NO317763B1 - Stikk-motstandsdyktig materiale, belagt baerer til bruk med dette og klaer laget av dette materialet - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et stikk-motstandsdyktig materiale som består av en bærer belagt med faste partikler som er anbrakt på en bunke av tøystoff. Oppfinnelsen vedrører videre det belagte bærermaterialet til å bli brukt med dette, og til klær bestående av slikt stikk-motstandsdyktig materiale og til vatteringen basert på materialet i henhold til oppfinnelsen som er innpasset i slike klær.

Fra internasjonal patentsøknad WO 94/09656 er det kjent et materiale som er i stand til å motstå skjæring. Spesielt hansker til bruk av kirurger blir laget av dette materialet. Kirurgen må være beskyttet mot glipping av kniven han bruker for å utføre en operasjon eller mot skaden fra brukne ben som stikker ut og lignende. Materialet som brukes til slike hansker, er bygget opp av flere lag, nærmere bestemt et utvendig lag, et innvendig lag og et mellomliggende lag. Korn av et slipemateriale blir anbrakt mellom lagene. Kornene som brukes har en diameter på maksimalt 0,15 mm. Det er viktig at kirurgen som har på seg hanskene laget av et slikt materiale, foruten å være beskyttet av hansken, også beholder berøringsfølelsen i hendene. Dette er bare mulig hvis materialet hansken er laget av, er tynt, og i den ovenfor nevnte internasjonale patentsøknaden er det indikert en samlet tykkelse på materialet på ca. 1,5 mm. Hansker av denne typen er i stand til å gi den ønskede effekt for en kirurg. Hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er imidlertid å fremskaffe et materiale som er i stand til å motstå kraftig stikking med en kniv, slik at materialet som oppfinnelsen er rettet mot, kan anvendes i klær for polititjenestemenn, soldater og lignende personell.

Fra den internasjonale patentsøknaden WO 96/03277 er det kjent et materiale som gir beskyttelse mot knivstikk og anslag av kuler og lignende, slik at det kan anvendes i en skuddsikker vest som også er i stand til å motstå knivstikk. Kjernen i materialet er tilveiebrakt ved å dekke en bærer av Aramid med et keramisk materiale ved hjelp av plasmasputtering. Således blir et keramisk belegg med en tykkelse på maksimalt 100 fim (mindre enn 0,1 mm), fortrinnsvis 20 - 40 um, anbrakt på laget av plastmateriale. Tilstedeværelsen av det keramiske belegget på bæreren av plastmaterialet gjør klesplagget forholdsvis stivt. Hensikten med oppfinnelsen er å fremskaffe et klesplagg som er elastisk og lett å ha på, men som ikke desto mindre gir den ønskede motstand mot knivstikk.

Fra EP-A-0 499 812 er det kjent et klesplagg som er motstandsdyktig mot treff av kuler og også mot angrep med kniv. Korn av glass eller keramisk materiale med en diameter på 4 -18 mm er der anbrakt på en bærer. Et slikt materiale er relativt tungt og ikke særlig elastisk, men det hindrer effektivt gjennomtrengning av en kule, selv om det er mindre effektivt mot knivstikk.

Forskning rettet mot å finne et materiale som er i stand til å motstå knivstikk og som er lett å ha på seg, har resultert i utviklingen av materialet som det refereres til innledningsvis, og som er kjennetegnet ved at belegget på bæreren består av slipemiddelpartikler med en diameter på 0,1 - 3 mm, og at stoffbunken er tykkere enn 1,5 mm.

Fra US-A-4,292,882 er det kjent et materiale for tilvirkning av en skuddsikker vest. Materialet er bygget opp av flere stofflag, der spesielt lag M inneholder keramiske partikler. Partiklene er innesluttet i stoffet ved hjelp av et resin-materiale, og de forskjellige lagene er bundet sammen mange forskjellige steder, slik at en får et laminat. US publikasjonen vier ingen oppmerksomhet når det gjelder virkemåten til materialet for å forhindre gjennomtrengning med stikkvåpen. I tillegg er materialet stivt og ikke særlig elastisk å bruke, slik at dets brukskomfort er utilfredsstillende.

Materialet i henhold til oppfinnelsen kan anvendes som et stikk-motstandsdyktig lag, og spesielt som et lett og tredimensjonalt elastisk og smidig lag, eller bli brukt i kombinasjon med en underliggende stoffbunke. Materialet gir menneskekroppen en veldig høy grad av beskyttelse mot stikkvåpen og skarpe og/eller spisse gjenstander, slik som kniver, stiletter, økser, nåler og lignende. Det kan således fremskaffes beskyttende klær for polititjenestemenn, voktere og andre offentlige tjenestemenn ansvarlig for orden, slik at disse personene er utstyrt med bedre beskyttelse mot stikkvåpen. Den bedrede beskyttelsen kan kombineres med å fremskaffe en ønsket brukskomfort av beskyttende klær fordi materialet er elastisk og smidig og har lav vekt. Mer presist er disse ønskede egenskapene oppnådd ved å bruke et materiale som definert i underkravene.

