EP0769130B1 - Verfahren zur herstellung von ausformungen in flächengebilden aus aramiden - Google Patents

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EP0769130B1
EP0769130B1 EP95922493A EP95922493A EP0769130B1 EP 0769130 B1 EP0769130 B1 EP 0769130B1 EP 95922493 A EP95922493 A EP 95922493A EP 95922493 A EP95922493 A EP 95922493A EP 0769130 B1 EP0769130 B1 EP 0769130B1
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EP
European Patent Office
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molding
aramide
process according
antiballistic
flat
Prior art date
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EP95922493A
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English (en)
French (fr)
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EP0769130A1 (de
Inventor
Achim Fels
Jörg Wintersieg
Michael Mohr
Dieter Holzhauer
Franz Palzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Triumph International AG
Acordis AG
Original Assignee
Akzo Nobel Faser AG
Triumph International AG
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Publication date
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Application filed by Akzo Nobel Faser AG, Triumph International AG filed Critical Akzo Nobel Faser AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0471—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers
    • F41H5/0485—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers all the layers being only fibre- or fabric-reinforced layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/911—Penetration resistant layer

Definitions

  • the invention relates to a method for producing moldings in fabrics made from aramids, particularly in textile fabrics made from aramid fibers.
  • Aramid fibers are used in a number of areas of application where high strength, low flammability or good antiballistic effectiveness are required. Of great importance among these areas of application are all those which serve to protect people against the effects of projectiles, fragments and the like.
  • Ball and splinter protection vests are made from several layers of fabric made of aramid fibers. Such fabrics are also used in antiballistic helmets, further in various areas of object protection.
  • fabrics made of aramids are very often used in antiballistic helmets.
  • the shaping takes place in part by deep-drawing the fabrics embedded in a matrix resin, as described, for example, in US Pat. No. 3,956,447.
  • the treatment conditions must be matched to the resin of the matrix. This means that, depending on the type of resin, work is carried out at relatively low temperatures. In this case, it is usually not possible to achieve irreversible deformations of the reinforcement fabrics embedded in or impregnated with resins, which form the actual antiballistic protective layers.
  • the task was to provide a method by means of which it is possible, in a cost-effective manner, to deform sheets of aramids, in particular fabrics made of aramid fibers, in a cost-effective manner and which shows the same antiballistic activity at the deformed points as at the not deformed places.
  • this object can be achieved in a particularly advantageous manner if the deformations of the aramids are carried out by means of a molding process.
  • the task is solved in a particularly advantageous manner by the antiballistic materials which are well adapted to the body shapes by means of molding and thus the creation of increased wearing comfort.
  • Sheet materials made of aramids are often used for antiballistic protective clothing.
  • the aramids are usually in the form of fibers which have been processed into textile fabrics, in particular fabrics.
  • aromatic polyamide fibers is also used for such fibers.
  • Corresponding fibers are commercially available, for example, under the brand name Twaron R.
  • Aramids are to be understood as meaning polyamides which are at least partially composed of aromatic compounds.
  • the polyamides are formed, for example by polycondensation of acids or their chlorides with amines, both the acid component and the amine component can consist wholly or partly of an aromatic compound.
  • Aramids in the sense of the invention are also understood to mean polyamides in which only one of the two basic components is wholly or partly formed from aromatic compounds.
  • An aramide well known in the fiber industry and used particularly frequently consists of p-phenylene terephthalamide, i.e. in this case the acid component is terephthalic acid and the amine component is p-phenylenediamine.
  • the fibers made of aramids which are preferred for the production of antiballistic materials, are mainly used as filament yarns.
  • the titer of these yarns is usually in a range between 400 and 3,400 dtex.
  • Yarns made from staple fibers can also be used find, but this results in a lower strength compared to filament yarns, which means that a loss of antiballistic effectiveness must be accepted.
  • Fabrics made from aramid fibers are often used in antiballistic protective clothing.
  • the deformation according to the invention should not be limited to the use of fabrics, since other textile and non-textile fabrics such as foils, knitted fabrics, nonwovens, laid scrims etc. made of aramids can also be deformed using this method.
  • Textile fabrics are to be understood to mean all fabrics made of fibers, such as woven fabrics, knitted fabrics, nonwovens, fiber fabrics, etc. Tissues are preferred for carrying out the method according to the invention.
  • Molding is a process similar to deep drawing, which is well known in the corsetry industry.
