DE3503268A1 - Durchdringungssicheres textilerzeugnis - Google Patents

Durchdringungssicheres textilerzeugnis

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DE3503268A1 DE19853503268 DE3503268A DE3503268A1 DE 3503268 A1 DE3503268 A1 DE 3503268A1 DE 19853503268 DE19853503268 DE 19853503268 DE 3503268 A DE3503268 A DE 3503268A DE 3503268 A1 DE3503268 A1 DE 3503268A1
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Description

Durchdringungssicheres Textilerzeugnis
Gewebe aus Poly (p-Phenylen-Terephthalamid) Garnen werden verwendet als Komponenten für die verschiedensten weichen Körperschutz-Artikel, wie kugelsichere Westen und dgl. Nachteilig sind lediglich die hohen Kosten derartiger Artikel, die vollständig aus Poly (p-Phenylen-Terephthalamid) bestehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Textilerzeugnis zu schaffen, das den gleichen Widerstand gegen Durchdringung wie die bekannten Textilerzeugnisse aufweist, jedoch erheblich billiger hergestellt werden kann,
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Textilerzeugnisse gemäß der Erfindung sind biegsam und können geformt, geschnitten und genäht werden, um einen Körperschutzartikel zu schaffen, der auch von schnell fliegenden Geschossen nicht durchdrungen werden kann. Diese Artikel sind beträchtlich billiger als die nur aus Poly (p-Phenylen-Terephthalamid) bestehenden Artikel, bieten jedoch einen durchaus gleichwertigen Schutz.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen schematischen, auseinandergezogenen Querschnitt eines Textilerzeugnisses gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels und
Fig. 3 ist ein Diagramm, aus dem der Durchdringungswiderstand verschiedener Test-Erzeugnisse gemäß der Erfindung und einiger Uergleichserzeugnisse hervorgeht .
Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Textilerzeugnis 10 dargestellt ist, das aus einer Vorderseite 12 und einer Rückseite 16 besteht. Die Vorderseite 12 besteht aus acht Gewebelagen 14, die miteinander und mit der Rückseite 16 verbunden sind, welche aus vier Gewebelagen besteht, die ebenfalls alle miteinander und mit den Vorderseiten-Lagen 14 verbunden sind. Jede der Geiuebelagen 14 besteht aus miteinander verwebten Garnen aus Poly (p-Phenylen-Terephthalamid), die im Handel unter dem Warenzeichen Kevlar der Fa. DuPont erhältlich sind. Die Gewebe 18 der Rückseite 16 bestehen aus miteinander verwebten Garnen aus Polyamid 6,6, die ebenfalls im Handel erhältlich sind.
Die Fasergarne, die in den Geweben 14 verwendet werden, bestehen aus einer Vielzahl von außerordentlich feinen Fäden aus Poly (p-Phenylen-Terephthalamid). Diese Garne sind außerordentlich fest und absorbieren beträchtliche kinetische Energien von ballistischen Geschossen, welche auf das Textilerzeugnis auftreffen. Die Garne sind ausreichend fest, daß sie Metallgeschosse und dergleichen abbremsen oder aufhalten, wenn diese auf die Vorderseite 12 auftreffen.
Bisher wurden kugelsichere Westen und dgl. aus einer Mehrzahl von Lagen aus "Kevlar"-Geweben, wie den Geweben 14 oder anderen äquivalenten Geweben hergestellt, wobei 12 bis 20 Lagen des Gewebes 14 erforderlich waren, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Bei dem erfindungsgemäßen Erzeugnis kann die Anzahl der Gewebelagen 14 reduziert werden, ohne die. Wirkung zu verringern.
'k-
Die Garne, aus denen die Gewebe 14 und 18 bestehen, können ein Gewicht haben, das in weiten Grenzen veränderbar ist, beispielsweise zwischen 200 und 2.000 denier. Jede der Gewebelagen 14 oder 18 kann in jeder üblichen Bindung gewebt S werden, vorzugsweise mit Leinwandbindung oder Wurfelbindung. Das Weben der Garne, welche die Gewebelagen 14 und 18 bilden, wird vorzugsweise derart durchgeführt, daß Gewebe mit einem Gewicht zwischen etwa 204 und etwa 1017 g/m erhalten werden.