Ifølge prinsippene til oppfinnelsen blir tuppen og skjæreoverflaten av kniven skadet når stikkvåpenet kommer i kontakt med slipepartiklene, og etter dette kan de underliggende beskyttende lagene, slik som bunken av Aramidstoff, stoppe den skadde kniven eller moderere den så kraftig at den eventuelle graden av gjennomtrengning i det beskyttende klesplagget er akseptabel. Skaden blir utført av tilstedeværelsen av slipepartikler, som har blitt anbrakt på bæreren ved hjelp av et festemiddel. En annen fordel er det faktum at graden av beskyttelse ikke avhenger av vinkelen som kniven treffer det beskyttende laget med. Det beskyttende laget har ikke en foretrukket retning, slik at materialet kan bli brukt i alle mulige retninger for fremstilling av klesplagg, og kan bli skåret for å bli skreddersydd for brukeren av beskyttelsesklesplagget.

Ifølge oppfinnelsen er det laget et materiale som er bygget opp av finkornede slipepartikler med en diameter på 0,1 - 3 mm, fortrinnsvis 0,3 - 0,9 mm, som er bundet til et støttende syntetisk stoff eller bærer ved hjelp av en film av et festemiddel (f.eks. en egnet limtype). Ett eller to lag av det belagte bærermaterialet blir plassert i en stoffbunke. Det fremskaffede materialet innehar således stikk-motstandsdyktige egenskaper. Festemiddelet blir tatt på bæreren før slipepartiklene blir strødd oppå. Så blir de ubundne tiloversblivende slipepartiklene fjernet ved å snu bæreren opp-ned eller slå den ut, og til slutt blir festemiddelet herdet eller tørket. Bæreren er fortrinnsvis et Ararnidstoff (930 dTex tråd, slik som Twaron CT eller Kevlar 129 med en vekt på 200 g/m<2>). Stoffbunken er fortrinnsvis laget av samme Ararnidstoff som bæreren.

I prinsippet er det mulig å bruke syntetiske stoff til bæreren. Eksperimenter har imidlertid vist at de beste resultatene blir oppnådd ved å bruke stoff laget av ballistisk Nylon- eller Ararnidstoff. Vanligvis er Aramidfibre delvis dekket med olje eller annet smøremiddel for å lette vevingen. Ararnidstoff er ofte behandlet med en vannawisende substans, fordi fuktighet har en uheldig effekt på den ballistiske yteevnen til Aramid. Ifølge oppfinnelsen er det foretrukket å bruke Ararnidstoff der disse hjelpesubstansene har blitt fjernet før vevingen, og som ikke har vært gjenstand for den vannavstøtende behandlingen. Dette fører til en forbedret binding mellom slipepartiklene og baererstoffet som en følge av bedre heft av festemiddelfilmen til Aramidbæreren.

Fra EP-A-0 499 812 er det kjent at relativt store slipepartikler har en positiv effekt på de ballistiske egenskapene til en kompositt. Prosjektiler, slik som kuler, blir skadet og fragmentert av disse slipepartiklene, og som et resultat av dette kan de gjøre betydelig mindre skade. Fra undersøkelser har det imidlertid blitt klart at forholdsvis små slipepartikler, som er omgitt av den minst mulige mengde av et resin eller et festemiddel, gir stikk-motstandsdyktige egenskaper. På denne enden er det mulig å bruke spesielt slipepartikler slik som silisiumkarbid, titankarbid, aluminiumoksid, wolframkarbid, titan-nitrid, silisiumnitrid, hardt glass og andre materialer som har en hardhet på mer enn 8 på Moh-skalaen. Ønskede egenskaper blir oppnådd spesielt ved å bruke silisiumkarbid-partikler med en partikkelstørrelse på 0,3 - 0,9 mm. Hardheten til slipepartiklene må være større enn hardheten til stikkvåpenet, og slipepartiklene må sikre at den spisse tuppen av stikkvåpenet blir sløvet under "anslag" av stikkvåpenet, slik at gjennomtrengningskraften, og spesielt skjærekraften, til stikkvåpenet blir redusert over en veldig kort tidsperiode i en slik grad at de underliggende lagene av beskyttelsesklærne (bunken av stoff) kan stoppe kniven og absorbere energien av anslaget. Slipepartiklene må bli hindret fra å bli løsrevet fra bæreren i øyeblikket av anslag av stikkvåpenet, eller fra å bli tvunget fra hverandre under stikkingen. Dette blir virkeliggjort spesielt ved hjelp av et passende festemiddelsystem.

