DE60212358T3

DE60212358T3 - Ballistisch widerstandfähiger gegenstand

Info

Publication number: DE60212358T3
Application number: DE2002612358
Authority: DE
Inventors: Minshon Chiou
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: KR20030086622A; IL157616A; RU2284005C2; EP1377790B2; MXPA03009320A; DE60212358T2; ATE330203T1; JP4226334B2; CN1502033A; DE60212358D1; KR100848453B1; BR0208866B1; EP1377790A1; AU2002247444B2; US6610617B2; JP2004532380A; WO2002084202A1; EP1377790B1; RU2003132880A; IL157616A0

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von ballistisch widerstandsfähigen Gegenständen.
2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
In der Technik besteht ein fortlaufender Bedarf an einer Versorgung mit Gegenständen wie etwa mit Westen, Kleidern und dergleichen, welche eine verbesserte ballistische Widerstandsfähigkeit aufweisen, während sie gleichzeitig bequem zu tragen sind. Nach dem bisherigen Stand der Technik konzentrieren sich die Anstrengungen auf die Erhöhung der ballistischen Widerstandsfähigkeit eines Gegenstandes, und zwar entweder darauf die Festigkeit zu erhöhen oder darauf den Denierwert der in diesen Gegenständen verwendeten Fasern herabzusetzen.
Zum Beispiel offenbart die Internationale Veröffentlichung No. WO 93/00564 ballistische Strukturen, welche Schichten eines aus Para-Aramidgarnen mit einer hohen Festigkeit gewebten Textilproduktes zur Anwendung bringen.
Das Patent der Vereinigten Staaten No. 4850050 offenbart einen Körperschutz, der aus p-Aramidgarnen hergestellt ist, welche Filamente von geringer individueller Linearer Dichte aufweisen. Über die ballistische Leistungsfähigkeit des gemäß jener Erfindung hergestellten Körperschutzes wird dahingehend berichtet, dass sie eine Verbesserung von 5% aufweist gegenüber einem Vergleichstextilprodukt nach dem bisherigen Stand der Technik.
Melliand Textilberichte, Structure and Action of Bullet-Resistant Protective Vests, No. 6, Seiten 463–8 (1981) offenbart, dass Textilprodukte aus feinen Aramidfasern mit zum Beispiel 220 oder 440 dtex, einen besseren ballistischen Schutz liefern als Textilprodukte, die aus gröberen Garnen hergestellt sind.
Das Patent der Vereinigten Staaten No. 5187003 offenbart ein für den ballistischen Schutz nützliches Textilprodukt, welches ungleiche Fasern in der Richtung der Webkette und in der Schussrichtung aufweist. Mit Bezug auf den Überdeckungsfaktor des Textillproduktes wird darauf hingewiesen, dass das Textillprodukt mit einem Überdeckungsfaktor von weniger als 0,6 für einen wirksamen ballistischen Schutz zu locker sein würde.
Das Patent der Vereinigten Staaten No. 4287607 offenbart eine ballistische Weste, welche hergestellt wird aus einer Vielzahl von Doppelstoffschichten einer locker gewebten Aramidfaser mit einem Nylonfilm oder aus einem Nylontextillprodukt, welches zwischen einige der Schichten aus doppelt gewebtem Stoff dazwischen gelegt ist. Diese Doppelstoffschichten haben einen Textilstraffheitsfaktor, so wie er hierin definiert ist, von etwa 0,71.
Das Dokument WO 01/96805 , welches erst nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht worden ist, offenbart ballistische Gegenstände, die gegenüber einem Messerstich widerstandsfähig sind. Die Gegenstände umfassen eine Vielzahl von locker gewebten, gegenüber einem Messerstich widerstandsfähigen Textilschichten, die bis auf einen Textilstraffheitsfaktor von weniger als 0,65 gewebt sind, und eine Vielzahl von ballistischen Schichten. Diese Locker gewebten Textilschichten sind nicht aneinander befestigt, wodurch eine relative Bewegung zwischen benachbarten Schichten möglich bleibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen flexiblen, ballistisch widerstandsfähigen Gegenstand, welcher ballistische Schichten aus Vliesfaser und eine Vielzahl von Schichten eines Textilprodukts mit einer Flächendichte von 2 bis 10 kg/m² aufweist, wobei mindestens zwei der Schichten des Textilprodukts locker gewebt sind. Die locker gewebten Textilschichten umfassen ein in Leinwandbindung gewebtes Textilprodukt mit einem Textilstraffheitsfaktor von 0,3 bis 0,6 und sie werden hergestellt unter Verwendung kontinuierlicher Filamentgarne mit einer linearen Dichte von mindestens 200 dtex, einer Festigkeit von mindestens 10 Gramm pro dtex und einem Zugmodul von mindestens 150 Gramm pro dtex. Benachbart liegende, locker gewebte Textilschichten werden mit Hilfsmitteln zum Festlegen der Schichten miteinander verbunden, um die Bewegung der locker gewebten Textilschichten relativ zueinander zu beschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf einen flexiblen, ballistisch widerstandsfähigen Gegenstand nach Anspruch 1. Der Gegenstand enthält eine Vielzahl von gewebten Textilschichten, wobei mindestens zwei dieser Schichten locker gewebt sind. Die locker gewebten Textilschichten sind miteinander verbunden, um die relative Bewegung dieser Schichten zueinander zu beschränken. Der Gegenstand zeigt überraschenderweise eine verbesserte ballistische Widerstandsfähigkeit.
