PL197403B1 - Laminowana struktura balistyczna - Google Patents

Laminowana struktura balistyczna

Info

Publication number
PL197403B1
PL197403B1 PL364360A PL36436002A PL197403B1 PL 197403 B1 PL197403 B1 PL 197403B1 PL 364360 A PL364360 A PL 364360A PL 36436002 A PL36436002 A PL 36436002A PL 197403 B1 PL197403 B1 PL 197403B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
layers
ballistic
thermoplastic
weight
laminated
Prior art date
Application number
PL364360A
Other languages
English (en)
Other versions
PL364360A1 (pl
Inventor
Johannes Maria Bergmans
Ernst Michael Winkler
Kurt Rainer Hans-Heinrich Stolze
Carsten Karl Joseph Rose
Original Assignee
Teijin Twaron Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Twaron Gmbh filed Critical Teijin Twaron Gmbh
Publication of PL364360A1 publication Critical patent/PL364360A1/pl
Publication of PL197403B1 publication Critical patent/PL197403B1/pl

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/086—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of pure plastics material, e.g. foam layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/28—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer impregnated with or embedded in a plastic substance
    • 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
    • F41H5/0478—Fibre- or fabric-reinforced layers in combination with plastics layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0253—Polyolefin fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/08—Reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2323/00—Polyalkenes
    • B32B2323/04—Polyethylene
    • B32B2323/043—HDPE, i.e. high density polyethylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2323/00—Polyalkenes
    • B32B2323/10—Polypropylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2377/00—Polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2398/00—Unspecified macromolecular compounds
    • B32B2398/20—Thermoplastics
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24058—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in respective layers or components in angular relation
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24132—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in different layers or components parallel
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2615—Coating or impregnation is resistant to penetration by solid implements
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2615—Coating or impregnation is resistant to penetration by solid implements
    • Y10T442/2623—Ballistic resistant
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y10T442/3528—Three or more fabric layers
    • Y10T442/3594—Woven fabric layers impregnated with a thermoplastic resin [e.g., vinyl polymer, etc.]
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y10T442/3602—Three or more distinct layers
    • Y10T442/365—At least one layer is a preformed synthetic polymeric film or sheet
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3854—Woven fabric with a preformed polymeric film or sheet
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3854—Woven fabric with a preformed polymeric film or sheet
    • Y10T442/3886—Olefin polymer or copolymer sheet or film [e.g., polypropylene, polyethylene, ethylene-butylene copolymer, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

