваемых панелях.
На фиг.6A показан вид в сечении схематически показанного этапа процесса изготовления рассматриваемой баллистической панели по типовому варианту осуществления.
На фиг.6B показан вид в сечении схематически показанной рассматриваемой баллистической панели.
На фиг.7A показан вид в сечении схематически показанного этапа процесса изготовления рассматриваемой баллистической панели по типовому варианту осуществления.
На фиг.7B показан вид в сечении схематически показанной рассматриваемой баллистической панели.
На фиг.8 показан вид в вертикальной проекции внешней поверхности баллистической панели, на котором изображен шаблон выстрелов, используемый для проверки пробиваемости и глубины вмятин в соответствии с рассматриваемым методом.
На фиг.9 показан вид в вертикальной проекции внешней поверхности баллистической панели, на котором изображен шаблон выстрелов, используемый для проверки V-50 в соответствии с рассматриваемым методом.
На фиг.10 показан вид в вертикальной проекции внешней поверхности по одному из вариантов выполнения рассматриваемой баллистической панели.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан вид в вертикальной проекции, а на фиг.2A показан вид в сечении примера по одному из вариантов выполнения баллистической панели (10), которая содержит внешнюю поверхность (11), обращенную во время использования в сторону от тела владельца, внутреннюю поверхность (12), обращенную во время использования в направлении тела владельца, а также кромку (13) баллистической панели, проходящую по периметру баллистической панели (10). Баллистическая панель (10) содержит пуленепробиваемый элемент (20) и оболочку (30).
Пуленепробиваемый элемент (20) содержит первую поверхность (21), вторую поверхность (22), а также кромку (23) пуленепробиваемого элемента, проходящую по периметру пуленепробиваемого элемента (20). Оболочка (30) содержит слоистый материал (31), пример которого приведен на фиг.3. Как показано на фигурах 2A и 2B (на фиг.2B показан вид частично в сечении), оболочка (30) прикреплена, по меньшей мере, к одной, первой или второй поверхности (21, 22) пуленепробиваемого элемента (20) при помощи одного или более скрепляющих слоев (24), скрепляющих между собой, по меньшей мере, какую-то одну, первую или вторую поверхность, пуленепробиваемого элемента (20) и оболочку (30). За счет скрепления между собой пуленепробиваемого элемента с оболочкой пуленепробиваемый элемент стабилизируется внутри оболочки, а перемещение пуленепробиваемого элемента внутри оболочки во время использования или обслуживания значительно уменьшается или исключается. Это предотвращает провисание, группирование или формирование складок у пуленепробиваемого элемента внутри оболочки, что потенциально может уменьшать поверхностную защиту или образовывать сминания, что может приводить к появлению участков с ослабленной защитой.
Слоистый материал (31) по одному из вариантов выполнения содержит подложечный слой, например внешний слой (32) из текстильной ткани и внутренний скрепляющий слой (33) для скрепления слоистого материала с пуленепробиваемым элементом (20). Слоистый материал (31) также может содержать рассмотренные здесь дополнительные слои. Слоистый материал расположен на пуленепробиваемом элементе (20) таким образом, чтобы внешний матерчатый слой (32) был повернут в другую сторону от пуленепробиваемого элемента (20), а внутренний скрепляющий слой (33) был расположен таким образом, чтобы он был обращен в сторону пуленепробиваемого элемента (20).
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Внешний матерчатый слой (32) может быть вязаным, нетканым или тканым текстильным материалом и может содержать волокна, содержащие полиэфир, нейлон, арамид, подобные тем, что предлагаются под торговой маркой Nomex, хлопок или смеси волокон, содержащие волокна, по меньшей мере, одного из указанных типов. Для формирования слоистого материала, общий вес которого составляет примерно от 3 унций/ярд (102 г/м) до примерно 80 унций/ярд (2731,56 г/м), может использоваться текстильный материал, вес которого колеблется примерно от 1 унции/ярд (34,13 г/м) до примерно 6 унций/ярд (204 г/м). Между тем, по другим вариантам выполнения для формирования рассматриваемых здесь баллистических панелей может использоваться слоистый материал, вес которого составляет примерно от 2 унций/ярд (68,28 г/м) до 10 унций/ярд (341,44 г/м). По другому варианту выполнения внешний материал может быть водонепроницаемым и содержать, например, водонепроницаемое покрытие.
Внутренний скрепляющий слой (33) состоит из скрепляющего материала для крепления слоистого материала (31) к пуленепробиваемому элементу и может быть в виде прерывающегося внутреннего скрепляющего слоя или монолитной или микропористой пленки, у которой имеется или отсутствует разделительная подкладка. Пленка может содержать пленки из выдувного термопластичного полиуретана (TPU), подобного тому, что поставляется фирмой Bayer MaterialScience, LLC (г.Уэтли, Массачусетс). Скрепляющая пленка, содержащая разделительную подкладку, включает в себя литой полиуретан, подобный тому, что предлагается фирмой Omniflex, Inc. (г.Гринфилд, Массачусетс).
По отдельным вариантам выполнения внутренний скрепляющий слой (33) имеет скрепляющую пленку такой толщины, которая позволяет крепить оболочку (30) к пуленепробиваемому элементу (20) для уменьшения его перемещений, например, смещения или провисания, тем самым, стабилизируя пуленепробиваемый элемент (20) внутри оболочки (30) во время использования или обслуживания баллистической панели (10). В рассматриваемых баллистических панелях (10) толщина внутреннего скрепляющего слоя (33) может составлять примерно свыше 25 нм. По другим вариантам выполнения толщина внутреннего скрепляющего слоя (33) может быть больше или равна 35 нм, либо больше или равна 50 нм, либо больше или равна 60 нм, либо больше или равна 75 нм. В качестве внутренних скрепляющих слоев слоистого материала могут использоваться пленки, имеющие массу примерно свыше 30 г/кв.м (грамм на квадратный метр), либо примерно свыше 40 г/кв.м, либо примерно свыше 50 г/кв.м, либо примерно свыше 60 г/кв.м. По одному из вариантов выполнения внутренний скрепляющий слой состоит из полиуретановой пленки, имеющей массу примерно свыше 50 г/кв.м. Толщина и масса внутреннего скрепляющего слоя зависит от нескольких факторов, например, шероховатости поверхности или пористости пуленепробиваемого элемента, с которым скрепляется слоистый материал, либо от способности внутреннего скрепляющего слоя скрепляться с баллистическим материалом.
По отдельным вариантам выполнения слоистый материал (31) и пуленепробиваемый элемент (20) скреплены на значительной части поверхности пуленепробиваемого элемента (20) за счет непрерывного скрепления между внутренним скрепляющим слоем (33) и пуленепробиваемым элементом. По отдельным вариантам выполнения баллистическая панель (10) образована в тех местах, где внутренний скрепляющий слой (33) скрепляется с пуленепробиваемым элементом (20), по меньшей мере, на 15% площади поверхности пуленепробиваемого элемента (20). В настоящем документе оболочка и пуленепробиваемый элемент считаются интегрированными в том случае, если внутренний скрепляющий слой слоистого материала скреплен с пуленепробиваемым элементом более чем на 10% площади поверхности пуленепробиваемого материала. Баллистическая панель с имеющейся у нее интегрированной оболочкой и пуленепробиваемым элементом стабилизирована и имеет ограниченную свободу перемещений, например смещения или провисания, пуленепробиваемого элемента внутри оболочки во время использования или обслуживания. Так, по одному из рассматриваемых здесь вариантов осуществления предлагается способ стабилизации пуленепробиваемого элемента внутри оболочки за счет интегрирования пуленепробиваемого элемента и оболочки.
По другим вариантам осуществления скрепление между слоистым материалом (31) и пуленепробиваемым элементом (20) осуществляется примерно более чем на 20%, либо примерно более чем на 40%, либо примерно более чем на 60%, либо примерно более чем на 80%, либо примерно более чем на 90% площади поверхности пуленепробиваемого материала. По отдельным вариантам осуществления в тех местах, где слоистый материал (31) скреплен менее чем на всей площади поверхности пуленепробиваемого материала (20), используется слоистый материал, содержащий внутренний скрепляющий слой с прерывающимся скрепляющим материалом, например, в виде точек, сетки или линий. По одному из вариантов выполнения внутренний скрепляющий слой (33) содержит пленку, которая может подвергаться термической обработке, имеющую достаточную толщину для того, чтобы после оплавления вся площадь поверхности, примерно 100% первой (21) и второй (22) поверхностей пуленепробиваемого материала (20), скреплялись с внутренним скрепляющим слоем (33).
По отдельным вариантам осуществления степень гибкости может снижаться, по мере увеличения процента поверхности пуленепробиваемого материала скрепленной со слоистым материалом при помощи внутреннего скрепляющего слоя. Как вариант, если важна гибкость, целесообразно использовать внутренний скрепляющий слой (33) с толщиной менее чем или равной 125 µm, либо менее чем или равной примерно 100 µm, либо менее чем или равной примерно 90 µm.
Кроме этого, что касается слоистого материала, то внутренний скрепляющий слой (33) крепится непосредственно к внешнему матерчатому слою (32) при помощи любой подходящей известной технологии ламинирования. Как вариант, по одному из вариантов выполнения, приведенному в качестве примера на фиг.4, слоистый материал (31) содержит средний, термоустойчивый полимерный слой (34), расположенный между внутренним скрепляющим слоем (33) и внешним матерчатым слоем (32). Термоустойчивый полимерный слой (34) может использоваться в тех случаях, когда внутренний скрепляющий слой (33) крепится к пуленепробиваемому элементу при помощи термоскрепления. Поэтому подходящий термоустойчивый полимерный слой (34) имеет температуру плавления выше температуры плавления внутреннего скрепляющего слоя (33), который расплавляется для крепления слоистого материала (31) к пуленепробиваемому элементу (20). Термоустойчивый полимерный слой (34) также может использоваться для предотвращения расплавления внутреннего скрепляющего слоя (33) во внешнем матерчатом слое (32) после подачи тепла для осуществления скрепления.
