EP1219915A1 - Ballistische Weste - Google Patents

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EP1219915A1
EP1219915A1 EP00204641A EP00204641A EP1219915A1 EP 1219915 A1 EP1219915 A1 EP 1219915A1 EP 00204641 A EP00204641 A EP 00204641A EP 00204641 A EP00204641 A EP 00204641A EP 1219915 A1 EP1219915 A1 EP 1219915A1
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EP
European Patent Office
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vest
fibers
layers
hppe
packets
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00204641A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Lodewijk Lindemulder
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Koninklijke DSM NV
Original Assignee
DSM NV
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the packs of layers of the second fiber type make up 40-80 percent by weight of the vest. With a weight percentage below 40%, the price advantage in the case of a complete PBO vest is too small. If the weight percentage is higher than 80%, the amount of aramid or HPPE required to obtain the SK 1 protection factor is such that the surface weight of the vest exceeds 4.1 kg / m 2 .
  • HPPE fibers are stretched ultra-high Molecular polyethylene fibers.
  • Ultra high molecular polyethylene fibers exist made of polyethylene with an average molecular weight of at least 500,000 kg / kmol. The molecular weight is preferably more than 2,000,000 kg / kmol.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine ballistische Weste mit einem SK 1-Schutzfaktor und einem Oberflächengewicht zwischen 3,7 und 4,1 kg/m<2>, enthaltend einen Stapel flexibler Päckchen mit unidirektional angeordneten Schichten, diese hauptsächlich bestehend aus einem ersten Fasertyp, nämlich PBO-Fasern, wobei die Fasern in einer unidirektionalen Schicht hauptsächlich parallel verlaufen und zu den Fasern der benachbarten Schicht einen Winkel bilden, der 0 Grad übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Weste an Körper- oder Schussseite aus Päckchen von Schichten eines zweiten Fasertyps besteht, dass diese Päckchen von Schichten des zweiten Fasertyps 40-80 Gewichtsprozent der Weste bilden und vornehmlich Aramid- oder HPPE-Fasem enthalten, wobei sich die Päckchen von Aramid- oder HPPE-Schichten an der Schussseite der Weste befinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine ballistische Weste mit Schutzfaktor SK 1 und einem Oberflächengewicht zwischen 3,7 und 4,1 kg/m2 und die einen Stapel flexibler Päckchen enthält, die aus unidirektionalen Schichten zusammengesetzt sind, bestehend größtenteils aus einem ersten Fasertyp, nämlich Polybenzoxazol (PBO), wobei die Fasern in einer unidirektionalen Schicht hauptsächlich parallel verlaufen und zu den Fasern der benachbarten Schicht einen Winkel bilden, der größer ist als 0 Grad.
Ballistische Westen, die aus unidirektionalen PBO-Faserschichten bestehen und sich durch einen SK1-Schutzfaktor auszeichnen, sind dem Markt bekannt. Zur Erlangung des SK 1-Schutzfaktors ist ein Oberflächengewicht von ca. 3,7 kg/m2 erforderlich.
Der Nachteil einer solchen Weste liegt in den hohen Kosten für Päckchen von unidirektio-nalen Schichten aus PBO-Faser.
Das Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Weste, die höchstens 2,6 kg/m2 unidirektionale Schichten aus PBO-Faser enthält, wobei der SK 1-Schutzfaktor gewahrt bleibt und das Oberflächengewicht um nicht mehr als 10% zunimmt.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass die Weste an Körperoder Schussseite aus Päckchen von Schichten eines zweiten Fasertyps besteht, dass diese Päckchen von Schichten des zweiten Fasertyps 40-80 Gewichtsprozent der Weste bilden und vornehmlich Aramid- oder HPPE-Fasem enthalten, wobei sich die Päckchen von Aramid- oder HPPE-Schichten an der Schussseite der Weste befinden. Bei der Herstellung der Schichten des zweiten Fasertyps verdienen HPPE-Fasern den Vorzug.
So wird erreicht, dass eine Weste entsteht, die bei einem Oberflächengewicht von 3,7 bis 4,1 kg/m2 und einem SK 1-Schutzfaktor höchstens 2,46 kg/m2 PBO UD enthält.
Wie sich überraschenderweise herausstellte, benötigt man bei der Substitution von PBO durch Aramid oder HPPE an der Körperseite der Weste weniger Aramid oder HPPE, als angesichts des Gewichts einer kompletten Aramid- bzw. HPPE-Weste mit SK 1-Schutzfaktor zu erwarten gewesen wäre.
Die Päckchen von Schichten des zweiten Fasertyps bilden 40-80 Gewichtsprozent der Weste. Bei einem Gewichtsprozentsatz unter 40% fällt der Preisvorteil im Falle einer kompletten PBO-Weste zu gering aus. Liegt der Gewichtsprozentsatz höher als 80%, so benötigt man zur Erlangung des SK 1-Schutzfaktors eine so große Menge Aramid oder HPPE, dass das Oberflächengewicht der Weste den Wert von 4,1 kg/m2 übersteigt.