1. Laminowana struktura balistyczna obejmuj aca uk lad warstw z lo zony z w istocie przemiennych n jednokierunkowych (UD) warstw balistycznego w lókna oraz m warstw termoplastycznych, znamien- na tym, ze ½ n = m < n z wy laczeniem termoplastycznych warstw na zewn etrznych stronach struktu- ry, a warstwy UD obejmuj a 1-25% wagowych materia lu elastomerycznego w przeliczeniu na ci ezar suchych w lókien. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy laminowanej struktury balistycznej obejmującej układ warstw złożony z w istocie przemiennych n jednokierunkowych (UD) warstw balistycznego włókna oraz m warstw termoplastycznych.
Laminowane struktury balistyczne obejmujące warstwy UD i termoplastyczne są znane ze stanu techniki. Na przykład, w opisie patentowym Sanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 935 678 ujawniono laminowaną strukturę balistyczną złożoną z warstw UD z włókien polietylenowych. Pomiędzy dwiema warstwami UD jest umieszczona folia polietylenowa, której zadaniem jest utrzymywanie spójności tych warstw UD bez osadzania indywidualnych włókien w polietylenie. Warstwy UD to warstwy włókien z równoległym ukierunkowaniem monofilamentów (włókien elementarnych). Zwykle jednak struktury balistyczne obejmują balistyczne warstwy włókien, takich jak włókna aramidowe lub włókna z polietylenu dużej gęstości, osadzone w matrycy kauczukowej bądź kauczukopodobnej. Tego rodzaju struktury balistyczne zostały przedstawione, na przykład, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 916 000, przy czym indywidualne filamenty w warstwach balistycznych są (korzystnie) całkowicie pokryte termoplastycznym materiałem elastomerycznym, takim jak Kraton. Obydwa te typy struktur balistycznych mają wady. Typowe struktury balistyczne zawierające materiał matrycowy, na przykład według opisu patentowego St. Zjedn. Am. nr 4 916 000, charakteryzują się mniejszą odpornością na uderzenie balistyczne niż struktury według opisu patentowego St. Zjedn. Am. nr 5 935 678. W przypadku dużej zawartości matrycy struktury takie wykazują pogorszenie charakterystyki balistycznej ze wzrostem udziału matrycy, a także spowodowane przez materiał matrycy zwiększenie ciężaru. Nie można jednak zbytnio ograniczać ilości matrycy bez podejmowania ryzyka powstawania niestabilnych struktur balistycznych. Ujawnione w opisie patentowym St. Zjedn. Am. nr 5 935 678 struktury balistyczne z folią termoplastyczną pomiędzy warstwami UD, aczkolwiek mają bardzo dobre właściwości balistyczne, to jednak są bardzo niestabilne w warunkach oddziaływania uderzenia balistycznego (patrz przykłady). Wciąż istnieje więc poważna potrzeba dysponowania strukturami balistycznymi charakteryzującymi się zarówno dużą odpornością na uderzenie balistyczne, jak i jednoczesną znaczną stabilnością.
Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie laminowanej struktury balistycznej o dużej odporności na uderzenie balistyczne i znacznej stabilności.
Przedmiotem wynalazku jest więc laminowana struktura balistyczna obejmująca układ warstw złożony z w istocie przemiennych n jednokierunkowych (UD) warstw balistycznego włókna oraz m warstw termoplastycznych, charakteryzująca się tym, że % n < m < n z wyłączeniem termoplastycznych warstw na zewnętrznych stronach struktury, a warstwy UD obejmują 1-25% wagowych materiału elastomerycznego w przeliczeniu na ciężar suchych włókien.
Korzystnie w laminowanej strukturze balistycznej warstwy UD obejmują 3-15% wagowych materiału elastomerycznego, korzystniej 5-12% wagowych, a szczególnie obejmują 5-10% wagowych materiału elastomerycznego.
Laminowana struktura balistyczna według wynalazku charakteryzuje się również korzystnie tym, że warstwy UD obejmują włókna o energii zerwania >8 J/g, module przy rozciąganiu >150 g/dtex oraz wytrzymałości na rozciąganie > 7 g/dtex.