  • the molding machines used for this purpose also referred to as molding presses, are also well known to those skilled in the corsetry industry.
  • Sheet materials made of thermoplastic materials are particularly suitable for deep drawing or molding.
  • aramids are not considered to be thermoplastics, since they have no defined melting and softening points and decompose before melting. It was therefore very surprising that it was possible to use the method according to the invention to deform fabrics made from aramids in such a way that a permanent new shape could be achieved without loss of antiballistic activity and that such an irreversible deformation, for example the antiballistic layers of protective clothing for women , became possible.
  • the essential part of a molding machine is the so-called tool.
  • the molding specialist understands this to mean the device provided for the shaping, that is, in the case of a shaping of a bust part for Women's clothing, a shape modeled on the female breast, which consists of a positive and a negative part.
  • the positive part is the part of the device adapted to the shape of the breast with a convex shape, that is to say one that is curved outwards, while the negative part is concave, that is to say deepened or curved inwards.
  • the positive and negative parts are coordinated in size.
  • the positive or negative part can be moved.
  • the piece to be deformed is placed between the positive and negative part and by moving the movable machine part down or up, this piece is pressed into the mold and deformed accordingly.
  • the tool on the molding presses can be replaced so that a wide variety of shapes can be created.
  • any desired breast size can be shaped by changing the tool.
  • a temperature range of 180 - 300 ° C has proven to be favorable for fabrics made from aramids.
  • a temperature range of 200-280 ° C is preferred, particularly preferably 210-270 ° C.
  • the pressure during forming should be between 4 and 8 bar (400 - 800 kPa). A range between 5 and 7 bar (500-700 kPa) is preferred. These pressure specifications are the pressure set on the machine. The effective pressure on the material to be shaped cannot be measured on molding machines.
  • the shaping can be carried out discontinuously or continuously.
  • the antiballistic layers of aramids provided for women's protective clothing are cut and then opened individually molded in a molding press.
  • the shaping can also take place on pieces from which the blanks are made after the molding treatment.
  • the invention is not intended to be limited to the deformation of individual layers. Tests have shown that several layers can be deformed at the same time. This is possible up to 10 layers, the packages to be deformed should preferably have up to 4 layers, single-layer molding is particularly preferred. By retrofitting the machines accordingly, it is possible to deform packages containing up to 20 layers.
  • packages are to be understood as superimposed flat structures. These are not solidified with the help of a synthetic resin.
  • a continuous mode of operation is also possible if appropriate machines that are known in the molding industry are available. On these machines, a fabric web or a web of another fabric is fed to the molding tool and intermittently deformed there. In the continuous mode of operation, cutting is usually done after shaping.
  • the material to be tested When testing the protective effect against the bombardment with bullets, the material to be tested, deformed on a molding press, is bombarded in several layers one above the other. The number of layers is chosen so that it corresponds to the conditions as they exist in the protective vest.
  • the bombardment is carried out with 9 mm para-ammunition from a distance of 10 m at a bombardment angle of 90 °.
  • the antiballistic effect is checked on the one hand by detecting a possible bullet, on the other hand by examining the change in a plasticine mass behind the material to be bombarded. For this purpose, the depth of impression of the projectile in the plasticine mass is determined, with which an approximate measure for the energy effect of a projectile on the human body in the event of a bombardment is to be determined.
  • the police departments allow up to 44 mm as the depth of penetration into the plasticine mass.
  • the aramid fabrics formed by molding are preferably used in the form of fabrics as antiballistic layers in women's bulletproof vests.
  • the construction and manufacture of such bulletproof vests is described in patent application P 44 23 198.9, which was filed with the German Patent Office at the same time.
  • the above-mentioned bombardment results and the results of the exemplary embodiments show that the sheet-like structures produced according to the invention, as antiballistic layers for women's protective vests, offer the same protection as non-deformed antiballistic layers.
  • Cuts for protective vests were cut out of a fabric made of aramid fibers, for the manufacture of which yarns with a titer 930 dtex were used, with a weight of 202 g / m 2 and a thickness of 0.30 mm.
  • a bust was individually molded on these blanks by means of molding. The temperature was 240 ° C, the machine pressure was 6 bar (600 kPa). A total of 28 layers of these blanks were put together in a package and welded into a PVC sleeve, on which a bust part had also previously been molded.