Unter HPPE-Fasem versteht man gestreckte ultrahohe Molekular-Polyethylenfasern. Ultrahohe Molekular-Polyethylenfasern bestehen aus Polyethylen mit einem durchschnittlichen Molgewicht von mindestens 500 000 kg/kmol. Das Molgewicht beträgt vorzugsweise mehr als 2 000 000 kg/kmol.
Das Kürzel "SK 1-Schutz" bedeutet, dass die Weste den durch die Norm der Deutschen Schutzklasse 1 gestellten Anforderungen entspricht.
Im Allgemeinen besteht eine Weste aus einem Stapel von Päckchen aus starken Fasern. Diese Päckchen können aus zwei oder mehr Schichten unidirektionaler Fasern aufgebaut sein. Dabei verlaufen die Fasern meist parallel und bilden zu den Fasern einer benachbarten Schicht einen Winkel, der größer als 0 Grad ist. Ein Päckchen sollte vorzugsweise aus zwei oder vier Schichten bestehen.
Die Weste umfasst vorzugsweise 50-70 Gewichtsprozent Schichten der zweiten Sorte. Dadurch wird erreicht, dass das Gewicht um weniger als 5% von dem einer Weste abweicht, die ganz aus PBO-Schichten zusammengesetzt ist.
Unter "Fasern" verstehen wir hier gestreckte Objekte, deren Länge bedeutend größer ist als ihre Breite oder Stärke. Fasern enthalten kontinuierliche Mono- und Multifilamente wie Stapel- oder Schnittfasern.
Die Bezeichnung "starke Fasern" deutet in dieser Neuentwicklung in der Regel Fasern mit einer Stärke von mindestens 6 dN/tex, einem Modulus von mindestens 130 dN/tex und einer Bruchenergie von mindestens 8 J/g an. Den Vorzug verdienen starke Fasern, Fasern mit einer Stärke von mindestens 10 dN/tex, einem Modulus von mindestens 200 dN/tex und einer Bruchenergie von mindestens 20 J/g. Größeren Vorzug verdienen Fasern mit einer Stärke von mindestens 16 dN/tex, einem Modulus von mindestens 400 dN/tex und einer Bruchenergie von mindestens 27 J/g. Den größten Vorzug jedoch verdienen Fasern mit einer Stärke von mindestens 28 dN/tex, einem Modulus von mindestens 1200 dN/tex und einer Bruchenergie von mindestens 40 J/g erwiesen. Als starke Fasern kommen sowohl Aramid- als auch HPPE-Fasern in Frage. Bevorzugt werden HPPE-Fasem.
BEISPIELE
Die Norm Schutzklasse 1 (Oktober 2000) besteht aus 6 Tests:
  • Munition 9 mm, Geco-Stahlmantel auf 410 ± 10 m/s, Weible Plastilin:
    • Beschuss 90° (senkrecht) bei Zimmertemperatur
    • Beschuss 90° bei einer Temperatur von 70° C
    • Beschuss 90° bei einer Temperatur von -20° C
    • Beschuss bei Zimmertemperatur (unter 25° C)
    • Aufgesetzter Schuss (100 N), Winkel 90° bei Zimmertemperatur
    • Beschuss auf Verbund, der 30 Minuten in Wasser eingetaucht wurde, Winkel 90°.
    • Munition 9mm para Geco Steel Jacket.
    Alle Westen werden dem SK 1-Normtest unterzogen. Die in den Beispielen und den Vergleichenden Experimenten an erster Stelle genannten Päckchen befinden sich an der Schussseite der Weste. Die Ergebnisse des SK 1-Tests werden in Tabelle 1 aufgeführt.
    Materialien
    Als PBO-Faser wurde Zylon® von Toyobo verwendet.
    Als HPPE-Faser wurde Dyneema® SK 76 verwendet.
  • a) Zylon UD SB, ein Päckchen von zwei (0/90) Schichten unidirektionalem PBO, an beiden Seiten mit einem PE-Film versehen; Oberflächengewicht 97 g/m2.
  • b) Dyneema UD SB21, ein Päckchen von vier (0/90/90/0) Schichten unidirektionalen HPPE-Fasern (Dyneema SK 76), an beiden Seiten mit einem PE-Film versehen; Oberflächengewicht 145 g/m2.
    • Beispiel 1
    15 Päckchen Dyneema UD SB21 (2,18 kg/m2) + 16 Päckchen Zylon UD (1,55 kg/m2) = 3,73 kg/m2. Dieser Wert entspricht 58 Gewichtsprozent HPPE und 42 Gewichtsprozent PBO eines Oberflächengewichts, das mit nahezu 100% PBO übereinstimmt.
    Vergleichendes Experiment A
    Dyneema UD SB21, 34 Päckchen = 4,93 kg/m2
    Vergleichendes Experiment B
    Zylon UD SB21, 38 Päckchen = 3,69 kg/m2
    Vergleichendes Experiment C
    16 Päckchen Zylon UD + 16 Päckchen Dyneema UD SB21 (1,57 + 2,2 = 3,89 kg/m2)
    Vergleichendes Experiment D
    16 Päckchen Zylon UD + 15 Päckchen Dyneema UD SB21 (1,57 + 2,17 = 3,75 kg/m2)
    Vergleichendes Experiment E
    16 Päckchen Zylon UD + 16 Päckchen Dyneema UD SB21 (1,57 + 2,3 = 3,9 kg/m2)
    Vergleichendes Experiment F
    18 Päckchen Zylon UD + 16 Päckchen Dyneema UD SB21 (1,75 + 2,32 = 4,07 kg/m2)
    Vergleichendes Experiment G
    20 Päckchen Zylon UD + 16 Päckchen Dyneema UD SB21 (1,96 + 2,32 = 4,3 kg/m2)
    Beispiel / Vergleichendes Experiment SK 1
    1 +
    A +
    B +
    C -
    D -
    E -
    F -
    G +
    Wie die Beispiele und Vergleichenden Experimente zeigen, konnte der SK 1-Schutzfaktor für eine Weste von weniger als 4,1 kg/m2 und weniger als 70 Gewichtsprozent PBO-Fasern in der Zusammenstellung von Beispiel 1 erreicht werden.