Внешний матерчатый слой (32), внутренний скрепляющий слой (33), а также необязательно термоустойчивый полимерный слой (34) могут соединяться при помощи непрерывного слоя (36) или прерывистых клеевых креплений, таких как точки (35) или комбинации соединительных скреплений, изображенных в качестве примера на фиг.4. Может использоваться любой подходящий процесс соединения между собой внешнего матерчатого, внутреннего скрепляющего и необязательно термоустойчивого полимерных слоев слоистого материала, такой как, например, глубокая ламинация, синтезирующее скрепление, скрепление путем распыления клея и т.п. В случае использования глубокой ламинации для скрепления слоев между собой, клей может наноситься непрерывно в качестве отдельных точек (35) для соединения двух слоев между собой, обеспечивая при этом оптимальную воздухопроницаемость скрепленных слоев. В случае использования воздухопроницаемого клея допустимо наносить клей на примерно от 5% до примерно 60% поверхности. В отдельных случаях допустимо наносить клей примерно на 80%, либо примерно на 90%, либо даже примерно на 100% поверхности.
Для обеспечения устойчивости к загрязнениям можно использовать маслостойкие и/или химически стойкие материалы. Например, по одному из вариантов выполнения внешний матерчатый слой может содержать текстильный материал с покрытием, причем покрытие способно останавливать проникновение воды или химических веществ. По другому варианту выполнения необязательный средний термоустойчивый полимерный слой (34) может быть химически устойчивым листом или барьерной пленкой, обеспечивающей защиту для расположенного снизу пуленепробиваемого элемента (20). Слоистый материал (31), содержащий барьерную пленку, может препятствовать прохождению жидкости через оболочку (10), обеспечивая водонепроницаемость и/или защиту от попадания токсичных химических веществ. Слоистый материал считается водонепроницаемым, если он пройдет рассматриваемые здесь испытания на водонепроницаемость (по Сутеру). Рассматриваемые здесь слоистые материалы также могут быть устойчивы к проникновению химических веществ, таких как серная кислота и/или гидравлической жидкости, причем «устойчивость к проникновению химических веществ» определяется на основании рассматриваемых здесь способов испытаний. Рассматриваемые здесь слоистые материалы также могут быть водонепроницаемы после их загрязнения химическими веществами, такими как DEET (N, N-диэтил-мета-толуамид), а также жидкостью Норре, причем «водонепроницаемость после загрязнения» определяется на основании рассматриваемых здесь способов испытаний.
По одному из вариантов выполнения лист из пористого фторуглерода, например, пленка, содержащая фторполимер, такой как политетрафторэтилен (ПТФЭ), наиболее подходит в качестве барьерной пленки, используемой в качестве среднего термоустойчивого полимерного слоя (34), причем помимо водонепроницаемости и устойчивости к воздействию химических веществ должна обеспечиваться воздухопроницаемость. К числу подходящих фторполимеров относятся экспандированные фторполимеры, которые после обработки могут образовывать пористую или микропористую мембранную структуру. Мембраны из экспандированпого ПТФЭ (эПТФЭ), которые были экспандированы для создания сетки из волоконец, соединяющих полимерные узлы для формирования микроструктуры могут использоваться в качестве среднего термоустойчивого полимерного слоя (34), например, благодаря гибкости, малого веса, прочности, водоотталкивающей способности и воздухопроницаемости подобных материалов. Мембраны из экспандированного ПТФЭ могут изготавливаться известным образом, например, в соответствии с идеями изобретения, защищенного патентом США №3,953,566 (на имя Гор).
По одному из вариантов выполнения термоустойчивый полимерный слой содержит экспандированный политетрафторэтилен (ПТФЭ) с микроструктурой, отличающейся наличием узлов, соединенных между собой волоконцами, причем поры пористой пленки расположены достаточно плотно для обеспечения непроницаемости для жидкостей и достаточно открыты для того, чтобы обеспечивать рассеяние паров влаги через пленку. По одному из вариантов выполнения пористая пленка изготовлена из первого компаундирующего полимера политетрафторэтилена (ПТФЭ), способного создавать при растягивании структуру из узлов и волоконец. Полимер может быть смешан с алифатической углеводородной смазывающей экструзионной добавкой, такой как уайтспирит. Затем полимер может быть сформирован в виде цилиндрических гранул и пасты, выдавливаемой известным образом для получения требуемой формы, такой как, например, лепты или мембраны, которая может быть каландрирована до нужной толщины между валками, а затем термически высушена для удаления смазки. Высушенное изделие может быть экспандировано или растянуто в машине и/или в поперечном направлении, например, в соответствии с идеями изобретения, защищенного, например, патентом США №3.953,566, для получения экспандированного ПТФЭ. Затем структура экспандированного ПТФЭ может быть аморфно закреплена путем нагрева изделия выше точки плавления кристаллической структуры ПТФЭ, примерно до 343°-375°С.
В случаях, когда слоистый материал (31) может быть загрязнен веществами, снижающими водонепроницаемость, либо снижающими способность слоистого материала препятствовать попаданию токсичных химических веществ, на барьерную пленку также может наноситься полимерное покрытие с низкой поверхностной энергией. К числу подходящих покрытий с низкой поверхностной энергией относятся покрытия, описанные в опубликованной патентной заявке США №2007/0272606. По другому варианту выполнения термоустойчивый полимерный слой (34) может выступать в качестве барьерной пленки. Кроме этого, по меньшей мере, на одну из поверхностей термоустойчивого полимерного слоя (34), содержащего мембранный слой из эПТФЭ, может быть нанесено монолитное, воздухопроницаемое полимерное покрытие для обеспечения устойчивости к воздействию масла, секретов сальных желез или устойчивости к проникновению химических веществ.
2
2
2
По одному из вариантов выполнения, со ссылкой на фиг.4, термоустойчивый полимерный слой (34) в виде пористой барьерной пленки из эПТФЭ с монолитным полимерным покрытием (37), приклеен на внешний матерчатый слой (32) при помощи точечно нанесенного клея (35), скрепляющего сторону барьерной пленки, содержащей монолитное покрытие (37), непосредственно с внутренней поверхностью (38) внешнего матерчатый слоя (32). Один из примеров подходящего покрытия содержит непрерывное, непористое покрытие из полиуретана, нанесенное на микропористый эПТФЭ, в соответствии с патентом США №4,194,041, в виде слоя плотностью примерно 12 г/м. В другом примере, материал монолитного полимерного покрытия, используемый в качестве барьерной пленки, содержит полиуретан, содержащий гидрофильный форполимер типа GA-1 (фирмы DOW Chemical, г.Мидлэнд, Мичиган), вулканизируемый при помощи аминового отвердителя. По одному из вариантов выполнения термоустойчивый полимерный слой содержит слой эПТФЭ с непрерывным, непористым покрытием, вес которого составляет около 0.85 унций/ярд (29 г/м).
2
По дополнительному варианту выполнения термоустойчивый полимерный слой (34) является барьерной пленкой в форме композитного материала, содержащего первый мембранный слой из эПТФЭ, а также второй мембранный слой из эПТФЭ. По одному из вариантов выполнения первый мембранный слой из эПТФЭ содержит монолитное полимерное покрытие, а второй мембранный слой из эПТФЭ может примыкать либо к стороне первого мембранного слоя из эПТФЭ с монолитным покрытием, либо к стороне первого мембранного слоя из эПТФЭ, расположенной оппозитно монолитному покрытию. Воздухопроницаемые пористые мембраны из эПТФЭ и композитные пленки из эПТФЭ, имеющие минимальную скорость проникновения водяных паров (MVTR) около 13000 г/м/24 часа, могут использоваться в том случае, если требуется высокая воздухопроницаемость слоистого материала.
К числу других материалов, подходящих для использования в качестве термоустойчивого полимерного слоя (34), относятся другие пленки, такие как, например, пластиковая пленка. Подходящие пластиковые пленки включают в себя пленки, содержащие полиуретан, силикон или полиэфир. В случае если слоистый материал (31) крепится к пуленепробиваемому элементу (20) при помощи термоскрепления, температура плавления пластиковой пленки должна быть выше температуры плавления скрепляющей пленки, используемой в качестве внутреннего скрепляющего слоя (33).
Рассматриваемые здесь слоистые материалы (31) могут быть воздухопроницаемыми, имея MVTR свыше 1000, либо свыше 2000, либо свыше 3000, либо свыше 4000, либо свыше 5000 при испытаниях в соответствии с описанным здесь методом.
2
По другим вариантам выполнения могут быть сформированы слоистые материалы, которые непроницаемы для водяных паров. Материал считается непроницаемым для водяных паров, если скорость проникновения водяных паров составляет менее 1000 г/м/24 часа. Непроницаемый слоистый материал (31) может быть выполнен таким образом, чтобы непроницаемым для водяных паров был внешний слой, либо непроницаемым для водяных паров был внутренний слой, либо и внутренний и внешний слой, оба, были непроницаемы для влаги. В качестве материалов, подходящих для формирования непроницаемого для водяных паров слоя в виде непроницаемой для водяных паров пленки, могут использоваться полиэтилен или поливинилхлорид. Слоистый материал, содержащий непроницаемый для водяных паров внешний слой может иметь проницаемый для водяных паров внутренний скрепляющий слой в виде термопластичной полиуретановой (TPU) пленки. По альтернативному варианту выполнения непроницаемый слоистый материал содержит проницаемый для водяных паров внешний слой, такой как, например, тканый нейлон, а также непроницаемый для водяных паров внутренний слой. По еще одному варианту выполнения непроницаемый слоистый материал содержит непроницаемый для водяных паров внешний слой и внутренний скрепляющий слой в виде контактного клея, такого как, например, клей, предлагаемый под торговой маркой Scotch-Grip™ (фирмы 3М™.)
Со ссылкой на фиг.2A, баллистическая панель (10) содержит покрытие (30), содержащее рассматриваемый здесь слоистый материал, а также гибкий пуленепробиваемый элемент (20), предлагаемый разными поставщиками. Подходящий пуленепробиваемый элемент содержит несколько слоев пуленепробиваемых материалов. Баллистические материалы могут содержать нетканые, однонаправленные волокна, а также тканую пряжу, содержащую, например, арамидные волокна, такие как, например п-арамид, полиэтилен со сверхвысоким молекулярным весом, полиамид, а также комбинацию из них. На фиг.5A изображен один из примеров листа нетканого баллистического материала, на котором показан вид в сечении двух слоев нетканых (50) однонаправленных волокон (51 и 51'), а также полимера (52), расположенного вокруг волокон. На фиг.5B изображен вид в сечении примера слоя нетканого баллистического материала (53), содержащего тканые пучки (54, 55) волокон, в которых, по одному из вариантов выполнения, волокна необязательно могут быть окружены полимером.