  • the antiballistic package thus produced was subjected to a bombardment test according to the conditions specified above, the bombardment taking place at the locations formed by means of molding for the bust part. With a total of four hits, no bullet was found at these points.
  • the values for the penetration depth in plasticine were between 28 and 37 mm. The requirements of the German police for use as protective clothing were therefore fully met.
  • Example 1 was repeated, a temperature of 210 ° C. and a machine pressure of 5 bar (500 kPa) being set during molding.
  • the bombardment test was carried out in the same manner as in Example 1 with 28 layers which had been welded into a PVC envelope. In this case too, a total of four hits did not result in a bullet at the points deformed by Molden.
  • the values for the penetration depth in plasticine were between 26 and 33 mm. Thus, the requirements of the German police for use as protective clothing were also fully met in this test.
  • Example 1 was repeated, with a temperature of 270 ° C. and a machine pressure of 7 bar (700 kPa) being set during molding.
  • the bombardment test was carried out in the same manner as in Example 1 with 28 layers which had been welded into a PVC envelope. In this case too, a total of four hits did not result in a bullet at the points deformed by Molden.
  • the values for the penetration depth in plasticine were between 33 and 42 mm. Thus, the requirements of the German police for use as protective clothing were also fully met in this test.
  • a fabric with a weight of 190 g / m 2 and a thickness of 0.30 mm was produced from yarns made of aramid fibers with a yarn titer 1 100 dtex. Cuts for splinter protection vests were cut out of this fabric. A bust was individually molded on the blanks molded. The temperature here, as in Example 1, was 240 ° C., the machine pressure was 6 bar (600 kPa). The blanks were processed into a test package for splinter protection vests. For this purpose, a total of 14 layers of these blanks were put together in a package and sewn together along the edges for the attempted bombardment.
  • the antiballistic package produced in this way was subjected to a splinter bombardment at the points deformed by molds in accordance with the conditions of STANAG 2920.
  • the bombardment was carried out with 1.1 g fragments.
  • a V50 value of 467 m / sec was registered when the dry package was bombarded.
  • the V50 value was 466 m / sec.
  • the V50 value was 437 m / sec at the shaped points and 436 m / sec at the non-deformed points.
  • a further deformation test was carried out with cuts from the fabric produced according to Example 4, the conditions being set as in Example 2 (temperature 210 ° C., machine pressure 5 bar).
  • the fabric blanks deformed according to these conditions were processed into test packages for splinter protection vests and subjected to a splinter bombardment.
  • a V50 value of 465 m / sec was found in the formed areas in the dry state, in the wet state the V50 value was 437 m / sec.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ausformungen in Flächengebilden aus Aramiden, besonders in textilen Flächengebilden aus Aramidfasern.
  • Aramidfasern finden in einer Reihe von Einsatzgebieten, in denen hohe Festigkeiten, geringe Brennbarkeit oder gute antiballistische Wirksamkeit gefordert werden, Verwendung. Von großer Bedeutung sind unter diesen Einsatzgebieten alle diejenigen, die dem Schutz von Personen gegen die Einwirkung von Geschossen, Splittern und dgl. dienen.
  • So werden Kugel- und Splitterschutzwesten aus mehreren Lagen übereinander angeordneter Gewebe aus Aramidfasern hergestellt. Auch in antiballistsichen Helmen finden solche Gewebe Einsatz, weiter in verschiedenen Einsatzgebieten des Objektschutzes.
  • Durch den vermehrten Einsatz weiblicher Sicherheitskräfte muß Schutzkleidung zur Verfügung gestellt werden, die den weiblichen Körperformen möglichst gut angepaßt ist. Die bisher hierfür vorgeschlagenen Problemlösungen, wie sie beispielsweise in US-A 4 183 097, GB-A 2 231 481, US-A 5 020 157 oder US-A 4 578 821 beschrieben sind, lassen sich nur kostenaufwendig herstellen und bieten darüberhinaus nicht den von weiblichen Sicherheitskräften geforderten Tragekomfort.
  • Weiter finden Flächengebilde aus Aramiden, besonders Gewebe aus Aramidfasern, sehr häufig in antiballistischen Helmen Einsatz. Hier erfolgt die Formgebung teilweise durch Tiefziehen der in ein Matrixharz eingebetteten Gewebe, wie dies beispielsweise in US-A 3 956 447 beschrieben ist. Bei solchen Verfahren müssen jeweils die Behandlungsbedingungen auf das Harz der Matrix abgestimmt werden. Dies bedeutet, daß, je nach Art des Harzes, bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen gearbeitet wird. Hierbei gelingt es meistens nicht, irreversible Verformungen der in Harze eigebetteten oder mit Harzen imprägnierten Armierungsgewebe, die die eigentlichen antiballistischen Schutzlagen bilden, zu erzielen.