Festemiddelfilmen fungerer ved å holde slipekornene i posisjon under stikking, og ved å hindre dem fra å bli flyttet eller tvunget til siden, slik at de er i stand til å utføre sin "sløvende" virkning. I tillegg til dette fungerer festemiddelfilmen ved å forhindre slipekornene i å bli revet løs fra bæreren. Sammensetningen av festemiddelfilmen må følgelig være slik at det oppnås en skikkelig binding, både med slipepartiklene og med den stofflignende bæreren. Videre må ikke festemiddelfilmen være for myk eller for sviktende. Da generelt hardhet og stivhet av en herdbar festemiddelfilm går hånd i hånd, må en sikre at festemiddelfilmen blir anvendt så tynt som mulig før påstrøing av slipepartiklene. Forskning har vist at festemiddelet må frembringe en fleksibel elastisk film etter herding. Spesielt kan et festemiddel som inneholder polyuretan eller et bituminøst festemiddel, være vellykket for denne hensikten. I praksis kan et festemiddel markedsført av firmaet Cindu Chemicals of Uithoorn (NL) under varemerket Cinducoat bli brukt i denne hensikt. Dette festemiddelet er en bitumenøs emulsjon. For å videre forhindre forskyvning av partiklene, kan det være en fordel å anvende en andre festemiddelfilm på den partikkeldekkede bæreren. Bæreren med dette belegget blir så plassert på bunken med stoff i ett eller to lag. I prinsipp ligger den belagte bæreren løst på stoffbunken. For å lette tilpasningen til klær og for å forhindre den fra å forskyve seg innenfor klærne, kan den belagte bæreren bli festet til stoffbunken nær hjørnene eller langs kantene. I prinsippet består selve stoffbunken av lag av Ararnidstoff eller lignende som er plassert løst oppå hverandre. For å forhindre lagene fra å forskyve seg, er det også mulig å forbinde lagene som stoffbunken er bygget opp av, noen få steder. Det blir imidlertid foretrukket å forbinde lagene som stoffbunken er bygget opp av på så få steder som mulig, for å holde strukturen så løs som mulig. For å gjøre det mulig å tilpasse hele stoffbunken og bæreren anbrakt på den, til klær uten vanskelighet, blir det foretrukket å putte det hele i et overtrekk laget av et foringsmateriale, nærmere bestemt et polyesterforingsmateriale.

Oppfinnelsen skal beskrives mer detaljert ved hjelp av de følgende eksemplene.

Eksempel 1

Et bitumenøst festemiddel er anvendt på et bærerstoff, med en vekt på 200 g/m<2>, som er bygget opp av 930 dTex Twaron CT tråd, ved hjelp av en børste. Festemiddelet er "Cinducoat" festemiddel (markedsført av Cindu Chemicals of Uithoom (NL)). Festemiddelet er anvendt i en mengde av 130 g/m2 stoff. Slipepartiklene blir strødd på den våte festemiddelfilmen. For dette formålet blir det brukt 750 g/m<2> med silisiumkarbid med en partikkelstørrelse på ca. 0,4 mm. En slik partikkelstørrelse er kjent i praksis under betegnelsen F40. Partiklene blir markedsført av firmaet Orkla Exolon i Orkanger (Norge). Mengden på 750 g/m<2> er mengden som blir igjen på festemiddelfilmen etter at ubundne overskuddspartikler har blitt fjernet. Straks de overskytende silisiumkarbidpartiklene har blitt fjernet, blir festemiddelet tørket i romtemperatur. Etter ca. 4,5 timer er festemiddelet tilstrekkelig tørt.

Slik har man fått en belagt bærer. Det er mulig å anvende en andre festemiddelfilm på den belagte bæreren slik at partiklene er skikkelig festet på begge sider. I denne enden anvendes en festemiddelfilm som er så tynn som mulig, i mengde ca. halvparten av mengden av festemiddel som ble anvendt i det første prosesstrinnet.

Eksempel 2

Den belagte bæreren oppnådd i Eksempel 1 blir plassert på en bunke av stoff som består av 24 lag med Ararnidstoff. Den belagte bæreren vil til alle tider være posisjonert på stoffbunken på en slik måte at en kniv først vil angripe slipepartiklene før den kommer i kontakt med bæreren. De forskjellige lagene av Ararnidstoff i stoffbunken svarer til bærermaterialet brukt i Eksempel 1. Stoffbunken med den belagte bæreren lagt oppå, blir puttet inn i et polyester foringsmateriale, slik at det hele kan bli håndtert lettere. Materialet ifølge oppfinnelsen, som består av en stoffbunke og en belagt bærer anbrakt på denne, kan så enkelt bli puttet inn i et klesplagg som vartering.