Пуленепробиваемый элемент (20) состоит из нескольких слоев нетканых, однонаправленных баллистических материалов (фиг.5A), слоев тканых баллистических материалов (фиг.5C), либо комбинации из слоев тканных и нетканых пуленепробиваемых материалов (5d). По одному из вариантов выполнения пуленепробиваемый элемент (20) содержит примерно двадцать два слоя тканого баллистического материала (53). По другому варианту выполнения пуленепробиваемый элемент (20) содержит четыре слоя тканого баллистического материала (50) и 24 листа нетканого однонаправленного материала (50). Помимо слоев из нетканых и/или тканых волокон многослойный пуленепробиваемый элемент также может содержать слои из других материалов, в том числе полимеров, таких как, например, поликарбонат, полиэтилен и т.п. К числу гибких пуленепробиваемых материалов также относятся материалы, предлагаемые под торговыми марками "Kevlar", "Twaron", "GoldShield", "Dyneema" и "Spectra", которые могут использоваться в качестве пуленепробиваемого элемента для рассматриваемых здесь баллистических панелей.
Со ссылкой на фиг.6, для формирования баллистической панели (10) первая часть (31) и вторая часть (31') рассмотренного выше слоистого материала располагаются таким образом, чтобы они укрывали как первую, так и вторую поверхности (21, 22) пуленепробиваемого элемента (20). Части (31, 31') слоистого материала имеют достаточно большой размер для того они выходили за кромку (23), проходящую по периметру пуленепробиваемого элемента (20). Внутренний скрепляющий слой (33) каждой, первой и второй частей слоистого материала, примыкает к первой (21) и второй (23) поверхностям пуленепробиваемого элемента (20), а внешний тканый слой (32) расположен снаружи. Слоистый материал (21) скреплен с пуленепробиваемым элементом за счет крепления внутреннего скрепляющего слоя (33) к первой или второй поверхностям, либо к обеим, первой и второй поверхностям (21, 22).
Кроме этого области каждой из частей слоистого материала (31), выходящие за кромку (23) пуленепробиваемого элемента (20), скреплены между собой за счет соприкосновения и скрепления с внутренним скрепляющим слоем (33) каждой из частей слоистого материала непосредственно за пределами кромки (23) пуленепробиваемого элемента, образуя шов (25) по периметру. Части слоистого материала непрерывно скреплены между собой по всему периметру пуленепробиваемого элемента. За счет скрепления между собой внутренних скрепляющих слоев первой (31) и второй (31') частей слоистого материала по всему периметру образуется покрытие, содержащее непрерывный шов (25) по периметру. Со ссылкой на фиг.2A ширина шва (25) по периметру измеряется как расстояние между концом (28) шва (25), находящегося ближе всего к кромке (23) пуленепробиваемого элемента, и концом (29) шва (25) по периметру, находящегося ближе всего к кромке (23) периметра оболочки. По одному из вариантов выполнения ширина шва по периметру составляет около 10 мм или более; по другому варианту выполнения ширина шва по периметру составляет около 15 мм или более. По другим вариантам выполнения ширина шва по периметру превышает 20 мм, либо превышает 25 мм.
Термообработка может использоваться для скрепления оплавлением первой и второй частей (31, 31') слоистого материала с пуленепробиваемым элементом (20), а также для формирования шва (25) по периметру, у которого внутренний скрепляющий слой (33) является оплавляемым. Таким образом, рассматривается способ изготовления баллистической панели, по которому слоистый материал и пуленепробиваемый элемент скрепляются, образуя баллистическую панель, при помощи технологи термообработки. Термообработка включает в себя подачу тепла и давления, радиочастотную или ультразвуковую сварку и т.п. По одному из вариантов выполнения, приведенному в качестве примера на фиг.6A, слоистый материал (31) и пуленепробиваемый элемент (20) расположены в виде пакета, таким образом, чтобы слоистый материал полностью укрывал пуленепробиваемый элемент, а также, чтобы слоистый материал (31) выходил за кромку (23) пуленепробиваемого элемента. На фигурах 6A и 6B процесс включает в себя этапы, во время которых слоистый материал (31) и пуленепробиваемый элемент (20) скрепляются между собой за счет подачи тепла и давления (60) при помощи нагретого пресса (61). Слоистый материал (31) скрепляется по всей площади поверхности, по меньшей мере, какой-то одной, первой или второй поверхностей (21, 22) пуленепробиваемого элемента. Тепло и давление также подаются к первой и второй частям (31, 31') слоистого материала за пределами кромки (23) пуленепробиваемого элемента, термоспрессовывая части слоистого материала непосредственно между собой и образуя непрерывный шов по периметру. Тепло и давление также могут подаваться к пакету для формирования прерывистого скрепления (24) при помощи термопресса, создающего локальный нагрев менее чем всей поверхности (21, 22) пуленепробиваемого элемента. Например, могут использоваться нагревающий элемент или обогреваемая плита, подающие тепло в виде решетки, как это показано на фиг.10, для образования скрепления (24) в виде решетки или иной геометрической формы, причем менее 100% внутреннего скрепляющего слоя скрепляется с поверхностью (21, 22) пуленепробиваемого элемента. Температура подаваемого тепла равна или превышает температуру плавления оплавляемых внутренних скрепляющих слоев. По одному из процессов тепло подается на пакет при температуре примерно свыше 150°С, хотя по другим способам может использоваться температура примерно от 120°С до 180°С. По дополнительному процессу на пакет подается давление, по меньшей мере, в 1 psi; хотя по другим способам может использоваться давление примерно от 1.0 до 40 psig.
На фигурах 7A и 7B изображен другой процесс, при помощи которого слоистый материал (3, 3') и пуленепробиваемый элемент (20) скрепляются между собой прерывистым скреплением (73), образованным за счет подачи тепла (70) от источника (71) тепла с давлением или без давления, такого как паяльник, в несколько точек. Слоистый материал (31, 31') скрепляется с участками, по меньшей мере, какой-то одной, первой или второй поверхностей (21, 22) пуленепробиваемого элемента. По другому процессу прерывистое скрепление (73) может осуществляться за счет использования слоистого материала (31), который содержит внутренний скрепляющий слой с прерывистым скрепляющим материалом, например, в форме точек, решеток или линий. Тепло также подается к первой и второй частям (31, 31') слоистого материала за кромкой (23) пуленепробиваемого элемента, нагревая части слоистого материала для непосредственного скрепления между собой и образования непрерывного шва (25) по периметру.
По дополнительному варианту осуществления во время термообработки слои многослойного пуленепробиваемого элемента (20) синтезируются или расплавляются, соединяясь между собой.
Например, если пуленепробиваемый материал имеет многослойную структуру из слоев тканых и/или нетканых волокон, а также содержит термопластичные материалы, слои пуленепробиваемого элемента (20) могут становиться частично расплавленными и синтезированными между собой за счет оплавления термопластичных материалов во время этапов термообработки, дополнительно интегрируя между собой элементы баллистической панели. Так по одному из вариантов осуществления получают баллистическую панель, которая содержит покрытие, скрепленное с поверхностью пуленепробиваемого элемента, причем пуленепробиваемый элемент (20) является многослойной структурой, содержащей термопластичные материалы, а слои пуленепробиваемого элемента соединяются или синтезируются между собой при помощи термопластичного материала.
По одному из вариантов осуществления формируется баллистическая панель, содержащая водонепроницаемый слоистый материал, который используется для создания шва по периметру пуленепробиваемого элемента и скрепляется, по меньшей мере, с одной поверхностью пуленепробиваемого элемента. Баллистическая панель считается водонепроницаемый, если ее вес увеличивается менее чем примерно на 10% от ее первоначального веса после погружения в воду во время испытаний, рассматриваемых здесь для проверки водовпитываемости. По другому варианту осуществления формируется баллистическая панель, обладающая длительной водонепроницаемостью. Считается, что баллистическая панель обладает длительной водонепроницаемостью, если ее вес увеличивается менее чем примерно на 10% от ее первоначального веса после погружения в воду во время испытаний, рассматриваемых здесь для проверки водовпитываемости, после подготовки согласно рассматриваемому здесь способу по подготовке проверяемых панелей. По отдельным вариантам осуществления баллистические панели имеют водовпитываемость менее 5% от первоначального сухого веса.
Рассматриваемые здесь баллистические панели могут использоваться в стандартных держателях для баллистических панелей для формирования бронежилетов, бронированных элементов одежды и т.п. В свою очередь по другим вариантам осуществления, рассматриваемые здесь баллистические панели могут оснащаться лямками для крепления баллистических панелей непосредственно на теле владельца. Рассматриваемые здесь баллистические панели могут использоваться в других областях, где существует вероятность пулевого поражения, например в сухопутных, воздушных или водных транспортных средствах, а также для защиты оборудования, например, коммуникационного оборудования и для защиты горючих веществ, таких как, например, топливо или боеприпасы.
Конкретные рассматриваемые здесь варианты осуществления не следует рассматривать в качестве ограничивающих. Следует понимать, что возможно внесение и осуществление изменений и модификаций, не выходящих за пределы объема, определяемого в прилагаемой формуле изобретения.