  • Ein Verformungsverfahren für Folien und Filme aus Aramiden wurde in US 5 273 705 beschrieben. Hier wird unter Mitverwendung einer hohen Menge eines Quellmittels, das die Verformung ermöglicht, gearbeitet. Dieses Verfahren ist nicht nur sehr kostenaufwendig, es ist auch wegen einiger der vorgeschlagenen Quellmittel aus ökologischer Sicht bedenklich.
  • Deshalb bestand die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe auf eine kostengünstige Weise ohne zusätzliche Hilfsmittel eine Verformung von Flächengebilden aus Aramiden, besonders Geweben aus Aramidfasern, möglich ist und das an den verformten Stellen die gleiche antiballistische Wirksamkeit zeigt wie an den nicht verformten Stellen.
  • Überraschend wurde gefunden, daß diese Aufgabe in besonders vorteilhafter Weise gelöst werden kann, wenn die Verformungen der Flächengebilde aus Aramiden mittels eines MoldingVerfahrens vorgenommen werden. Neben der Möglichkeit, auf diese Weise zum Beispiel antiballistische Schutzkleidung für Damen kostengünstig ohne Verlust an antiballistischer Wirksamkeit herstellen zu können, wird die Aufgabenstellung durch die mittels Moldens an die Körperformen gut angepaßten antiballistischen Materialien und damit der Schaffung eines erhöhten Tragekomforts, in besonders vorteilhafter Weise gelöst.
  • Für antiballistische Schutzkleidung finden häufig Flächengebilde aus Aramiden Einsatz. Die Aramide liegen hierfür üblicherweise in Form von Fasern, die zu textilen Flächengebilden, besonders Geweben verarbeitet worden sind, vor. Für solche Fasern ist auch die Bezeichnung aromatische Polyamidfasern, gebräuchlich. Entsprechende Fasern sind beispielsweise unter dem Markennamen TwaronR im Handel.
  • Unter Aramiden sind Polyamide zu verstehen, die mindestens teilweise aus aromatischen Verbindungen aufgebaut sind. Bei der Bildung der Polyamide, die beispielsweise durch Polykondensation von Säuren bzw. deren Chloriden mit Aminen erfolgt, kann sowohl die Säurekomponente als auch die Aminkomponente ganz oder teilweise aus einer aromatischen Verbindung bestehen. Unter Aramiden im Sinne der Erfindung sollen aber auch Polyamide verstanden werden, bei denen nur eine der beiden Grundkomponenten ganz oder teilweise aus aromatischen Verbindungen gebildet wird.
  • Ein in der Faserindustrie gut bekanntes und besonders häufig eingesetztes Aramid besteht aus p-Phenylenterephthalamid, d.h. die Säurekomponente ist in diesem Fall die Terephthalsäure und die Aminkomponente das p-Phenylendiamin.
  • Die zur Herstellung von antiballistischen Materialien bevorzugt verwendeten Fasern aus Aramiden finden vor allem als Filamentgarne Einsatz. Die Titer dieser Garne liegen üblicherweise in einem Bereich zwischen 400 und 3 400 dtex. Garne aus Spinnfasern können zwar ebenfalls Verwendung finden, diese ergeben aber im Vergleich zu Filamentgarnen eine geringere Festigkeit, womit auch ein Verlust an antiballistischer Wirksamkeit in Kauf genommen werden muß.
  • In antiballistischer Schutzkleidung finden häufig Gewebe aus Aramidfasern Anwendung. Die erfindungsgemäße Verformung soll aber nicht auf die Verwendung von Geweben beschränkt bleiben, da sich andere textile und nichttextile Flächengebilde wie Folien, Maschenwaren, Vliesstoffe, Fadengelege etc. aus Aramiden ebenfalls mit diesem Verfahren verformen lassen. Unter textilen Flächengebilden sind alle aus Fasern gebildeten Flächengebilde wie Gewebe, Maschenwaren, Vliesstoffe, Fasergelege etc. zu verstehen. Gewebe werden für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt.