Alternativ können die Lagen der Rückseite 16 aus nicht gewebten Lagen oder Bahnen aus Polyamid 6,6 Fasern bestehen, vorausgesetzt, daß sie etwa das gleiche Gewicht haben wie die Gewebelagen 18.
Vorzugsweise hat jede der einzelnen Gewebelagen 14 etwa die gleiche Dicke und das gleiche Gewicht wie jede der Gewebelagen 18.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Textilerzeugnisses 20 dargestellt, wobei gleiche Teile mit der gleichen Ziffer, jedoch einem Strich, bezeichnet sind. Der Unterschied zwischen dem,Textilerzeugnis 10 und dem Textilerzeugnis 20 liegt in der Anzahl der Vorderseitenlagen und der Rückseitenlagen. Bei dem Textilerzeugnis 20 ist die Vorderseite 12' von sechs Uorderseitenlagen 14' und die Rückseite 16' von sechs Rückseitenlagen 18' gebildet.
Bei den bevorzugten Ausführungen der Erfindung liegt die Anzahl der Gewebelagen 14 bzw. 14' der Vorderseite 12 bzw. 12' zur Anzahl der Lagen 18 bzw. 18' der Rückseite 16 bzw. 16' im Verhältnis von 8:4 bis 6:6. Ein solches Verhältnis von Lagen ergibt Textilerzeugnisse 10 bzw. 20', bei denen 50 bis 75% des Gewichtes von den Lagen der Vorderseite 12 bzw. 12' und das restliche Gewicht von den Lagen der Rückseite 16 bzw. 16' gebildet wird. Innerhalb dieser Gewichtsverhältnisse wird die gewünschte Wirkung in Bezug auf das Abbremsen von Geschossen erreicht, und zwar unter Verringerung der Anzahl
-JT-
von gewebten "Kevlar"-Lagen gegenüber dem Stand der Technik.
Dem Fachmann sind viele Verfahren zum Verbinden der Lagen 14, 14' und 18, 18' bekannt, so daß hierüber keine Einzelheiten angegeben zu werden brauchen.
Die Kostenvorteile des erfindungsgemäßen Textilerzeugnisses sind offensichtlich, da teuere Kevlar-Fasern durch verhältnismäßig billige Polyamid-Fasern ersetzt werden, ohne daß die Schutzeigenschaften merklich verringert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Beispiele beschrieben, wobei die Erfindung keineswegs auf diese Beispiele beschränkt ist.
Wo Testergebnisse angegeben sind, wurden die Tests nach folgenden Gesichtspunkten durchgeführt:
Bei allen ballistischen Versuchen wurde die Restgeschwindigkeit abzüglich der Aufschlaggeschwindigkeit (V -V ) aufgezeichnet, um die ballistische Grenzgeschwindigkeit zu bestimmen. Die ballistischen Versuche wurden durchgeführt mit einem Gewehr mit Kaliber 0,22 mit Übungsgeschossen vom Typ Nr. 2,17 grain aus gehärtetem Stahl (Geschoß beschrieben in MIL SPEC MIL-P-46593).
Die Flächendichte erhält man, indem man das Gewicht des Textilerzeugnisses durch die Oberfläche, d.h. die Fläche parallel zur Ebene des Gewebes dividiert. Die Flächendichte aller Testprodukte betrug etwa 5700 g/m (168 oz/yd ) und sie wurde erreicht durch Verwendung von zwölf Gewebelagen mit einer Flächendichte von 475 g/m (14 oz/yd ).
Beispiel 1
A) Ein Gewebe aus kontinuierlichen Endlosfäden aus Poly (p-Phenylen-Terephthalamid) von 1500 denier (nominal) und einer Mindestzugfestigkeit von 20 g/denier wurde in einer
Λ·
2x2 Wurfelbindung mit zwei als eins gewebten Kettfaden und zwei als eins geuebten Schußfäden gewebt. Das Gewicht des Textilerzeugnisses beträgt 475 g/m und erfüllt die Mindestspezifikationen der US Military Specification MIL-C-44G50 für Typ II-Textilerzeugnis mit der Ausnahme, daß das Textilerzeugnis nicht behandelt wurde, um das Ulasserabstoßwermögen zu verbessern. Das Gewebe wird in eine Mehrzahl won Stücken zerschnitten, die zu mehrlagigen Textilerzeugnissen won etwa 30 χ 38 cm zusammengesetzt werden können.