Der hierin genannte Erfinder hat entdeckt, dass die ballistische Widerstandsfähigkeit eines Textilproduktes dramatisch verbessert wird, wenn der Gegenstand Schichten eines Textilprodukts mit Garnen enthält, welche mit einem Textilstraffheitsfaktor von weniger als 0,6 gewebt sind. Man glaubt, dass ein Textilstraffheitsfaktor, der so niedrig wie 0,3 ist, eine verbesserte ballistische Widerstandsfähigkeit liefert. So wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck ”locker gewebt” in Bezug auf seine Anwendung auf Textilschichten eine Schicht eines Textilprodukts mit Garnen, welche mit einem Textilstraffheitsfaktor von etwa 0,3 bis etwa 0,6 gewebt sind.
Bis zum Zeitpunkt der vorliegenden Erfindung sind ballistisch widerstandsfähige Textilprodukte straff gewebt worden. Der hierin genannte Erfinder hat in seinen Anstrengungen, die vollkommen im Gegensatz zu dem laufenden technischen Verständnis stehen, nunmehr entdeckt, dass Textilprodukte, welche locker gewebt sind, eine verbesserte ballistische Widerstandsfähigkeit zeigen. Während man erwartet, dass alle Textilprodukte mit irgendeinem verminderten Straffheitsfaktor eine gewisse Verbesserung zeigen, findet man die größte Verbesserung bei einem Straffheitsfaktor von weniger als 0,6. Wenn der Straffheitsfaktor weiter vermindert wird, dann wird die ballistische Widerstandsfähigkeit weiter verbessert, bis der Straffheitsfaktor etwa 0,3 erreicht, bei welchem das Gewebe des Textilproduktes so locker ist, dass eine unakzeptabel hohe Flächendichte für einen wirksamen ballistischen Schutz erforderlich sein würde.
Der ballistische Gegenstand gemäß der Erfindung wird hergestellt unter Verwendung einer Vielzahl von Schichten eines Schutztextilprodukts und er enthält mindestens zwei Schichten eines locker gewebten Textilproduktes, welches in Leinwandbindung gewebt wurde. Die locker gewebten Textilschichten werden mit Hilfsmitteln zum Festlegen dieser Schichten fest miteinander verbunden, um die Bewegung dieser Schichten relativ zueinander zu beschränken. Diese Hilfsmittel zum Festlegen können irgendwelche Hilfsmittel sein, die normalerweise verwendet werden, um Schichten eines Textilprodukts aneinander zu befestigen wie etwa ein Zusammennähen, ein Durchsteppen, Klebstoffe und/oder Klebbänder. Es gibt keine Beschränkung, wie die locker gewebten Schichten zusammengenäht und/oder durchsteppt werden. Das Nähen und/oder Steppen kann um die Kanten dieser Schichten herum geschehen oder quer über die Schichten, etwa durch ein diagonales Nähen und/oder Steppen oder durch zu dem Steppstich ähnlichen Nähen und/oder Steppen.
Die anderen Schichten des Textilprodukts können auch fest miteinander verbunden werden unter Anwendung von Hilfsmitteln zum Festlegen bzw. Sichern, aber es ist nicht kritisch, dass diese anderen Schichten fest miteinander so verbunden werden, dass es keine relative Bewegung dieser Schichten zueinander gibt.
Die Konstruktion(sweise) des ballistischen Gegenstandes gemäß dieser Erfindung steht im Gegensatz zu einem Gegenstand, welcher gegenüber einer Durchdringung durch einen Messerstich widerstandsfähig ist und bei welchem benachbarte Schichten eines Schutztextilprodukts nicht zusammengehalten werden, sondern frei sind, sich relativ zueinander zu bewegen, um den Widerstand dieses Gegenstandes gegenüber einer Durchdringung durch einen Messerstich zu erhöhen.
Die hier vorliegende Erfindung ist aus einem gewebten Textilprodukt und ballistischen Schichten aus Vliesfaser konstruiert ohne den Bedarf an starren Platten oder Plättchen und ohne den Bedarf an Matrixharzen oder an Bindemitteln, welche die Materialien des Textilproduktes beschichten oder imprägnieren. Solche starren Platten oder Plättchen oder aber Matrixharze oder Bindemittel können jedoch im Zusammenhang mit dem Gegenstand der Erfindung verwendet werden.
Die Gegenstände gemäß dieser Erfindung sind flexibler, leichter hinsichtlich ihres Gewichtes, weicher beim Berühren, bequemer zum Tragen und biegsamer als die herkömmlichen, ballistisch widerstandsfähigen Konstruktionen nach dem Stand der Technik.
Die Textilprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung, einschließlich der locker gewebten Textilschichten, werden im Ganzen oder teilweise aus Garnen mit einer Festigkeit von mindestens 10 Gramm pro dtex und einem Zugmodul von mindestens 150 Gramm pro dtex hergestellt. Solche Garne können aus Aramiden, Polyolefinen, Polybenzoxazol, Polybenzothiazol und dergleichen hergestellt werden; und, wenn es erwünscht ist, können die Textilprodukte aus Mischungen solcher Garne hergestellt werden. Zum Beispiel können die Textilprodukte in der Schussrichtung Garne von dem einen Typ und in der Richtung des Eintragens der Garne von einem verschiedenen Typ enthalten.
Unter ”Aramid” wird ein Polyamid verstanden, bei dem mindestens 85% der Amidbindungen (-CO-NH-) direkt an zwei aromatische Ringe gebunden sind. Geeignete Aramidfasern sind beschrieben worden in Man-Made Fasern-Science and Technology, Volume 2, in dem dortigen Abschnitt mit dem Titel Fiber-Forming Aromatic Polyamides, Seite 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968. Aramidfasern sind auch offenbart worden in den U.S. Patenten 4172938 ; 3869429 ; 3819587 ; 3673143 ; 3354127 ; und 3094511 .