  • Das Molden ist ein dem Tiefziehen ähnliches Verfahren, das in der Miederwarenindustrie allgemein bekannt ist. Die hierfür eingesetzten Moldingmaschinen, auch als Moldingpressen bezeichnet, sind ebenfalls dem Fachmann der Miederwarenindustrie gut bekannt.
  • Zum Tiefziehen bzw. Molden eignen sich besonders Flächengebilde aus thermoplastischen Materialien. Aramide zählen aber nicht zu den Thermoplasten, da sie keinen definierten Schmelz- und Erweichungspunkt aufweisen und sich vor dem Schmelzen zersetzen. Es war deshalb sehr überraschend, daß es gelang, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Flächengebilde aus Aramiden so zu verformen, daß eine permanente neue Form ohne Verlust an antiballistischer Wirksamkeit erreicht werden konnte und daß so eine irreversible Verformung, zum Beispiel der antiballistischen Lagen von Damen-Schutzbekleidung, möglich wurde.
  • Der wesentliche Teil einer Moldingmaschine ist das sogenannte Werkzeug. Hierunter versteht der Molding-Fachmann die für die Formgebung vorgesehene Vorrichtung, also, im Falle einer Ausformung eines Büstenteils für Damenbekleidung, eine der weiblichen Brust nachgebildete Form, wobei diese aus einem Positiv- und einem Negativteil besteht. Der Positivteil ist der der Brustform angepaßte Vorrichtungsteil mit einer konvexen, also nach außen gewölbten Form, während der Negativteil konkav, also vertieft bzw. nach innen gewölbt ist. Positiv- und Negativteil sind in der Größe aufeinander abgestimmt. Je nach Art der Maschine ist der Positiv- oder der Negativteil verfahrbar. Das zu verformende Stück wird hierbei zwischen Positiv- und Negativteil gelegt und durch Runter- oder Hochfahren des verfahrbaren Maschinenteils wird dieses Stück in die Form gedrückt und in dieser entsprechend verformt.
  • Das Werkzeug an den Moldingpressen ist auswechselbar, so daß die verschiedensten Formgebungen erfolgen können. Im Falle von Damenschutzkleidung kann durch Wechseln des Werkzeugs jede gewünschte Brustgröße ausgeformt werden.
  • Zu den wichtigsten Parametern der Formgebung auf Moldingmaschinen zählen die Temperatur und der Druck beim Verformen. Für Flächengebilde aus Aramiden hat sich ein Temperaturbereich von 180 - 300 °C als günstig erwiesen. Bevorzugt wird ein Temperaturbereich von 200 - 280 °C, besonders bevorzugt 210 - 270 °C.
  • Der Druck beim Verformen soll zwischen 4 und 8 bar (400 - 800 kPa) liegen. Bevorzugt wird ein Bereich zwischen 5 und 7 bar (500 - 700 kPa). Bei diesen Druckangaben handelt es sich um den an der Maschine eingestellten Druck. Der effektiv auf das zu verformende Material einwirkende Druck ist an Moldingmaschinen nicht meßbar.
  • Das Verformen kann diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen. Bei der erstgenannten Arbeitsweise werden beispielsweise die für Damen-Schutzkleidung vorgesehenen antiballistischen Lagen aus Aramiden zugeschnitten und dann auf einer Molding-Presse einzeln verformt. In gleicher Weise kann das Verformen auch an Stücken, aus denen nach der Molding-Behandlung die Zuschnitte angefertigt werden, erfolgen.
  • Die Erfindung soll aber nicht auf das Verformen von Einzellagen beschränkt bleiben. Versuche haben gezeigt, daß auch mehrere Lagen gleichzeitig verformt werden können. Dies ist bis zu 10 Lagen möglich, bevorzugt sollten die zu verformenden Pakete bis zu 4 Lagen aufweisen, besonders bevorzugt wird das einlagige Molden. Durch entsprechende Umrüstung der Maschinen ist es aber möglich, Pakete, die bis zu 20 Lagen enthalten, zu verformen.
  • Unter Paketen sind im Sinne der Erfindung übereinander liegende Flächengebilde zu verstehen. Diese sind nicht mit Hilfe eines Kunstharzes miteinander verfestigt.
  • Neben der diskontinuierlichen ist auch eine kontinuierliche Arbeitsweise möglich, wenn entsprechende Maschinen, die in der Molding-Industrie bekannt sind, zur Verfügung stehen. Auf diesen Maschinen wird eine Gewebebahn oder eine Bahn eines anderen Flächengebildes dem Molding-Werkzeug zugeführt und dort intermittierend verformt. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise erfolgt das Zuschneiden üblicherweise nach dem Verformen.