Struktury balistyczne według niniejszego wynalazku mają doskonałą charakterystykę balistyczną, ponieważ warstwy są stabilne i nie ulegają rozwarstwieniu (delaminacji) pod wpływem uderzenia balistycznego. Trzeba podkreślić, że wymagane jest występowanie istotnej liczby warstw termoplastycznych, stanowiącej co najmniej połowę liczby balistycznych warstw UD. Korzystnie, każda warstwa UD jest umieszczona przemiennie z warstwą termoplastyczną, lecz nie powoduje drastycznych skutków i taki przypadek, gdy wspomniana regularność struktury warstwowej zostaje niekiedy naruszona. Ze względu na całkowite wyjaśnienie tego zagadnienia warto też zaznaczyć, że między dwiema warstwami UD można umieścić dwie bądź większą liczbę warstw termoplastycznych. Ponieważ takie zwielokrotnione warstwy termoplastyczne stapiają się ze sobą pod wysokim ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze towarzyszącym wytwarzaniu omawianych struktur laminatowych, to zwielokrotnione warstwy termoplastyczne traktuje się zgodnie z wynalazkiem jako pojedynczą warstwę. Gdy obydwie strony każdej warstwy UD przylegają do warstwy termoplastycznej, to liczba warstw termoplastycznych jest o 1 większa od liczby warstw UD.
Korzystnie strony zewnętrzne struktury laminowanej są chronione warstwą ochronną, przy czym korzystnie warstwę ochronną stanowi warstwa termoplastyczna. Korzystnie strony zewnętrzne struktuPL 197 403 B1 ry laminowanej są chronione, na przykład warstwami termoplastycznymi z obydwu stron; spełniają one wówczas role folii ochronnych. Takie warstwy termoplastyczne na zewnętrznych stronach struktury nie są objęte liczbą m stanowiącą liczbę pozostałych warstw termoplastycznych. Jeżeli nie przewiduje się obecności termoplastycznych warstw zewnętrznych, to na warstwy ochronne można przeznaczyć dowolny inny odpowiedni materiał. Ponadto, nawet gdy na zewnętrznych stronach laminowanej struktury występują warstwy termoplastyczne, to dodatkowo, w razie specjalnych wymagań można wprowadzić warstwy ochronne z dowolnego innego materiału.
Trzeba też podkreślić, że struktury według wynalazku są zwłaszcza użyteczne w wytwarzaniu laminowanych twardych struktur balistycznych. Jeżeli warstwy zwielokrotnione składają się z dużej liczby warstw, to tego rodzaju struktury są mniej odpowiednie bądź zupełnie nieodpowiednie do miękkich zastosowań balistycznych. W twardych zastosowaniach balistycznych liczba warstw UD z reguły przekracza 5, korzystnie przekracza 8. Powszechnie używa się 8-25 warstw UD a pomiędzy każdą z tych warstw bądź przynajmniej pomiędzy większością spośród takich warstw umieszcza się warstwę termoplastyczną.
Stwierdzono także, że zastosowanie wyłącznie warstw termoplastycznych do unieruchomienia warstw UD prowadzi wprawdzie do doskonałej charakterystyki batalistycznej lecz nie jest w stanie zapewnić uzyskanie stabilnej struktury balistycznej. Ustalono, że po sprasowaniu i ogrzaniu struktury laminowanej warstwy termoplastyczne wchodzą w ścisły kontakt z warstwami UD, jednakże materiał termoplastyczny nie w pełni otacza i niecałkowicie impregnuje każde spośród włókien. To właśnie uważa się za przyczynę niedostatecznej stabilności struktury. Stwierdzono, że pożądaną stabilność można uzyskać wówczas, gdy w charakterze materiału matrycowego wykorzysta się niewielką ilość materiału elastomerycznego. Ta ilość jest zwykle wyraźnie mniejsza od ilości stosowanej zgodnie ze stanem techniki w strukturach balistycznych. Ponadto, nie jest konieczne, aby matryca w pełni powlekała indywidualne filamenty, jak to uważa się za korzystne według stanu techniki. Omawiana tu obecnie matryca spełnia więc rozmaite zadania: nie tylko unieruchamia warstwy UD, lecz także zapobiega ich delaminacji. Unieruchomienie jako takie uzyskuje się za pomocą warstw termoplastycznych umieszczonych pomiędzy warstwami UD.
Odpowiednie materiały termoplastyczne to, korzystnie polietylen i polipropylen, podczas gdy matrycę elastomeryczną z reguły stanowi kauczuk albo materiał kauczukopodobny taki jak Kraton bądź żywica poliuretanowa, powszechnie stosowane w strukturach balistycznych. Mogą to być też inne materiały, np. polibutadien, poliizopren, kauczuk naturalny, plastyfikowany poli(chlorek winylu), poliakrylany, poliestry itp. Grubość warstw termoplastycznych mieści się w przedziale 1-250 μm, korzystnie 6-50 μm, korzystniej 10-25 μm. Warstwy UD to korzystnie warstwy zdwojone poprzecznie na przykład pod kątem 0° i 90°.Odpowiednie włókna balistyczne wybiera się spośród włókien aramidowych, poliolefinowych i z polimerów typu „sztywnych prętów. Korzystne włókna aramidowe otrzymuje się z p-aramidu takiego jak Twaron™, Kevlar™ oraz Technora™. Włókna poliolefinowe korzystnie wytwarza się z polietylenu dużej gęstości, np. o nazwie handlowej Spectra™ i Dyneema™. Jako polimery typu sztywnych prętów na odpowiednie omawiane tu włókna wybiera się PBO [poli(p-fenylenobenzobisoksazol)], np. Zylon™, oraz PBI [poli(p-fenylenobenzobisimidazol)], np. M5. Struktury balistyczne mogą też obejmować sztywne płyty, na przykład ceramiczne bądź stalowe, aczkolwiek w większości przypadków nie jest to konieczne.