Методика испытаний
Скорость проникновения водяных паров (MVTR)
2
Скорость проникновения водяных паров (MVTR) измерялась на образце слоистого материала в соответствии с требованиями ISO 5496 (2004). В ходе исследований примерно 70 мл насыщенного раствора соли, содержащего 35 весовых частей ацетата калия и 15 весовых частей дистиллированной воды, были помещены в 133 мл чашку из полипропилена с внутренним диаметром у горловины 6,5 см. Мембрана из экспандированного политетрафторэтилена (ПТФЭ), имеющая минимальную MVTR примерно 85000 г/м/24 часа, испытываемая по методу, описанному в патенте США №4,862,730 (на имя Кросби), была термоприварена к кромке чашки, образуя тугой, герметичный, микропористый барьер, удерживающий раствор. Аналогичная мембрана из экспандированного ПРФЭ была установлена на поверхности водяной бани. Температура в узле водяной бани поддерживалась на уровне 23°С±0,2°С за счет использования помещения с регулируемой температурой и циркуляции воды. Перед началом процедуры испытаний испытательный образец был подготовлен при температуре 23°С и относительной влажности 50%. Образцы слоистого материала были размещены таким образом, чтобы внешний слой образца слоистого материала (например, текстильной ткани) был направлен в сторону от водяной бани, а внутренний скрепляющий слой образца слоистого материала (например, термопластичного полиуретана) соприкасался с мембраной из экспандированного политетрафторэтилена, установленной на поверхности водяной бани, и были выдержаны в течение 5 минут для их уравновешивания перед помещением узла чашки. Узел чашки был взвешен с точностью до 1/1000 г и помещен перевернутым образом на центр исследуемого образца. Подача воды осуществлялась за счет движущей силы, возникающей между водой, находящейся в водяной бане, и насыщенным раствором соли, создавая течение воды за счет диффузии в данном направлении. Испытания образца продолжались 15 минут, после чего узел чашки был убран и вновь взвешен с точностью до 1/1000 г.
MVTR образца слоистого материала рассчитывалась по увеличению веса узла чашки и выражалась в граммах воды на квадратный метр площади поверхности образца за 24 часа.
Вес слоистого материала
2
Поверхностная масса слоистого материала определялась путем вырезания круга диаметром 3.5 дюйма (8,89 см) в крупном образце слоистого материала и его взвешивания с использованием весов с точностью до 0,01 грамма. Затем вес был пересчитан в унции/ярд в зависимости от соотношения между площадью круга и площадью одного квадратного ярда, а граммы были пересчитаны в унции. Коэффициент пересчета поверхностной массы в данном случае составил около 4,75. Данный метод испытаний соответствует требованиям ASTM D3776, вариант С.
Испытания на водонепроницаемость по Сутеру
Процедура испытаний по Сутеру является способом определения водонепроницаемости слоистого материала и проводится в соответствии с требованиями Федерального стандарта США 191А, метод 5516. В ходе данной процедуры образец проверялся при низком давлении за счет нагнетания воды со стороны внутреннего скрепляющего слоя исследуемого образца и проверки со стороны внешнего слоя на предмет прохождения воды через образец.
Образцы слоистого материала испытывались па водопроницаемость с использованием модифицированной испытательной установки Сутера. Вода нагнеталась к области образца диаметром примерно 4 1/4 дюйма (10,79 см), уплотненной двумя прижатыми резиновыми прокладками. Образец не был закрыт от окружающей атмосферы и был доступен для оператора, проводившего испытания. Давление воды, воздействующее на образец, было увеличено до 1,1 psig (манометрическое давление в фунтах на квадратный дюйм) и поддерживалось в течение 3 минут при помощи насоса, соединенного с водяным резервуаром, с учетом показаний соответствующего контрольно-измерительного прибора и регулировалось при помощи линейного клапана. Для лучшей визуальности образец слоистого материала был расположен под углом, а также осуществлялась рециркуляция воды для обеспечения соприкосновения внутреннего скрепляющего слоя образца с водой, а не с воздухом. В течение соответствующего периода испытаний за внешним слоем образца осуществлялось визуальное наблюдение, периодически он слегка протирался впитывающей бумажной салфеткой. Жидкая вода, заметная визуально или на салфетке, расценивалась как протечка. Если в подобных условиях, в течение трех минут жидкой воды на внешнем слое образца обнаружено не было, считалось, что образец прошел испытания на водонепроницаемость по Сутеру. Образец слоистого материала, успешно прошедший данные испытания, считается в настоящем документе «водонепроницаемым».
Водонепроницаемость после изгибов при низкой температуре
Образцы слоистого материала были подготовлены и прошли испытания в соответствии с требованиями ASTM D 2097-69. Разрезанные образцы были завернуты в форме цилиндра на установке для испытаний на изгиб. Температура установки для испытаний на изгиб была доведена до -25° по Фаренгейту (-31°С) в камере с регулируемой температурой. Отдельные образцы были подвергнуты 20000 циклам изгиба в направлении основы, другие образцы были подвергнуты 20000 циклам изгиба в направлении заполнения в соответствии с требованиями ASTM D2097. Изогнутые образцы прошли испытания на водонепроницаемость в соответствии с рассмотренной здесь методикой испытаний на водонепроницаемость по Сутеру, при давлении 1,1 psig в течение 3 минут. Считается, что образец успешно прошел испытания по водонепроницаемости после изгибания при низкой температуре, если в течение 3 минут не было обнаружено протечек. Образец слоистого материала, успешно прошедший данные испытания считается в настоящем документе «водонепроницаемым после изгибания при низкой температуре».
Гидростатическое сопротивление при высоком давлении
3
3
Гидростатическое сопротивление при высоком давлении измерялось в соответствии с требованиями ASTM D751-06, Гидростатическое сопротивление, раздел 36, процедура 1. Испытываемый слоистый материал был подготовлен при температуре 70±2°F (21±1°C), и относительной влажности 65±2%, по меньшей мере, в течение четырех часов перед испытанием. Затем из слоистого материала был вырезан квадрат размером 4×4 дюйма (10×10 см). Образец был помещен в испытательную установку Муллена таким образом, чтобы внутренний скрепляющий слой был направлен в сторону воды. Давление создавалось поршнем, который нагнетал воду в напорную камеру установки с расходом от 5,0 до 6,0 дюймов/мин (от 81,9 до 98 см/мин). Давление, при котором происходил разрыв образца, регистрировалось в качестве гидростатического сопротивления высокому давлению.
Водонепроницаемость после загрязнения
Водонепроницаемость слоистого материала определялось после загрязнения синтетической перспирацией, раствором Норре и DEET.
Синтетическая перспирация
Образцы слоистого материала, загрязненные со стороны внешнего слоя синтетической перспирацией были подготовлены следующим образом. В 500 мл дистиллированной воды были добавлены и размешаны следующие ингредиенты: 3 грамма хлорида натрия (фирма VWR, артикул № JT 3624-07), 1 грамм предварительно переваренного белка (фирма Discount Blvd., артикул №019016), 1 грамм н-пропил пропионата (фирма Sigma Aldrich, артикул №1 12267), а также 0,5 грамма жидкого лецитина (фосфатидил холина; фирма Vitacost.com, артикул №380303).
Раствор был закрыт и непрерывно перемешивался перед нагревом до 50±1°С, до растворения всех ингредиентов, а затем охлажден примерно до 35°С. Раствор был перемешан таким образом, чтобы любые твердые частицы находились в растворе во взвешенном состоянии перед загрязнением образца слоистого материала.
Процедура загрязнения синтетической перспирацией
После подготовки синтетической перспирации в виде раствора была взята мензурка с диаметром открытой части 6 дюймов (15 см), снизу которой имелась съемная заслонка. Был вырезан образец слоистого материала такого размера, чтобы после его укладки на ровной поверхности он выходил со всех сторон, по меньшей мере, на один дюйм (2,54 см) за пределы открытой части мензурки, а его внешний слой был обращен в направлении внутренней части мензурки. Для крепления образца по окружности мензурки использовалась упругая лента, таким образом, чтобы после последующего заполнения мензурки синтетической перспирацией не было протечек. Затем пустая мензурка была перевернута и помещена на открытую опорную решетку. После этого заслонка была удалена и в мензурку было залито примерно 180 мл раствора синтетической перспирации. Заслонка была повторно установлена снизу перевернутой мензурки. Обычный бытовой вентилятор был установлен таким образом, чтобы он нагнетал воздух снизу решетки, параллельно поверхности образца. Испарение синтетической перспирации через образец происходило в течение 72 часов. Затем образец был удален из-под мензурки, сполоснут в теплой воде и высушен при температуре 70±2°F (21±1°C) и относительной влажности 65±2%. После этого образец прошел испытания на водонепроницаемость в соответствии с «Процедурой проведения испытаний загрязненных образцов на водонепроницаемость» ниже.
Процедура загрязнения раствором Норре и РЕЕТ
Раствор Норре №9, обычно используемый для чистки оружия, был приобретен в фирме Bass Pro Shops (www.basspro.com; артикул №38-663-886-00.). Образцы слоистого материала были загрязнены с внешней стороны слоистого материала в соответствии с описанным ниже методом загрязнения и прошли испытания на водонепроницаемость в соответствии с «Процедурой проведения испытаний загрязненных образцов на водонепроницаемость».
Жидкий DEET (N,N-диэтил-мета-толуамид), обычно используемый в качестве средства защиты от насекомых был приобретен у фирмы Coleman's Military Surplus (www.colemans.com; артикул №103701). Образцы слоистого материала были загрязнены с внешней стороны слоистого материала в соответствии с описанным ниже методом загрязнения и проверены на водонепроницаемость в соответствии с «Процедурой проведения испытаний загрязненных образцов на водонепроницаемость».
Лист белой текстильной промокательной бумаги в соответствии с требованиями ААТСС (Американской ассоциации специалистов по красителям для тканей) размером 10×10 дюймов (25,4 см×25,4 см) был помещен на горизонтальную поверхность и закрыт образцом слоистого материала размером 10×10 дюймов (25,4 см×25,4 см), предварительно подготовленного при температуре 70±2°F (21±1°C) и относительной влажности 65±2%, в течение, по меньшей мере, четырех часов, внешним слоем вверх. Примерно 2 мл жидкого загрязнителя были отмерены пипеткой, помещены в центр образца слоистого материала и закрыты листом «бело-голубого» конвертного пергамина Рейнландер с окошком в соответствии с требованиями ААТСС (Американской ассоциации специалистов по красителям для тканей) размером 6×6 дюймов (15×15 см). Непосредственно сверху загрязненной области па пергамин был помещен груз весом 4 фунта (1,81 кг). Груз находился на образце слоистого материала в течение 30±1 минут. Груз и пергамин были удалены, а образец слоистого материала был оставлен еще на 30±1 минут. Любые излишки загрязнителя удалялись при помощи чистой промокательной бумаги.
