DE69933656T3 - Stich- und beschusssicherer gegenstand - Google Patents

Description

• Es ist bekannt, daß flexible Kleidungsstücke, die zum Schutz vor ballistischen Bedrohungen hergestellt sind, nicht notwendigerweise wirksam gegen Stechen mit Messern oder Instrumenten mit scharfen Spitzen sind. Die Umkehrung gilt ebenfalls, gegen Durchdringung beständige Gegenstände sind nicht notwendigerweise wirksam gegen ballistische Bedrohungen. Diese Erfindung betrifft Gegenstände, die Schutz vor Bedrohungen der Durchdringung mit Eispickel und Messer und auch ballistischen Bedrohungen bereitstellen.
• Die US-Patentschrift 5578358 , erteilt am 26. November 1996 auf die Anmeldung von Foy et al., offenbart eine durchdringungsbeständige Struktur, hergestellt aus gewebten Aramidgarnen mit besonders geringer linearer Dichte.
• Die internationale Veröffentlichung WO 93/00564 , veröffentlicht am 7. Januar 1993, offenbart ballistische Strukturen unter Verwendung von Schichten von Gewebe, gewebt aus hochfestem Paraaramidgarn.
• Die US-Patentschrift 5472769 , erteilt am 5. Dezember 1995, als Beispiel von Versuchen, sowohl Durchstoßfestigkeit als auch ballistische Beständigkeit bereitzustellen, beschreibt eine Kombination von gestrickten Aramidgarnschichten und Ablenkungsschichten aus Materialien wie beispielsweise Metalldraht.
• Die europäische Patentanmeldung 670466 , veröffentlicht am 6. September 1995, beschreibt ein ballistisches und stichbeständiges System, in dem die Messerstichbeständigkeit durch Einbetten von Kettenpanzer in ein Polymerharz vermittelt wird. WO 91/06821 , welche eine Basis für Anspruch 1 bildet, offenbart ein Material zum Schutz gegen ballistische Bedrohungen und Messerangriffe. WO 97/24574 offenbart ein Kleidungsstück gegen Gewehrschüsse und Stichwaffen. Die vorliegende Erfindung stellt einen gegen Durchdringung mit Messer, Eispickel und ballistische Bedrohung beständigen Gegenstand bereit, wie er in Anspruch 1 beansprucht wird.
• Diese Erfindung betrifft einen gegen Durchdringung mit Messer und Eispickel beständigen ballistischen Gegenstand, wie er in Anspruch 1 beansprucht wird, umfassend eine flexible, auf Metall basierende Struktur, eine Mehrzahl von dicht gewebten, gegen Durchdringung beständigen Gewebeschichten und eine Mehrzahl von ballistischen Schichten, wobei der Gegenstand eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche hat und die Mehrzahl von dicht gewebten, gegen Durchdringung beständigen Gewebeschichten sich näher als die Mehrzahl von ballistischen Schichten an der äußeren Oberfläche, das heißt, an der Aufprallfläche für die Durchdringungsbedrohung, befindet. Vorzugsweise kann sich die flexible, auf Metall basierende Struktur wo auch immer in dem Gegenstand befinden und ist die Mehrzahl von dicht gewebten, gegen Durchdringung beständigen Gewebeschichten angrenzend an die flexible, auf Metall basierende Struktur, wenn die flexible, auf Metall basierende Struktur an der äußeren Oberfläche ist und die Mehrzahl von ballistischen Schichten näher als die Mehrzahl von dicht gewebten, gegen Durchdringung beständigen Gewebeschichten an der inneren Oberfläche ist.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Der Schutzgegenstand dieser Erfindung wurde speziell entwickelt, um Schutz vor „Dreifachbedrohung” aus Durchdringung durch Eispickel ebenso wie Messer zusätzlich zu Schutz vor ballistischen Bedrohungen bereitzustellen. Es wird immer wichtiger, daß Polizei und Sicherheitspersonal gleichzeitigen Schutz vor beiden Arten von Durchdringungsbedrohungen und ballistischen Bedrohungen in der gleichen Schutzbekleidung haben. Die Erfinder haben hier gegen Durchdringung beständige Gegenstände und ballistische Gegenstände untersucht und haben verblüffende Entdeckungen in bezug auf die Kombination dieser Gegenstände gemacht.
• Wenn auch Schutz vor „Dreifachbedrohung” ein wichtiger Teil dieser Erfindung ist, hat es auch eine Entwicklung neuer Strukturen gegeben, die verbesserte Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer, sogar ohne Einschluß der vorstehend erwähnten ballistischen Schichten, liefern.
• In der allgemeinen Regel werden flexible Gegenstände mit Eispickeldurchdringungsbeständigkeit unter Verwendung von Schichten aus Gewebe, gewebt aus Garnmaterial mit hoher Reißfestigkeit und Zähfestigkeit, hergestellt; und der Grad der Eispickeldurchdringungsbeständigkeit ist unter anderem eine Funktion der linearen Dichte des Garns und der Dichtheit der Gewebebindung. Je geringer die lineare Dichte des Garns und je dichter die Gewebebindung ist, um so größer ist die Eispickeldurchdringungsbeständigkeit. Zum Beispiel ist bekannt, daß gegen Durchdringung mit Eispickel ausgezeichnet beständige Gegenstände aus Aramidgarn mit einer linearen Dichte von weniger als 500 dtex, gewebt zu einem Gewebedichtefaktor von mindestens 0,75, hergestellt sind.
• „Gewebedichtefaktor” und „Deckfaktor” sind Namen, die der Dichte der Gewebebindung eines Gewebes gegeben werden. Deckfaktor ist ein berechneter Wert, der sich auf die Geometrie der Gewebebindung bezieht und den Prozentsatz der Bruttooberfläche eines Gewebes angibt, der durch Garne des Gewebes bedeckt ist. Die Gleichung, die zur Berechnung des Deckfaktors verwendet wird, ist wie folgt (aus Weaving: Conversion of Yarns to Fabric (Weben: Umwandlung von Garnen zu Gewebe), Lord und Mohamed, herausgegeben von Merrow (1982), Seiten 141–143):

