DE69714852T2

DE69714852T2 - Stichfestes kleidungsstück und herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE69714852T2
Application number: DE69714852T
Authority: DE
Inventors: E. Bachner
Original assignee: Second Chance Body Armor Inc
Current assignee: Second Chance Armor Inc
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: US5960470A; US6131193A; US6154880A; WO1998005917A1; CA2261746A1; DE69714852D1; US6219842B1; EP0914586B1; EP0914586A1; CA2261746C; AU4051997A; EP0914586A4

Description

Stand der Technik

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Schutzkleidung für den Körper und im Besonderen Schutzkleidungsstücke, die einen Körper vor Waffen schützen, die Stich- und Schussverletzungen zufügen können. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kleidungsstücks.

Beschreibung des Stands der Technik

Bekannt sind verschiedene durchstichfeste Kleidungsstücke, die überwiegend von Mitarbeitern von Strafvollzugsanstalten, sonstigem Sicherheitspersonal, Soldaten oder Polizisten getragen werden. Diese durchstichfesten Kleidungsstücke sind so gestaltet, dass sie eine Penetration des Körpers als Folge eines Stichs oder Angriffs mit einem scharfen bzw. spitzen Gegenstand oder einer Waffe verhindern. Leider handelt es sich bei diesen schützenden Kleidungsstücken allgemein um steife Schutzeinrichtungen, die außen sichtbar am Körper' getragen werden und die aus schweren, dicken und unelastischen Metallbauteilen hergestellt werden, wie etwa aus Titan oder anderen besonders harten Metalllegierungen. Die metallische Zusammensetzung dieser schweren externen Schutzwesten muss von ausreichender Dicke, Steifheit und Stärke sein, um Angriffe eines Angreifers, wie etwa eines Insassen einer Strafvollzugsanstalt, mit einem scharfen bzw. spitzen Messer, Pickel, Meißel oder dergleichen abzuwehren.
Es ist ein Nachteil, dass sich die Kleidungsstücke auf Grund der Größe und Steifheit dieser Kleidungsstücke in Form von Metallwesten nur unbequem tragen lassen. Darüber kann sich der Träger einer steifen Weste, wie etwa ein Mitarbeiter einer Strafvollzugsanstalt, nur schwer schnell und leicht bewegen und ausweichen, was bei einem Angriff auf den Träger besonders wichtig wäre. Die Steifheit dieser außen sichtbar am Körper getragenen Körperschutzwesten sorgt auch dafür, dass diese auch im Sitzen unbequem sind, da deren Unterkanten häufig kräftig gegen den Bauch, die Hüften und die Seiten des Trägers drücken. Zusätzlich übt die Oberkante einer derartigen Schutzweste Druck auf den Hals- und Kinnbereich des Trägers aus. Ferner führt das Gewicht derartiger bekannter Metallschutzwesten über die Arbeitszeit eines Mitarbeiters des Sicherheitsdienstes zu einer erheblichen Ermüdung. Folglich erweisen sich derartige bekannte durchstichfeste Kleidungsstücke häufig als untauglich, und zwar überwiegend aus dem Grund, dass es der potentielle Träger bevorzugt, die schwere und sperrige Schutzkleidung für den Körper gar nicht zu tragen, anstatt den fehlenden Tragekomfort in Kauf zu nehmen.
Ein weiteres und wahrscheinlich noch schwerwiegenderes Problem derartiger steifer durchstichfester Westen aus einer Metalllegierung ist die Tatsache, dass sich diese nicht versteckt tragen lassen. Diese bekannten sperrigen Schutzwesten werden praktisch ausschließlich außen sichtbar am Körper getragen, und selbst wenn diese nicht als äußerste Schicht am Körper getragen werden würden, würde es sich gegenüber einem potenziellen Angreifer auf Grund der Sperrigkeit der Kleidungsstücke kaum verbergen lassen, dass der Träger (z. B. ein Mitarbeiter einer Strafvollzugsanstalt, usw.) eine durchstichfeste Schutzweste aus Metall trägt. Da sich eine derartige getragene Schutzweste nicht verbergen lässt, wird ein potenzieller Angreifer eher versuchen, einen anderen lebenswichtigen Körperteil entfernt von der Weste anzugreifen, wie etwa den Hals oder den Kopfbereich. Durch die Tatsache, dass sich diese sperrigen und steifen Westen nicht verbergen lassen, geht nicht nur jegliches Überraschungsmoment zugunsten des Trägers verloren, vielmehr ist das Tragen der sperrigen Kleidungsstücke für verdeckt arbeitendes Personal höchst unbequem, wenn nicht gar unmöglich.
Die Kleidungsstücke in Form von Schutzwesten aus Metalllegierungen sind hauptsächlich so gestaltet, dass sie den auf sie treffenden spitzen Gegenstand verbiegen oder abbrechen, wie etwa ein Messer, einen Meißel oder Eispickel, so dass der Gegenstand das Kleidungsstück nicht durchstoßen kann. Leider stellen die Insassen von Strafvollzugsanstalten jedoch häufig Ahlen ähnliche Waffen mit steifem Schaft her.
Für den Einsatz in Strafvollzugsanstalten wurden bestimmte gewebte Kleidungsstücke hergestellt, wie etwa das zwölflagige Polyester-Segeltuch PG-12 , hergestellt von Second Chance Body Armor, Inc. Derartige steife und verhältnismäßig schwere Kleidungsstücke aus Polyester-Segeltuch haben sich jedoch auch als eher steif und brettartig erwiesen und sind für die Tragbarkeit, das verdeckte Tragen oder den Tragekomfort nicht förderlich. Darüber hinaus musste festgestellt werden, dass derartige Kleidungsstücke aus Segeltuch nur einen begrenzten Druckwiderstand bieten, wobei sie mit einem Gewicht von 3,0 kg pro Quadratmeter (0,80 Pfund pro Quadratfuß) für zwölflagiges PG-12 verhältnismäßig schwer sind.
Allgemein bekannt sind bestimmte außen am Körper getragene kugelsichere Kleidungsstücke, die allgemein nur eingeschränkten Schutz vor Stechangriffen oder Angriffen mit einem spitzen Gegenstand bieten. Derartige kugelsichere Kleidungsstücke werden in den folgenden U.S. Patenten beschrieben: US-A-5.185.195, erteilt am 9. Februar 1993 an Harpell et al.; US-A-5.196.252, erteilt am 23 März. 1993 an Harpell; U-S-A-5.198.280, erteilt am 30. März 1993 an Harpell et al.; US-A-5.254.383, erteilt am 19. Oktober 1993 an Harpell et al.; und US-A-5.316.820, erteilt am 31. Mai 1994 an Harpell et al. Derartige Kleidungsstücke weisen überwiegend Lagen bzw. Schichten aus kugelsicheren Fasern auf, die leider mit Fäden mit hoher Festigkeit durch das ganze Kleidungsstück vernäht werden müssen. Das arbeitsaufwändige Vorsehen der Nahtabstände von weniger als 0,375 Zentimetern (1/8 Inch) zwischen den Nähten muss über das ganze Kleidungsstück erfolgen. Ein Fasernetz auf der Oberfläche des Kleidungsstücks bedeckt ein darunter liegendes Substrat, das sich aus geometrisch planaren, steifen Platten zusammensetzt, die allgemein aus einer thermoplastischen, keramischen oder metallischen Zusammensetzung gebildet werden. Die geometrischen, steifen, plattenartigen Körper des Substrats werden allgemein an der durchgenähten äußeren Faserabdeckschicht befestigt bzw. angebracht. Die thermoplastischen, keramischen oder metallischen planaren Körper in dem Substrat des kugelsicheren Kleidungsstücks werden entlang der Nähte befestigt, um es zu ermöglichen, dass das Substrat entlang der befestigten Nähte biegbar ist. Die äußere abdeckende Lage und die Substratschichten mit den steifen Platten müssen allgemein durch horizontale und vertikale Nähte befestigt werden.
Zum Testen der Wirksamkeit durchstichfester Kleidungsstücke wurden bestimmte standardisierte Tests entwickelt. Bei einem derartigen standardisierten Test handelt es sich um den kalifornischen Eispickeltest, Prüfbestimmung des Staates Kalifornien (State of California Specification) 8470-8BS-001, Paragraph 3.3, vom August 1988. Der Test wurde zur Simulation der Stoßenergie eines Speers entwickelt. Bei dem Test kommt ein standardmäßiger Eispickel mit einer Länge von 17,78 Zentimetern (cm) (7 Inch) und einem Durchmesser von 0,414 Zentimetern (cm) (0,163 Inch) zum Einsatz, der an einem Gewicht von 7,348 Kilogramm (kg) (16,2 Pfund) angebracht ist, das aus einer Höhe von 152,6 cm (60,08 Inch) fallen gelassen wird, wobei das spitze Ende des Eispickels auf das darunter liegende Kleidungsstück einer Metallweste trifft. Einige metallische Schutzkleidungsstücke sind zwar unter Umständen in der Lage, bestimmte Stichwaffen zu verbiegen, die mit einer Kraft von ungefähr 11,213 Meterkilogramm (81,1 Foot- Pounds)auftreffen, wobei derartige bekannte Schutzwesten aus Metall allgemein nicht in der Lage sind, Ahlen mit steiferem Schaft aufzuhalten, wie etwa eine Ahle von Staniey® Tools, die gemäß dem kalifornischen Test mit 11,213 Meterkilogramm (81,1 Foot-Pounds) verwendet wird.
Bei der Durchführung genormter Tests zur Bestimmung des Schutzausmaßes für durchstichfeste Schutzkleidung wird eine spitze Waffe aus einer bestimmten Höhe fallen gelassen, so dass das spitze Ende der Waffe auf das zu testende Schutzkleidungsstück trifft. Das zu testende Schutzkleidungsstück wird durch ein hartes, festes Substrat gestützt, wie etwa einen Block aus einem Tonmaterial. Dieser feste, darunter liegende Träger ist von steifer bzw. starrer Beschaffenheit und emuliert nicht die Reaktion eines menschlichen Körpers, der elastischer und nachgiebig ist, so dass er nach einem Aufprall oder einem Stoß wieder seine Form und Größe annimmt. Somit werden in Verbindung mit derartigen festen und starren Trägern, die unter den zu testenden Kleidungsstücken liegen, häufig unrealistische Ergebnisse erzielt, da die Schutzkleidung eigentlich an einem elastischeren menschlichen Körper getragen wird. Diese ungenauen Ergebnisse führen gelegentlich zum ungenauen Entwurf derartiger Schutzkleidungsstücke. Dies kann wiederum zu einem höheren Gewicht und einer größeren Dicke des Kleidungsstücks führen, was bei dem Träger den Tragekomfort zusätzlich verschlechtert.