Zusätze können mit dem Aramid zusammen verwendet werden und man hat herausgefunden, dass so viel wie bis zu 10 Gewichtsprozent eines anderen polymeren Materials mit dem Aramid vermischt werden kann oder dass Copolymere verwendet werden können, die so viel wie bis zu 10 Prozent eines anderen Diamins aufweisen, das gegen das Diamin des Aramids ausgetauscht worden ist, oder so viel wie bis zu 10 Prozent eines anderen Disäurechlorids aufweisen, das gegen das Disäurechlorid des Aramids ausgetauscht worden ist.
Para-Aramide sind die primären Polymere bei den Aramidgarnfasern gemäß dieser Erfindung und Poly-(p-phenylenterephthalamid) (PPD-T) ist das bevorzugte Para-Aramid. Mit PPD-T ist das Homopolymer gemeint, das aus einer Mole-für-Mol Polymerisation von p-Phenylendiamin und Terephthaloylchlorid hervorgeht, und auch Copolymere, die aus der Einbindung kleiner Mengen anderer Diamine mit p-Phenylendiamin und kleiner Mengen anderer Disäurechloride mit Terephthaloylchlorid hervorgehen. Als eine allgemeine Regel gilt, dass andere Diamine und andere Disäurechloride verwendet werden können in Mengen so groß wie bis zu etwa 10 Molprozent des p-Phenylendiamins oder des Terephthaloylchlorids oder vielleicht ein bisschen mehr, nur vorausgesetzt, dass die anderen Diamine und Disäurechloride keine reaktiven Gruppen aufweisen, welche die Polymerisationsreaktion beeinträchtigen. PPD-T steht auch für Copolymere, welche aus der Einbindung von anderen aromatischen Diaminen und anderen aromatischen Disäurechloriden hervorgehen, wie zum Beispiel 2,6-Naphthaloylchlorid oder Chlor- oder Dichlorterephthaloylchlorid oder 3,4'-Diaminodiphenylether. Die Herstellung von PPD-T ist in den Patenten der Vereinigten Staaten No. 3869429; 4308374 und 4698414 beschrieben worden.
Unter ”Polyolefin” versteht man Polyethylen oder Polypropylen. Unter Polyethylen ist ein vorwiegend lineares Polyethylenmaterial zu verstehen, das vorzugsweise ein Molekulargewicht von mehr als einer Million aufweist und das kleinere Mengen an Kettenverzweigungen oder Comonomeren enthält, welche die Anzahl von 5 modifizierenden Einheiten pro 100 Kohlenstoffatome der Hauptkette nicht übersteigen, und das ebenfalls als Beimischung dazu nicht mehr als etwa 50 Gewichtsprozent von einem oder von mehreren polymeren Zusatzstoffen enthalten kann, wie etwa von Alken-1-Polymeren, insbesondere von Polyethylen geringer Dichte, Propylen und dergleichen oder Zusatzstoffen von einem geringen Molekulargewicht, etwa Antioxidantien, Schmierstoffe, Ultraviolettschutzmittel, Farbstoffe und dergleichen, welche gewöhnlich mit eingebunden werden. Derartiges ist gewöhnlich bekannt als verlängertes Kettenpolyethylen (ECPE = extended chain polyethylen). In ähnlicher Weise ist Polypropylen ein vorwiegend lineares Polypropylenmaterial, das vorzugsweise ein Molekulargewicht von mehr als einer Million aufweist. Lineare Polyolefinfasern mit einem hohen Molekulargewicht sind im Handel erhältlich. Die Herstellung von Polyolefinfasern wird in US 4457985 diskutiert.
Polybenzoxazol und Polybenzothiazol werden vorzugsweise hergestellt aus Meren mit den folgenden Strukturen:
Obwohl die gezeigten aromatischen Gruppen, die mit den Stickstoffatomen verbunden sind, heterozyklisch sein können, sind sie vorzugsweise carbozyklisch; und obwohl sie kondensierte oder nicht kondensierte polyzyklische Systeme darstellen können, bestehen sie vorzugsweise aus einzelnen sechsgliedrigen Ringen. Obwohl die gezeigte Gruppe in der Hauptkette der bis-Azole aus der bevorzugten Para-Phenylengruppe besteht, kann diese Gruppe durch irgendeine zweiwertige organische Gruppe ersetzt werden, welche nicht mit der Herstellung des Polymers interferiert, oder durch überhaupt keine Gruppe. Zum Beispiel kann diese Gruppe eine aliphatische Gruppe sein, mit bis zu zwölf Kohlenstoffatomen, etwa Tolylen, Biphenylen, Bis-phenylenether und dergleichen.
Das Polybenzoxazol und das Polybenzothiazol, welche dazu verwendet werden, um die Fasern dieser Erfindung herzustellen, sollten mindestens 25 und vorzugsweise mindestens 100 Mereinheiten aufweisen. Die Herstellung dieser Polymere und das Spinnen von diesen Polymeren wird in der zuvor erwähnten internationalen Veröffentlichung WO 93/20400 offenbart.
„Textilstraffheitsfaktor” und „Bedeckungsfaktor” sind Bezeichnungen, die der Webdichte eines Textilprodukts gegeben werden. Der Bedeckungsfaktor ist ein berechneter Wert, welcher in Beziehung zu der Geometrie des Gewebes steht und welcher den Prozentsatz derjenigen gesamten Flächenausdehnung eines Textilprodukts angibt, welche durch Garne des Textilprodukts bedeckt ist. Die verwendete Gleichung, um den Bedeckungsfaktor zu berechnen, lautet wie folgt (aus Weaving: Conversion of Yarns to Fabric, Lord and Mohamed, veröffentlicht von Merrow (1982), Seiten 141–143):