d_W

= Breite des Kettgarns in dem Gewebe

d_f

= Breite des Schußgarns in dem Gewebe

p_W

= Teilung der Kettgarne (Fäden pro Längeneinheit)

p_f

= Teilung der Schußgarne


• Abhängig von der Art der Gewebebindung eines Gewebes kann der maximale Deckfaktor ziemlich niedrig sein, selbst wenn die Garne des Gewebes dicht zusammen liegen. Aus diesem Grund wird ein besser verwendbarer Indikator der Gewebebindungsdichte der „Gewebedichtefaktor” genannt. Der Gewebedichtefaktor ist ein Maß der Dichtheit einer Gewebebindung im Vergleich zu der maximalen Gewebebindungsdichte als Funktion des Deckfaktors. Gewebedichtefaktor = tatsächlicher Deckfaktor / maximaler Deckfaktor
• Zum Beispiel ist der maximale Deckfaktor, der für ein Gewebe mit Leinwandbindung möglich ist, 0,75; und ein Gewebe mit Leinwandbindung mit einem tatsächlichen Deckfaktor von 0,68 wird deshalb einen Gewebedichtefaktor von 0,91 haben. Die bevorzugte Gewebebindung für das dicht gewobene, gegen Durchdringung beständige Gewebe ist die Leinwandbindung.
• Flexible Gegenstände mit Messerdurchdringungsbeständigkeit sind unter Verwendung einer flexiblen, auf Metall basierenden Struktur in Kombination mit einem die Auftreffenergie absorbierenden Material oder einer sekundären Schicht von stichbeständigem Material hergestellt worden. Das die Auftreffenergie absorbierende Material oder die sekundäre Schicht von stichbeständigem Material waren notwendig, um die Leistung der flexiblen, auf Metall basierenden Struktur abzupolstern. Das die Auftreffenergie absorbierende Material könnte ein weiches Material mit einer Dicke sein, die beim Auftreffen von Energie dramatisch verringert wird, wie beispielsweise vernadeltes Filztextilmaterial oder Nichttextilmaterialien wie beispielsweise Kautschuk- oder Elastomerlagen oder Schaum. Sekundäres stichbeständiges Material kann zusätzlicher Kettenpanzer oder flexibles harzimprägniertes Gewebe aus hochfesten Fasern sein. Das in Kombination mit der auf Metall basierenden Struktur verwendete Material war, wenn in der Beschaffenheit Gewebe, entweder stark komprimierbar oder mit Harz imprägniert.
• Flexible ballistische Gegenstände werden unter Verwendung von genügend Schichten von Fasermaterial mit hoher Reißfestigkeit und hoher Zähfestigkeit hergestellt, um wirksam gegen eine spezifizierte Bedrohung zu sein. Die Schichten können Fasern aus Aramiden, Polyamiden, Polyolefinen oder anderen gewöhnlich für ballistischen Schutz verwendeten Fasern einschließen. Gewebe für ballistischen Schutz verwenden im allgemeinen Garne mit relativ hohen linearen Dichten und schenken, wenn gewebt, der Dichtheit der Gewebebindung wenig Beachtung, außer um extrem dichte Gewebebindungen zu vermeiden, um Beschädigung von Garnfasern zu vermeiden, die sich aus den Schwierigheiten des Webens ergeben.
• Um eine Schutzstruktur wirksam für Bedrohungen von sowohl Durchdringung durch Stechen als auch ballistische Bedrohungen zu machen, gab es Kombinationen von Material, wie früher in der US-Patentschrift 5472769 dargelegt und beschrieben wurde. Die Erfinder haben hier eine unterschiedliche Kombination von Materialien entdeckt, die eine bemerkenswerte Verbesserung im Schutz gegen die Dreifachbedrohung von Eispickeln, Messern und Ballistik ergeben.
• Die besondere Kombination dieser Erfindung, die spezielle durchdringungsbeständige Materialien und ballistisches Material benutzt, zeigt einen guten ballistischen Schutz und eine Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer, die viel größer ist als aus der Summe der Durchdringungsbeständigkeit der einzelnen Elemente der Kombination erwartet werden würde. Die einzelnen Elemente in der Kombination dieser Erfindung haben eine besondere Element-zu-Element-Beziehung.