  • Wie oben bereits ausgeführt, war es überraschend, daß an den verformten Stellen eines Gewebes aus Aramidfasern die Gewebe-Eigenschaften gegenüber den unverformten Stellen weitgehend unverändert bleiben. Untersuchungen haben gezeigt, daß sich auch die Gewebedicke durch das Verformen nur unwesentlich verringert. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß durch den Verformungsvorgang die sogenannte Einarbeitung des Gewebes verringert wird. Unter Einarbeitung ist das Verhältnis der Länge des Garnes in gestrecktem Zustand zur Länge des in das Gewebe eingearbeiteten Garnes zu verstehen, wobei bei Zahlenangaben auf die Länge des gestreckten Garnes bezogen wird. Die hierbei durchzuführenden Messungen und Berechnungen sind in DIN 53 852 festgelegt.
  • Die durch das Verformen weitgehend unverändert gebliebenen Eigenschaften von Geweben aus Aramidfasern zeigen sich vor allem beim Beschußversuch. Durch diesen wird die Wirksamkeit von Kugel- oder Spitterschutzkleidung getestet.
  • Beim Testen der Schutzwirkung gegen den Beschuß mit Kugeln wird das zu prüfende, auf einer Moldingpresse verformte Material in mehreren Lagen übereinander liegend beschossen. Die Zahl der Lagen wird so gewählt, daß sie den Verhältnissen, wie sie in der Schutzweste vorliegen, entspricht. Der Beschuß wird mit 9 mm Para-Munition aus 10 m Entfernung in einem Beschußwinkel von 90° durchgeführt. Die Prüfung des antiballistischen Effektes erfolgt einmal durch Feststellen eines eventuellen Durchschußes, zum anderen durch Prüfung der Veränderung einer hinter dem zu beschießenden Material angebrachten Plastilinmasse. Hierzu wird die Eindrucktiefe des Geschosses in der Plastilinmasse festgestellt, womit ein ungefähres Maß für die Energiewirkung eines Geschosses auf den menschlichen Körper im Falle eines Beschusses ermittelt werden soll. Als Eindringtiefe in die PlastilinMasse werden von den Polizei-Dienststellen, je nach Spezifikation, bis zu 44 mm zugelassen.
  • Die Beschußversuche wurden an Geweben aus Aramidfasern, an denen zuvor mit Hilfe eines Moldingverfahrens ein Büstenteil ausgeformt worden war, vorgenommen. Der Beschuß erfolgte an den ausgeformten Stellen. Bei allen durchgeführten Versuchen wurde, wie durch die Ausführungsbeispiele noch gezeigt wird, an den mittels Moldens umgeformten Stellen kein Durchschuß festgestellt. Die Eindringtiefe in Plastilin lag zwischen 26 und 42 mm und damit unterhalb der zulässigen Höchstgrenze.
  • Die mittels Moldens umgeformten Flächengebilde aus Aramiden finden bevorzugt in Form von Geweben als antiballistische Lagen in Damen-Kugelschutzwesten Verwendung. Der Aufbau und die Herstellung solcher Kugelschutzwesten ist in der zeitgleich beim Deutschen Patentamt ersthinterlegten Patentanmeldung P 44 23 198.9 beschrieben. Die oben genannten Beschußergebnisse sowie die Ergebnisse der Ausführungsbeispiele zeigen, daß die erfindungsgemäß hergestellten Flächengebilde als antiballistische Lagen für Damen-Schutzwesten den gleichen Schutz bieten wie nicht verformte antiballistische Lagen.
  • Dies gilt auch für Splitterschutzwesten für Damen, die besonders im militärischen Bereich Verwendung finden. Zur Prüfung des für solche Westen geforderten Schutzeffektes werden insgesamt 14 Lagen von Geweben aus Aramidfasern, an denen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Büstenteil ausgeformt wurde, zu einem Paket zusammengelegt und zur Vorbereitung für den Beschußversuch längs der Ränder miteinander vernäht. Das so hergestellte antiballistische Paket wird einem Splitterbeschuß nach den Bedingungen von STANAG 2920 ausgesetzt. Der Beschuß erfolgt mit 1,1 g-Splittern. Hierbei wird der V50-Wert registriert. Dieser Wert bedeutet, daß bei der genannten Geschwindigkeit eine Penetrationswahrscheinlichkeit von 50 % besteht. Bei Splitterschutzwesten wird auch eine gute antiballistische Wirksamkeit in nassem Zustand gefordert. Deshalb wird zur Prüfung des Schutzeffektes bei Materialien für Splitterschutzwesten der V50-Wert auch in nassem Zustand ermittelt.