Unter bestimmten Bedingungen werden Blöcke aus Gallert bzw. Gelatine zur Simulation von Gewebe zur Untersuchung und Erforschung von Schussverletzungen verwendet, wobei Geschosse aus Schusswaffen in die Gelatineblöcke geschossen werden. Siehe M. L. Fackler, M. D. und J. A. Malinowski, Ordinance Gelatin for Ballistic Studies, Detrimental Effect of Excess Heat üsed in Gelatin Preparation, The American Journal of Forensic Medicine and Pathology, 9(3): 218-219, 1988. Die Herstellung derartiger Gelatine für Zwecke der ballistischen Forschung stellt allerdings ein sehr präzises Verfahren dar, das für Temperaturschwankungen anfällig ist und nicht in Verbindung mit dem testen durchstichfester Materialien oder Gegenstände verwendet wird.
Entwickelt wurde elastische Körperschutzkleidung wie etwa kugelsichere Westen, die sich speziell dafür eignen, das Eindringen ballistischer Projektile, die von Schusswaffen abgefeuert werden, in einen Körper zu verhindern. Allgemein bekannt sind kugelsichere Kleidungsstücke, die aus mehreren Schichten von Aramid-Faserfäden hergestellt werden. Die Konstruktion kugelsicherer Materialien verhindert zwar erfolgreich das Eindringen einer Geschosskugel in menschliches Gewebe, allerdings eignen sich derartige kugelsichere Kleidungsstücke für den Körperschutz nicht dazu, Stichverletzungen durch scharfe bzw. spitze Gegenstände zu verhindern, wie etwa durch Messer, Klingen, Eispickel, Meißel, Ahlen und dergleichen. Im Besonderen sind die Bindungen bzw. Webarten der verwendeten kugelsicheren Stoffe allgemein zu offen, um einem Angriff mit einer Ahlen-ähnlichen Waffe Stand zu halten. Die Materialart und deren kombinierte Anordnung, die in derartigen kugelsicheren Kleidungsstücken zum Einsatz kommen, erfüllen ferner nicht die Standards für eine ausreichende Durchstichfestigkeit. Ferner fehlt ihnen die hohe Festigkeit und die Bruchdehnung, um der Penetration durch ein Messer, einen Meißel, eine Ahle oder ähnliche Waffe zu widerstehen.
So wird zum Beispiel in der Europäischen Patentanmeldung 0197278 an Harpell et al., die als verwandtester Stand der Technik betrachtet wird, ein Gegenstand beschrieben, der speziell zum Schutz gegen Geschosse hergestellt wird, wobei dieser Gegenstand eine Netzschicht aus gereckten Ketten- Polyolefinfasern umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die gereckte Ketten-Polyethylen- und gereckte Polypropylenfasern, gereckte Ketten-Polyvinylalkoholfasern und gereckte Ketten-Polyacrylonitrilfasern umfasst. Der Stoff dient allerdings dazu, einen Schutz vor ballistischen Geschossen vorzusehen und eignet sich nicht speziell zum Verhindern einer Stichpenetration durch spitze Gegenstände, wie etwa Messer, Klingen, Meißel, Eispickel und dergleichen. In dem U.S. Patent US-A-5.479.569 an Bachner, Jr. et al., wird ein kugelsicheres Kleidungsstück beschrieben, das zwei Bahnen aufweist, wobei die beiden Bahnen sich überschneidende Nähte aufweisen, welche die einzelnen Lagen des kugelsicheren Materials miteinander verbinden. Zusätzlich wird in dem U.S. Patent US-A-5.327.811 an Price et al. eine kugelsichere Vorrichtung mit verschiedenen ballistischen Paketen beschrieben, die einzeln befestigt sind. Die kugelsicheren Kleidungsstücke weisen ebenfalls nicht die Eigenschaften für eine signifikante Widerstandsfähigkeit gegen eine Penetration durch Stiche mit spitzen Gegenständen auf, während sie deutliche kugelsichere Eigenschaften in einem leichten, bequemen Kleidungsstück vorsehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Hauptaufgabe zugrunde, ein leichtes, flexibles, verdeckt tragbares, durchstichfestes Kleidungsstück vorzusehen, bei dem die Nachteile bekannter steifer, durchstichfester Kleidungsstücke und kugelsicherer Kleidungsstücke überwunden werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein durchstichfestes Kleidungsstück vorzusehen, das eine Vielzahl flexibler Schichten gewebter Lagen aufweist, die so angeordnet sind, dass sie übereinander liegen, wobei die Vielzahl gewebter Lagen aus Aramid-Fasern besteht. Dabei weisen die gewebten Lagen ferner eine Bindung von mindestens 24 Aramid-Fasern pro Zentimeter (60 Aramid-Fasern pro Inch) in einer Richtung auf und von wenigstens 24 Aramid-Fasern pro Zentimeter (60 Aramid-Fasern pro Inch) in einer anderen Richtung quer zu der ersten Richtung. Darüber hinaus weist die Aramid-Faser mindestens eine der folgenden Eigenschaften auf: a) die Aramid-Fasern sind aus Fäden aufgebaut, die von 7.751.934 bis zu 13.953.488 Faden-Verkreuzungen pro Quadrat Zentimeter (50.000.000 bis 90.000.000 Verkreuzungen pro Quadratinch) in jeder gewebten Lage der Vielzahl gewebter Lagen bewirken; b) die Aramid-Fasern weisen eine Bruchdehnung von über 3 Prozent auf; und c) die Festigkeit der Aramid- Fasern liegt über 23,8 Gramm pro Denier. Zusätzlich ist eine Befestigung vorgesehen, so dass die Vielzahl von Schichten gewebter Lagen einander befestigt werden, so dass sie eine Bahn bilden, die eine Stichpenetration eines spitzen Gegenstands durch die Bahn verhindert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein durchstichfestes Kleidungsstück vorzusehen, das eine Vielzahl flexibler Schichten gewebter Lagen aufweist, die so angeordnet sind, dass sie übereinander liegen und eine Bahn bilden, wobei jede Lage der Vielzahl gewebter Lagen aus Aramid-Fasern konstruiert ist. Ferner weisen die gewebten Lagen eine Bindung von mindestens 24 Aramid-Fasern pro Zentimeter (cm) in einer Richtung auf und von wenigstens 24 Aramid-Fasern pro Zentimeter (cm) in einer anderen Richtung quer zu der ersten Richtung auf. Zusätzlich dazu weisen die Aramid-Fasern mindestens eine der folgenden Eigenschaften auf: a) die Aramid-Fasern sind aus Fäden aufgebaut, die von 7.751.934 bis zu 13.953.488 Faden-Verkreuzungen pro Quadratzentimeter (50.000.000 bis 90.000.000 Verkreuzungen pro Quadratinch) in jeder gewebten Lage der Vielzahl gewebter Lagen bewirken; b) die Aramid-Fasern weisen eine Bruchdehnung von über 3 Prozent auf; und c) die Festigkeit der Aramid- Fasern liegt über 23,8 Gramm pro Denier, so dass eine Penetration der Bahn mit einem spitzen Gegenstand verhindert wird. Zusätzlich ist eine kugelsichere Bahn aus Schichten gewebter Fasern so angeordnet, dass sie die Bahn überlagert, so dass eine Penetration eines ballistischen Geschosses durch die kugelsichere Bahn verhindert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Zusammensetzen eines durchstichfesten Kleidungsstücks vorzusehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Zusammensetzen einer Vielzahl gewebter Lagen, die aus Aramid-Fasern aufgebaut sind, so dass sie übereinander liegen, wobei jede Lage der Vielzahl gewebter Lagen aus Aramid-Fasern aufgebaut ist. Ferner sieht die vorliegende Erfindung die gewebten Lagen mit einer Bindung von mindestens 24 Aramid-Fasern pro cm in einer Richtung auf und von wenigstens 24 Aramid-Fasern pro cm in einer anderen Richtung quer zu der ersten Richtung auf. Zusätzlich dazu weisen die Aramid-Fasern die Eigenschaften auf, dass die Aramid-Fasern aus Fäden aufgebaut sind, die von 7.751.934 bis zu 13.953.488 Faden-Verkreuzungen pro Quadratzentimeter in jeder gewebten Lage der Vielzahl gewebter Lagen bewirken. Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Befestigung der Mehrzahl gewebter Lagen vor, die gemeinsam eine durchstichfeste Bahn bilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden Aufgaben und vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachstehend näher beschrieben und weitere Merkmale werden aus der genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung deutlich, die in Bezug auf die verschiedenen Abbildungen der Zeichnung vorgesehen ist. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1A eine Vorderansicht des durchstichfesten Kleidungsstücks, wobei die Deckschicht bzw. die abdeckende Hülle des durchstichfesten Kleidungsstücks teilweise aufgebrochen und abgelöst dargestellt ist;
Fig. 1B eine Rückansicht des durchstichfesten Kleidungsstücks aus Fig. 1A, wobei die Deckschicht bzw. die abdeckende Hülle teilweise aufgebrochen dargestellt ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1A;
Fig. 3A eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3A-3A aus Fig. 1A;
Fig. 3B eine Endansicht entlang der Linie 3B-3B aus Fig. 1A;
Fig. 4 eine auseinandergezogene Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei ein hybrides Kleidungsstück aus einer kugelsicheren Bahn eine durchstichfeste Bahn überlagert;
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer kugelsicheren Bahn, welche die durchstichfeste Bahn aus den Abbildungen der Fig. 1A und 1B überlagert;
Fig. 6 eine Seitenansicht des Testablaufs gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A eine vergrößerte Teilansicht der Bindung einer gewebten Lage aus Aramid-Fasern für die durchstichfeste Bahn des Kleidungsstücks, die eine ausgewogene Bindung darstellt;
Fig. 7B eine vergrößerte Teilansicht der Bindung einer gewebten Lage aus Aramid-Fasern für die durchstichfeste Bahn des Kleidungsstücks, die eine unausgewogene Bindung darstellt;
Fig. 8 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 aus Fig. 10, wobei Teilbahnen des durchstichfesten Kleidungsstücks dargestellt sind;
Fig. 9 ein auseinandergezogene schematische Ansicht unbedeckter Teilbahnen des durchstichfesten Kleidungsstücks zur Darstellung der Nahtmuster für die durchstichfesten Teilbahnen, wobei die Bindungsmuster bzw. Webmuster von den Teilbahnen entfernt sind;
Fig. 10 eine Draufsicht von vorne der zusammengesetzten durchstichfesten Teilbahnen gemäß der Abbildung aus Fig. 9, wobei eine Hülle die Teilbahnen umschließt, und wobei die Nahtanordnungen für jede Teilbahn unter der abdeckenden Hülle dargestellt sind; und
Fig. 11 eine auseinandergezogene Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, die eine nicht bedeckte durchstichfeste Teilbahn veranschaulicht, die zwischen zwei nicht bedeckten kugelsicheren Teilbahnen angeordnet ist.