d_w: = Weite des Kettgarns in dem Textilprodukt
d_f: = Weite des Schussgarns in dem Textilprodukt
p_w: = Abstand der Kettgarne (die Enden pro Längeneinheit)
p_f: = Abstand der Schussgarne

Abhängig von der Art des Gewebes eines Textilprodukts kann der maximale Bedeckungsfaktor ganz niedrig ausfallen, selbst dann, wenn die Garne des Textilprodukts eng beieinander liegen. Aus diesem Grund bezeichnet man als einen nützlicheren Indikator der Gewebestraffheit den „Textilstraffheitsfaktor”. Der Textilstraffheitsfaktor ist ein Maß für die Festigkeit eines Textilgewebes, verglichen mit der maximalen Gewebefestigkeit als eine Funktion des Bedeckungsfaktors. Textilstraffheitsfaktor = tatsächlicher Bedeckungsfaktor / maximaler Bedeckungsfaktor
Der maximale Bedeckungsfaktor, welcher für ein in Leinwandbindung gewebtes Textillprodukt möglich ist, liegt bei 0,75; und ein in Leinwandbindung gewebtes Textillprodukt mit einem tatsächlichen Bedeckungsfaktor von 0,45 wird daher einen Textilstraffheitsfaktor von 0,60 aufweisen.
Die in dieser Erfindung verwendeten Garne müssen eine hohe Festigkeit von mindestens 10 Gramm pro dtex (11,1 Gramm pro Denier) aufweisen und es besteht keine bekannte obere Grenze für die Festigkeit. Unterhalb einer Grenze von etwa 5 Gramm pro dtex zeigt das Garn keine angemessene Festigkeit für einen nennenswerten Schutz. Die Garne müssen einen Zugmodul von mindestens 150 Gramm pro dtex aufweisen, weil ein zu niedriger Modul zu einer übermäßigen Faserdehnung und zu einer ineffektiven Beschränkung der Bewegung eines Geschosses bzw. einer Kugel führen wird. Es gibt keine bekannte obere Grenze für den Zugmodul.
Eine einzelne Schicht des gewebten Textilprodukts gemäß dieser Erfindung würde ein Maß für die ballistische Widerstandsfähigkeit liefern und daher ein Maß für den Schutz; aber eine Vielzahl von Schichten mit mindestens zwei locker gewebten Textilschichten sind in einem Gegenstand mit einer grundlegenden ballistischen Widerstandsfähigkeit erforderlich. Man verwendet eine Vielzahl von Textilschichten mit einer gesamten Flächendichte, welche durch das Gesamtgewicht der Textilschichten pro Flächeneinheit gemessen wird, von mindestens 2 bis 10 kg/m², vorzugsweise von 2,5 bis 8 kg/m², wobei mindestens zwei der Textilschichten locker gewebte Textilschichten sind, und hierbei zeigt die vorliegende Erfindung ihre am stärksten ausgeprägte und überraschende Verbesserung. Man hat entdeckt, dass die locker gewebten Textilschichten gemäß dieser Erfindung dann, wenn sie zusammengebracht werden, vorzugsweise in einer Vielzahl von Schichten, eine überraschenderweise wirksame, ballistische Widerstandsfähigkeit bieten, wenn die locker gewebten Textilschichten miteinander verbunden und befestigt werden, um die relative Bewegung zwischen den benachbarten Schichten zueinander zu beschränken.
Die Konstruktion von Schutzgegenständen gemäß dieser Erfindung umfasst andere Netzwerke aus Fasern von ballistischen Schichten aus Vliesfasern, wie etwa unidirektionale Schichten oder dergleichen. Diese Schichten können hergestellt werden aus Aramiden, Polyolefinen, Polybenzoxazolen, Polybenzothiazolen oder aus anderen Polymeren, welche gewöhnlich für einen ballistischen Schutz verwendet werden. Die Textilschichten gemäß dieser Erfindung können unter andere ballistische Schichten drunter gelegt oder drüber gelegt werden oder aber zwischen zwei andere ballistische Schichten angeordnet werden. Das Textilprodukt dieser Erfindung kann auch mit Matrixharzen oder mit Bindemitteln beschichtet oder imprägniert werden, um die Steifigkeit der Textilschicht zu erhöhen, wenn dies benötigt wird.
PRÜFVERFAHREN
Lineare Dichte. Die lineare Dichte eines Garnes oder eines Filaments wird bestimmt durch ein Abwiegen einer bekannten Länge des Garnes oder des Filaments. Der Ausdruck ”dtex” ist definiert als das Gewicht, ausgedrückt in Gramm, von 10.000 Meter des Materials. Der Ausdruck ”Denier” ist definiert als das Gewicht, ausgedrückt in Gramm, von 9.000 Meter des Materials.
In der tatsächlichen Praxis werden der gemessene dtex-Wert einer Garn- oder Filamentprobe, die Testbedingungen und die Probenidentifikation vor dem Start eines Tests in einen Computer gefüttert; der Computer zeichnet die Belastungs-Dehnungskurve der Probe auf, bis diese unterbrochen wird, und berechnet dann die Eigenschaften.
Zugfestigkeitseigenschaften. Garne, die auf Zugdehnungseigenschaften getestet werden, werden zuerst konditioniert und dann bis zu einem Zwirnmultiplikationsfaktor von 1,1 gezwirnt. Der Zwirnmultiplikationsfaktor^TM(TM = twist multiplier) eines Garnes ist definiert als: TM = (Zwirndrehungen/cm)(dtex)^–1/2/30,3 = (Zwirndrehungen/Inch)(dtex)^–1/2/73
Die zu testenden Garne werden bei 25°C und 55% relativer Feuchtigkeit während einer Zeitdauer von minimal 14 Stunden konditioniert und die Zugtests werden bei diesen Bedingungen ausgeführt. Die Zähigkeit (Bruchzähigkeit), Dehnung bis zum Bruch und der Zugmodul werden bestimmt, indem man Testgarne auf einem Instron Tester (Instron Engineering Corp., Canton, Mass.) zu Bruch bringt.
Die Zähigkeit, Dehnung und der Zugmodul, wie sie in ASTM D2101-1985 definiert sind, werden bestimmt, indem man Garnmaßlängen von 25,4 cm und eine Dehnungsgeschwindigkeit von 50% Dehnung/Minute zum Einsatz bringt. Der Modul wird berechnet aus der Steigung der Kurve in dem Spannungs-Dehnungsdiagramm bei 1% Dehnung und er ist derselbe wie die Spannung bei 1% Dehnung (absolut) mal 100, dividiert durch die lineare Dichte des Testgarnes.
