DE2642883A1

DE2642883A1 - Weiche schutzkonstruktion

Info

Publication number: DE2642883A1
Application number: DE19762642883
Authority: DE
Inventors: Franz Prof Fischer; Arthur Ing Grad Handtmann; Guenter Ing Grad Haupt
Original assignee: ELTEKA KUNSTSTOFF
Current assignee: ELTEKA KUNSTSTOFF
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1976-09-23
Publication date: 1978-03-30
Also published as: DE2642883C3; DE2642883B2

Description

Weiche Schutzkonstruktion.
Durch das DT-Gbm 75 29 537 ist eine zum Körperschutz vorgesehene und als Weste ausgebildete weiche Schutzkonstruktion bekannt, bei welcher Aufnahmetaschen zur Aufnahme jeweils eines als Geschoßhemmnis dienenden Schichtkörpers ausgebildet sind.
Der Schichtkörper ist dabei aus einer Stahlplatte und einer Schicht aus mehreren aus Aramidfasern bestehender Gewebelagen aufgebaut, die bezüglich des damit abgedeckten Körperteils haup sächlich einen Schutz vor Stoßverletzungen ergeben.
In diesem-Zusammenhang kann festgehalten werden, daß anders als bei den starren Schutzkonstruktionen, wozu beispielsweise Schutzhelme, kugelsichere Schilde und ortsfest oder in Fahrzeugen angeordnete Panzerplatten gerechnet werden, die Brauchbarkeit solcher weicher Schutzkonstruktionen vorrangig an der Stoß wirkung gegenüber den durch sie geschützten Körperteilen beurteilt wird. Durch die für eine möglichst freie Bewegung gewünschte Weichheit einer solchen Schutzkonstruktion wird nämlich zwangsläufig durch ein auftreffendes Geschoß eine mehr oder weniger große elastische Verformung hervorgerufen, die zur Übertragung auf das geschützte Körperteil kommt und dort zu entsprechenden Stoßverletzungen führt, wenn vorher keine genügend große Bremswirkung für das Geschoß erreicht wird. Mithin kann für die bekannnten weichen Schutzkonstruktionen auch noch festgestellt werden, daß dabei die Schicht aus mehreren aus Aramidfasern bestehender Gewebelagen bei einer genügenden Dicke auch noch eine Art Fangwirkung auf das Geschoß ausübt, sofern es die Stahlplatte durchdrungen haben sollte. Diese Fangwirkung ist dabei hauptsächlich auf den relativ hohen Dehnungwiderstand solcher Aramidfasern zurückzuführen, die sich daneben noch durch einen hohen Elastizitätsmodul und ein niedriges spezifisches Gewicht auszeichnen. Diese positiven Materialeigenschaften gelten insbesondere für die unter dem Warenzeichen KEVLAR der Firma Du Pont bekannten Aramidfasern.
In der Verfolgung des Zieles, solche weichen Schutzkonstruktionen auch für stärkere Geschosse weitgehend sicher zu machen, ohne daß dafür entsprechend dickere Stahlplatten und ebenfalls entsprechend dickere Gewebeschichten vorgesehen werden müssen, was natürlich wegen des größeren Gewichts und auch wegen des größeren Volumens eine doch erhebliche Einschränkung der Bewegungsfreiheit in solchen Schutzkodstruktionen bringen würde, wurde erfindungsgemäß überraschend gefunden, daß durch eine aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam gewonnenes Gußpolyamid, nachfolgend kurz als "Polyamid 12" bezeichnet, eine überaus positive geschoßhemmende Wirkung besitzt.Weiter wurde gefunden, daß solches Polyamid 12 auch schwingungsdämpfend wirkt. Diese positiven Materialeigenschaften lassen damit dieses Polyamid 12 besonders für solche weichen Schutzkonstruktionen geeignet erscheinen, indem sie die geschilderten Materialeigenschaften der Aramidfasern optimal ergänzen.
Mithin besteht die vorliegende Erfindung in einer weichen Schutzkonstruktion insbesondere für den Körperschutz, wie kugelsiches Hemd oder Weste, die mindestens teilweise als ein aus einer Stahlplatte und einer Schicht aus Aramidfasern bestehender Gewebelagen aufgebauter geschoßhemmender Schichtkörper ausgebildet oder zur Aufnahme eines solchen geschoßhemmenden Schichtkörpers eingerichtet ist, wobei erfindungsgemäß die Stahlplatte des Schichtkörpers über eine angeschichtete oder die Stahlplatte aufnehmende Schicht eines durch eine aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam gewonnenen Gußpolyamid räumlich von der Schicht der aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen getrennt ist. Der Schichtkörper sollte dabei vorzugsweise mit mindestens einer weiteren, an die der Stahlplatte abgewandte Rückseite angeschichteten Gußpolyamidschicht versehen sein, um so die folgenden Vorteile noch optimaler zu erreichen.
Zunächst ist festzuhalten, daß die geschoßhemmende Wirkung des Polyamid. 12 vorrangig darauf beruht, daß die kinetische Geschoßenergie durch dieses Material in Schmelzwärme und Formänderungsarbeit umgewandelt wird. Mithin wird ein auf die Schutzkonstruktion an der Stelle des Schichtkörpers auftreffendes Geschoß nach seiner ersten Abbremsung und gleichzeitigen Erwärmung durch die Stahlplatte dann bis zum vollständigen Anhalten weiter abgebremst, wenn es in die Gußpolyamidschicht eindringt, wobei die entwickelte Schmelzwärme gleichzeitig eine vorübergehende Plastifizierung des Schußkanals bewirkt mit dem Ergebnis, daß letztlich bei einer genügenden Dicke der Gußpolyamidschicht das GEschoß darin eingefroren wird. Sofern andererseits wenigstens zwei Gußpolyamidschichten unter Zwischenfügung der Schicht aus mehreren aus Aramidfasern bestehender Gewebelagen vorhanden sind, so kann dabei unter vergleichbaren Verhältnissen deshalb eine geringere Materialdicke der Gußpolyamidschichten gewählt werden, weil durch diesen vorübergehenden Plastifizierungszustand die Möglichkeit besteht, daß dann die Gewebelagen praktisch gemeinsam mit dem Geschoß in den Schußkanal hineingezogen werden. Indem das Polyamid 12 einen etwa gleichen Dehnungswiderstand hat wie die Aramidfasern und dieser Dehnungswiderstand sehr hoch ist, wird damit dem eindringenden Geschoß ein entsprechend hoher Strömungswiderstand entgegengesetzt, was eben eine entsprechend gesteigerte Bremswirkung ergibt, die mithin die geringere Materialdicke zuläßt.