Genaue Beschreibung

In Bezug auf die Abbildungen der Fig. 1A, 1B und 2 ist ein durchstichfestes Kleidungsstück 20 dargestellt, das eine Mehrzahl von Schichten gewebter Lagen 22 aufweist, wobei jede der gewebten Lagen vorzugsweise aus einer Aramid-Faser aufgebaut ist. Zum ausreichenden Schutz des Körpers des Trägers bei einem Versuch, eine Stichverletzung zuzufügen, werden die gewebten Lagen 22 aus einer ausreichend engen bzw. dichten Bindung aus mindestens vierundzwanzig (24) Aramid- Fasern pro Zentimeter (cm) in eine bzw. in eine erste Richtung und von mindestens vierundzwanzig (24) Aramid-Fasern pro cm in eine andere Querrichtung (sechzig (60) Aramid-Fasern pro Inch in eine bzw. in eine erste Richtung und mindestens sechzig (60) Aramid-Fasern pro Inch in eine andere Querrichtung) gebildet, die allgemein quer zu der ersten Richtung der Aramid-Fasern verläuft. Die dicht gewebten Fasern sind aus Fäden aufgebaut, die vorzugsweise 7.751.934 Faden- Verkreuzungen bis zu 13.953.488 Faden-Verkreuzungen pro Quadratzentimeter (50.000.000 Faden-Verkreuzungen pro Quadratinch bis 90.000.000 Verkreuzüngen pro Quadratinch) in jeder der gewebten Lagen 22 in der durchstichfesten Bahn vorsehen. Bei den Berechnungen der Verkreuzungen wird die Anzahl der Fäden in einer Faser mit der Anzahl der Fasern pro cm (Inch) in der Bindung in die erste Richtung multipliziert, und wobei das Ergebnis danach mit der Anzahl der Fäden in einer kreuzenden Faser mal der Anzahl der kreuzenden Fasern pro cm (Inch) in der Bindung in die andere bzw. die kreuzende Richtung multipliziert wird. Dieser Bereich der Faden- Verkreuzungen liegt allgemein deutlich unter dem Bereich, der in kugelsicheren Bindungen zum Einsatz kommt. Eine niedrigere Anzahl an Verkreuzungen kommt in der vorliegenden Erfindung zum Abweisen und Einschließen bzw. Einfangen mit der Hand geführter spitzer Gegenstände zum Einsatz, wie etwa von Messern, Ahlen, Meißeln und dergleichen, wobei dies im Gegensatz zu der deutlich höheren Anzahl an Verkreuzungen steht, die eingesetzt werden, um die ungebremste Kraft eines hoch erregten Geschosses zu bremsen.
Die gewebten Aramid-Fasern 24 sehen gemäß den Abbildungen aus den Fig. 7A und 7B ferner eine Bruchdehnung von mehr als (3,0%) drei Prozent vor, wodurch die Längendehnung des Materials vordem Bruch angezeigt wird. Diese Bruchdehnung von über drei Prozent zeigt an, dass die Faser 24, die zum Bilden der gewebten Lagen 22 verwendet wird, beim Auftreffen von Energie durch einen Aufprall eines spitzen Gegenstands beim Verhindern einer Penetration durch Durchstechen die Verlangsamung, Verzögerung und das Stoppen bzw. Einfangen des spitzen Gegenstands zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Vorzugsweise sehen die in Schichten angeordneten flexiblen Lagen 22 gewebter Aramid-Fasern 24 aus den Abbildungen der Fig. 7A und 7B eine Festigkeit von über 23,8 Gramm pro Denier vor. Dabei handelt es sich um eine signifikant hohe Festigkeit, wobei eine hohe Festigkeit in Verbindung mit einer hohen Bruchdehnung die im Verhältnis höhere Gesamtfestigkeit der Faser vorsieht, die sich als Schlüsselaspekt der vorliegenden Erfindung erwiesen hat, wenn auf spitze Gegenstände getroffen wird, die auf den Träger auf treffen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Aramid-Fasern 24 um Fasern mit mindestens 200 Denier, mit einer Bruchdehnung von 3,45 Prozent (3,45%) und einer Festigkeit von mindestens 27,0 Gramm pro Denier und einem Elastizitätsmodul von 730 Gramm pro Denier. Aramid-Fasern aus Kevlar® 159, hergestellt von der DuPont Corporation, Wilmington, Delaware, USA, werden vorzugsweise zum Weben in eine Bindung mit 28 Fasern pro cm · 28 Fasern pro cm (70 Fasern pro Inch · 70 Fasern pro Inch) zur Bildung der vorstehend genannten Lagen 22 verwendet. Eine einzelne, vorzugsweise eingesetzte gewebte Bahn 22 aus mehreren Lagen weist ein Gewicht von ungefähr 0,129 kg pro Quadratmeter (3,8 Unzen pro Quadratyard) und eine Dicke von gerade einmal 0,0178 cm (0,007 Inch (7 Milliinch)) auf. Die relative geringe Dicke und das leichte Gewicht der vorliegenden Erfindung fördern die Vorteile der Tragbarkeit und der Möglichkeit zum verbogenen Tragen. Um eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen Durchdringung durch Messer, Klingen, Meißel, Ahlen mit steifem Schaft und dergleichen vorzusehen, konnte festgestellt werden, dass die Aramid-Fasern aus Kevlar® 159 derart zu einer gebildeten Lage gewoben werden müssen, dass die Bindung mindestens 24 Fasern pro cm in eine Richtung und mindestens 24 Fasern pro cm in eine andere quer verlaufende Richtung auf weist.
Wie dies in den Abbildungen aus den Fig. 1A, 1B und 2 dargestellt ist, werden die Schichten der flexibel gewobenen Bahnen 22 von einer flexiblen Hülle 26 umschlossen, die aus einem wasserdampfdurchlässigen und wasserdichten Material aufgebaut ist, wie etwa Gore-tex®, auch bekannt als Windstopper , hergestellt von W. L. Göre & Associates, Inc., Newark, Delaware, USA. Der Hüllenüberzug 26 der vorliegenden Erfindung verleiht dem Kleidungsstück die gewünschte Atmungsaktivität und reduziert die negativen Auswirkungen von Schmutzstoffen auf die inneren Abschnitte des Kleidungsstücks, wie etwa durch Körperfette und -salze, verschüttete Kraftstoffe, Seifen, Reinigungsmittel, Urin und Blut sowie sonstige unerwünschte Schmutzstoffe. Das durchstichfeste Kleidungsstück 20, das den äußeren wasserdampfdurchlässigen und wasserdichten Überzug bzw. eine entsprechende Hülle 26 sowie die flexible Bahn 28 aus in Schichten vorgesehenen gewebten Bahnen 22 aufweist/ weist eine entsprechende Größe und Form auf, so dass ein Brust- und Bauchbereich des Trägers bedeckt werden.
Alternativ können für die vorliegende Erfindung auch andere äußere Überzüge verwendet werden, die etwa aus Polyester, Nylon und ähnlichen Werkstoffen hergestellt werden, wobei abhängig von den jeweiligen Anforderungen des Trägers aber auch ganz auf den Einsatz von Überzügen verzichtet werden kann. Ein oberer Abschnitt 30 der durchstichfesten Bahn 28 der gewebten Lagen 22 definiert allgemein eine U-förmige Aussparung zur Aufnahme eines unteren Abschnitts des Halses des potenziellen Trägers. Die Seitenabschnitte 33, 35 des durchstichfesten Kleidungsstücks 20, welche die flexible Lagen 22 aus fein gewebten Aramid-Fasern 24 aufweisen, verlaufen einwärts allgemein konisch, um eine Bewegung der Arme des Trägers zu ermöglichen und um den Komfort zu verbessern. Die unteren Eckkanten 34 des durchstichfesten Kleidungsstücks 20 sind abgerundet, wobei der Mittelabschnitt der Unterseite 36 des Kleidungsstücks allgemein gerade und flach ist. Wie dies in der Abbildung aus Fig. 1A dargestellt ist, ist die Form der durchstichfesten Bahn 28, welche Schichten, Fig. 1, aus flexiblen gewebten Arami-Faser-Lagen 22 umfasst, im Wesentlichen in Übereinstimmung mit der Form der Gore-tex® Hülle 26 vorgesehen, welche die Bahn 28 der Lagen 22 überzieht. Die Form der Außenkanten 38 der Mehrzahl gewebter Lagen ist jeweils deckungsgleich, wenn die Lagen schichtweise so angeordnet werden, dass sie in der Bahn 28 jeweils übereinander liegen.
Wie dies in den Abbildungen aus den Fig. 1A, 1B, 3A und 3B dargestellt ist, wird die Mehrzahl flexibler Schichten gewebter Lagen 22 vorzugsweise nichtinvasiv befestigt, so dass die durchstichfeste Bahn 28 aus schichtweise angeordneten Lagen gebildet wird. Die nichtinvasive Befestigung der gewebten Lagen 22A-L, Fig. 2, aneinander wirkt unterstützend beim Verhindern einer Durchdringung durch Durchstechen der Bahn 28 mit einem spitzen Gegenstand. Das nichtinvasive Befestigen verhindert bei der vorliegenden Erfindung den Einsatz einer Öffnung durch die Bahn im Gegensatz zu einer Befestigung mittels Heften oder dergleichen, bei der ein offener Weg mit geringerem Widerstand zum Aufhalten einer Penetration durch einen spitzen Gegenstand erzeugt wird. In · dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die nichtinvasive Befestigung der zwölf Schichten gewebter Lagen 22A-L, Fig. 2, in geeigneter Weise dadurch erreicht, dass ein Stück Band 40 um die obere Lage 42 und über die untere Lage 44 der Bahn 28 angeordnet wird, wie dies in den Abbildungen der Fig. 3A-3B dargestellt ist. Gemäß den Abbildungen aus den Fig. 1A und 3A sichert ein Abschnitt 46 des Befestigungsbands 40 eine obere Oberfläche der oberen Lage 42 in der Bahn 28 aus Lagen 22, und wobei ein anderer Abschnitt 48 des Bands 40 eine Befestigung an einer unteren Lage 44 (siehe Fig. 1B) der Bahn vorsieht, so dass die Mehrzahl gewebter Lagen nichtinvasiv aneinander befestigt wird.
Wie dies in der Abbildung aus Fig. 3B am besten ersichtlich ist, befestigt das Befestigungsband 40 jeder der benachbarten Kanten der schichtweise angeordneten gewebten Lagen 22. Wie dies aus den Abbildungen der Fig. 1A, 1B und 3B ersichtlich ist, befestigt das Befestigungsband 40 die Kanten der gewebten Bahnen 22 an einer oberen Position 50 an einer Seiterikante der Bahn 28, während ein anderes Stück des Befestigungsbands 40 die Kanten der in Schichten angeordneten durchstichfesten Lagen 22 an einer anderen bzw. einer unteren Position 52 an einer anderen bzw. an einer unteren Seitenkante der Bahn befestigt. Die Stücke des Befestigungsbands 40 befestigen die eine und die andere Seitenkante, vorzugsweise die oberen und unteren Seitenkanten der Bahn 28, die an entgegengesetzten Seiten zueinander an der durchstichfesten Bahn 28 angeordnet sind.