Процедура проведения испытаний загрязненных образцов на водонепроницаемость
Водонепроницаемость проверялась и определялась в соответствии с Методом определения устойчивости к проникновению воды (BS 3424: Часть 26: 1990 метод 29А).
Образцы слоистого материала, загрязненные синтетической перспирацией, были подвергнуты воздействию гидростатического давления в 25 psig в течение 3 минут со стороны внешнего слоя и проверены на протечки со стороны внутреннего слоя.
Образцы слоистого материала, загрязненные раствором Норре, были подвергнуты воздействию гидростатического давления в 15 psig в течение 3 минут со стороны внешнего слоя и проверены на протечки со стороны внутреннего слоя.
Образцы слоистого материала, загрязненные DEET, были подвергнуты воздействию гидростатического давления в 10 psig в течение 3 минут со стороны внешнего слоя и проверены на протечки со стороны внутреннего слоя.
Образец слоистого материала считается прошедшим Испытания по проникновению воды (BS 3424: Часть 26: 1990 метод 29А) после загрязнения в случае отсутствия протечек в течение 3 минут при соответствующем гидростатическом давлении. В настоящем документе образец слоистого материала, успешно прошедший подобные испытания, считается «водонепроницаемым после загрязнения синтетической перспирацией», «водонепроницаемым после загрязнения раствором Норре, и «водонепроницаемым после загрязнения DEET», соответственно.
Устойчивость к пропусканию химических веществ
Устойчивость к пропусканию химических веществ образца слоистого материала определялась при помощи стандартного метода испытаний, описанного в ASTM F903C (Процедура С из Таблицы 2 Стандарта). Образцы были подвергнуты воздействию испытательной жидкости в течение 5 минут при давлении окружающей среды со стороны внешнего слоя, после чего давление в течение одной минуты было увеличено до 2 psig, а затем, в течение остальных 60 минут, давление было уменьшено до давления окружающей среды. Образцы слоистого материала были проверены со стороны внутреннего слоя на обесцвечивание или протечки. Испытания прекращались при появлении капли жидкости или обесцвечивании, что указывало на присутствие воды. Образец слоистого материала считался успешно прошедшим испытания при отсутствии жидкости или обесцвечивания на протяжении испытаний.
Образцы слоистого материала проверялись в соответствии со стандартной процедурой, с использованием 37 весовых процентов серной кислоты или гидравлической жидкости в качестве химического испытательного вещества. Серная кислота была приобретена у фирмы Lab Chem, Inc. (артикул №62739-8.) Гидравлическая жидкость была приобретена у фирмы Specialty Chemicals, Inc (артикул №1808751).
Образец слоистого материала считается успешно прошедшим испытания по пропусканию химических веществ в случае отсутствия протечек через образец слоистого материала в соответствии с методом проведения испытаний. Образцы слоистого материала, успешно прошедшие испытания по пропусканию химических веществ, считаются «устойчивыми к пропусканию серной кислоты», а также «устойчивыми к пропусканию гидравлической жидкости» и именуются таковыми в настоящем документе.
Баллистические испытания
Испытываемая баллистическая панел(и)ь была помещена внутрь оригинального держателя панели и закреплена, образуя «испытательную панель». Внешняя часть в целях идентификации была промаркирована.
Отдельные панели были подготовлены в соответствии с процедурой, установленной в стандарте национального института юстиции США 0101.06 (Раздел 5: Протокол подготовки гибкой бронезащиты) путем вращения испытываемых панелей в течение 10 дней со скоростью 5 об/мин при температуре 149°F (65°С) и относительной влажности 80%. Испытательные панели, подготовленные в соответствии с данным методом, именуются «подготовленными». Испытательные панели, которые не были подготовлены, именуются «новыми».
Перед проведением баллистических испытаний новые и подготовленные испытательные панели прошли акклиматизацию в течение, по меньшей мере, 24 часов при температуре 70±5°F (21±2°C) и относительной влажности 50+20%. Испытательные панели прошли баллистические испытания по Пробиваемой глубине вмятины (P-BFS) и Баллистическому пределу (V50), в соответствии с требованиями стандарта 0101.06, Баллистическая стойкость нательной бронезащиты в соответствии с уровнем бронезащиты по классификации национального института юстиции США, в фирме HP White Laboratory, Inc. (г.Стрит, Мэриленд). Использовались патроны Luger калибра 9 мм, 124 гран, со сплошной металлической оболочкой (FMJ), тупоголовые (RN).
Испытательные панели были установлены на бронированный материал подложки, подготовленный в соответствии с Разделом 4.2.5 стандарта 0101.06 национального института юстиции США, внутри помещения, на удалении 17,3 фута (5,27 м) от мушки испытательного ствола для произведения выстрела под наклоном ноль градусов. Рамы-мишени для определения скорости пули, расположенные на расстоянии 6,5 и 11,5 футов (1,98 и 3,5 м), использовались совместно со счетчиками времени (хронографам) для определения скорости пули на расстоянии 9 футов (2,74 м) от мушки.
Баллистические испытания: Измерение пробивной способности и глубины вмятины ("Р-BFS")
Процедура в соответствии со стандартом 0101.06 национального института юстиции США использовалась для определения пробиваемости и глубины вмятины (Раздел 7.8: P-BFS) у испытательных панелей со следующими отклонениями. Все шесть выстрелов были произведены перпендикулярно испытательным панелям, если не оговорено иное. По каждой из испытательных панелей было произведено шесть выстрелов по шаблону, описанному в стандарте 0101.06 национального института юстиции США, причем шаблон был выбран таким образом, как это показано на фиг.8 и описано ниже. Выстрелы 1, 2 и 3 были выстрелами в районе кромки, на расстоянии от 65 до 75 мм от кромки (23) пуленепробиваемого элемента. Выстрелы 4, 5 и 6 были произведены по центру шаблона в соответствии с процедурой 0101.06 национального института юстиции США, на равном расстоянии по окружности диаметром 100 мм. Во всех испытаниях P-BFS использовались 9 мм пули со сплошной металлической оболочкой (FMJ), тупоголовые (RN). Для всех выстрелов по подготовленным и новым испытательным панелям использовалась эталонная скорость (Vref) в 1245 футов в секунду (379 м/сек), таким образом, чтобы при необходимости их можно было сравнить. Данная скорость Vref указана в стандарте 0101.06 национального института юстиции США для 9 мм патронов и подготовленных испытательных панелей для II уровня опасности.
Полученные данные отражали глубину (в мм) деформации в бронированном материале подложки с внутренней стороны (со стороны тела человека) обстреливаемой испытательной панели, как это предписано в разделе 3.8 стандарта 0101.06 национального института юстиции США.
Для новых испытательных панелей, при каждом расчете P-BFS использовалось не менее четырех перпендикулярных выстрелов, любые выстрели под наклонным углом в расчет не принимались. Для подготовленных панелей данные по выстрелам, которые попадали в складку, образовавшуюся в результате процедуры подготовки, при расчете Р-BFS не учитывались. Для каждого подготовленного образца при расчете PBFS использовалось не менее пяти выстрелов.
На фиг.8 порядок выстрелов (с 1-го по 6-й) соответствуют следующим ссылочным номерам (фиг.8, 81-86):
1-й (81)
4-й (84)
2-й (82)
5-й (85)
3-й (83)
6-й (86)
Баллистические испытания: Испытания по определению по определению баллистического предела ("V50")
Для определения баллистического предела (V50) использовалась процедура, описанная в стандарте 0101.06 национального института юстиции США (Раздел 7.9) со следующими отклонениями. Фактический шаблон выстрелов был изменен, как это показано на фиг.9 и описано ниже, таким образом, чтобы он был одинаков для всех испытательных панелей. Во всех испытаниях V50 использовались 9 мм пули со сплошной металлической оболочкой (FMJ), тупоголовые (RN). Минимальное расстояние от места попадания пули до кромки и минимальное расстояние между местами попадания пуль соответствовали рекомендациям стандарта 0101.06 национального института юстиции США. Скорость пули менялась в соответствии со Стандартом для определения отчетной V50. В отчетных данных указана скорость, с которой пуля должна была пробить испытательную панель в 50% случаев. Результаты указаны в футах в секунду (fps). Расчет V50 производился путем усреднения количества скоростей в диапазоне 125 fps, причем учитывались остановка или пробивание (минимум трех или максимум пяти для каждого случая).
Со ссылкой на фиг.9 выстрелы (с 1-го по 10-й) по каждой испытательной панели (90) были произведены в следующем порядке, соответствующем ссылочным номерам (фиг.9, 91-100):
1-й (91)
6-й (96)
2-й (92)
7-й (97)
3-й (93)
8-й (98)
4-й (94)
9-й (99)
5-й (95)
10-й (100)
Впитывание воды
Измерение увеличения веса за счет впитывания воды у испытательных панелей осуществлялось после того как испытательные были подготовлены в соответствии с процедурой, установленной в стандарте 0101.06 национального института юстиции США (Раздел 5: Протокол подготовки гибкой бронезащиты). После вращения в течение 10 дней со скоростью 5 об/мин при 149°F (65°C) и относительной влажности 80% испытательные панели прошли акклиматизацию в течение менее 24 часов при температуре 70±5°F (21±2°С) и относительной влажности 50+20%, а затем взвешены на откалиброванных электронных весах. После акклиматизации испытательная панель без держателя была погружена в воду в соответствии с процедурой, описанной в Разделе 7.8.2 стандарта 0101.06 национального института юстиции США. После погружения в жидкость, испытательная панель была высушена для удаления излишков поверхностной воды путем промокания стороны внешнего слоя сухим полотенцем. Намокшая испытательная панель была взвешена в течение 10 минут после погружения на тех же самых весах. Процент увеличения веса за счет воды рассчитывался следующим образом:
увеличения веса за счет воды =(вес во влажном состоянии - сухой вес)×100(сухой вес)
Примеры
Слоистый материал 1
2
2
Слоистый материал 1 (L1) состоит из тканого внешнего матерчатого слоя, непроницаемого для жидкой воды среднего слоя из термоустойчивого полимера, содержащего мембрану из политетрафторэтилена (ПТФЭ), а также внутреннего скрепляющего слоя из термопластичного полиэфирного полиуретана (TPU). L1 имеет вес по площади около 5,5 унций/ярд (187,7 г/м) и толщину около 11 мил (0,279 мм).