Die Zähigkeit, die Dehnung und der Zugmodul der einzelnen Filamente werden auf dieselbe Art und Weise bestimmt wie für die Garne; aber die Filamente werden keiner Zwirndrehung unterworfen und es wird eine Maßlänge von 2,54 cm verwendet.
Ballistische Leistungsfähigkeit. Ballistische Tests der mehrschichtigen Paneelen wurden ausgeführt, um die ballistische Grenze (V50) gemäß MIL-STD-662e zu bestimmen, mit einer Ausnahme bei der Auswahl von Projektilen, und zwar wie folgt: Ein zu testendes Paneel wurde gegen das Unterlagenmaterial aus Roma Plastina No. 1 Ton in einem Probenaufbau angeordnet, um das Paneel straff und senkrecht zu dem Weg der Testprojektile zu halten. Die Projektile waren 9 mm Ganzmetallmantelgeschosse von Handwaffen mit einem Gewicht von 124 Grains (0,0648 Gramm) und 0,357 Magnum-Geschosse mit Ummantelung und weicher Spitze mit einem Gewicht von 158 Grains und sie wurden von einem Testgeschützrohr angetrieben, welches in der Lage war, die Projektile mit verschiedenen Geschwindigkeiten abzufeuern. Das erste Abfeuern für jedes Paneel erfolgte für eine Projektilgeschwindigkeit, von der man annimmt, dass sie die wahrscheinliche ballistische Grenze (V50) darstellte. Wenn das erste Abfeuern eine vollständige Paneeldurchdringung ergab, dann erfolgte das nächste Abfeuern für eine Projektilgeschwindigkeit von etwa 15,5 Meter (50 Fuß) pro Sekunde weniger, um eine teilweise Durchdringung des Paneels zu erzielen. Andererseits, wenn das erste Abfeuern keine Durchdringung oder eine teilweise Durchdringung ergab, dann erfolgte das nächste Abfeuern für eine Geschwindigkeit, die etwa 15,2 Meter (50 Fuß) pro Sekunde höher lag, um eine vollständige Durchdringung zu erzielen. Nach dem Erzielen einer teilweisen und einer vollständigen Projektildurchdringung wurden die nachfolgenden Geschwindigkeitszunahmen oder -abnahmen von etwa 15,2 Meter (50 Fuß) pro Sekunde so lange verwendet, bis genügend Abschüsse getätigt worden waren, um die ballistische Grenze (V50) für das betreffende Paneel zu bestimmen.
Die ballistische Grenze (V50) wurde berechnet, indem man den arithmetischen Mittelwert einer gleichen Anzahl von mindestens drei der höchsten teilweisen Durchdringungsaufschlaggeschwindigkeiten und der kleinsten vollständigen Durchdringungsaufschlaggeschwindigkeiten ausfindig machte, vorausgesetzt, dass ein Unterschied von nicht mehr als 38,1 Meter (125 Fuß) pro Sekunde zwischen der höchsten und der kleinsten einzelnen Auftreffgeschwindigkeit bestand.
BEISPIELE
In den folgenden Beispielen wurden Verbundmaterialien aus einer Vielzahl von Textilschichten auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer ballistischen Durchdringung getestet. Ballistische Paneele von 40,6 × 40,6 cm (16'' × 16'') wurden für den Test konstruiert, bei dem alle Textilschichten um die Ecken herum zusammengenäht wurden und bei dem sie zusätzlich diagonal mit Kreuzstichen genäht wurden. Mehrere verschiedene Textilprodukte mit verschiedenen Straffheitsfaktoren, die aus Garnen von verschiedenen Materialien hergestellt waren, wurden bei verschiedenen Textilstraffheitsfaktoren und mit Flächendichten zwischen 5,4 und 6,2 kg/m² getestet.
BEISPIELE 1 UND 3 UND VERGLEICHENDE BEISPIELE 2, 4 UND 5
Eine Vielzahl von Schichten aus gewebtem Aramidgarn war für diese Beispiele hergestellt worden. Das Garn war ein Aramidgarn, welches von E. I. du Pont de Nemours and Company unter der Handelsmarke Kevlar^® verkauft wurde. Das Aramid ist ein Poly(p-phenylenterephthalamid).
In Beispiel 1 wurden vierzig (40) Schichten eines Textilproduktes gewebt aus 1111 dtex Kevlar^® 29 in Leinwandbindung an 6,3 × 6,3 Enden pro Zentimeter mit einem Straffheitsfaktor des Textilproduktes von 0,59 und mit einer Flächendichte von etwa 5,8 kg/m². In dem vergleichenden Beispiel 2 wurden 40 Schichten eines Textilproduktes so hergestellt wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass das Textilprodukt in einem Hahnenfussmustergewebe an 6,7 × 6,7 Enden pro Zentimeter hergestellt war und dass das Textilprodukt einen Straffheitsfaktor des Textilproduktes von 0,53 und eine Flächendichte von etwa 6,2 kg/m² aufwies.
In Beispiel 3 wurden vierzig (40) Schichten eines Textilproduktes gewebt aus 933 dtex Kevlar^® 129 in Leinwandbindung an 7 × 7 Enden pro Zentimeter mit einem Straffheitsfaktor des Textilproduktes von 0,6 und einer Flächendichte von etwa 5,4 kg/m². In dem vergleichenden Beispiel 4 wurden 40 Schichten eines Textilproduktes so hergestellt wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme, dass das Textilprodukt in einem Hahnenfussmustergewebe an 7,9 × 7,9 Enden pro Zentimeter hergestellt war und dass das Textilprodukt einen Straffheitsfaktor des Textilproduktes von 0,56 und eine Flächendichte von etwa 5,8 kg/m² aufwies.
In dem vergleichenden Beispiel 5 wurde ein Textilprodukt hergestellt, das annähernd dieselbe Flächendichte aufwies wie diejenige der Textilprodukte in den Beispielen 1 und 3. Das Textilprodukt enthielt zweiundzwanzig (22) Schichten eines straff gewebten Textilproduktes aus 933 dtex Kevlar^® 129 in Leinwandbindung an 12,2 × 12,2 Enden pro Zentimeter mit einem Straffheitsfaktor des Textilproduktes von 0,93 und einer Flächendichte von etwa 5,4 kg/m².
Die Bauweise der Textilprodukte in den Beispielen 1 und 3 und in den vergleichenden Beispielen 2, 4 und 5 wird in der unten stehenden Tabelle 1 zusammengefasst.