  • Die ermittelten Ergebnisse der Beschußversuche zeigen, daß die antiballistische Wirksamkeit von Flächengebilden aus Aramiden durch das Molden nicht beeinträchtigt wird und daß überraschenderweise an den durch Molden veränderten Stellen der gleiche Schutzeffekt erzielt werden kann wie an den nicht veränderten Stellen. Damit ist die besondere Eignung von Flächengebilden aus Aramiden, die durch Molden verformt worden sind, für die Herstellung von Kugel- und Splitterschutzkleidung für Damen sowie für antiballistische Helme bewiesen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein deutlicher Fortschritt in der Herstellung von Schutzkleidung, soweit diese Verformungen zur Anpassung an die Körperformen erfordert, erzielt. Ohne Verlust an Schutzwirkung läßt sich somit auf einem kostengünstigen Wege mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens Schutzkleidung herstellen, die ein hohes Maß an Tragekomfort bietet und besonders hierin gegenüber der nach den bisherigen Herstellungsweisen produzierten Schutzkleidung einen deutlichen Vorteil aufweist.
    • Ausführungsbeispiele Beispiel 1
  • Aus einem Gewebe aus Aramidfasern, für dessen Herstellung Garne mit einem Titer 930 dtex eingesetzt wurden, mit einem Gewicht von 202 g/m2 und einer Dicke von 0,30 mm wurden Zuschnitte für Schutzwesten ausgeschnitten. An diesen Zuschnitten wurde einzeln ein Büstenteil mittels Moldens ausgeformt. Die Temperatur betrug hierbei 240 °C, der Maschinendruck lag bei 6 bar (600 kPa). Insgesamt 28 Lagen dieser Zuschnitte wurden zu einem Paket zusammengelegt und in eine PVC-Hülle, an der zuvor ebenfalls mittels Moldens ein Büstenteil ausgeformt worden war, eingeschweißt. Das so hergestellte antiballistische Paket wurde einem Beschußversuch nach den oben angegebenen Bedingungen unterzogen, wobei der Beschuß an den mittels Moldens für das Büstenteil ausgeformten Stellen erfolgte. Bei insgesamt vier Treffern wurde in keinem Fall ein Durchschuß an diesen Stellen festgestellt. Die Werte für die Eindringtiefe in Plastilin lagen zwischen 28 und 37 mm. Somit wurden die Forderungen der deutschen Polizei für die Verwendung als Schutzkleidung voll erfüllt.
    • Beispiel 2
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei beim Molden eine Temperatur von 210 °C und ein Maschinendruck von 5 bar (500 kPa) eingestellt wurde. Der Beschußversuch erfolgte in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 mit 28 Lagen, die in eine PVC-Hülle eingeschweißt worden waren. Auch hier wurde bei insgesamt vier Treffern in keinem Fall ein Durchschuß an den durch Molden verformten Stellen festgestellt. Die Werte für die Eindringtiefe in Plastilin lagen zwischen 26 und 33 mm. Somit wurden die Forderungen der deutschen Polizei für die Verwendung als Schutzkleidung auch bei diesem Versuch voll erfüllt.
    • Beispiel 3
  • Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei beim Molden eine Temperatur von 270 °C und ein Maschinendruck von 7 bar (700 kPa) eingestellt wurde. Der Beschußversuch erfolgte in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 mit 28 Lagen, die in eine PVC-Hülle eingeschweißt worden waren. Auch hier wurde bei insgesamt vier Treffern in keinem Fall ein Durchschuß an den durch Molden verformten Stellen festgestellt. Die Werte für die Eindringtiefe in Plastilin lagen zwischen 33 und 42 mm. Somit wurden die Forderungen der deutschen Polizei für die Verwendung als Schutzkleidung auch bei diesem Versuch voll erfüllt.