Ein alternativer Ansatz für die Befestigung der Schichten gewebter Lagen 22 aneinander auf im Wesentlichen nichtinvasive Art und Weise kann dadurch erreicht werden, dass ein Klebstoff vorgesehen wird, der zwischen benachbarten verschiedenen gewebten Lagen von Aramid-Fasern auf getragen wird. Durch die vorliegende Erfindung werden ferner auch andere verschiedene Ansätze für die Befestigung oder das Aufrechterhalten der Ausrichtung der gewebten Lagen 22 in Betracht gezogen, die etwa durch den Einsatz äußerer Klammern umgesetzt werden können, welche die schichtweise angeordneten Lagen zusammenklemmen; durch Laminierung entlang der Ober- und/oder Unterkanten der Lagen oder durch Kleben der Lagen an vorbestimmte Positionen entlang der Kanten der Lagen.
In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 2 umfasst die Bahn 28 vorzugsweise zwölf (12) einzelne, geschichtete Lagen (in der Abbildung aus Fig. 2 als 22A-L veranschaulicht) aus fein gewebten Aramid-Fasern 24, Fig. 7A, 7B. Gemäß der vorliegenden Erfindung können in geeigneter Weise auch weniger geschichtete Lagen eingesetzt werden, wobei für die Bildung einer durchstichfesten Bahn im Allgemeinen mindestens acht (8) einzeln geschichtete Lagen 22 verwendet werden. In Übereinstimmung mit den Anforderungen des jeweiligen Benutzers oder dem gewünschten Maß an Schutz, Flexibilität und Komfort können die Lagen insgesamt in unterschiedlicher Anzahl je Bahn vorgesehen werden, und ferner können die Bahnen und die Teilbahnen, die für einzelne durchstichfeste Westenkleidungsstücke verwendet werden, in unterschiedlicher Anzahl vorgesehen werden. Die Befestigung oder Ausrichtung und Positionierung der gewebten Lagen 22 kann auch durch die äußere Hülle 26 erreicht werden, welche die Lagen umschließt, so dass die durchstichfeste Bahn 28 gebildet wird. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, ist die äußerste, umkleidende Hülle 26 des bevorzugten Ausführungsbeispiels im Wesentlichen mit den einzelnen Lagen 22 kongruent und weist die gleiche Form auf, so dass ein enger Sitz vorgesehen wird und die Lagen in zweckmäßiger Ausrichtung zur Bildung der durchstichfesten Bahn positioniert werden. Wie dies in der Abbildung aus Fig. 2 dargestellt ist, ist ein enger Sitz der Gore-tex® Hülle 26 um die Bahn aus flexiblen, geschichteten Lagen 22 wünschenswert, so dass die äußeren Kanten 38 der Bahn 28 mit einem geringen Abstand von weniger als einem Zentimeter (0,5 Inch) zu einer Innenkante der Hülle 26 angeordnet sind oder tatsächlich an diese anstoßen. Auf diese Weise werden die gewebten Lagen in zweckmäßiger Ausrichtung gehalten, und es wird eine verschiebende Bewegung einzelner Lagen bei einem Eingriff mit einem spitzen Messer, einer Ahle, einem Eispickel oder einem anderen spitzen Gegenstand verhindert.
In nachstehendem Bezug auf die Abbildung aus Fig. 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines durchstichfesten Kleidungsstücks 56 und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines hybriden oder kombinierten durchstichfesten und kugelsicheren Kleidungsstücks vorgesehen, das mit einer inneren durchstichfesten Bahn 58 aus geschichteten Lägen gewebter Aramid-Fasern gemäß der Beschreibung in Bezug auf die Abbildungen aus den Fig. 1A bis 3B und mit einer äußeren kugelsicheren Bahn 60 dargestellt ist. Die durchstichfeste. Bahn 58 aus der Abbildung aus Fig. 4 weist vorzugsweise die gleiche Ausrichtung, Abmessung und das gleiche Material und den gleichen Bindungsaufbau auf wie die hierin in Bezug auf die Abbildungen aus den Fig. 1A bis 3B beschriebene durchstichfeste Bahn 28. Die kugelsichere Bahn 60 ist im Verhältnis zu dem Träger des Kleidungsstücks an dem vorderen oder äußeren Bereich des kombiniert kugelsicheren und durchstichfesten Kleidungsstücks 56 angeordnet. Wie dies in der Abbildung aus Fig. 4 dargestellt ist, ist die kugelsichere Bahn 60 vor der durchstichfesten Bahn 58 an der Aufschlagfläche des Westenkleidungsstücks 56 angeordnet. Die kugelsichere Bahn 60 ist an der Vorderseite des Kleidungsstücks 56 und im Verhältnis zu der inneren durchstichfesten Bahn 58 entfernt von dem Körper des Trägers positioniert, so dass ein angreifender Gegenstand, wie z. B. ein Geschoss, eine spitze Waffe oder dergleichen, zuerst auf die äußere kugelsichere Bahn 60 trifft. Für einen zweckmäßigen Schutz sind einzelne äußere Hüllen für jede der kugelsicheren und durchstichfesten Bahnen gemäß der Abbildung aus Fig. 4 im Allgemeinen nicht zwingend erforderlich, so dass es häufig bevorzugt wird, einzelne durchstichfeste und kugelsichere Bahnen übereinander liegend ausgerichtet mit einer einzelnen äußeren Hülle zu platzieren, welche beide Bahnen bedeckt.
In dem in der Abbildung aus Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die kugelsichere Bahn 60 aus einer Mehrzahl von Lagen gewebter Fasern 62 aufgebaut. Im Gegensatz zu der Bindung in der Mehrzahl von Lagen 22 in der durchstichfesten Bahn 56 wird die kugelsichere Bahn 60 zum Schutz vor Geschossen jedoch aus flexiblen, geschichteten Lagen einer gewebten Faser gebildet, die deutlich weniger als vierundzwanzig (24) Kettfäden pro Zentimeter und weniger als vierundzwanzig (24) Schussfäden pro Zentimeter (60 Kett- und 60 Schussfäden pro Inch) aufweisen. Die Kettfäden stellen die Aramid-Fasern dar, die sich entlang der Länge des Stoffes erstrecken, und wobei die Schussfäden die anderen Fasern der Bindung darstellen, die allgemein in eine quer zu den Kettfäden verlaufende Richtung eingewebt werden. Die Lagen der kugelsicheren Bahn 60 des bevorzugten Ausführungsbeispiels werden aus einer gewebten Aramid-Faser gebildet, wobei kugelsichere Aramid-Fasern aus Fäden mit deutlich mehr als 13.953.488 Faden-Verkreuzungen pro Quadratzentimeter (90.000.000 Faden-Verkreuzungen pro Quadratinch) aufgebaut sind.
Dank ihrer Struktureigenschaften ist die kugelsichere Bahn 60 dazu in der Lage, die Penetration eines Geschosses bzw. eines Projektils wie etwa einer aus einer Schusswaffe abgeschossenen Kugel aufzuhalten. Diese Eigenschaften unterscheiden sich von den neuartigen strukturellen Eigenschaften der Faserbindungseigenschaften in Kombination mit einer bestimmten Faserfestigkeit, Faserverbindung, dem Fäden- Verkreuzungsbereich, der prozentualen Bruchdehnung, Denier, Festigkeit und Stärke, die vorstehend für die durchstichfeste Bahn beschrieben worden sind, wobei eine derartige Kombination einen Schutz durch die durchstichfeste Bahn 28, 58 gegen eine Penetration bzw. ein Durchdringen durch verschiedene Messer, Klingen, Meißel, Ahlen und andere spitze Gegenstände ermöglicht. Die in der Abbildung aus Fig. 4 abgebildete kugelsichere Bahn 60 wird aus Lagen gewebter Aramid-Fasern gebildet, die vorzugsweise 200 Denier überschreiten. Die gewebten Lagen werden vorzugsweise aus Kevlar® Aramid-Fasern wie etwa der Nummern 29, 49, 129 und 149 in der kugelsicheren Bahn gebildet. Bei anderen Fasern, die bei der Gestaltung kugelsicherer Stoffe verwendet werden, handelt es sich um Twaron® T-1000 und T-2000, hergestellt von AKZO NOBEL, Inc., und die Spectra® Webstoffe, die von Allied Signal, Inc., hergestellt werden. Für diese kugelsichere Konstruktion stehen zahlreiche Faserarten zur Verfügung, darunter Polyethylenfasern. Darüber hinaus gibt es Generationen von Fasern und Stoffen, die aus diesen Fasern hergestellt werden, die sich über die Jahre weiter entwickelt haben, beginnend mit der ersten Generation von kugelsicherem Nylon; der zweiten Generation von Kevlar® 29, Kevlar® 49, Twaron und Spectra®; der dritten Generation von Twaron T-2000 Mikrofäden (engl. Microfilament), Kevlar® 129 und Kevlar® LT Stoffen; sowie der vierten Generation von Araflex . Es sind zahlreiche geeignete Fasern bekannt, die für die Konstruktion gewebter kugelsicherer Kleidungsstücke eingesetzt werden. Eine derartige kugelsichere Bahn wird in dem am 2. Januar 1996 an Bachner erteilten U.S. Patent US-A-5.479.659 mit dem Titel "Lightweight Ballistic Resistant Garments and Method to Produce Same" beschrieben, das hierin durch Verweis enthalten ist. Ein derartiges Kleidungsstück weist vorzugsweise eine unausgeglichene Bindung aus sechsundfünfzig mal einundsechzig Fasern pro Zentimeter (zweiundzwanzig mal vierundzwanzig Fasern pro Inch) auf, wobei Kevlar® mit 15.503.000 bis 46.635.658 Verkreuzungen (100.000.000 bis 275.000.000 Verkreuzungen) vorgesehen werden.