Eksempel 3

Eksempel 1 blir gjentatt, men et festemiddel som inneholder polyuretan blir brukt i stedet for et bituminøst festemiddel. Sikaflex 221 blir brukt som det polyuretan-inneholdende festemiddelet. Dette festemiddelet blir markedsført av Sika B.V. i Maarssen. Når dette polyuretanfestemiddelet blir brukt, vil det ikke være nødvendig å anvende en andre festemiddelfilm til den belagte bæreren.

Eksempel 4

Eksempel 2 blir gjentatt. Materialet i henhold til oppfinnelsen blir bygget opp av en bunke med stoff med to bærere belagt med slipepartikler ifølge Eksempel 1, og de belagte bærerne er plassert oppå hverandre, slik at bærermaterialet til den andre belagte bæreren vil ligge på toppen av det første laget med slipepartikler.

Test

Materialet fremskaffet ifølge Eksempel 2 ble gjenstand for en test. Materialet ble

plassert på en blokk av leire. Et rør ble plassert over materialet og en kniv, belastet med en vekt på 2,6 kg, ble sluppet ned gjennom røret fra en høyde på 1,8 m. Dette resulterte i en støtenergi på 46 Joules. Kniven er markedsført som artikkel L-l 13 av firmaet H.M. Slater Ltd., Sheffield (UK). Denne kniven er også spesifisert i UK stikk-motstandstesten i samsvar med PSDB. Ved undersøkelse etter fallet ble det klart at kniven ikke hadde trengt gjennom stoffbunken, og at den bare hadde forårsaket en bulk i leiren. Det ble følgelig ikke observert et veldefinert avtrykk av kniven i leiren.

Claims (18)

1. Stikk-motstandsdyktig materiale bestående av en bærer dekket med faste partikler, som er anbrakt på en bunke av stoff, karakterisert ved at belegget på bæreren består av slipepartikler med en diameter på 0,1 - 3,0 mm, og at bunken med stoffer tykkere enn 1,5 mm.

2. Materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at slipepartiklene har en diameter på 0,3 - 0,9 mm.

3. Materiale ifølge kravene 1-2, karakterisert ved at slipepartiklene har en hardhet på minst 8 på Moh-skalaen.

4. Materiale ifølge kravene 1-3, karakterisert ved at materialet i slipepartiklene blir valgt ut fra gruppen bestående av silisiumkarbid, titankarbid, aluminiumoksid, wolframkarbid, titannitrid og silisiumnitrid.

5. Materiale ifølge kravene 1-4, karakterisert ved at slipepartiklene har blitt anbrakt på bæreren ved hjelp av en film av festemiddel.

6. Materiale ifølge kravene 1-5, karakterisert ved at festemiddelet danner en fleksibel, elastisk film etter herding.

7. Materiale ifølge kravene 5-6, karakterisert ved at festemiddelet er et bituminøst festemiddel.

8. Materiale ifølge kravene 5-6, karakterisert ved at festemiddelet er et polyuretan-inneholdende festemiddel.

9. Materiale ifølge kravene 1-8, karakterisert ved at en andre festemiddelfilm anvendes på den belagte bæreren.

10. Materiale ifølge kravene 1-9, karakterisert ved at bæreren er laget av et Ararnidstoff eller av et Nylonstoff.

11. Materiale ifølge kravene 1 -10, karakterisert ved at bæreren består av et Ararnidstoff vevd av fibere der hjelpestoff, slik som smøremidler og vannavvisende stoff, har blitt fjernet for å gi en bedre binding mellom slipepartiklene og festemiddelet.

12. Materiale ifølge kravene 1 -11, karakterisert ved at den belagte bæreren ligger praktisk talt løs på en bunke av stoff, der bunken av stoff består av mer enn 10 lag av et Ararnidstoff eller av et Nylonstoff.

13. Materiale ifølge krav 12, karakterisert ved at den belagte bæreren ligger løst på bunken av stoff på de stedene der det kreves beskyttelse mot knivstikk.

14. Materiale ifølge kravene 1 -13, karakterisert ved at flere belagte bærere ligger oppå hverandre, og at det hele av belagte bærere er plassert på bunken av stoff.

15. Materiale ifølge kravene 1-14, karakterisert ved at lagene som stoffbunken er bygget opp av, ligger hovedsakelig løst oppå hverandre.

16. Belagt bærermateriale for fremstilling av materialet ifølge kravene 1-15, karakterisert ved at det består av en bærer som omfatter slipepartikler anbrakt på bæreren ved hjelp av et festemiddel som definert i kravene 1 - 11.

17. Vattering for beskyttelse mot stikking, karakterisert v e d at materialet ifølge kravene 1 - 15 er omsluttet av et polyester foringsmateriale.

18. Beskyttelsesklær, som gir beskyttelse spesielt mot stikkvåpen, karakterisert ved at klærne er utstyrt med et materiale som definert i kravene 1 -15 og 17.