• Es wurde entdeckt, daß die flexible, auf Metall basierende Struktur, wie sie in der Kombination dieser Erfindung verwendet wird, weder ein die Auftreffenergie absorbierendes Material noch eine sekundäre Schicht von stichbeständigem Material aus Schaum oder komprimierbarem oder mit Harz imprägniertem Gewebe benötigt. Die flexible, auf Metall basierende Struktur kann sich wo auch immer in dem Gegenstand dieser Erfindung befinden. Typischerweise wird diese Struktur ineinandergreifende Ringe oder eine Kombination von Ringen und Platten aufweisen. Die auf Metall basierende Struktur kann aus Stahl oder Titan oder dergleichen gemacht sein. Der Kettenpanzer sollte leicht und flexibel, doch stichbeständig sein. Es gibt keine anderen speziellen Anforderungen für den Kettenpanzer, aber wenn der Kettenpanzer aus Metallringen gemacht wird, wird bevorzugt, daß die Metallringe einen Durchmesser von etwa 1,0 mm bis etwa 20 mm haben. Der Durchmesser des zur Herstellung der Ringe verwendeten Drahts kann von 0,2 bis 2,0 mm reichen.
• Die Mehrzahl der dicht gewebten Gewebeschichten wird aus Garnen mit hochfesten Fasern hergestellt, wobei die Garne eine lineare Dichte von weniger als 500 dtex haben, und vorzugsweise haben die einzelnen Filamente in diesen Garnen eine lineare Dichte von 0,2 bis 2,5 dtex und stärker bevorzugt 0,7 bis 1,7 dtex. Diese Schichten werden aus Aramiden hergestellt. Das bevorzugte Material für diese Schichten sind Paraaramidgarne. Die bevorzugte lineare Dichte für die Garne beträgt 100 bis 500 dtex und diese Garne werden zu einem Gewebedichtefaktor von mindestens 0,95 gewebt. Es wird am meisten bevorzugt, daß die dicht gewebten Gewebeschichten eine Beziehung zwischen der linearen Dichte des Garns (dtex) und dem Gewebedichtefaktor wie folgt haben:
  Y > X 6,25 X 10^–4 + 0,69, wobei Y = Gewebedichtefaktor und X = lineare Dichte des Garns, wie in der zuvor erwähnten US-Patentschrift 5578358 offenbart ist.
• Die Mehrzahl von ballistischen Schichten kann gewebt oder nichtgewebt sein, und kann, wenn nichtgewebt, einheitlich gerichtet, von einer Webart oder dergleichen sein. Die Schichten können aus Aramid, Polyamid, Polyolefin oder anderen gewöhnlich für ballistischen Schutz verwendeten Polymeren hergestellt sein. Der bevorzugte Aufbau für diese ballistischen Schichten sind gewebte Paraaramidgarne mit einer linearen Dichte von 50 bis 3000 dtex. Wenn gewebt, wird Leinwandbindung bevorzugt, obwohl andere Gewebebindungstypen, wie beispielsweise Panamabindung, Satinbindung oder Diagonalbindung, verwendet werden können. Das bevorzugte Paraaramid ist Poly(p-phenylenterephthalamid).
• Garne, die in einer der Gewebeschichten dieser Erfindung verwendet werden, sollten eine Reißfestigkeit von größer als 20 Gramm pro dtex und so viel wie 50 Gramm pro dtex oder mehr; eine Bruchdehnung von mindestens 2,2% und so viel wie 6% oder mehr; und einen Modul von mindestens 270 Gramm pro dtex und so viel wie 2000 Gramm pro dtex oder mehr aufweisen.
• Eine Kombination der drei Elemente dieser Erfindung wird hergestellt, indem die drei in direkter Beziehung, mit anderen Schichtmaterialien dazwischen oder nicht, wie gewünscht, gegeneinandergelegt werden. Zu anderen Schichtmaterialien, die zwischen die drei Elemente gelegt werden können, gehören zum Beispiel wasserdichte Materialien, Antitraumamaterialien und dergleichen. Wie festgestellt worden ist, kann verbesserte Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer unter Verwendung von nur zwei der Elemente gemäß dieser Erfindung erhalten werden. Es ist auch verständlich, daß die äußere Oberfläche, oder Aufprallfläche, des Gegenstands dieser Erfindung nicht die absolut äußere Oberfläche oder die offen liegende Oberfläche des Gegenstands sein muß. Es genügt, wenn die äußere Oberfläche die äußere Oberfläche des Gegenstands dieser Erfindung ist. Das gleiche gilt für die innere Oberfläche. Die „innere Oberfläche” soll die innere Oberfläche des Gegenstands dieser Erfindung bezeichnen.
• Es wurde entdeckt, daß eine Kombination der Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer erzeugt, die viel größer ist als die Summe derjenigen Durchdringungsbeständigkeiten, die durch die einzeln genommenen Elemente gezeigt werden würden.