Sofern vergleichbare Vehältnisse berücksichtigt werden, kann mithin eine solche weiche Schutzkonstruktion jetzt leichter ausgeführt werden, weil das Polyamid 12 gegenüber Stahl ein erheblich niedrigeres spezifisches Gewicht hat. Da die Stahlplatte vorrangig zur Geschoßvorwärmung benötigt wird, braucht sie nicht besonders dick zu sein und es ist auch nicht erforderlich, dafür einen Sonderstahl zu wählen, vielmehr reicht es aus, daß der Stahl zur Erfüllung dieser Funktion eine hohe Festigkeit mit einer noch ausreichenden Zähigkeit hat. Weil das Polyamid 12 durch ein Vergießen erhalten wird, ist es darüber auch möglich, eine solche weiche Schutzkonstruktion insgesamt oder zumindest wesentliche Teile davon jetzt als Formguß herzustellen, bei dem dann also der geschoßhemmende Schichtkörper in de eigentliche Schutzkonstruktion integriert ist. So kann beispielsweise für eine kugelsichere Weste der Formguß eines Brustpanzers und eines getrennten Rückenpanzers vorgesehen sein, die nur noch mit den Gewebelagen zu unterlegen und wie bei einer Schwimmweste mittels Trägern zu verbinden sind.
Dabei würde sich bei einer solchen Ausbildung gleichzeitig noch der Vorteil auswirken, daß das Polyamid 12 auch energieverzehrend wirkt und damit die erörterte positive Stoßwirkung der aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen in der Weise ergrenzt, daß diese jetzt unter wiederum vergleichbaren Verhältnissen eine entsprechend geringere Schichtdicke ergeben, mithin die Weste weniger voluminös gestaltet ist und daher eine größere Bewegungsfreiheit ergibt.
Der bei einer erfindungsgemäßen Schutzkonstruktion verwirklichte Schichtkörper kann beispielsweise aus sechs Schichten aufgebaut sein, nämlich aus einer 2 mm starken Stahlplatte an der Geschoßauftreffseite, einer 20 mm starken Gußpolyamidschicht an deren Rückseite, einer Schicht aus fünf aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen, einer weiteren, ebenfalls 20 mm starken Gußpolyamidschicht, einer weiteren 2 mm starken Stahlplatte und einer abschließenden Schicht aus 15 aus denselben Aramidfasern bestehenden Gewebelagen. Ein versuchsweise aus 10 m Entfernung vorgenommener Beschuß dieses Schichtkörpers mit einem Geschoß vom Kaliber 7,62 mm x 51 brachte das brauchbare Ergebnis, daß das Geschoß in der letzten Schicht der 15 Gewebelagen gefangen wurde, wobei aber eine noch wahrnehmbare Stoßwirkung auftrat. Eine solche Stoßwirkung konnte dagegen nicht mehr festgestellt werden bei einem Schichtkörper, bestehend aus einer 2 mm starken Stahlplatte, einer Zwischenschicht aus acht aus Aramidfasernbestehenden Gewebelagen, einer 8 mm starken Gußpolyamidschicht, einer weiteren Zwischenschicht aus sechs aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen, einer 8 mm starken Gußpolyamidschicht, einer Zwischenschicht aus sechs aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen, einer 8 mm starken Gußpolyamidschicht und einer abschließenden Schicht aus fünfzehn aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen. Das Geschoß wurde hierbei bereits in der vorletzten Schicht gefangen, also in der 8 mm starken Gußpolyamidschicht. Bei beiden Schichtplatten war ein Stahl hoher Festigkeit benutzt worden.
Diese Beschußergebnisse sind selbstverständlich bei einer weniger starken Munition weniger kritisch. Mithin kann unter dieser Berücksichtigung ein solcher Schichtkörper auch eine andere Ausbildung erfahren, um unter solchen anderen Voraussetzungen noch ausreichend geschoßhemmend zu sein. So kann beispielsweise daran gedacht werden, die einzelnen Gußpolyamidschichten eines entsprechend mehrschichtigen Schichtkörpers unterschiedlich dick auszubilden und/oder die Anzahl der daziwschen angeordneten Gewebelagen veränderlich zu wählen. Auch kann daran gedacht werden, die zweckmäßig besonders dicht gewebten Gewebelagen noch besonders zu imprägnieren, weil dann eine noch größere Fangsicherheit von diesen Gewebelagen erwartet werden kann. Schließlich ist es auch noch möglich, eine besondere Beschaffenheit des Polyamid 12 auszuwählen, so insbesondere ein Polyamid 12 mit einem möglichst hohen Anteil an amorphem Material, da davon eine besonders starke Geschoßhemmung zu erwarten ist und es mithin über diese Auswahl gleichfalls möglich erscheint, eine weitere Gewichtseinsparung zu erhalten.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß zwar die vorliegende Erfindung an einer weichen Schutzkonstruktion dargestellt wurde, es gleichwohl aber auch denkbar ist, daß die Erfindung auch an einer starren Schutzkonstruktion verwirklicht wird.
In dieser Hinsicht wäre dabei gleichzeitig zu beachten, daß insbesondere beim Vorsehen mehrerer Gußpolyamidschichten eine fliessende Grenze zwischen diesen beiden Arten von Schutzkonstruktionen besteht. Mithin könnte dann die oben als Beispiel für eine weiche Schutzkonstruktion berücksichtigte kugelsichere Weste auch als eine starre Schutzkonstruktion angesprochen werden, wie es umgekehrt denkbar ist, einen nach der herkömmlichen Definition unter die starren Schutzkonstruktionen eingereihten Schutzhelm als eine weiche Schutzkcnstruktion anzusprechen, sofern daran die Erfindung verwirklicht ist.