B) Eine Mehrzahl uon Geweben wie unter A beschrieben wurde mit wasserabstoßenden Mitteln behandelt, um alle Mindesterfordernisse für Typ II Gewebe gemäß US Military Specification MIL-C-44050 zu erfüllen.
C) Eine Mehrzahl der Gewebestücke mit den Abmessungen 30 χ 38 cm gemäß A oder B wurden in verschiedenen Zusammensetzungen zusammengefügt um eine Anzahl won mehrlagigen Textilerzeugnissen zu bilden, die wie folgt beschrieben sind.
Textilerzeugnis Nr'. 2
Zwölf Lagen des Gewebes gemäß B.
Textilerzeugnis Nr. 3
Zwölf Lagen des Gewebes gemäß A.
Textilerzeugnis Nr. 9
Acht Lagen des Gewebes gemäß A als Vorderseite wurden mit vier Lagen aus gewebtem ballistischem Polyamidstoff gemäß US Military Specification MIL-C-12369D (GL) hinterlegt. Die hinterlegten Lagen wiesen jeweils 1050 denier Multifilfäden auf, die won kontinuierlichen Fäden aus Polyamid hergestellt wurden, welche aus der Reaktion von Hexamethylendiamin und Adipinsäure (Polyamid 6,6) erzeugt wurden und in einer 2x2-üJürfelbindung mit zwei als eins, webenden Schußfäden und zwei als eins webenden Kettfaden gewebt wurde.
Textilerzeuqnis Nr. 22
Sechs Lagen des Gewebes gemäß A als Vorderseite wurden mit sechs Lagen eines genadelten, nicht gewebten Filzes aus Polyamidfaser (Typ P-113, DuPont) uon 10 cm (4 Zoll) Stapellänge unterlegt, wobei die Lagen 3,8mm (0,15 Zoll) dick waren und ein Gewicht uon 475 g/m hatten.
Textilerzeuqnis Nr. 23
Ein Textilerzeugnis ähnlich Nr. 9 wurde hergestellt, jedoch bestanden die uier hinterlegten Lager aus den nicht v/erwebten Lagen gemäß Textilerzeugnis Nr. 22.
Jedes der Textilerzeugnisse Nr. 2, 3, 9, 22 und 23 wurde auf seine physikalischen Eigenschaften hin untersucht. Die Prüfergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Textilerzeugnis
Nr.		 Flächendichte
Q/m2 		Dicke
mm		 Ballistische Grenz
geschwindigkeit
r ~ s(m/sec)
2 5358 8,6 470
3 5629 8,1 488
9 5697 8,4 479
22 5731 27,9 488
23 5697 19,8 497
Die Vorteile hinsichtlich des ballistischen Schutzes v/on drei erfindungsgemäßen Erzeugnissen, nämlich den Erzeugnissen Nr. 9, 22 und 23 wird offensichtlich bei Betrachtung der Fig. 3.
Fig. 3 ist eine grafische Darstellung, bei der die Grenzgeschwindigkeit als Funktion der Keular/Polyamid-Verhältnisse der Testmuster aufgezeichnet ist. In das Diagramm sind auch die Vergleichsdaten für Keular-Filz, P-olymid-Filz, Keular-Gewebe (PlIL-C-44050, Typ II) und Polyamidgewebe (MIL-C-12369D) eingezeichnet. Die Konstruktion jeder dieser uier Vergleichsstoffe kann als nahezu optimal im Hinblick auf Schußfestigkeit angesehen werden. Die Punkte für die drei erfindungsgemäßen Erzeugnisse, die als Punkte 9, 22 und 23 eingezeichnet
sind, zeigen die Größe des realisierten ballistischen Wirkungsanstiegs. Punkt 21 stellt die Grenzgeschwindigkeit für ein Textilerzeugnis Nr. 21 dar, das aus sechs Vorderseiten-Lagen aus nicht verwebtem Polyamid (wie in Erzeugnis Nr. 22 verwendet) besteht, die mit sechs Lagen von gewebtem Kev/lar (wie in Erzeugnis Nr. 22 verwendet) hinterlegt sind. Der Punkt für das Fabrikat Nr. 21 wurde eingezeichnet, um die Bedeutung der Anordnung der Kevlar- und Polyamid-Lagen innerhalb des Prüfmusters zu illustrieren.