• Das Wesentliche dieser Erfindung liegt in der Entdeckung, daß eine Kombination von unterschiedlichen Materialien, wenn in einer Weise gestaltet, schlechte Ergebnisse ergibt, und wenn in einer anderen Weise gestaltet, unerwartet gute Ergebnisse ergibt. Die hohe Messerdurchdringungsbeständigkeit dieser Erfindung wird durch die flexible, auf Metall basierende Struktur bereitgestellt, ohne komprimierbare oder harzimprägnierte unterstützende Schichten zu erfordern, da die auf Metall basierende Struktur in dem Gegenstand sich in Kombination mit den anderen Elementen befindet. Die flexible, auf Metall basierende Struktur kann sich wo auch immer in dem Gegenstand befinden. Die hohe Eispickeldurchdringungsbeständigkeit dieser Erfindung wird durch die dicht gewebten Gewebeschichten bereitgestellt, und um die hohe Eispickeldurchdringungsbeständigkeit zu realisieren, müssen sich die dicht gewebten Gewebeschichten näher als die ballistischen Schichten an dem Auftreffen der Eispickelbedrohung – der Aufprallfläche – befinden. Die hohe ballistische Durchdringungsbeständigkeit dieser Erfindung wird durch die ballistischen Schichten bereitgestellt, die sich wo auch immer in dem Gegenstand befinden können, außer daß sie nicht an der Aufprallfläche liegen können.
• Unter den vorstehend gegebenen Begrenzungen zum Standort der Elemente ist es verständlich, daß es nur drei unterschiedliche Anordnungen für die Drei-Element-Ausführungsform dieser Erfindung gibt. Nämlich, von der äußeren Oberfläche oder der Aufprallfläche her, als: (1) auf Metall basierende Struktur, dicht gewebte Schichten, ballistische Schichten; (2) dicht gewebte Schichten, ballistische Schichten, auf Metall basierende Struktur; und (3) dicht gewebte Schichten, auf Metall basierende Struktur, ballistische Schichten.
• TESTVERFAHREN
• Lineare Dichte. Die lineare Dichte eines Garns wird bestimmt, indem eine bekannte Länge des Garns gewogen wird. „dtex” ist definiert als das Gewicht, in Gramm, von 10000 Meter des Garns.
• In der tatsächlichen praktischen Ausführung werden die gemessenen dtex einer Garnprobe, Testbedingungen und Probenkennzeichnung vor dem Start eines Tests in einen Computer eingegeben; der Computer zeichnet die Belastungs-Dehnungs-Kurve des Garns auf, während es zerrissen wird, und berechnet dann die Eigenschaften.
• Zugfestigkeitseigenschaften. Garne, die auf Zugfestigkeitseigenschaften getestet werden, werden zuerst konditioniert und dann zu einem Verzwirnungsmultiplikator von 1,1 verzwirnt. Der Verzwirnungsmultiplikator (TM) eines Garns ist definiert als: TM = (Umdrehungen/cm) (dtex)^1/2/30,3
• Die zu testenden Garne werden bei 25°C, 55% relativer Luftfeuchtigkeit für ein Minimum von 14 Stunden konditioniert und die Zugfestigkeitstests werden bei diesen Bedingungen durchgeführt. Reißfestigkeit (Bruchfestigkeit), Bruchdehnung und Modul werden bestimmt, indem Testgarne auf einem Instron-Testgerät (Instron Engineering Corp., Canton, Mass.) zerrissen werden.
• Reißfestigkeit, Dehnung und Anfangsmodul, wie sie in ASTM D2101-1985 definiert sind, werden unter Verwendung von Garneinspannlängen von 25,4 cm und einer Dehnungsrate von 50% Dehnung/Minute bestimmt. Der Modul wird aus dem Anstieg der Spannungs-Dehnungs-Kurve bei 1% Dehnung berechnet und ist gleich der Spannung in Gramm bei 1% Dehnung (absolut) mal 100, dividiert durch die lineare Dichte des Testgarns.
• Zähfestigkeit. Unter Verwendung der Spannungs-Dehnungs-Kurve aus dem Zugfestigkeitstesten wird die Zähfestigkeit als die Fläche (A) unter der Spannungs-Dehnungs-Kurve bis zu dem Punkt des Zerreißens des Garns bestimmt. Sie wird gewöhnlich unter Anwendung eines Planimeters bestimmt, wobei die Fläche in Quadratzentimetern bereitgestellt wird. Dtex (D) ist wie vorstehend unter „lineare Dichte” beschrieben. Zähfestigkeit (To) wird berechnet als To = A × (FSL/CFS) (CHS/CS) (1/D) (1/GL), wo