Poniżej przytoczone przykłady objaśniają wynalazek. We wszystkich przykładach arkusze UD szerokości 50 cm zostały wytworzone z 250 włókien Twaron™ 2000, 3360 detex f 1000 w wyniku równomiernego rozłożenia włókien na całej szerokości.
P r z y k ł a d 1 (porównawczy)
Folię z PE-LD (polietylen małej gęstości firmy Buhrmann) grubości 15 μm laminuje się na przędzy w temperaturze 150°C. Otrzymany w ten sposób arkusz UD rozcina się na kawałki długości 50 cm. Dwa kawałki UD zdwaja się poprzecznie (pod kątem 0° i 90°) z foliami na stronach zewnętrznych. Pomiędzy tymi dwoma arkuszami UD umieszcza się folię PE-LD (firmy Borden) grubości 23 μm, otrzymując strukturę o n = 2 oraz m = 1. Arkusze prasuje się pod ciśnieniem 0,5 MPa w temperaturze 130°C. Dziesięć takich konstrukcji (tarczy) układa się w stos i prasuje w ciągu 20 minut pod ciśnieniem 9,5 MPa w temperaturze 135°C, co daje strukturę o n = 20 oraz m = 19. Kompozyt batalistyczny testuje się z zastosowaniem pocisków kalibru 9 mm VMR DM11 A1 B2 (producent DAG, ciężar pocisku 8 g). Uzyskiwane wartości V50 są duże (480 m/s), ale oceniane tarcze ulegają znacznej delaminacji; po kilku trafieniach pociskiem kompozyt nie nadaje się do dalszego użytku.
PL 197 403 B1
P r z y k ł a d 2 (porównawczy)
Przędzę impregnuje się dyspersją Kratonu (Prinlin™ B7137AL firmy Pierce and Stevens) i suszy, otrzymując arkusze UD zawierające około 15% wagowych materiału matrycowego w przeliczeniu na ciężar suchej przędzy. Arkusze rozcina się na kawałki długości 50 cm. Dwa kawałki UD zdwaja się poprzecznie (pod kątem 0° i 90°) i sprasowuje pod ciśnieniem 0,06 MPa w temperaturze 110°C. Dziesięć takich konstrukcji (tarcz) układa się w stos, po czym prasuje w ciągu 20 minut pod ciśnieniem 9,5 MPa w temperaturze 135°C. Testuje się za pomocą takich samych pocisków kalibru 9 mm jak w przykładzie 1, uzyskując wartość V50 wynoszącą 433 m/s. Nawet po kilku trafieniach pociskiem kompozyt nie wykazuje delaminacji.
P r z y k ł a d 3
Przędzę impregnuje się dyspersją Kratonu z przykładu 2. Podczas suszenia (w temperaturze 135°C) na arkuszu przędzy laminuje się folię z PE-LD grubości 15 μ m (firmy Buhrmann), takiej samej jak w przykładzie 1. Wysuszony arkusz UD zawiera 9% wagowych Kratonu w przeliczeniu na ciężar suchej przędzy. Dwa kawałki UD zdwaja się poprzecznie (pod kątem 0° i 90°) z foliami na stronach zewnętrznych. Pomiędzy tymi dwoma arkuszami UD umieszcza się folię PE-LD grubości 15 um i prasuje je pod ciśnieniem 0,06 MPa w temperaturze 110°C. Dziewięć takich konstrukcji (tarcz) układa się w stos i prasuje w ciągu 20 minut pod ciśnieniem 9,5 MPa w temperaturze 135°C. Wynik testowania pociskami kalibru 9 mm z poprzednich przykładów to wartość V50 wynosząca 467 m/s. Nawet po kilku trafieniach pociskiem kompozyt nie wykazuje delaminacji.
Wnioski
Tabela 1 przedstawia wyniki uzyskane w przykładach 1-3. Zawiera ona dane dotyczące ciężaru i wartości V50 tarcz. Dla porównania podano też odpowiednie wartości dotyczące typowego laminatu z prepregu, czyli materiału do prasowania wzmacnianych laminatów [tkanina Twaron™ CT 736 jednostronnie powleczona (55 g/m2) żywicą fenolową modyfikowaną PVB (poliwinylobenzenem)]. Tarcze według wynalazku wyróżniają się doskonałą jakością w porównaniu z typowym laminatem z prepregu, a także w porównaniu z tarczami z samą folią PE bądź też z samym Kratonem.
T a b e l a 1
Ciężar (g/m2) V50 (m/s) Zmniejszenie ciężaru (%) Różnica wartości V50 (m/s) Delaminacja
Twaron™ CT 736 4368-4470 441-457 0 0 brak
Przykład 1 3680 480 17 +31 występuje
Przykład 2 3745 433 15 -16 brak
Przykład 3 3537 467 20 + 18 brak
Zastrzeżenia patentowe