Punkt 22 gilt für einen Prüfling, bei dem sechs Lagen aus verwebtem Kevlar auf der Vorderseite (der der Feuerwaffe zugewandten Seite) und sechs Lagen von Polyamidfilz auf der Rückseite vorgesehen waren. Bei dem Textilerzeugnis Nr. 21 wurden Lagen mit identischem Aufbau verwendet, jedoch wurde die Vorderseite und die Rückseite vertauscht, so daß sechs Lagen aus Polyamidfilz auf der Vorderseite und sechs gewebte Kevlarlagen auf der Rückseite vorhanden waren. Die Anordnung der gewebten Kevlarlagen vor den Polyamidlagen bewirkten eine Erhöhung der Grenzgeschwin-
2G digkeit um '.61,B m pro Sekunde gegenüber der umgekehrten Anordnung. Die Bedeutung der Anordnung der gewebten Kevlarlagen an der Vorderseite wurde weiterhin durch Vergleich mit mehreren analog aufgebauten Textilerzeugnissen dokumentiert. Ein weiterer Vorteil, der mehrere Male demonstriert wurde, ergibt sich bei Verwendung eines Nadelfilzes anstelle eines Gewebes für die Rückseiten-Lagen. Die Größe dieses Vorteils - eine Erhöhung der Grenzgeschwindigkeit um etwa 18 m/s kann aus dem Diagramm durch einen Vergleich der Datenpunkte 9 und 23 entnommen werden. Wie aus diesen Daten ersichtlich, sind die erfindungsgemäßen Textilerzeugnisse eine wirkungsvolle Alternative zu den mehrlagigen, vollständig aus Kevlar bestehenden Gewebeaufbauten, die ein wesentlicher Bestandteil von leichten, kugelsicheren Westen ist. Wichtig jedoch ist, daß die alternativen Textilerzeugnisse
35Ö3268
gemäß der Erfindung mit erheblich geringeren Kosten hergestellt werden können als die gleichermaßen wirksamen, vollständig aus Kevlar bestehenden Textilerzeugnisse.
Selbstverständlich sind Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Beispiele möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu ver lassen. Beispielsweise können die Textilerzeugnisse zusätzliche Lagen enthalten, um die Dicke zu vergrößern.
Die erfindungsgemäßen, durchdringungsfesten Erzeugnisse können auf vielen Gebieten angewandt werden. Zusätzlich zu der primär vorgesehenen Verwendung für leichte schußsichere Bekleidungsstücke können dickere und schwerere Ausführungen der erfindungsgemäßen Textilerzeugnisse als Schutzvorhänge und als Panzerung für Flugzeuge und Fahrzeuge eingesetzt werden .

Claims (3)

Patentansprüche
1. Durchdringungssicheres Textilerzeugnis, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Lagen von verwebten Poly (p-Phenylenterephthalamid) Garnen, welche die Vorderseite des Textil Erzeugnisses bilden, und eine Mehrzahl uon Lagen aus genadelten, nicht verwebten Stapelfasern aus einem Poyamid oder aus verwebten Garnen aus einem Polyamid, welche die Rückseite des Textilerzeugnisses bilden, wobei die die Vorderseite bildenden Lagen 50 bis 75% und die die Rückseite bildenden Lagen 25 bis 50% des Gewichts des Textilerzeugnisses haben.
2. Textilerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzahl der Lagen 12 beträgt.
3. Textilerzeugnis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus B bis 8 Lagen aus Poly (p-Phenylen-Terephthai-
amid )-Gewebe und 4 bis B Lagen aus Polyamid-Stapelfasern oder -Gewebe bestehen.
Bankverbindung: Hypobank Gauting Konto-Nr. 3 750123 448 (BLZ 700 260 01)
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