Die Schichten der Textilprodukte in den Beispielen 1 und 3 und in den vergleichenden Bespielen 2, 4 und 5 wurden getestet für die ballistische Geschwindigkeit V50 gegenüber den 9 mm und den 0,357 Mag Geschossen. Die in der Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse des ballistischen Tests weisen darauf hin, dass die V50 Ergebnisse für die Gegenstände, wie sie in den Beispielen 1 und 3 gezeigt sind, deutlich größer waren als die V50 Ergebnisse des Gegenstandes des vergleichenden Beispiels 5. TABELLE 1

Beispiel Nr.	Bauweise des Textilproduktes	Textilstraffheitsfaktor	Flachendichte (kg/m²)
1	40 Schichten, 1111 dtex Garn Leinwandbindung, 6,3 × 6,3 Enden/cm	0,59	5,8
Vergleichendes Beispiel 2	40 Schichten, 1111 dtex Garn Hahnenfussmustergewebe, 6,7 × 6,7 Enden/cm	0,53	6,2
3	40 Schichten, 933 dtex Garn Leinwandbindung, 7 × 7 Enden/cm	0,60	5,4
Vergleichendes Beispiel 4	40 Schichten, 933 dtex Garn Hahnenfussmustergewebe, 7,9 × 7,9 Enden/cm	0,56	5,8
Vergleichendes Beispiel 5	22 Schichten, 933 dtex Garn Leinwandbindung, 12,2 × 12,2 Enden/cm	0,93	5,4