2
2
2
2
2
2
Тканый внешний матерчатый слой состоит из нейлона 66, 70 денье 34 филаментная плоская пряжа основы и нейлона 66, 70 денье 66 филаментная воздушно текстурированная уточная пряжа с весом по площади около 2,7 унции/ярд (92 г/м). Термоустойчивый полимерный слой является композитным материалом из ПТФЭ (производства фирмы WL Gore & Assoc, г.Элктон, Мэриленд), содержащим мембрану из микропористого экспандированного ПТФЭ (эПТФЭ), имеющую вес по площади около 0,50 унций/ярд (17 г/м) с объемом пор около 80% и давлением насыщения около 20 psi. Непрерывное непористое полимерное покрытие из полиуретана было нанесено на микропористую мембрану из эПТФЭ в соответствии с патентом США №4, 194,041, имеющую вес по площади около 0,35 унций/ярд (12 г/м). Вес по площади у слоя из ПТФЭ составил около 0.85 унций/ярд (29 г/м).
Тканный внешний матерчатый слой соединяется с термоустойчивым полимерным слоем при помощи полиэфирного полиуретанового клея за счет соприкосновения стороны из эПТФЭ, содержащей полиуретановое покрытие, с тканным внешним текстильным слоем, используя процесс глубокой печати прерывающегося слоя, описанный в патенте США №4,532,316. Затем формируемый двухслойный композитный материал вулканизируется. Прочный водоотталкивающий фторполимер наносится на тканный внешний матерчатый слой двухслойного композитного материала и вулканизируется.
2
2
2
2
Двухслойный композитный материал, обработанный водоотталкивающим составом, соединяется с внутренними скрепляющими слоями из TPU следующим образом. Непрерывный слой из воздухопроницаемого вулканизируемого влагой полиэфирного полиуретапового клея наносится на двухслойный композитный материал со стороны мембраны из эПТФЭ, как это описано в патенте США №4,532,316, с весом по площади около 0,30 унций/ярд (10 г/м). Для получения слоистого материала внутренний скрепляющий слой, содержащий пленку из TPU, толщиной около 56 µm и весом по площади около 1,7 унций/ярд (58 г/м) (фирмы Bayer Material Science Company, Inc., г.Уэтли, Массачусетс, артикул изделия PT1710S), был скреплен с двухслойным композитным материалом при помощи непрерывного слоя из воздухопроницаемого полиэфирного полиуретанового клея.
После этого трехслойный композитный материал L1 был подвергнут вулканизации. Слоистый материал прошел испытания в соответствии с рассмотренным здесь методом для определения MVTR (скорости проникновения водяных паров), веса, водонепроницаемости (начальной и после изгибания при низкой температуре), гидростатического сопротивления при высоком давлении, водонепроницаемости после загрязнения и устойчивости к пропусканию химических веществ. Свойства L1 приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Результаты испытаний слоистого материала 1
Вид испытаний
Результат (средний)
MVTR (г/м<sup>2</sup>/24 часа)
4180
Вес (унций/ярд<sup>2</sup>)
5,5
Водонепроницаемость (по Сутеру)
Протечки отсутствуют
Водонепроницаемость (по Сутеру) после изгибания при низкой температуре, основа и заполнитель
Протечки отсутствуют
Гидростатическое сопротивление высокому давлению (psig)
190
Водонепроницаемость после синтетической перспирации
Протечки отсутствуют
Водонепроницаемость после раствора Норре
Протечки отсутствуют
Водонепроницаемость после DEET
Протечки отсутствуют
Проверка устойчивости к проникновению химических веществ при помощи серной кислоты
Протечки отсутствуют
Проверка устойчивости к проникновению химических веществ при помощи гидравлической жидкости
Протечки отсутствуют
Слоистый материал 2
2
2
Слоистый материал 2 (L2) содержал тканый внешний матерчатый слой из нейлона рипстоп, а также слой из политетрафторэтилена (ПТФЭ) (фирмы WL Gore & Assoc., Inc. г.Элктон, MD, артикул изделия WMUX335000E). L2 имел вес по площади около 2,5 унций/ярд (85,3 г/м) и толщину около 4,8 мил (0,12 мм).
2
2
Тканый внешний матерчатый слой состоял из нейлона 66, 40 денье 34 филаментная плоская пряжа, как для основы, так и уточки, с весом по площади около 1,6 унции/ярд (54,6 гм).
Внутренний слой L2 из ПТФЭ был такой же мембраной из эПТФЭ, которая использовалась во внутреннем слое L1, также содержащей непрерывное непористое полимерное покрытие из полиуретана, нанесенное на микропористую мембрану из эПТФЭ.
Тканный внешний слой был соединен со слоем из эПТФЭ со стороны, на которую было нанесено непрерывное непористое полимерное покрытие с использованием процесса глубокой ламинации, как это было описано применительно к L1. На тканый внешний слой также был нанесен прочный водоотталкивающий состав, как это было описано для L1.
Пуленепробиваемый элемент 1 (BRC1)
Были получены тканые пуленепробиваемые элементы (BRC1), используемые в качестве элементов жилета (фирма Galls, ул.Рассел кейв роуд, д.1340, г.Лексингтон, Кентукки, Galls Lite Extended, уровень II размер большой, артикул изделия ВР382). Жилет состоял из передней и задней панелей жилета, каждая из которых находилась внутри носителя. Вес передней панели, взвешенной с носителем, составлял около 2,5 фунтов (1,13 г), вес задней панели, взвешенной с носителем, составлял около 2,6 фунтов (1,17 кг).
2
2
Панели жилета были вынуты из держателя, панели жилета содержали тканые пуленепробиваемые элементы, находящиеся внутри оболочек из нейлона рипстоп.Нейлоновые оболочки состояли из внешнего тканого слоя серого нейлона рипстоп и внутреннего слоя с прозрачным монолитным полиуретановым покрытием. Вес оболочки по площади составлял около 3,7 унций/ярд (5,3 г/м), а толщина около 6,7 мил (0,17 мм). Пуленепробиваемые элементы были вынуты из нейлоновых оболочек и осмотрены. Пуленепробиваемый элемент (BRC1) содержал 22 отдельных слоя тканых п-арамидных волокон. Общий размер тканого пуленепробиваемого элементов составлял около 20 дюймов (50 см) в ширину у нижнего края жилета и около 15 дюймов (38 см) в высоту от нижнего края до крайней верхней точки в плечевой области.
Перед проведением испытаний или подготовкой панели жилета имели среднюю толщину 7,4 мм.
Пуленепробиваемый элемент 2 (BRC1)
Были получены пуленепробиваемые элементы, используемые в качестве частей бронежилета (фирма Galls, ул.Рассел кейв роуд, д.1340, г.Лексингтон, Кентукки, слоистый материал Galls Micro-Fiber с Dyneema и GoldFlex, уровень II размер большой, артикул изделия ВР388). Жилет состоял из передней и задней панелей жилета, каждая находилась внутри носителя. Вес передней панели, взвешенной с носителем, составлял около 1,6 фунтов (0,725 г), вес задней панели, взвешенной с носителем, составлял около 1,65 фунтов (0,748 кг).
2
2
Панели жилета были вынуты из носителя и содержали пуленепробиваемые элементы, находящиеся внутри оболочек из нейлона рипстоп.Нейлоновые оболочки состояли из внешнего тканого слоя серого нейлона рипстоп и внутреннего слоя с прозрачным монолитным полиуретановым покрытием. Вес оболочки по площади составлял около 3,7 унций/ярд (5,3 г/м), а толщина около 6,7 мил (0,17 мм).
Пуленепробиваемые элементы были вынуты из нейлоновых оболочек и осмотрены. Пуленепробиваемый элемент (BCR2) состоял из четырех слоев тканого п-арамида Gold Micro-Fiber, расположенных на лицевой стороне, 16 слоев однонаправленного слоистого материала Honeywell GoldFlex в центре, а также восьми слоев однонаправленного слоистого материала DSM Dyneema со стороны, обращенной к телу при носке. Общий размер тканого пуленепробиваемого элемента составлял около 20 дюймов (50 см) в ширину у нижнего края жилета и около 15 дюймов (38 см) в высоту от нижнего края до крайней верхней точки в плечевой области. Пуленепробиваемый элемент имел средний вес около 1,6 фунта (0,725 г) и среднюю толщину около 4,5 мм.
Пример 1
Баллистическая панель была образована из пуленепробиваемого элемента (BRC1) и слоистого материала (L1) следующим образом.
Две части L1 были разрезаны по размеру примерно 24 на 24 дюйма (60 на 60 см) и помещены на плоскую поверхность. Тканый внешний матерчатый слой первого куска слоистого материала был повернут вниз, а внутренний слой из TPU был повернут вверх. BRC1 был вынут из его оригинальной нейлоновой оболочки (которая была выброшена) и помещен лицевой стороной вверх в центре L1 на внутренний слой из TPU. На лицевую поверхность производителем пуленепробиваемого материала была нанесена маркировка. Все выступающие волокна по краям BRC1 были обрезаны, удалены или убраны внутрь BRC1 щеткой или вручную. Второй кусок L1 был помещен поверх BRC1 со стороны, противоположной лицевой стороне, таким образом, чтобы внутренний слой из TPU был обращен в направлении BRC1, а края или углы обоих кусков L1, выступающие за границы периметра BRC1, были выровнены, образуя раскладку лекал BCR1/L1.
2
Раскладка лекал BRC1/L1 была помещена на силиконовую резиновую подушку размером примерно 48×30 дюймов (121×76 см). Силиконовая резиновая подушка относилась к типу НТ800 (фирма Greene Rubber Co., г.Уобурн, Массачусетс). Толщина подушки составляла около 0,5 дюйма (1,27 см), плотность около 0,32 г/м, а сжимающее усилие около 0 psi при 25% отклонении.