Die Abbildung aus Fig. 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel 62 des hybriden bzw. kombinierten Schutzkleidungsstücks, das eine durchstichfeste Bahn 64 und eine kugelsichere Bahn 66 aufweist. In dem Ausführungsbeispiel aus der Abbildung aus Fig. 5 überlagert ein alternativer Verbundstoff 68 für den kugelsicheren Abschnitt der Weste die durchstichfeste Bahn 64, um das Durchdringen eines ballistischen Geschosses oder Projektils durch die kugelsichere Bahn 66 zu verhindern, die vor der darunter liegenden durchstichfesten Bahn 64 angeordnet ist. Die kugelsichere Bahn 66 aus der Abbildung aus Fig. 5 ist aus der im Verhältnis loser gewebten Kevlar® Aramid-Faser aufgebaut, welche die in Bezug auf die Abbildung aus Fig. 4 beschriebenen Eigenschaften aufweist. Der Verbundstoff 68 für den Abschnitt der kugelsicheren Bahn aus dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 5 weist ferner ein Blechelement 68 auf, das zentral entweder im Bereich der vorderen Aufschlagfläche des Kleidungsstücks 62 oder in den geschichteten kugelsicheren Lagen der kugelsicheren Bahn 66 angeordnet ist. Vorzugsweise wird der Verbundstoff oder das Blech 68 aus einem Metall wie Titan oder einem anderen geeigneten sehr festen Metall gebildet oder aus einem anderen geeigneten kugelsicheren Verbundwerkstoff wie etwa Keramikwerkstoffen oder Spectra Shield®, Gold Shield® und Gold Flex® sowie einem anderen verstärkten Kunststoff, der von Allied Signal, Inc., Morris County, N. J., hergestellt wird, sowie aus anderen nichtgewebten Verbundwerkstoffen und dergleichen. Die kugelsicheren Werkstoffe, ob gewebt oder nichtgewebt (Verbundwerkstoff), werden bei der vorliegenden Erfindung entweder getrennt bzw. einzeln in Verbindung mit der durchstichfesten Bahn oder in Kombination miteinander und der durchstichfesten Bahn verwendet. Es wurden bislang zahlreiche kugelsichere Bahnen entwickelt, die gewebte Aramid-Fasern oder andere vergleichbare leistungsfähige Fasern verwenden sowie Verbundwerkstoffe oder beide gemeinsam, die selektiv in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für die Bahn 66 verwendet werden.
Das hybride oder kombinierte durchstichfeste Westenkleidungsstück 62 mit zusätzlichen kugelsicheren Merkmalen in den Ausführungsbeispielen der Abbildungen aus den Fig. 4 und 5 ist ohne Hülle oder Gore-tex® Umhüllung für die jeweilige durchstichfeste Bahn 64 und die kugelsichere Bahn 66 dargestellt. Die Abbildung ohne umhüllende Ummantelung gemäß den Abbildungen aus den Fig. 4 und 5 dient der Veranschaulichung der Bindungen der bestimmten Ausführungsbeispiele, wobei vom Anmelder der vorliegenden Erfindung natürlich erwogen wird, dass eine einzige Hülle (vorzugsweise eine Gore-tex® Hülle) sowohl die kugelsichere Bahn 66 als auch die separate durchstichfeste Bahn 64 auf weist, die gemeinsam darin angeordnet sind. Die Ummantelung mit einer Hülle weist somit einen Innenbereich auf, der im Wesentlichen die gleiche Form und Konfiguration wie die kugelsichere Bahn 66 der Weste und die durchstichfeste Bahn 64 der Weste aufweist, die mit im Wesentlichen der gleichen Form wiederum zueinander im Wesentlichen kongruent sind. Das erfindungsgemäße hybride Kleidungsstück mit einer kugelsicheren Bahn, die in einem Bereich der Aufschlagfläche vor der in Bezug auf die Abbildungen der Fig. 4 und 5 beschriebenen kombinierte durchstichfesten Bahn und diese überlagernd angeordnet ist, weist ergänzende Eigenschaften auf, wobei die durchstichfeste Bahn beschränkte kugelsichere Eigenschaften aufweist, und wobei die kugelsichere Bahn bestimmte Eigenschaften zum Schutz gegen Angriffe oder Schnitte mit einer breiten Klinge aufweist.
Die Abbildung aus Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines Testablaufs für ein erfindungsgemäßes durchstichfestes Kleidungsstück 20, wobei in der Abbildung ein Substrat aus Gelatine bzw. Gallert 74 unter dem zu testenden durchstichfesten Schutzkleidungsstück 20 liegt. Ein scharfkantiger bzw. spitzer Gegenstand 76 wie etwa ein Messer, Meißel, Eispickel, eine Ahle oder dergleichen wird anfangs auf einer vorausgewählten Höhe positioniert und ist einem beschwerten Gegenstand 78 oder einer beschwerten Vorrichtung zugeordnet bzw. daran angebracht, so dass der beschwerte Gegenstand mit einem vorausgewählten Gewicht geführt wird. Nachdem der Grundaufbau vorgenommen worden ist, wird der an dem. Gewicht 78 befestigte spitze Gegenstand 76, der anfänglich durch eine Klammer oder eine andere geeignete Führungseinrichtung auf einer bestimmte Höhe gehalten wird, fallen gelassen oder freigegeben, wodurch der beschwerte Gegenstand 78 nach unten fallen kann, wodurch wiederum der spitze bzw. scharfkantige Gegenstand 76 auf das zu testende Schutzkleidungsstück 20 trifft. Die Zusammensetzung des Gelatinesubstrats 74 ist so beschaffen, dass eine federnde bzw. elastische Reaktion eines menschlichen Torsos nachempfunden wird, wodurch realistische und präzise Testergebnisse für das Schutzkleidungsstück 20 oder die durchstichfeste Bahn 28 erzielt werden können, welche über dem Gelatinesubstrat 74 liegt. Der Aufprall des scharfkantigen bzw. spitzen Gegenstands 76 auf dem Schutzkleidungsstück 20 bewirkt eine federnde Bewegung und eine Reaktion des Kleidungsstücks 20 auf die auf das Kleidungsstück einwirkenden Kräfte.
Die darunter liegende Gelatine 74 sorgt für realistische Tests an durchstichfesten Objekten bei der Durchführung verschiedenartiger Tests, darunter der kalifornische Eispickeltest. Die Tests wurden gemäß der kalifornischen Prüfbestimmung ("The State of California Specification") 8470- 8BS-001, Paragraph 3.3, vom August 1988 durchgeführt. Die Testproben werden selektiv einem Stoß mit einem Eispickel ausgesetzt, der eine Länge von 17,7 cm (7 Inch), einen Durchmesser von 0,414 cm (0,163 Inch), eine Härte von RC-44 und ein Gewicht von 7,35 kg (16,20 Pfund) aufweist, wobei der Eispickel aus einer Höhe von 152,6 cm (60,08 Inch) fallen gelassen wird. Bei dem kalifornischen Eispickeltest wird ein festes Ton- bzw. Lehmsubstrat verwendet, das weniger elastisch bzw. federnd ist als das Gelatinesubstrat 74 der vorliegenden Erfindung, und somit entspricht das Ton- bzw. Lehmsubstrat dem menschlichen Körper nicht so gut wie Gelatine. Das festere Ton- bzw. Lehmsubstrat führt dazu, dass bei dem Schutzkleidungsstück durch einen bestimmten Aufprall bzw. Stoß eines spitzen Gegenstands höhere Scherkräfte auftreten als wenn das gleiche Schutzkleidungsstück das elastischere erfindungsgemäße Gelatinesubstrat überlagert. Somit liefert das Ton- bzw. Lehmsubstrat konservativere und niedrigere Ergebnisse, die möglicherweise zu noch dickeren und sperrigeren Schutzkleidungsstücken führen als wenn das realistischere Gelatinesubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Die hierin in Bezug auf die Abbildungen der Fig. 1A bis 3B und 7A, 7B, 8 und 9 beschriebene durchstichfeste Bahn 28 wurde unter Verwendung der Parameter des kalifornischen Eispickeltests getestet, wobei ein Untergrund aus Gelatine bzw. Gallert eingesetzt wurde, um Ergebnisse zu erzeugen, die einem realen Praxiseinsatz entsprechen. Bei einer durchstichfesten Bahn 28 mit der hierin beschriebenen Bindung und Zusammensetzung mit in Teilbahnen unterteilten zweiunddreißig (32) gewebten Lagen der Aramid-Faser (siehe Fig. 8) konnte festgestellt werden, dass das erfindungsgemäße flexible und verdeckt tragbare durchstichfeste Kleidungsstück dem kalifornischen Eispickeltest unter Verwendung eines Eispickels und einer Ahle mit steifem Schaft von Stanley® Tools, Modell 69-122, mit. 11,213 Meterkilogramm (81,1 Foot- Pounds) stand hält. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass die erfindungsgemäße durchstichfeste Bahn 28 in der Lage ist, in dem kalifornischen Eispickeltest einem Eispickel mit 11,213 Meterkilogramm (81,1 Foot-Pounds) unter Verwendung einer Unterlage aus Gelatine bzw. Gallert stand zu halten, wobei gerade einmal achtundzwanzig (28) geschichtete Lagen aus 28 Fasern pro Zentimeter · 28 Fasern pro Zentimeter (70 Fasern pro Inch · 70 Fasern pro Inch) gewebter Stoff in der Bahn eingesetzt werden.
Das durchstichfeste Kleidungsstück gemäß der vorliegenden Erfindung sieht aufgrund der Kombination aus dessen Bindung mit der gewebten Faserzusammensetzung, den hierin beschriebenen Merkmalen und Eigenschaften sowie der Anordnung und Befestigung der gewebten Lagen zur Bildung der verschiedenen durchstichfesten Bahnen und Teilbahnen einen optimalen Schutz gegen Angriffe mit einer Stich- oder Schlagwaffe und dergleichen auf verschiedenen Schutzstufen vor, wobei das Kleidungsstück gleichzeitig flexibel, leicht, tragbar, atmungsaktiv und verbergbar ist. Das Gewicht und die Dicke des durchstichfesten Schutzkleidungsstücks gemäß der vorliegenden Erfindung kann abhängig von dem gewünschten Ausmaß an Schutz selektiv angepasst werden. Es konnte festgestellt werden, dass ein erfindungsgemäßes durchstichfestes Kleidungsstück 20 mit ungefähr zwölf (12) gewebten Lagen in einer Bahn 28 gemäß der Abbildung aus Fig. 2 Schutz bietet gegen eine Ahle mit 5,33 Meterkilogramm (neununddreißig (39) Foot-Pounds), einen Eispickel mit 5,53 Meterkilogramm (vierzig (40) Foot-Pounds) und ein Entbeinungsmesser mit 1,38 Meterkilogramm (zehn (10) Foot- Pounds), wobei das getestete Kleidungsstück 20 ein Gewicht von nur 1,56 kg/m² (0,32 Pfund pro Quadratfuß) und eine Dicke von nur 0,2032 Zentimetern (0,08 Inch) aufweist. Die Ergebnisse wurden an den erfindungsgemäßen durchstichfesten Kleidungsstücken mit einer ausgewogenen Bindung von 28 mal 28 Aramid-Fasern pro Zentimeter (70 mal 70 Fasern pro Inch) unter Verwendung von Kevlar® 159 ausgeführt. Es konnte festgestellt werden, dass ein Kleidungsstück mit zweiundzwanzig (22) gewebten Lagen aus einem derartigen Aramid-Material mit einem Gewicht von 2,83 kg/m² (0,58 Pfund pro Quadratfuß) und einer Dicke von nur 0,432 cm (0,17 Inch) eine Ahle mit 9,82 Meterkilogramm (einundsiebzig (71) Foot-Pounds), einen Eispickel mit 10,23 Meterkilogramm (vierundsiebzig (74) Foot- Pounds) und ein Entbeinungsmesser mit 2,49 Messerkilogramm (achtzehn (18) Foot-Pounds) aufhält. Es konnte festgestellt werden, dass das erfindungsgemäße Kleidungsstück unter Verwendung von zweiunddreißig (32), Fig. 8, Lagen des Aramid- Materials Kevlar®, gewebt mit einer Bindung von 28 mal 28 Fasern pro cm (70 mal 70 Fasern pro Inch) und einem Gesamtgewicht von ungefähr 4,10 kg/m² (0,84 Pfund pro Quadratfuß) und einer Dicke von ungefähr 0,635 cm (0,25 Inch) eine Ahle mit 11,213 Meterkilogramm (81,1 Foot-Pounds), einen Eispickel mit 11,213 Meterkilogramm (81, 81 Foot-Pounds) und ein Entbeinungsmesser mit 3,95 Meterkilogramm (sechsundzwanzig (26) Foot-Pounds) aufhält.