Claims

Patentansprüche Weiche Schutzkonstruktion insbesondere für den Körperschutz, wie kugelsicheres Hemd oder Weste, die mindestens teilweise als ein aus einer Stahlplatte und einer Schicht aus Aramidfasern bestehender Gewebelagen aufgebauter geschoßhemmender Schichtkörper ausgebildet oder zur Aufnahme eines solchen geschoßhemmenden Schichtkörpers eingerichtet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stahlplatte des Schichtkörpers über eine angeschichtete oder die Stahlplatte aufnehmende Schicht eines durch eine aktivierte anionische Polymerisation von monomerem Laurinlactam gewonnenen Gußpolyamid räumlich von der Schicht der aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen getrennt ist.
2. Schutzkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schichtkörper mit mindestens einer weiteren, an die der Stahlplatte abgewandte Rückseite angeschichteten Gußpolyamidschicht versehen ist.
3. Schutzkonstruktion nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen jeder weiteren angeschichteten Gußpolyamidschicht des Schichtkörpers eine gleiche und/oder veränderliche, insbesondere wachsende, Anzahl von aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen angeordnet ist.
4. Schutzkonstruktion nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Gußpolyamidschichten gleiche und/oder veränderliche Dicken haben.
5. Schutzkonstruktion nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die der Stahlplatte abgewandte letzte Schicht des Schichtkörpers aus Aramidfasern bestehende Gewebelagen sind.
6. Schutzkonstruktion nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß auf der Vorderseite der aus Gewebelagen aufgebauten letzten Schicht eine weitere Stahlplatte angeordnet ist.
7. Schutzkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auch an der Rückseite der an der Geschoßauftreffseite angeordneten Stahlplatte des Schichtkörpers eine Schicht aus Aramidfasern bestehender Gewebelagen angeordnet ist.
8. Schutzkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen imprägniert sind.
9. Schutzkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen aus verhältnismäßig dicht gewebtem Gewebe bestehen.
10. Schutzkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die aus Aramidfasern bestehenden Gewebelagen zwischen fünf und fünfzehn Lagen umfassen.
11. Schutzkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die oder jede Stahlplatte aus einem Stahl hoher Festigkeit besteht.
12. Schutzkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die oder jede Gußpolyamidschicht mit einem möglichst hohen Anteil an amorphem Material versehen ist.