    • Beispiel 4
  • Für die Weiterverarbeitung zu Splitterschutzwesten wurde aus Garnen aus Aramidfasern mit einem Garntiter 1 100 dtex ein Gewebe mit einem Gewicht von 190 g/m2 und einer Dicke von 0,30 mm hergestellt. Aus diesem Gewebe wurden Zuschnitte für Splitterschutzwesten ausgeschnitten. An den Zuschnitten wurde einzeln ein Büstenteil mittels Moldens ausgeformt. Die Temperatur betrug hierbei, wie in Beispiel 1, 240 °C, der Maschinendruck lag bei 6 bar (600 kPa). Die Zuschnitte wurden zu einem Testpaket für Splitterschutzwesten verarbeitet. Hierzu wurden insgesamt 14 Lagen dieser Zuschnitte zu einem Paket zusammengelegt und für den Beschußversuch längs der Ränder miteinander vernäht. Das so hergestellte antiballistische Paket wurde an den durch Molden verformten Stellen einem Splitterbeschuß nach den Bedingungen von STANAG 2920 ausgesetzt. Der Beschuß erfolgte mit 1,1 g-Splittern. Hierbei wurde beim Beschuß des trockenen Paketes ein V50-Wert von 467 m/sec registriert. An den nicht verformten Stellen lag der V50-Wert bei 466 m/sec. Auch beim Beschuß in nassem Zustand wurden an ausgeformten und nicht verformten Stellen nahezu die gleichen Werte erzielt. An den ausgeformten Stellen lag der V50-Wert bei 437 m/sec und an den nicht verformten Stellen bei 436 m/sec.
    • Beispiel 5
  • Mit Zuschnitten aus dem gemäß Beispiel 4 hergestellten Gewebe wurde ein weiterer Verformungsversuch durchgeführt, wobei die Bedingungen analog Beispiel 2 eingestellt wurden (Temperatur 210 °C, Maschinendruck 5 bar). Die nach diesen Bedingungen verformten Gewebezuschnitte wurden zu Testpaketen für Splitterschutzwesten verarbeitet und einem Splitterbeschuß unterzogen. Hier wurde an den ausgeformten Stellen in trockenem Zustand ein V50-Wert von 465 m/sec festgestellt, in nassem Zustand lag der V50-Wert bei 437 m/sec.
    • Beispiel 6
  • In einem weiteren Versuch wurden Zuschnitte aus dem gemäß Beispiel 4 hergestellten Gewebe nach den Bedingungen von Beispiel 3 verformt (Temperatur 270 °C, Maschinendruck 7 bar). Die nach diesen Bedingungen verformten Gewebezuschnitte wurden zu Testpaketen für Splitterschutzwesten verarbeitet und einem Splitterbeschuß unterzogen. Hier wurde an den ausgeformten Stellen in trockenem Zustand ein V50-Wert von 461 m/sec und in nassem Zustand von 432 m/sec festgestellt.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von Ausformungen in Flächengebilden aus Aramiden, besonders in textilen Flächengebilden aus Aramidfasern, die in Form von Einzellagen oder in Form von Paketen übereinander liegender, nicht mit einem Kunstharz miteinander verfestigter Flächengebilde vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausformen durch Molden auf einer Moldingmaschine in einem Temperaturbereich von 180 - 300 °C und bei einem Maschinendruck von 4 - 8 bar (400 - 800 kPa) vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molden in einem Temperaturbereich von 200 - 280 °C vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molden in einem Temperaturbereich von 210 - 270 °C vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Molden bei einem Maschinendruck von 5 - 7 bar (500 - 700 kPa) vorgenommen wird.
  5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächengebilde Gewebe aus Aramidfasern sind.
  6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Molden diskontinuierlich an einzelnen Lagen der Flächengebilde vorgenommen wird.
  7. Verfahren nach mindestens einem der Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Molden diskontinuierlich an Paketen mit 2 - 10 Lagen gleichzeitig vorgenommen wird.
  8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Molden kontinuierlich erfolgt.
  9. Flächengebilde aus Aramiden, hergestellt nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß es ganz oder teilweise durch Molden verformt worden ist.
  10. Flächengebilde aus Aramiden, besonders Gewebe aus Aramidfasern, hergestellt nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß es ein für Damenbekleidung mittels Moldens ausgeformtes Büstenteil enthält.
  11. Flächengebilde aus Aramiden, besonders Gewebe aus Aramidfasern, hergestellt nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß es eine durch Molden erzeugte Kopfform, die das Flächengebilde für die Weiterverarbeitung zu Helmen geeignet macht, enthält.
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