Ein Verfahren zum Testen der Durchstichfestigkeit eines Schutzkleidungsstücks umfasst die folgenden Schritte: (1) Positionieren des Schutzkleidungsstücks 20 oder der durchstichfesten Bahn 28, so dass es bzw. sie über einem aus Gelatine bzw. Gallert aufgebauten Substrat 74 liegt; (2) Befestigen eines spitzen bzw. scharfkantigen Gegenstands an einem Gewicht 78; (3) Positionieren des scharfkantigen bzw. spitzen Gegenstands 76, der an dem Gewicht 78 befestigt ist, mit einem Abstand über dem durchstichfesten Kleidungsstück 20; und (4) Freigeben des an dem Gewicht 78 befestigten spitzen bzw. scharfkantigen Gegenstands 76, so dass dieser herunter fällt, so dass eine spitze Kante des spitzen bzw. scharfkantigen Gegenstands 76 auf das Schutzkleidungsstück 20 auf trifft, so dass sich das Gelatinesubstrat 74, das unter dem Schutzkleidungsstück 20 liegt, federnd bzw. elastisch bewegt und auf den Aufprall des auf das Schutzkleidungsstück 20 auftreffenden spitzen bzw. scharfkantigen Gegenstands 76 reagiert bzw. anspricht.
Das bevorzugte Verfahren umfasst den Schritt des Positionierens des Schutzkleidungsstücks 20, so dass dieses im Wesentlichen flach über dem Substrat aus der Gelatine 74 liegt. Das Kleidungsstück 20 mit einer einfachen vorausgewählten Dicke wird über dem Gelatinesubstrat 74 platziert, so dass es den Stoß des Messers, Meißels, Eispickels, der Ahle oder eines anderen spitzen Gegenstands 76 im freien Fall aufnimmt. Das an dem spitzen Gegenstand 76 angebrachte Gewicht beträgt im Allgemeinen mindestens 7,26 kg (16,0 Pfund) und wird mit dem Gegenstand aus einer vorausgewählten Höhe von ungefähr 1,524 Metern (5,0 Fuß) fallen gelassen. Bei der Gelatine, die bei dem Testverfahren eingesetzt wird, handelt es sich vorzugsweise um die Gelatine vom Typ Knox 250A, wobei jedoch auch andere geeignete Arten von Gelatine verwendet werden können. Der als Substrat zur Simulation des tatsächlichen Testverhaltens verwendete Gelatineblock 74 ist aus einer Lösung der dehydratisierten Gelatine Knox 250A gemischt mit Wasser aufgebaut. Die Lösung aus dehydratisierter Gelatine und Wasser wird gekühlt, bevor die Temperatur erhöht und die Lösung verrührt wird. Danach wird die gemischte Lösung zur Erhöhung der Temperatur erwärmt, und die Lösung wird während der Vorbereitung verrührt. Die Lösung wird danach 24 Stunden lang gekühlt, bis sie sich verfestigt und verdickt. Danach werden Brüche in dem neu gebildeten Block Gelatine repariert, um das Substrat 74 wiederzuverwenden, wobei die Gelatine erneut erwärmt und mehr Lösung in die vorhandene Lösung gemischt und das Substrat 74 erneut verfestigt wird. Aus dem Gelatine-Substrat 74 wird ein Block mit einer Dicke von ungefähr 10,16 cm (vier (4) Inch) gebildet, wobei der Block wahlweise auch mit einer größeren Dicke gebildet werden kann. Wünschenswert ist es, ein Gelatine-Substrat 74 derart zu bilden, dass es eine obere Oberfläche oder einen Aufschlagflächenbereich auf dem Gelatine-Substrat 74 mit den Mindestabmessungen einer Fläche von 15 cm · 15 cm (sechs (6) Inch mal sechs (6) Inch) aufweist, wobei ein geeignetes Behältnis, das die Bildung des Substrats mit diesen Abmessungen ermöglicht, bei der Verfestigung der Gelatine eingesetzt wird.
Die Abbildung aus Fig. 7A zeigt eine vergrößerte Ansicht einer ausgewogenen Bindung für eine Lage der Mehrzahl gewebter Lagen 22 aus Aramid-Fasern in der durchstichfesten Bahn 28. Die Bindung ist gemäß der Abbildung aus Fig. 7A ausgewogen, da die Anzahl der Kettfäden 80 der Aramid-Fasern 24, die in eine Richtung entlang der Länge der Stofflage angeordnet sind, mit der Anzahl der Schussfäden 82 der Aramid-Fasern übereinstimmt, die in eine Querrichtung zu den Kettfäden verlaufen. Die Bindung der durchstichfesten geschichteten Lagen weist mindestens 24 Aramid-Faser-Kettfäden pro cm (60 Aramid-Faser-Kettfäden pro Inch) über die Länge der Stofflage 22 auf und mindestens 24 Aramid-Faser-Schussfäden pro cm (60 Aramid-Faser-Schussfäden pro Inch), welche die Kettfäden schneiden. Vorzugsweise wird in den einzeln gewebten Lagen 22 aus Aramid-Fasern, die in Bezug auf die Abbildungen aus den Fig. 1A, 1B und 7A beschrieben werden, eine Bindung mit 28 Kettfäden-Fasern pro cm -(70 Kettfäden-Fasern pro Inch) · 28 Schussfäden pro cm (70 Schussfäden-Fasern pro Inch) eingesetzt. Jede einzeln gewebte Lage 22 weist vorzugsweise ein Gewicht von ungefähr 0,1290 kg/m² (3,8 Unzen pro Quadratyard) und eine Dicke von nur 0,0178 cm (0,007 Inch (7 Milliinch)) auf.
Die Abbildung aus Fig. 7B zeigt eine alternative Bihdungsanordnung für die durchstichfesten geschichteten gewebten Lagen 22 aus Aramid-Fasern 24, wobei die Kettfäden 84 und die Schussfäden 86 aus Aramid-Fasern in unausgewogener Anzahl vorgesehen sind. In der Bindungsanordnung aus der Abbildung aus Fig. 7B ist die Anzahl der Kettfäden 84 pro gegebene Länge (Inch) der Aramid-Fasern größer als die Anzahl der Schussfäden 86 für die gleiche gegebene Länge. Wie dies in der Abbildung aus Fig. 7B dargestellt ist, weist die unausgewogene Bindung mehr sich entlang der Länge der Stoff läge 22 erstreckende Kettfäden 84 als Schussfäden 86 auf, die über die Kettfäden gewoben sind.
Bei dem Material, das verwendet wird, um die in Bezug auf die Abbildung aus Fig. 7A beschriebene Bindung mit 28 · 28 Aramid-Fasern pro Zentimeter (Bindung mit 70 · 70 Aramid- Fasern pro Inch) zu ermöglichen, und das in der unausgewogenen Bindung aus Fig. 7B verwendet wird, handelt es sich vorzugsweise um Kevlar® 159, entwickelt von der DuPont Company, Wilmington, Delaware, USA. Kevlar® 159, 200 Denier, weist eine Bruchdehnung von 3,45%, Faden-Verkreuzungen von etwas über 13.302.752 (87.000.000) und eine Festigkeit von 27,0 Gramm pro Denier auf. Der Faktor der vorzugsweise bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Faser beträgt 730 Gramm/Denier. Andere geeignete Aramid-Fasern können selektiv verwendet werden, um eine zulässige Bindung für eine zweckmäßige Durchstichfestigkeit vorzusehen, wobei die Aramid- Fasern mindestens 200 Denier entsprechen, eine Bruchdehnung von mindestens 3,45% und eine Festigkeit von mindestens 27,0 Gramm pro Denier auf weisen.
Die Abbildung aus Fig. 8 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei eine durchstichfeste Bahn 88 veranschaulicht wird, die drei einzelne Teilbahnen 90a, 90b und 90c umfasst. In jeder Teilbahn 90a, 90b und 90c sind weniger als die Gesamtanzahl gewebter Bahnen 22 minimal aneinander befestigt, so dass die jeweilige Teilbahn gebildet wird. Die in der Abbildung aus Fig. 8 dargestellte durchstichfeste Bahn 28 weist insgesamt zweiunddreißig (32) Lagen 22 gewebter Aramid-Fasern auf. Die Bahn 88 ist in drei Teilbahnen 90a, 90b und 90c unterteilt. Die obere Teilbahn 90a weist zehn geschichtete Lagen aus gewebten Kevlar® 159 Fasern auf, die zusammengenäht sind, wobei die zentrale Teilbahn 90b zwölf (12) Lagen gewebter Fasern aufweist, die so zusammengenäht sind, dass sie die Teilbahn bilden, und wobei die untere Teilbahn 90c ebenfalls zehn (10) Lagen gewebten Stoff aufweist, die an vorausgewählten Stellen zusammengenäht sind, so dass die untere Teilbahn gebildet wird. Die drei in der Abbildung aus Fig. 8 dargestellten Teilbahnen 90a, 90b und 90c sind durch Band 40 nichtinvasiv aneinander befestigt, um eine verschiebende Bewegung der Teilbahnen zu verhindern. Das Befestigungsband 40 haftet an einem Abschnitt der oberen Lage der oberen Teilbahn, erstreckt sich zu der Seitenkante jeder Teilbahn 90a, 90b und 90c der durchstichfesten Bahn 88 und haftet an diesen, und wobei das Band ferner an einem entsprechenden unteren Abschnitt der unteren durchstichfesten gewebten Lage der unteren Teilbahn 90c an der unteren Teilbahn haftet. Die äußere ummantelnde Hülle 92 ist satt anliegend um die nichtinvasiv befestigten Teilbahnen 90a-c angeordnet.
Die Abbildung aus Fig. 9 zeigt eine auseinandergezogene und teilweise schematische Ansicht des erfindungsgemäßen durchstichfesten Kleidungsstücks mit den drei Teilbahnen 90a, 90b und 90c, wobei die gewebten Faserlagen für jede einzelne Teilbahn durch Nähte mit einer geeigneten Aramid-Faser aneinander befestigt sind, so dass die deutlich erkennbare Teilbahn gebildet wird. Die eingesetzten Nähte werden aus ausreichend starkem Fasermaterial vorgesehen, um die zweckmäßig ausgerichtete Anordnung der übereinander liegenden, kongruent geformten gewebten Lagen zu sichern und aufrecht zu erhalten. Vorzugsweise ist die bei der vorliegenden Erfindung für diese Nähte verwendete Aramid-Faser aus einem Kevlar® Material auf gebaut. Die durchstichfest gewebten Lagen jeder einzelnen Teilbahn 90a, 90b und 90c werden durch vier einzelne Nahtlinien invasiv aneinander befestigt. Die Nahtlinien sind jeweils in einem unteren rechten, unteren linken, oberen rechten und oberen linken Eckabschnitt im Verhältnis zu der Mitte oder dem zentralen Abschnitt der entsprechenden Teilbahn für das durchstichfeste Westenkleidungsstück angeordnet. Die obere Teilbahn 90a ist gemäß der Abbildung aus Fig. 9 durch vier Nahtlinien 91a, 91b, 91c und 91d befestigt, wobei die gewebten Lagen der zentralen Teilbahn 90b durch die Nähte 93a, 93b, 93c und 93d invasiv aneinander befestigt sind, und wobei die durchstichfesten Lagen der unteren Teilbahn 90c durch die Nähte 95a, 95b, 95c und 95d befestigt sind.