Силиконовая подушка, на которую была помещена раскладка лекал BRC1/L1, находилась на нижней металлической плите воздушного термопресса (фирмы Geo Knight, г.Броктон, Массачусетс). Использовалась модель термопресса Maxi Press 13.5 кВт, серийный номер 461, размером примерно 48×30 дюймов (121×76 см). Верхняя плита пресса была обогреваемой и неподвижной, а нижняя плита была пеобогреваемой и могла передвигаться горизонтально, внутрь и наружу, для загрузки.
Перед загрузкой температура термопресса была установлена на 320°F (160°C), аналоговый пневматический измерительный прибор был установлен на 40 psig (манометрическое давление в фунтах на квадратный дюйм), а продолжительность цикла было установлена на 60 секунд. Раскладка лекал BRC1/L1 и силиконовая подушка были центрированы на нижней плите таким образом, чтобы силиконовая подушка находилась на нижней плите, а BRC1/L1 были обращены вверх, в направлении верхней плиты. Кусок ткани Brown Teflon толщиной 6 мил (0,15 мм), приобретенной у фирмы Apparel Machinery & Supply Co., г.Филадельфия, Пенсильвания, размером примерно 48×30 дюймов (121×76 см) был помещен поверх раскладки лекал BRC1/L1 для предотвращения прилипания клея к плитам. Затем нижняя плита была помещена снизу верхней плиты и произведено нажатие кнопки пуск для начала цикла. Нижняя плита поднялась в направлении верхней плиты, а измерительные приборы продолжали показывать на протяжении цикла установленную температуру и установленное давление. После этого нижняя плита была отведена от верхней плиты, горизонтально выдвинута, а ткань Teflon Cloth была удалена.
Внешняя оболочка была помечена «лицевая сторона», а раскладка лекал была перевернута на 180 градусов, на противоположную сторону, и центрирована на силиконовой подушке. Ткань Teflon Cloth, также как и до этого, была помещена поверх раскладки лекал, нижняя плита была загружена снизу верхней плиты и цикл был повторно начат с теми же заданными значениями. После второго цикла, термоспрессованная раскладка лекал была выгружена и охлаждена. После охлаждения часть термоспрессованной L1, выходящая за границы периметра BRC1 была обрезана по форме BRC1. Баллистическая панель содержала непрерывный шов по периметру шириной около одного дюйма (2,54 см), выходящее за кромку BRC1 по периметру. Шов по периметру L1, выходящий за кромку BRC1, содержал внутренние слои из TPU первого и второго слоев L1, которые непосредственно соприкасались и были скреплены между собой.
Была образована баллистическая панель, причем L1 был скреплен со всей поверхностью как лицевой стороны (внешней стороны) BRC1, так и стороны, противоположной лицевой стороне (внутренней стороны) BRC1. Образованная баллистическая панель содержала шов по периметру, причем первый и второй куски L1, выходящие за границы периметра BRC1, были непосредственно скреплены между собой. Толщина баллистической панели в районе BRC1 составляла около 7,4 мм, а вес баллистической панели без носителя составил около 2,3 фунта (1 кг). Перед подготовкой и/или испытанием вокруг шва, по периметру была прошита одна строчка ниток в качестве защитной меры для удержания пуленепробиваемого элемента на случай расслоения шва по периметру во время подготовки. Строчка была прошита на расстоянии примерно 2 мм от крайней внешней кромки периметра L1 у части, выходящей за периметр BRC, причем прошиты были лишь скрепленные части L1. После подготовки баллистическая панель была визуально осмотрена. Шов по периметру остался неповрежденным, без явных следов расслоения или отделения скрепленных слоев L1.
Девять баллистических панелей, подготовленных таким же образом, как это было описано для Примера 1, были помещены и закреплены внутри держателя панели Galls, их внешняя часть в целях идентификации была промаркирована. Держатель был снабжен лямками и регулировкой для крепления на теле. Вес баллистических панелей без держателя составлял 2,6 фунта (1,17 кг).
Пять из девяти баллистических панелей, изготовленных в соответствии с Примером 1, были подготовлены в соответствии с требованиями раздела 5 стандарта 0101.06 национального института юстиции США. Две подготовленные панели и две панели, которые не были подготовлены («Новые»), прошли испытания по P-BFS в фирме HP White Laboratory в соответствии с описанной здесь методикой проведения испытаний (Измерение пробивания глубоких вмятин ("P-BFS")).
Две из подготовленных панелей и две из новых панелей прошли испытания по V50 (Измерение защитного баллистического предела ("V50")) в фирме HP White Laboratory в соответствии с описанной здесь методикой проведения испытаний. Другая подготовленная панель прошла испытания по Погружению в жидкость бронезащиты в соответствии с требованиями стандарта 0101.06, Раздел 7.8.2 национального института юстиции США, также были измерены процент впитывания воды и V50. Результаты испытаний приведены в Таблицах 2 и 3.
Как видно из Таблицы 2, Пример 1 показал улучшенные показатели по P-BFS для выстрелов по краям по сравнению с Примером 5, в котором панели проходили испытание в той оболочке, в которой они были получены. Показатели в Примере 1 у новых панелей были улучшены примерно на 14%, а у подготовленных панелей на 15%. Также были улучшены показатели для выстрелов по центру, в частности у новых панелей на 24%, а у подготовленных панелей на 10%. Для V50 показатели у Примера 1 были примерно такими же, как и у Примера 5 для новых панелей (в пределах 1%), а у подготовленных баллистических панелей были лучше на 6%.
Как видно из Таблицы 3, для V50 показатели у Примера 1 были улучшены на 24% по сравнению с Примером 4 после подготовки и погружения в жидкость. Что касается процента впитывания воды, то процент увеличения веса за счет впитывания воды у Примера 1 был примерно в десять меньше, чем у Примера 4.
Таблица 2
Результаты испытаний баллистических панелей (новых и подготовленных)
Баллистическая панель
Края
Центр
новая (подготовленная)
новая (подготовленная)
P-BFS (мм)
Пример 1
тканая
28 (26)
21 (20)
Пример 5
тканая
32 (30)
26 (22)
Пример 3
композитная
33 (34)
25 (27)
Пример 6
композитная
38 (36)
29 (30)
V50 (фунтов в секунду)
Баллистическая панель
Среднее V50
Пример 1
тканая
1693
(1657)
Пример 2
тканая
1681
(1696)
Пример 5
тканая
1705
(1563)
Пример 3
композитная
1671
Пример 6
композитная
1638
Таблица 3
Подготовленные баллистические панели после погружения в жидкость
Впитыванние воды %
V50 (фунтов в секунду)
Пример 1
2.6
1669
Пример 4
28
1344
Пример 2
Баллистическая панель, состоящая из пуленепробиваемого элемента (BRC1) и слоистого материала (L1) была подготовлена следующим образом.
Раскладка лекал BRC1/L1 была подготовлена в соответствии с методом, используемым для Примера 1.
Герметизирующий аппарат для термосклеивания 21st Century Sealing Iron (фирмы Coverite, сделан в Тайване) с установленной температурой 380°F (193°C) был прижат вручную к верхней поверхности тканого внешнего матерчатого слоя L1 и перемещался со скоростью около 12 дюймов (30 см)/мин для расплавления внутреннего скрепляющего слоя из TPU, скрепляющего его с первой поверхностью BRC1, создавая скрепление (24) шириной около 3 мм. Скрепление в виде перпендикулярной решетки с шагом около 1.5 дюймов (3.8 см) было образовано по всей поверхности баллистической панели, как это показано на фиг.10. Подобный процесс повторялся таким образом, чтобы внутренний скрепляющий слой из TPU второй части L1 был приклеен подобным образом ко второй поверхности BRC1. Внутренний слой из TPU L1 был равномерно приклеен примерно к 15% поверхности BRC1.
Оболочка панели L1 была обрезана по форме BRC1 примерно с 1 дюймовым (2.54 см) нахлестом по периметру BRC1. Вдоль кромки за границей периметра BRC1 слои L1 из TPU непосредственно соприкасались, а для термосваривания по всему периметру использовался ручной пресс мощностью 1500 Вт фирмы Geo Knight Digital Combo, серийный номер 1243, с температурой установленной на 350°F (176°C), который прижимался вручную на 10-15 секунд с шагом в 4-6 дюймов (10-15 см) для образования шва по периметру. Баллистическая панель содержала непрерывный шов по периметру BRC1 шириной около одного дюйма (2,54 см). Толщина баллистической панели составляла около 7,7 мм, а ее вес около 2.7 фунта (1,22 кг). Перед подготовкой и/или испытанием одна строчка ниток была прошита вокруг шва по периметру в качестве защитной меры для удержания пуленепробиваемого элемента в случае расслоения шва по периметру во время подготовки. Строчка была прошита на расстоянии примерно 2 мм от крайней внешней кромки периметра L1 у части, выходящей за периметр BRC, прошиты были лишь скрепленные части L1. После подготовки баллистическая панель была визуально осмотрена. Шов по периметру остался неповрежденным, без явных следов расслоения или отделения скрепленных слоев L1.
Четыре баллистические панели, подготовленные таким же образом, как это было описано для Примера 2, были помещены и закреплены внутри держателя панели Galls, их внешняя часть в целях идентификации была промаркирована. Держатель был снабжен лямками и регулировкой для крепления на теле. Испытание панелей проходило в фирме HP White Laboratory в соответствии с рассмотренным здесь протоколом подготовки и методами проведения испытаний. Две панели были подготовлены в соответствии с требованиями Раздела 5 стандарта 0101,06 национального института юстиции США. Для испытаний P-BFS использовалась одна из подготовленных испытательных панелей и одна испытательная панель, которая не была подготовлена ("новая"). Еще одна подготовленная панель и еще одна новая панель прошли испытания по V50 в соответствии с рассмотренными здесь методами проведения испытаний. Результаты испытаний приведены в Таблице 2.
Как видно из Таблицы 2, показатели по V50 у Примера 2 были примерно такие же, как и у Примера 5 для новых панелей (в пределах 1%), а у подготовленных баллистических панелей они были лучше на 9%.
Пример 3
Баллистическая панель, содержащая пуленепробиваемый элемент 2 (BRC2) и слоистый материал 1 (L1) была сформирована следующим образом.