Claims (10)

1. Laminowana struktura balistyczna obejmująca układ warstw złożony z w istocie przemiennych n jednokierunkowych (UD) warstw balistycznego włókna oraz m warstw termoplastycznych, znamienna tym, że 1 n < m < n z wyłączeniem termoplastycznych warstw na zewnętrznych stronach struktury, a warstwy UD obejmują 1-25% wagowych materiału elastomerycznego w przeliczeniu na ciężar suchych włókien.
2. Laminowana struktura balistyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwy UD obejmują 3-15% wagowych materiału elastomerycznego.
3. Laminowana struktura balistyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwy UD obejmują 5-12% wagowych materiału elastomerycznego.
4. Laminowana struktura balistyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwy UD obejmują 5-10% wagowych materiału elastomerycznego.
5. Laminowana struktura balistyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwy UD obejmują włókna o energii zerwania > 8 J/g, module przy rozciąganiu >150 g/dtex oraz wytrzymałości na rozciąganie > 7 g/dtex.
6. Laminowana struktura balistyczna według zastrz. 5, znamienna tym, że warstwy UD obejmują aramid, PBO, PBI i/lub włókna z polietylenu dużej gęstości.
PL 197 403 B1
7. Laminowanastruktura balistycznawedługzastrz. 1 albo2, albo3, albo4, albo5, albo6, znamienna tym, żd mntdrinł tdrmwplnstcznoc stanowi polietylen sloo polipropylen.
8. Laminawanastruktura bolistycznawadłukznntrz. 1 albo2, albo3, blbo4, albo5, blbo6, znamienna tym, że ndwoętrnod strony lnmiowwnodj struktury są chronione warstwą wzhrwooą.
9. Larnιinawannstrukturabalistyyznnwaełukznnttz.8. z znmieenntym. żż waistwa ooZroooa stanowi warstwa termoplnstyzann.
10. Laminawanastrukturabolistyyzaawaełuk zalrŁl albo 2, a Ibo3, a Ibo4, a Ibo5, albo6, a S oo 9, znamienna tym, że struktura tn stanowi inminownną twardą strukturę onlistyzaną.
PL364360A 2001-06-12 2002-06-05 Laminowana struktura balistyczna PL197403B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01114180 2001-06-12
PCT/EP2002/006117 WO2002101319A1 (en) 2001-06-12 2002-06-05 Laminated ballistic structure comprising alternating unidirectional and thermoplastic layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL364360A1 PL364360A1 (pl) 2004-12-13
PL197403B1 true PL197403B1 (pl) 2008-03-31