    Claims (3)

    1. Ballistische Weste mit einem SK 1-Schutzfaktor und einem Oberflächengewicht zwischen 3,7 und 4,1 kg/m2, enthaltend einen Stapel flexibler Päckchen mit unidirektional angeordneten Schichten, diese hauptsächlich bestehend aus einem ersten Fasertyp, nämlich PBO-Fasern, wobei die Fasern in einer unidirektionalen Schicht hauptsächlich parallel verlaufen und zu den Fasern der benachbarten Schicht einen Winkel bilden, der 0 Grad übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Weste an Körper- oder Schussseite aus Päckchen von Schichten eines zweiten Fasertyps besteht, dass diese Päckchen von Schichten des zweiten Fasertyps 40-80 Gewichtsprozent der Weste bilden und vornehmlich Aramid- oder HPPE-Fasern enthalten, wobei sich die Päckchen von Aramid- oder HPPE-Schichten an der Schussseite der Weste befinden.
    2. Ballistische Weste nach Anspruch 1, in der die Päckchen von Schichten des zweiten Fasertyps 50-70 Gewichtsprozent der Weste bilden.
    3. Ballistische Weste, in der die Schichten des zweiten Typs vornehmlich HPPE-Fasern enthalten.
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    ES (1) ES2267664T3 (de)

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    ATE335980T1 (de) 2006-09-15
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    ES2267664T3 (es) 2007-03-16

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