TABELLE 2

	9 mm		0,357 Mag
Beispiel Nr.	V50	% Verbesserung	V50	% Verbesserung
1	517 m/sec (1696 ft/sec)	9,1	1652	7,5
Vergleichendes Beispiel 2	1711	10,1	1664	8,3
3	1731	11,4	1691	10,0
Vergleichendes Beispiel 4	1741	12,0	1737	13,0
Vergleichendes Beispiel 5	1554	Basis	1537	Basis

BEISPIEL 6 UND VERGLEICHENDE BEISPIELE 7 UND 8
Eine Vielzahl von Schichten aus gewebtem Polybenzoxazolgarn (PBO-Garn) waren für diese Beispiele hergestellt worden. Das Garn wurde von Toyobo Co., Ltd. unter dem Handelnamen Zylon^® verkauft.
In Beispiel 6 wurden vierzig (40) Schichten eines Textilproduktes gewebt aus 1111 dtex Zylon^® in Leinwandbindung an 6,3 × 6,3 Enden pro Zentimeter mit einem Straffheitsfaktor des Textilproduktes von 0,59 und einer Flächendichte von etwa 5,8 kg/m². In dem vergleichenden Beispiel 7 wurden fünfunddreißig (35) Schichten eines Textilproduktes so hergestellt wie in Beispiel 6 mit der Ausnahme, dass das Textilprodukt in einem Hahnenfussmustergewebe an 7,5 × 7,5 Enden pro Zentimeter hergestellt war und dass das Textilprodukt einen Straffheitsfaktor des Textilproduktes von 0,58 und eine Flächendichte von etwa 5,9 kg/m² aufwies.
In dem vergleichenden Beispiel 8 wurden dreißig (30) Schichten eines Textilproduktes, gewebt aus 1111 dtex Zylon^®, hergestellt mit 8,7 × 8,3 Enden pro Zentimeter mit einem Textilstraffheitsfaktor von 0,76 und einer Flächendichte von etwa 5,8 kg/m².
Die Konstruktion(sweise) der Textilprodukte in Beispiel 6 und in den vergleichenden Beispielen 7 und 8 ist in der untenstehenden Tabelle 3 zusammengefasst.