Family

ID=8177700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL364360A PL197403B1 (pl) 2001-06-12 2002-06-05 Laminowana struktura balistyczna

Country Status (21)

Country Link
US (1) US20040166755A1 (pl)
EP (1) EP1399703B1 (pl)
JP (1) JP4138646B2 (pl)
KR (1) KR100918183B1 (pl)
CN (1) CN100455977C (pl)
AT (1) ATE448462T1 (pl)
AU (1) AU2002348787B2 (pl)
BR (1) BR0210108A (pl)
CA (1) CA2450338C (pl)
CZ (1) CZ20033391A3 (pl)
DE (1) DE60234340D1 (pl)
ES (1) ES2332305T3 (pl)
HR (1) HRP20030973B1 (pl)
IL (1) IL158639A0 (pl)
MX (1) MXPA03011531A (pl)
NO (1) NO328121B1 (pl)
PL (1) PL197403B1 (pl)
RU (1) RU2289775C2 (pl)
SI (1) SI1399703T1 (pl)
WO (1) WO2002101319A1 (pl)
ZA (1) ZA200308480B (pl)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL152806A0 (en) * 2002-11-12 2004-02-19 Fms Entpr Migun Ltd Antiballistic composite material comprising combinations of distinct types of fibers
US8316613B2 (en) 2003-04-07 2012-11-27 Life Shield Engineered Systems, Llc Shrapnel containment system and method for producing same
US7148162B2 (en) * 2004-03-08 2006-12-12 Park Andrew D Ballistic laminate structure in sheet form
US7886651B2 (en) * 2004-11-02 2011-02-15 Life Shield Engineering Systems, LLC Shrapnel and projectile containment systems and equipment and methods for producing same
AU2005337909A1 (en) 2004-12-01 2007-06-21 Life Shield Engineered Systems, Llc Shrapnel and projectile containment systems and equipment and methods for producing same
WO2006124995A2 (en) * 2005-05-18 2006-11-23 Composix Co. Ballistic laminate structure
DE602006014146D1 (de) 2005-06-30 2010-06-17 Dsm Ip Assets Bv Beschussfester artikel
EP1912788A4 (en) * 2005-07-29 2011-12-28 Composix Co LAMINATED BALLISTIC STRUCTURE
US7687412B2 (en) * 2005-08-26 2010-03-30 Honeywell International Inc. Flexible ballistic composites resistant to liquid pick-up method for manufacture and articles made therefrom
US7629277B2 (en) * 2005-11-23 2009-12-08 Honeywell International Inc. Frag shield
EA012988B1 (ru) * 2006-01-11 2010-02-26 ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. Способ получения однослойного композитного изделия, однослойное композитное изделие и баллистически стойкое изделие
US7685921B2 (en) * 2006-02-03 2010-03-30 University Of Maine System Board Of Trustees Composite panels for blast and ballistic protection
US20080124513A1 (en) 2006-09-11 2008-05-29 Eleazer Howell B Moldable fabric with unidirectional tape yarns
US8166569B1 (en) * 2006-11-29 2012-05-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Multiaxial polyethylene fabric and laminate
PT2125367E (pt) 2007-01-16 2013-03-13 Berry Plastics Corp Película reforçada para protecção resistente a ondas de choque e seus métodos
US8969221B2 (en) * 2007-03-19 2015-03-03 Honeywell International Inc Inhibition of water penetration into ballistic materials
JP5645656B2 (ja) * 2007-04-28 2014-12-24 アラヴィ，カマル 好ましくは拡張可能バルーン・ケーシング用の可撓性多層材料、および拡張可能ケーシングの製造方法
ATE542664T1 (de) * 2008-04-02 2012-02-15 Dsm Ip Assets Bv Verbessertes verfahren zur herstellung eines antiballistischen artikels und antiballistischer artikel
IL196310A0 (en) * 2008-12-31 2009-11-18 Moshe Ravid Armor module
RU2458813C1 (ru) * 2011-03-16 2012-08-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем машиноведения Прочная межотсечная композитная переборка подводного объекта
US9790406B2 (en) 2011-10-17 2017-10-17 Berry Plastics Corporation Impact-resistant film
BR112014017567A8 (pt) * 2012-01-17 2017-07-04 Barrday Inc tecido unidirecional de densidade alta para aplicações balísticas em coletes
MY184524A (en) * 2013-02-19 2021-04-01 Teijin Aramid Gmbh Two-ply woven structure with high-strength and thermoplastic fibres
WO2014182514A1 (en) 2013-05-06 2014-11-13 Milliken & Company Fiber reinforced structural element
WO2015093722A1 (ko) * 2013-12-18 2015-06-25 (주)효성 일방향 아라미드 시트와 폴리에틸렌 필름을 이용한 방탄복 및 이의 제조방법
US10647084B2 (en) * 2014-11-25 2020-05-12 The Boeing Company Multi-layer plies for improved composite performance
CN105150639B (zh) * 2015-08-05 2018-01-02 北京普凡防护科技有限公司 一种新型防弹板及其制备方法
CN112877908A (zh) * 2021-01-13 2021-06-01 重庆交通大学绿色航空技术研究院 一种轻质高强多层纳米纤维复合材料及其制备方法
CN113733692A (zh) * 2021-07-23 2021-12-03 北京理工大学 一种轻质复合防护结构