FSL

= vollständige Belastung in Gramm

CFS

= vollständige Registrierungsskala in Zentimetern

CHS

= Kreuzkopfgeschwindigkeit in cm/min

CS

= Registriergeschwindigkeit in cm/min

GL

= Einspannlänge des Testprüfkörpers in Zentimetern

• Digitalisierte Spannungs/Dehnungs-Werte können natürlich zur direkten Berechnung der Zähfestigkeit in einen Computer eingegeben werden. Das Ergebns ist To in dN/tex. Multiplikation mit 1,111 wandelt in g/Denier um. Wenn die Längeneinheiten überall die gleichen sind, berechnet die vorstehende Gleichung To in Einheiten, die nur durch diejenigen bestimmt werden, die für Kraft (FSL) und D ausgewählt sind.
• Durchdringungsbeständigkeit. Die Eispickeldurchdringungsbeständigkeit wird an einer Mehrzahl von Schichten der Gewebe unter Verwendung eines Eispickels, 18 Zentimeter (7 Zoll) lang und 0,64 Zentimeter (0,25 Zoll) im Schaftdurchmesser, mit einer Rockwell-Härte von C-42, bestimmt. Die Tests werden entsprechend dem HPW-Test TP-0400.03 (28. November 1994) von H. P. White Lab., Inc. durchgeführt. Die Testproben, plaziert auf einer Unterlage mit 10% Gelatine, werden mit dem Eispickel, der 7,35 Kilogramm (16,2 Pound) wiegt und aus verschiedenen Höhen fallen gelassen wird, geschlagen, bis die Durchdringung der Probe im Test erfolgt ist. Die Messerdurchdringungsbeständigkeit wird unter Verwendung der gleichen Verfahrensweise wie vorstehend angegeben bestimmt, außer daß der Eispickel durch ein Entbeinungsmesser (hergestellt von Russell Harrington Cutlery, Inc., Southbridge, Massachusetts, USA) mit einer einseitigen geschärfte Klinge, 15 cm (6 Zoll) lang und etwa 2 cm (0,8 Zoll) breit, spitz zulaufend und mit einer Rockwellhärte von C-55, ersetzt wird. Die Ergebnisse sind als Durchdringungsenergie (Joule) angegeben, indem Kilogramm-Meter, von der Energie bei der Durchdringungshöhe, mit 9,81 multipliziert werden.
• Ballistikleistung. Ballistiktests von den Mehrschichttafeln werden durchgeführt, um die ballistische Grenze (V50) entsprechend MIL-STD-662e, außer bei der Auswahl der Projektile, wie folgt zu bestimmen: Eine zu testende Tafel wird in einer Probenfassung plaziert, um die Tafel gespannt und senkrecht zu der Bahn der Testprojektile zu halten. Die Projektile sind 9-mm-Handgewehrkugeln mit Ganzmetallmantel, die 8,04 Gramm (124 Gran) wiegen, und werden aus einem Testgewehrlauf getrieben, der imstande ist, die Projektile mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abzufeuern. Der erste Schuß für jede Tafel ist für eine Projektilgeschwindigkeit, die schätzungsweise die wahrscheinliche Ballistikgrenze (V50) ist. Wenn der erste Schuß eine vollständige Durchdringung der Tafel ergibt, ist der nächste Schuß für eine Projektilgeschwindigkeit von etwa 15,2 Meter (50 Fuß) pro Sekunde geringer, um eine teilweise Durchdringung der Tafel zu erreichen. Wenn andererseits der erste Schuß keine Durchdringung oder teilweise Durchdringung ergibt, ist der nächste Schuß für eine Geschwindigkeit von etwa 15,2 Meter (50 Fuß) pro Sekunde höher, um eine vollständige Durchdringung zu erhalten. Nach Erhalt einer teilweisen und einer vollständigen Projektildurchdringung, werden nachfolgende Geschwindigkeitszunahmen oder – abnahmen von etwa 15,2 Meter (50 Fuß) pro Sekunde verwendet, bis genug Schüsse abgegeben sind, um die Ballistikgrenze (V50) für diese Tafel zu bestimmen.