Zu Veranschaulichungszwecken zeigt die Abbildung aus Fig. 9 eine durchstichfeste Bahn mit entferner äußerer ummantelnder Hülle in auseinandergezogener Ansicht in die drei Teilbahnen 90a, 90b und 90c. Ferner wurde in der Abbildung aus Fig. 9 kein Wert auf die enge Bindung der Lagen aus Aramid-Fasern gelegt, um die Naht und deren relative Anordnung an den Teilbahnen 90a, 90b und 90c besser zu veranschaulichen. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, befestigt die minimale Naht für die Teilbahnen die gewebten Lagen aus Aramid-Fasern natürlich direkt derart, dass die gekennzeichneten Teilbahnen gebildet werden. Jede Nahtlinie für jede Teilbahn 90a-c weist einen Zwischenabstand zu der Kante der entsprechenden Teilbahn auf, wobei die Nahtlinien in den vier Ecken der Teilbahn ferner auch näher an der entsprechenden Kante als an dem zentralen Abschnitt 92a, 92b und 92c der Lagen angeordnet sind, welche sie befestigen, und zwar unter der darüber liegenden umschließenden Hülle, wie dies in der Abbildung aus Fig. 10 dargestellt ist.
In folgendem Bezug auf die Abbildung aus Fig. 10 sind die aus den in Bezug auf die Abbildung aus Fig. 9 beschriebenen genähten Lagen aus gewebtem Aramid-Fasermaterial gebildeten Teilbahnen 90a, 90b und 90c an einer zusammengesetzten Position abgebildet, welche die Naht für jede der darüber liegenden Teilbahnen darstellt. Die Nähte 91a, 91b, 91c und 91d der Teilbahn 90a, die Nähte 93a, 93b, 93c und 93d der Teilbahn 90b sowie die Nähte 95a, 95b, 95c und 95d der Teilbahn 90c sind alle derart angeordnet, dass sie nicht miteinander ausgerichtet sind, wenn sich die Teilbahnen 90a-c an der zusammengesetzten Position zur Verwendung befinden, wenn sie übereinander liegen. Die Nähte der ersten Teilbahn 90a, die Nähte der zweiten Teilbahn 90b und die Nähte der dritten Teilbahn 90c weisen einen deutlichen Zwischenabstand zueinander auf, wenn die Teilbahnen an der übereinander liegenden Position gemäß der Abbildung aus Fig. 10 zusammengesetzt werden. Die Nähte jeder Teilbahn sind entlang der Oberfläche der entsprechenden Teilbahn mit Zwischenabstand angeordnet. Die fehlende Ausrichtung der Nähte von einer Bahn zu der anderen sieht keinen Bereich des geringsten Widerstands in der gesamten Bahn vor, was hingegen bei ausgerichteten Nähten auftreten würde.
Die Abbildung aus Fig. 11 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Abbildung veranschaulicht drei Teilbahnen 60A, 58 und 60B, wobei eine durchstichfeste Bahn 58 zwischen einer oberen bzw. vorderen kugelsicheren Bahn 60A und einer darunter liegenden unteren bzw. hinteren kugelsicheren Bahn 60B angeordnet ist. Bei dieser Konfiguration wird eine gewünschte Struktur der vorliegenden Erfindung aufrechterhalten, indem die untere bzw. hintere kugelsichere Bahn 60B an einer Position angeordnet wird, an der sie sich am dichtesten an dem Körper des Trägers befindet. Ein entscheidender Aspekt der vorliegenden Erfindung, der in der bestimmten Konfiguration der Bahnen aus der Abbildung aus Fig. 11 dargestellt ist, wird dadurch erreicht, dass die vordere kugelsichere Bahn 60A an der Aufschlagfläche des Kleidungsstücks positioniert ist, so dass sie die Kraft von dem auf treffenden Gegenstand aufnimmt. Diese Sandwichkonfiguration aus Kugelsicherheit, Durchstichfestigkeit und Kugelsicherheit bietet zusätzlichen Schutz vor einem ballistischen Geschoss, während sie den Träger gleichzeitig vor Stichverletzungen durch einen Angriff mit einer scharfen bzw. spitzen Waffe schützt. Durch Tests konnte festgestellt werden, dass das Kleidungsstück noch leistungsfähiger ist, wenn eine durchstichfeste Bahn 58 hinter einer kugelsicheren Bahn angeordnet ist, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammensetzen eines durchstichfesten und kugelsicheren Kleidungsstücks. Das Verfahren zum Zusammensetzen eines durchstichfesten Kleidungsstücks umfasst die folgenden Schritte: (1) Zusammensetzen einer aus Aramid- Fasern 24 aufgebauten Mehrzahl gewebter Lagen, so dass diese übereinander liegen, wobei die gewebten Lagen 24 aus Aramid- Fasern aufgebaut sind, wobei die genannten gewebten Lagen eine Bindung von mindestens 24 Aramid-Fasern pro cm (60 Aramid- Fasern pro Inch) in eine Richtung und mindestens 24 Aramid- Fasern pro cm (60 Aramid-Fasern pro Inch) eine andere Richtung quer zu der einen Richtung aufweisen, und wobei die Aramid- Fasern mindestens die folgenden Eigenschaften aufweisen: die Aramid-Fasern sind aus Fäden aufgebaut, die von 7.751.934 bis zu 13.953.488 Faden-Verkreüzungen pro Quadratzentimeter (50.000.000 bis 90.000.000 Faden-Verkreuzungen pro Quadratinch) vorsehen; und (2) Befestigen der Mehrzahl gewebter Lagen 24 aneinander, so dass die durchstichfeste Bahn 28 gebildet wird.
Das bevorzugte Verfahren umfasst den Schritt des Verbindens benachbarter Kanten (Fig. 3A, 3B) der gewebten Lagen mit einem Band miteinander. Alternativ werden die benachbarten Kanten der gewebten Lagen selektiv aneinander geklebt. Die Befestigung der gewebten Lagen zur Bildung der durchstichfesten Bahn umfasst den Schritt des Platzierens der Mehrzahl gewebter Lagen in einer Hülle 26, die aus einem wasserdampfdurchlässigen und wasserdichten Material aufgebaut ist, und wobei die Hülle eine innere Form und eine Abmessung auf weist, die im Wesentlichen der Form und Abmessung der Mehrzahl gewebter Lagen 22 entsprechen, die darin eingeführt werden. Ein weiterer Ansatz zur Befestigung der einzelnen gewebten Lagen aneinander, so dass eine durchstichfeste Bahn gebildet wird, umfasst den Schritt des Zusammennähens weniger als der gesamten Anzahl der gewebten Lagen durch Nahtlinien 91A-91D, 93A-93D, 95A-95D, die nahe einer Seitenkante der gewebten Lagen angeordnet sind, wodurch die Teilbahnen 90A, 90B, 90C an einer Position gebildet werden, an der sie übereinander liegen. Wie dies in der Abbildung aus Fig. 9 dargestellt ist, sind die vier Nahtlinien jeweils in den unteren rechten, unteren linken, oberen rechten und oberen linken Eckbereichen der gewebten Lagen angeordnet, um diese aneinander zu befestigen.
Vorzugsweise weist die in die geschichteten Lagen gewebte Aramid-Faser nicht mehr als 200 Denier auf. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Kevlar® 159 als Aramid-Faser verwendet, wobei jede andere geeignete Faser, die verwendet wird, vorzugsweise eine Festigkeit von mindestens 27,0 Gramm/Denier und eine Bruchdehnung von mindestens 3,45% auf weist.
Die in den einzelnen durchstichfesten Lagen in der Bahn 28 vorgesehene Bindung weist mindestens vierundzwanzig Kettfäden 80 pro cm (sechzig Kettfäden pro Inch) und mindestens vierundzwanzig Schussfäden 82 pro cm (sechzig Schussfäden pro Inch) auf, wobei im Idealfall eine ausgewogene Bindung mit 28 · 28 Aramid-Fasern pro cm eingesetzt wird, wie dies in der Abbildung aus Fig. 7A dargestellt ist. Gemäß der Abbildung aus Fig. 7B sind die Kettfäden 84 und die Schussfäden 86 der Aramid-Fasern, welche die durchstichfeste Bahn bilden, wahlweise in unausgewogener Anzahl vorgesehen, wobei die Anzahl der Kettfäden der Aramid-Fasern größer ist als die Anzahl der Schussfäden der Aramid-Fasern.
Das Verfahren zum Erzeugen einer durchstichfesten und kugelsicheren Weste umfasst den Schritt des Anordnens einer kugelsicheren Bahn über der durchstichfesten Bahn, wobei die kugelsichere Bahn wahlweise aus einer gewebten Faser mit Fäden mit weniger als 24 Kettfäden und Schussfäden pro cm (sechzig Fäden pro Inch) aufgebaut ist, während für die Fasern der kugelsicheren Bahn ferner deutlich über 13.953.488 Faden- Verkreuzungen pro Quadrat Zentimeter (90.000.000 Faden- Verkreuzungen pro Quadratinch) vorgesehen sein können. Alternativ kann ein nichtgewebter Verbundwerkstoff aus einem Blechelement, ein Keramik- oder Titan-Verbundwerkstoff oder ein Gold Flex® Material eingesetzt werden, wobei dieses Material so angeordnet ist, dass es über der durchstichfesten Bahn und/oder der gewebten kugelsicheren Bahn liegt, so dass eine Penetration eines ballistischen Geschosses durch die kugelsichere Bahn verhindert wird.
Zwei durchstichfeste Bahnen 58A, 58B sind selektiv so angeordnet, dass sie jeweils über beiden Seiten der kugelsicheren Bahn 60 liegen, so dass die kugelsichere Bahn zwischen den beiden durchstichfesten Bahnen angeordnet ist, wie dies in der Abbildung aus Fig. 11 dargestellt ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß der Abbildung aus Fig. 4 ist die kugelsichere Bahn 60 an einer Aufschlagfläche des Kleidungsstücks angeordnet.
Bei den vorstehenden Ausführungen handelt es sich um eine genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wobei hiermit jedoch festgestellt wird, dass diesbezüglich zahlreiche Abänderungen möglich sind, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den anhängigen Ansprüchen ausgeführt ist.