Раскладка лекал BRC2/L1 была подготовлена в соответствии с методом, используемым для Примера 1, с той лишь разницей, что BRC1 из Примера 1 был заменен на BRC2.
Раскладка лекал BRC2/L1 была помещена на силиконовую подушку, как это было описано для Примера 1, и загружена на термпресс, описанный в Примере 1, таким образом, чтобы поверхность BRC2, помеченная «лицевая сторона», была обращена вверх. Раскладка лекал была закрыта куском материи Brown Teflon Cloth толщиной 6 мил (0,15 мм) (фирмы Apparel Machinery & Supply Co., Филадельфия, Пенсильвания) размером примерно 48×30 дюймов (121×76 см) для предотвращения прилипания клея к плитам и термоспрессована с использованием параметров, указанных в Примере 1.
2
2
Затем нижняя плита была отведена от верхней плиты, горизонтально выдвинута, а ткань Teflon Cloth была удалена. Оболочка внешней панели раскладки лекал была помечена «лицевая сторона», после чего раскладка лекал была перевернута на 180 градусов таким образом, чтобы сторона BRC2, содержащая Dyneema, была обращена вверх, раскладка лекал была центрирована на силиконовой подушке. Один слой изоляции (ткань ARALITE NP, фирмы Southern Mills, Inc., г.Юнион Сити, Джорджия) толщиной 38 мил (0,96 мм) и весом по площади около 7.2 унции/ярд (239 г/м) был обрезан примерно по размеру и форме BCR2 и помещен поверх раскладки лекал. Ткань Teflon Cloth была помещена поверх изоляции, а нижняя плита была загружена снизу верхней плиты. Цикл термоспрессовывания был повторно начат при температуре 320°F (160°C) и давлении 40 psig и продолжался 60 секунд. После второго цикла термоспрессованная раскладка лекал была выгружена и охлаждена в течение нескольких минут.
После охлаждения излишки L1 были обрезаны по периметру по форме BRC2, образуя шов по периметру, выступающий примерно на один дюйм (2,54 см) за границы периметра BRC2. Вдоль данной кромки, снаружи BRC2, внутренние слои L1 из TPU непосредственно соприкасались и были скреплены между собой. Толщина сформированной баллистической панели в районе BRC2 составляла около 4.4 мм, а общий вес баллистической панели составил около 1,7 фунта (0,77 кг). Перед подготовкой и/или испытанием одна строчка ниток была прошита вокруг шва по периметру в качестве защитной меры для удержания пуленепробиваемого элемента в случае расслоения шва по периметру во время подготовки. Строчка была прошита на расстоянии примерно 2 мм от крайней внешней кромки периметра L1 у части, выходящей за периметр BRC, прошиты были лишь скрепленные части L1. После подготовки баллистическая панель была визуально осмотрена. Шов по периметру остался неповрежденным, без явных следов расслоения или отделения скрепленных слоев L1.
Восемь баллистических панелей, подготовленных таким же образом, как это было описано для Примера 3, были помещены и закреплены внутри держателя панели Galls, a их внешняя часть в целях идентификации была промаркирована. Держатель был снабжен лямками и регулировкой для крепления на теле. Испытание панелей проходило в фирме HP White Laboratory в соответствии с рассмотренным здесь протоколом подготовки и методами испытаний. Четыре панели были подготовлены в соответствии с требованиями Раздела 5 стандарта 0101.06 национального института юстиции США. Для испытаний Р-BFS использовались две подготовленные панели и две панели, которые не были подготовлены ("новые"). Две другие подготовленные панели и две другие новые панели прошли испытания по V50 в соответствии с рассмотренными здесь методами проведения испытаний. Результаты испытаний приведены в Таблице 2.
Как видно из Таблицы 2, Пример 3 показал улучшенные показатели по P-BFS для выстрелов по краям по сравнению с Примером 6, в котором панели проходили испытание в той оболочке, в которой они были получены. Показатели у новых панелей были улучшены примерно на 15%, а у подготовленных панелей на 6%. Также были улучшены показатели для выстрелов по центру, в частности у новых панелей на 16%, а у подготовленных панелей на 11%. В ходе испытаний V50 показатели новых панелей из Примера 3 были улучшены по сравнению с Примером 6 на 2%.
Пример 4
Баллистическая панель, содержащая пуленепробиваемый элемент 1 (BRC1) и слоистый материал 2 (L2) была сформирована следующим образом.
3
BRC1 была вынута из оригинальной оболочки панели из нейлона рипстоп и отложена в сторону. Была изготовлена оболочка баллистической панели, состоящая из двух кусков L2, которые были вырезаны примерно по размеру BRC1 с напуском, таким образом, чтобы примерно 3/4 дюйма (1,9 см) L2 выходило за границы периметра BRC1. В одном из кусков L2 была сделана прорезь, проходящая параллельно нижней кромке, соответствующей нижней кромке BRC1, па расстоянии около 4 дюймов (10 см) от нее, длина центрированной прорези составляла около 16 дюймов (40 см). Два куска L2 были уложены поверх друг друга, таким образом, чтобы внутренний слой эПТФЭ был обращен наружу, после чего слои L2 были выровнены. Простая строчка, примерно восемь стежков на дюйм (2,54 см), была прострочена по периметру выровненных кусков L2 с допуском 0,25 дюйма (0,63 см), используя нитку 40 денье с полиэфирным сердечником, обернутую хлопком, и швейную машинку Juki 160. Затем соединенные куски L2 были загерметизированы вдоль простроченного шва по всему периметру при помощи ленты GORE Seam Таре (фирма WL Gore & Assoc., г.Элктон, Мэриленд, артикул №6GNAL025NAT) и машины для герметизации швов фирмы GORE (WL Gore & Assoc., г.Элктон, Мэриленд, модель №6100 А) со скоростью 15 футов/мин (4,5 м/мин), установленной температуре 650°С и потоке воздуха 150 куб. футов в минуту (4,24 м/мин), образуя оболочку баллистической панели.
Затем оболочка баллистической панели была вытянута «наизнанку» через прорезь, сделанную в одном из кусков L2. Затем BRC1 был сложен в направлении центра по всей длине и вставлен в оболочку баллистической панели через открытую прорезь и ровно уложен. Затем открытая прорезь была загерметизирована двумя кусками ленты GORE Seam Tape (артикул №6GTAM044GLDIBA) длиной 17 дюймов (43 см) каждый. Это было сделано путем помещения одного куска герметизирующей ленты на внутреннюю сторону, при этом клеевая сторона герметизирующей ленты была обращена в сторону внутреннего слоя L2 из эПТФЭ так, чтобы она полностью перекрывала и закрывала прорезь. Второй кусок герметизирующей ленты был помещен аналогичным образом на внешнюю сторону оболочки баллистической панели так, чтобы клеящая часть была обращена в сторону внешнего слоя L2. Для герметизации двух кусков герметизирующей ленты между собой над прорезью использовался ручной термопресс Geo Knight Digital Combo при температуре 350°F (176°C). Нагретая плита ручного пресса прижималась вручную с нахлестывающим шагом примерно от четырех до шести дюймов (10-15 см) в течение 15 секунд каждый раз до тех пор, пока герметизирующая лента не была загерметизирована по всей длине. Вес полученной в результате баллистической панели составил около 2,6 фунта (1,17 кг), а ее толщина около 7,7 мм.
Одна баллистическая панель, подготовленная таким же образом, как это было описано для Примера 4, была помещена и закреплена внутри держателя панели Galls, ее внешняя часть в целях идентификации была промаркирована, а затем подготовлена в соответствии с требованиями стандарта 0101.06 национального института юстиции США. Испытание панели по впитыванию воды проходило в фирме HP White Laboratory в соответствии с рассмотренным здесь методом проведения испытаний. После завершения испытаний по впитыванию воды образец также прошел испытания по V50. Результаты испытаний приведены в Таблице 3.
Пример 5
Был получен пуленепробиваемый жилет (фирмы Galls, ул.Рассел кейв роуд, д.1340, г.Лексингтон, Кентукки; Galls Lite Extended, уровень II размер большой, артикул изделия ВР382), который содержал панели жилета, содержащие пуленепробиваемый элемент (BRC1), упакованный в оболочку из нейлона рипстоп. От фирмы Galls была получена панель жилета, нейлоновая оболочка которой шириной около 7,5 мм была герметично соединена по периметру пуленепробиваемого элемента при помощи ультразвуковой сварки. Панель жилета была закреплена внутри оригинального держателя панели Galls, а ее внешняя часть в целях идентификации была промаркирована. Испытание панелей жилета проходило в фирме HP White Laboratory в соответствии с протоколом по подготовке (Раздел 5) и баллистическим испытаниям (V50, P-BFS), описанным в стандарте 0101.06 национального института юстиции США.
Для испытаний P-BFS использовались две подготовленные панели жилета и две панели жилета, которые не были подготовлены ("новые"). Для испытаний V50 использовались две подготовленные панели жилета и две новые панели жилета. Результаты испытаний приведены в Таблице 2.
Пример 6
Был получен пуленепробиваемый жилет (фирмы Galls, ул.Рассел кейв роуд, д.1340, г.Лексингтон, Кентукки; слоистый материал Gold Micro-Fiber с Dyneema и слоистый материал GoldFlex, уровень II размер большой, артикул изделия ВР388), который содержал панели жилета, содержащие пуленепробиваемый элемент 2 (BRC2), упакованный в оболочку из нейлона рипстоп. От фирмы Galls была получена панель жилета, нейлоновая оболочка которой шириной около 7,5 мм была герметично соединена по периметру пуленепробиваемого элемента при помощи ультразвуковой сварки. Панель жилета была закреплена внутри оригинального держателя панели Galls, а ее внешняя часть в целях идентификации была промаркирована. Испытание панелей проходило в фирме HP White Laboratory в соответствии с протоколом по подготовке (Раздел 5) и баллистическим испытаниям (V50, P-BFS), описанным в стандарте 0101.06 национального института юстиции США.
Для испытаний P-BFS использовались две подготовленные панели и две панели жилета, которые не были подготовлены ("новые"). Для испытаний V50 использовались две подготовленные панели жилета и две новые панели жилета. Результаты испытаний приведены в Таблице 2.