• Die Ballistik-Grenze (V50) wird berechnet, indem das arithmetische Mittel einer gleichen Anzahl von mindestens drei der höchsten Auftreffgeschwindigkeiten mit teilweiser Durchdringung und der niedrigsten Auftreffgeschwindigkeiten mit vollständiger Durchdringung gefunden wird, mit der Maßgabe, daß es einen Unterschied von nicht mehr als 38,1 Metern (125 Fuß) pro Sekunde zwischen den höchsten und den niedrigsten einzelnen Auftreffgeschwindigkeiten gibt.
• KONTROLLBEISPIELE 1–4
• Tests für diese Kontrollbeispiele wurden unter Verwendung verschiedenartiger dicht gewebter und ballistischer Schichten von Aramidkontrollgarn durchgeführt. Das Garn war Poly(p-phenylenterephthalamid)-Garn, verkauft von E. I. du Pont de Nemours and Company unter der Handelsmarke Kevlar^®.
• Das dicht gewebte durchdringungsbeständige Element wurde unter Verwendung von zehn (10) Schichten von Gewebe, gewebt aus 220-dtex-Aramidgarn mit einer Reißfestigkeit von 24,3 Gramm pro dtex, einem Modul von 630 Gramm pro dtex und einer Bruchdehnung von 3,5%, in einer Leinwandbindung mit 27,5 × 27,5 Fäden pro Zentimeter und einem Gewebedichtefaktor von 0,995 hergestellt. Das Element hatte eine Flächendichte von 1,27 kg/m² (nachstehend als „A” gekennzeichnet).
• Das ballistische Element wurde unter Verwendung von achtzehn (18) Schichten von Gewebe, gewebt aus 930-dtex-Aramidgarn mit einer Reißfestigkeit von 24,0 Gramm pro dtex, einem Modul von 675 Gramm pro dtex und einer Bruchdehnung von 3,4%, in einer Leinwandbindung mit 12,2 × 12,2 Fäden pro Zentimeter und einem Gewebedichtefaktor von 0,925 hergestellt. Dieses Element hatte eine Flächendichte von 4,00 kg/m² (nachstehend als „B” gekennzeichnet).
• Die Aufgabe dieser Kontrollbeispiele war, eine Datengrundlage für die Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer ohne Verwendung der flexiblen, auf Metall basierenden Struktur bereitzustellen.
• Die Schichten wurden einzeln und in Kombination auf die Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer und in zwei Fällen auf die ballistische Grenze getestet. Die Kombination wurde hergestellt, indem die Elemente direkt gegeneinander gelegt wurden. Die Ergebnisse der Teste sind in der Tabelle angegeben, wo „äußere Oberfläche” die Aufprallfläche für die Tests darstellt.

  Kontrollbeispiel	Äußere Oberfläche	Innere Oberfläche	Durchdringungsenergie (Joule)		Ballistische Grenzen V50 (m/s)
  			Eispickel	Messer
  1	B	nein	0,8	4,5	442
  2	A	nein	20,1	1,8	-
  3	B	A	3,7	8,5	-
  4	A	B	137	8,5	478