Claims

1. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56), das umfasst:

eine Vielzahl flexibler Schichten gewebter Lagen (22), die so angeordnet sind, dass sie übereinanderliegen und eine durchstichfeste Bahn (58) bilden, wobei die Vielzahl gewebter Lagen (22) aus Aramid-Fasern (24) besteht und die gewebten Lagen (22) eine Bindung von wenigstens 24 Aramid-Fasern pro Zentimeter (60 Aramid-Fasern pro Inch) in einer Richtung und wenigstens 24 Aramid-Fasern pro Zentimeter (60 Aramid-Fasern pro Inch) in einer anderen Richtung quer zu der Richtung haben, und wobei die Aramid-Fasern (24) aus Fäden aufgebaut sind, die von 7751934 bis zu 13953488 Faden-Verkreuzungen pro Quadratzentimeter (50 000 000 bis 90 000 000 Verkreuzungen pro Quadratinch) in der Vielzahl gewebter Lagen (22) bewirken, wobei die Faden-Verkreuzungen hergeleitet werden, indem die Anzahl von Fäden in einer Faser mit der Anzahl von Fasern pro Zentimeter (Inch) in der Bindung in der ersten Richtung multipliziert wird und diese Menge mit der Anzahl von Fäden in einer kreuzenden Faser mit der Anzahl von kreuzenden Fasern pro Zentimeter (Inch) in der Bindung in der kreuzenden Richtung multipliziert wird; und

eine kugelsichere Bahn (60), die aus geschichteten Lagen (62) einer gewebten Faser aufgebaut ist, wobei die Lagen (62) weniger als 24 Kettfäden und weniger als 24 Schussfäden pro Zentimeter (60 Fäden pro Inch) der gewebten Faser aufweisen, und wobei die gewebte Faser aus Fäden aufgebaut ist, die mehr als 13953488 Faden-Verkreuzungen pro Quadratzentimeter (90 000 000 Faden-Verkreuzungen pro Quadratinch) der kugelsicheren Bahn (60) auf weisen.

2. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei die Aramid-Faser (24) der durchstichfesten Vielzahl gewebter Lagen (22) der Bahn (58) annähernd 200 Denier hat.

3. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Aramid-Faser (24) der Vielzahl gewebter Lagen (22) der durchstichfesten Bahn (58) um Kevlar® handelt.

4. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei die Festigkeit der Aramid-Faser (24) der Vielzahl gewebter Lagen (22) der durchstichfesten Bahn (58) wenigstens 27,0 Gramm/Denier beträgt.

5. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück nach Anspruch 1, wobei die Aramid-Faser (24) der Vielzahl gewebter Lagen (22) der durchstichfesten Bahn (58) eine Bruchdehnung von wenigstens 3, 45% aufweist.

6. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei die Bindung der Vielzahl gewebter Lagen (22) der durchstichfesten Bahn (58) wenigstens 28 Kettfäden (80, 84) pro Zentimeter (70 Fäden pro Inch) und wenigstens 28 Schussfäden (82, 86) pro Zentimeter (70 Fäden pro Inch) enthält.

7. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, das eine Einrichtung zum Befestigen der Vielzahl gewebter Lagen (22) aneinander zum Ausbilden der durchstichfesten Bahn (58) enthält.

8. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 7, wobei die Befestigungseinrichtung ein Stück Band (40) enthält, um die gewebten Lagen (22) nichtinvasiv zu befestigen und sie ausgerichtet zu halten, wobei ein Abschnitt des Bandes (40) eine Oberseite einer oberen Lage (42) der Vielzahl von Lagen (22) befestigt und ein anderer Abschnitt des Bandes eine Unterseite einer unteren Lage (44) der durchstichfesten Bahn (58) aus gewebten Lagen (22) befestigt, so dass die Vielzahl gewebter Lagen aneinander befestigt werden.

9. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 7, wobei die Befestigungseinrichtung das Befestigen einer Vielzahl aneinandergrenzender Kanten der Vielzahl gewebter Lagen (22) an einer Position an einer Seitenkante der durchstichfesten Bahn (58) und das Befestigen einer Vielzahl aneinandergrenzender Kanten der Vielzahl gewebter Lagen (22) an einer anderen Position an einer anderen Seitenkante der durchstichfesten Bahn (58) einschließt.

10. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 7, wobei die Befestigungseinrichtung einen Klebstoff enthält, der zwischen aneinandergrenzenden gewebten Lagen (22) angeordnet ist.

11. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück nach Anspruch 7, wobei die Befestigungseinrichtung eine Hülle (26) enthält, die aus wasserdichtem und wasserdampfdurchlässigem Material aufgebaut ist und die dürchstichfeste Bahn (58) umschließt.

12. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei die durchstichfeste Bahn (58) wenigstens acht der gewebten Lagen (22) enthält.

13. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei weniger als eine Gesamtzahl der Vielzahl von Lagen (22) mit der Befestigungseinrichtung aneinander befestigt sind, um eine Teilbahn (90) in der durchstichfesten Bahn (58) zu bilden.

14. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 13, wobei die weniger als die Gesamtzahl ausmachenden der Vielzahl von Lagen (22) mit Nähten (91, 93, 95) aneinander befestigt sind.

15. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 14, wobei die Nähte vier separate Linien von Nähten (91A-D) enthalten, wobei eine der Linien jeweils in einem unteren rechten, einem unteren linken, einem oberen rechten und einem oberen linken Abschnitt der Teilbahn (90A) in Bezug auf einen Mittelabschnitt der Teilbahn mit weniger gewebten Lagen als der Gesamtzahl gewebter Lagen (22) angeordnet ist.

16. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 15, wobei jede Linie von Nähten (91 A-D) von einer Kante der Lagen (22) beabstandet ist und des Weiteren näher an der Kante einer der Bahnen als an dem Mittelabschnitt (92) der Lage angeordnet ist.

17. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 15, das wenigstens zwei Teilbahnen (90A, 90B) enthält, wobei die Nähte (91A-D) einer ersten Teilbahn (90A) verschoben zu den Nähten (93A-D) einer zweiten Teilbahn (90B) angeordnet sind, wobei die Teilbahnen so angeordnet sind, dass sie übereinander liegen.

18. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 17, wobei die Nähte (91A-D, 93A-D) der ersten Teilbahn (90A) und der zweiten Teilbahn (90B) voneinander entlang der ersten und der zweiten Teilbahn beabstandet sind, wenn die erste und die zweite Teilbahn (90A, 90B) in übereinander liegende Position gebracht sind.

19. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, das zwei kugelsichere Bahnen (60A, 60B) enthält, wobei die durchstichfeste Bahn (58) zwischen den zwei kugelsicheren Bahnen (60A, 60B) angeordnet ist.

20. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, das zwei durchstichfeste Bahnen (58) enthält, wobei die kugelsichere Bahn (56) zwischen den zwei durchstichfesten Bahnen (58) angeordnet ist.

21. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei die kugelsichere Bahn (60) an einer Aufschlagfläche des Kleidungsstücks angeordnet ist.

22. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei die kugelsichere Bahn (60) eine Vielzahl von Lagen (62) aus gewebten Aramid- Fasern mit mehr als 200 Denier enthält.

23. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück (56) nach Anspruch 1, wobei die kugelsichere Bahn (60) ein Blechelement (68) enthält.

24. Verfahren zum Zusammensetzen des kombiniert durchstichfesten und kugelsicheren Kleidungsstücks (56) nach Anspruch 1/das die folgenden Schritte umfasst:

Zusammensetzen der Vielzahl gewebter Lagen (22), die aus Aramid-Fasern (24) aufgebaut sind, so dass sie übereinander liegen;

Befestigen der Vielzahl gewebter Lagen (22) aneinander, so dass die durchstichfeste Bahn (58) entsteht; und

Anordnen der kugelsicheren Bahn (60), so dass sie über der durchstichfesten Bahn (58) liegt, um das Durchdringen eines Geschosses durch die kugelsichere Bahn zu verhindern.

25. Verfahren nach Anspruch 24, das das Anordnen der durchstichfesten Bahn (58) zwischen zwei kugelsicheren Bahnen (60A, 60B) einschließt.

26. Verfahren nach Anspruch 24, das das Anordnen von zwei durchstichfesten Bahnen (58) zueinander einschließt, so dass sie jeweils über beiden Seiten der kugelsicheren Bahn (60) liegen, um so die kugelsichere Bahn (60) zwischen den zwei durchstichfesten Bahnen (58) anzuordnen.

27. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die kugelsichere Bahn (60) an einer Aufschlagfläche des Kleidungsstücks (56) angeordnet wird.

28. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Vielzahl von Lagen (62) der kugelsicheren Bahn (60) aus gewebten Aramid-Fasern mit mehr als 200 Denier besteht.

29. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die kugelsichere Bahn (60) ein Blechelement enthält.

30. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück nach Anspruch 1, wobei die Aramid-Fasern (24) der gewebten Lagen (22) der durchstichfesten Bahn (58) eine Bruchdehnung von mehr als 3 Prozent auf weisen.

31. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück nach Anspruch 30, wobei die Aramid-Fasern (24) der gewebten Lagen (22) der durchstichfesten Bahn (58) eine Festigkeit von mehr als 23,8 Gramm pro Denier bewirken.

32. Kombiniert durchstichfestes und kugelsicheres Kleidungsstück nach Anspruch 1, wobei die Aramid-Fasern (24) der gewebten Lagen (22) der durchstichfesten Bahn (58) eine Festigkeit von mehr als 23,8 Gramm pro Denier bewirken.