Die Schichten der Textilprodukte in Beispiel 6 und in den vergleichenden Beispielen 7 und 8 wurden so getestet, wie dies oben für die Beispiele 1 und 3 und für die vergleichenden Beispiele 2, 4 und 5 beschrieben worden war. Die Ergebnisse des ballistischen Tests gegenüber den 9 mm und 0,357 Mag Geschossen, wie in Tabelle 4 gezeigt, wiesen darauf hin, dass das V50 Ergebnis für den Gegenstand von Beispiel 6 deutlich größer war als die V50 Ergebnisse des vergleichenden Beispiels 8. TABELLE 3

Beispiel Nr.	Bauweise des Textilproduktes	Textilstraffheitsfaktor	Flächendichte (kg/m²)
6	40 Schichten, 1111 dtex Garn Leinwandbindung, 6,3 × 6,3 Enden/cm	0,59	5,9
Vergleichendes Beispiel 7	35 Schichten, 1111 dtex Garn Hahnenfussmustergewebe, 7,5 × 7,5 Enden/cm	0,58	5,9
Vergleichendes Beispiel 8	30 Schichten, 1111 dtex Garn Leinwandbindung, 8,7 × 8,3 Enden/cm	0,76	5,9

TABELLE 4

	9 mm		0,357 Mag
Beispiel Nr.	V50	% Verbesserung	V50	% Verbesserung
6	620 m/sec (2033 ft/sec)	10,5	2047	9,5
Vergleichendes Beispiel 7	2076	13	1981	5,9
Vergleichendes Beispiel 8	1839	Basis	1870	Basis

Claims

Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand, welcher ballistische Schichten aus Vliesfaser und eine Vielzahl von Schichten eines Textilprodukts mit einer Flächendichte von 2 bis 10 kg/m² aufweist, wobei mindestens zwei der Schichten des Textilprodukts locker gewebt sind und die locker gewebten Textilschichten ein in Leinwandbindung gewebtes Textilprodukt mit einem Textilstraffheitsfaktor von 0,3 bis 0,6 umfassen, und welcher kontinuierliche Filamentgarne mit einer linearen Dichte von mindestens 200 dtex, mit einer Festigkeit von mindestens 10 Gramm pro dtex und mit einem Zugmodul von mindestens 150 Gramm pro dtex aufweist, wobei benachbart liegende, locker gewebte Textilschichten mit Hilfsmitteln zum Festlegen der Schichten miteinander verbunden werden, um die Bewegung der locker gewebten Textilschichten relativ zueinander zu beschränken.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 1, bei welchem der Gegenstand eine Flächendichte von 2,5 bis 8 kg/m² aufweist.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 1, bei welchem die locker gewebten Textilschichten eine Harzmatrix oder ein Bindemittel enthalten.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 1, bei welchem die locker gewebten Textilschichten Aramidgarne enthalten.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 4, bei welchem die Aramidgarne aus Poly-(p-Phenylenterephthalamid)-garnen bestehen.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 1, bei welchem die locker gewebten Textilschichten Polyolefingarne enthalten.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 1, bei welchem die locker gewebten Textilschichten Polybenzoxazol- oder Polybenzothiazolgarne enthalten.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 1, bei welchem die Garne in der Richtung der Webkette und diejenigen in der Richtung der Beschickung der locker gewebten Textilschichten verschieden sind.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 8, bei welchem die Garne in der Richtung der Webkette Aramid enthalten und die Garne in der Schussrichtung Polybenzoxazol oder Polybenzothiazol enthalten.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 8, bei welchem die Garne in der Richtung der Webkette Polybenzoxazol oder Polybenzothiazol enthalten und die Garne in der Schussrichtung Aramid enthalten.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 1, bei welchem die locker gewebten Textilschichten Garne mit einer linearen Dichte von 0,5 bis 8 dtex enthalten.
Flexibler, ballistisch widerstandsfähiger Gegenstand gemäß Anspruch 1, welcher eine ausreichende Anzahl von locker gewebten Textilschichten enthält, so dass der Gegenstand eine ballistische V50 Grenze von größer als 320 m/sec für eine 9 mm Geschosskugel aufweist.