• Die Durchdringungsenergie ist das Testergebnis, in Joule, für den Durchdringungsbeständigkeitstest, der in den Testverfahren beschrieben ist. Man beachte, daß das ballistische Element allein („B”) geringe Beständigkeit gegen Eispickeldurchdringung und relativ geringe Beständigkeit gegen Messerdurchdringung zeigte. Das „A”-Element allein zeigte beachtliche Eispickelbeständigkeit und sehr kleine Messerbeständigkeit. Wenn A und B zum Testen mit B als der Aufprallfläche kombiniert wurden, waren Eispickel- und Messerbeständigkeit beide niedrig.
• Wenn A und B zum Testen mit A als der Aufprallfläche kombiniert wurden, war die Eispickelbeständigkeit sehr hoch.
• BEISPIELE 5,7 und 8, und Kontrollbeispiele 6 und 9
• Tests für die folgenden Beispiele wurden unter Verwendung der gleichen Elemente, A und B, durchgeführt, wie sie in den Kontrollbeispielen 1–4 verwendet wurden; und flexible, auf Metall basierende Strukturen wurden wie folgt verwendet:
  C1-1 Schicht von Kettenpanzerlage, die vier geschweißte Ringe von 0,8 mm Durchmesser aus Edelstahl, die durch jeden Ring hindurchgingen, und ein Flächengewicht von 3,19 kg/m² aufwies.
  C2-1 Schicht von Kettenpanzerlage, die vier geschweißte Ringe von 0,9 mm Durchmesser aus Edelstahl, die durch jeden Ring hindurchgingen, und ein Flächengewicht von 4,11 kg/m² aufwies.
• Verschiedene Kombinationen der Elemente wurden auf die Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer und, in zwei Fällen, die ballistische Grenze getestet. Ergebnisse der Tests sind in der Tabelle angegeben, wo „äußere Oberfläche” die Aufprallfläche für den Test darstellt.

  Beispiel	Äußere Oberfläche	Mittlere Oberfläche	Innere Oberfläche	Durchdringungenergie (Joule)		Ballistische Grenzen V50 (m/s)
  				Eispickel	Messer
  5	C1	A	B	114	>180	473
  Kontrolle 6	B	C1	A	7,3	54,2	469
  7	A	C1	B	114	164,7	-
  8	C2	A	B	128,3	>180	-
  Kontrolle 9	B	C2	A	12,8	137,3	-

• Es wird vermerkt, daß im Vergleich mit den Kontrollbeispielen die Zugabe der flexiblen, auf Metall basierenden Strukturen die Messerdurchdringungsbeständigkeit stark verbessert. Jedoch liegt der bedeutsamste Faktor und das stärkste Kennzeichen einer Ausführungsform dieser Erfindung bei der verbesserten Messerdurchdringungsbeständigkeit, die erhalten wird, wenn das dicht gewebte Element (A) sich näher als das ballistische Element (B) an der Aufprallfläche befindet. Man vergleiche die Beispiele 5 und 6, die Beispiele 7 und 6 und die Beispiele 8 und 9.
• BEISPIEL 10 UND KONTROLLBEISPIEL 11
• Tests für die folgenden Beispiele wurden unter Verwendung der gleichen Elemente, A und B, durchgeführt, wie sie hier vorher verwendet wurden, und die flexible, auf Metall basierende Struktur war:
  C3-1 Schicht von Aluminiumplatten, etwa 2 cm × 2,5 cm × 0,1 cm, zusammengehalten von Ringen, die durch jede Ecke jeder Platte hindurchgingen, und ein Basisgewicht von 4,13 kg/m².
• Verschiedene Kombinationen der Elemente wurden auf Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer getestet. Die Ergebnisse der Tests sind in der Tabelle angegeben, wo „äußere Oberfläche” die Aufprallfläche für die Tests darstellt.

  	Äußere	Mittlere	Innere	Durchdringungsenergie (Joule)
  	Oberfläche	Oberfläche	Oberfläche	Eispickel Messer
  Beispiel
  10	C3	A	B	>180 >180
  Kontrolle	B	C3	A	45,8 173,9
  11

• Es wird vermerkt, daß, wenn auch C3 Verbesserung für Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer in beiden von den getesteten Konfigurationen im Vergleich mit der gleichen Konfiguration unter Verwendung von C1 und C2 in den vorigen Beispielen bereitstellt, die Messerdurchdringungsbeständigkeit am meisten bei Verwendung der Konfiguration verbessert wird, wo das dicht gewebte Element (A) sich näher als das ballistische Element (B) an der Aufprallfläche befindet.
• KONTROLLBEISPIELE 12, 13 UND 14
• Tests wurden mit einem Ziel in Richtung verbesserten Schutzes gegen Eispickel und Messer unter Auslassung des ballistischen Elements aus dem Gegenstand durchgeführt.
• Die flexible, auf Metall basierende Struktur war das Kettenpanzerelement C1 von Beispiel 5, und die dichtgewebte durchdringungsbeständige Gewebeschicht wurde mit „A1” bezeichnet und war die gleiche wie Element A, vorstehend, aber wurde unter Verwendung von dreißig (30) Schichten des Gewebes anstatt von zehn (10) hergestellt und hatte eine Flächendichte von 3,81 kg/m².
• Ebenfalls als eine Komponente in einem Kontrollbeispiel wurde eine Aramidgewebestruktur verwendet, die unter Verwendung von Garnen aus Aramidfaser, gewebt aus 930-dtex-Aramidgarn mit einer Reißfestigkeit von 24,0 Gramm pro dtex, einem Modul von 675 Gramm pro dtex und einer Bruchdehnung von 3,4%, in einer Leinwandbindung mit 12,2 × 12,2 Fäden pro Zentimeter und einem Gewebedichtefaktor von 0,925 hergestellt wurde. Dreißig (30) Schichten wurden verwendet und die Komponenten hatten eine Flächendichte von 6,81 kg/m² (gekennzeichnet als A2).
• Verschiedene Kombinationen von A1, A2 und C1 wurden auf Beständigkeit gegen Durchdringung mit Eispickel und Messer getestet. Die Ergebnisse der Tests sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

  Beispiel	Äußere Oberfläche	Innere Oberfläche	Durchdringungsenergie (Joule)
  			Eispickel	Messer
  Kontrolle 12	A1	keine	>180	9,0
  Kontrolle 13	C1	A2	3,7	>180
  Kontrolle 14	C1	A1	>180	>180

• Es wird vermerkt, daß, während A1 Eispickeldurchdringungsbeständigkeit bereitstellt, die Kombination von C1 und Schichten aus einem nicht so dicht gewebten Aramidgewebe sehr geringe Eispickeldurchdringungsbeständigkeit bereitstellt. Die Kombination von C1 und A1, als ein Gegenstand dieser Erfindung, zeigt bemerkenswert gute Durchdringungsbeständigkeit gegen sowohl Eispickel als auch Messer.

Claims (10)

1. Gegen Durchdringung mit Messer, Eispickel und ballistische Bedrohung beständiger Gegenstand, umfassend eine flexible Metallstruktur aus ineinandergreifenden Metallringen oder einer Kombination von Metallringen und -platten, eine Mehrzahl von dicht gewebten, gegen Durchdringung beständigen Gewebeschichten aus Gewebe in Leinwandbindung, das aus Aramidgarn mit einer linearen Dichte von weniger als 500 dtex gewebt ist und dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe zu einem Gewebedichtefaktor von mindestens 0,95 gewebt worden ist; und eine Mehrzahl von gegen ballistische Bedrohung beständigen Schichten, wobei der Gegenstand eine äußere Oberfläche hat und die Mehrzahl von dicht gewebten, gegen Durchdringung beständigen Gewebeschichten sich näher als die Mehrzahl von ballistischen Schichten an der äußeren Oberfläche befindet, und wobei die äußere Oberfläche die Aufprallfläche für Durchdringungsbedrohungen ist.
2. Gegen Durchdringung mit Messer, Eispickel und ballistische Bedrohung beständiger Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand eine äußere Oberfläche und eine innere Oberfläche haf und die flexible Metallstruktur sich irgendwo in dem Gegenstand befindet, die Mehrzahl von dicht gewebten, gegen Durchdringung beständigen Gewebeschichten sich an der äußeren Oberfläche oder angrenzend an die flexible Metallstruktur befindet, wenn die flexible Metallstruktur an der äußeren Oberfläche ist, und die Mehrzahl von ballistischen Schichten näher als die Mehrzahl von dicht gewebten, gegen Durchdringung beständigen Gewebeschichten an der inneren Oberfläche ist.
3. Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Aramidgarn Paraaramidgarn ist.
4. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Garn der gegen Durchdringung beständigen Schichten eine lineare Dichte von 100 bis 500 dtex und Filamente mit einer linearen Dichte von 0,7 bis 1,7 dtex aufweist.
5. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gegen ballistische Bedrohung beständigen Schichten aus Fasern hergestellt sind, die eine Bruchdehnung von mehr als 2,2%, einen Modul von mehr als 270 Gramm pro dtex und eine Reißfestigkeit von mehr als 20 Gramm pro dtex zeigen.
6. Gegenstand nach Anspruch 5, wobei Fasern der gegen ballistische Bedrohung beständigen Schichten Garne mit einer linearen Dichte von 50 bis 3000 dtex sind.
7. Gegenstand nach Anspruch 6, wobei die Garne der gegen ballistische Bedrohung beständigen Schichten gewebt sind.
8. Gegenstand nach Anspruch 6, wobei die Garne der gegen ballistische Bedrohung beständigen Schichten vliesartig sind.
9. Gegenstand nach Anspruch 6, wobei die Garne der gegen ballistische Bedrohung beständigen Schichten Paraaramid sind.
10. Gegenstand nach Anspruch 6, wobei die Garne der gegen ballistische Bedrohung beständigen Schichten Polyethylen sind.