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4196000A (en) * 1977-09-19 1980-04-01 Eastman Kodak Company Photographic film unit
US4623574A (en) * 1985-01-14 1986-11-18 Allied Corporation Ballistic-resistant composite article
US4678702A (en) * 1986-07-30 1987-07-07 Petro Products, Inc. Protective laminate
US4916000A (en) * 1987-07-13 1990-04-10 Allied-Signal Inc. Ballistic-resistant composite article
US5567498A (en) * 1993-09-24 1996-10-22 Alliedsignal Inc. Textured ballistic article
US5935678A (en) * 1994-05-17 1999-08-10 Park; Andrew D. Ballistic laminate structure in sheet form
US6119575A (en) * 1998-02-17 2000-09-19 American Body Armor Body armor
AU6017099A (en) * 1998-04-15 1999-12-13 E.I. Du Pont De Nemours And Company Composite panels for protection against rifle bullets
US6562435B1 (en) * 1999-03-20 2003-05-13 Survival, Incorporated Method for forming or securing unindirectionally-oriented fiber strands in sheet form, such as for use in a ballistic-resistant panel

Also Published As

Publication number Publication date
KR100918183B1 (ko) 2009-09-22
JP4138646B2 (ja) 2008-08-27
WO2002101319A1 (en) 2002-12-19
SI1399703T1 (sl) 2010-02-26
PL364360A1 (pl) 2004-12-13
KR20040019305A (ko) 2004-03-05
RU2004100304A (ru) 2005-03-27
CN100455977C (zh) 2009-01-28
AU2002348787B2 (en) 2007-03-22
JP2004530039A (ja) 2004-09-30
NO20035250L (no) 2003-11-26
HRP20030973B1 (en) 2011-02-28
EP1399703B1 (en) 2009-11-11
BR0210108A (pt) 2004-07-27
MXPA03011531A (es) 2004-03-18
NO328121B1 (no) 2009-12-14
ES2332305T3 (es) 2010-02-02
US20040166755A1 (en) 2004-08-26
ATE448462T1 (de) 2009-11-15
ZA200308480B (en) 2004-07-05
IL158639A0 (en) 2004-05-12
NO20035250D0 (no) 2003-11-26
CA2450338C (en) 2009-03-10
HRP20030973A2 (en) 2004-02-29
DE60234340D1 (de) 2009-12-24
CN1514926A (zh) 2004-07-21
CZ20033391A3 (cs) 2004-05-12
EP1399703A1 (en) 2004-03-24
RU2289775C2 (ru) 2006-12-20
CA2450338A1 (en) 2002-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL197403B1 (pl) Laminowana struktura balistyczna
JP5202311B2 (ja) 防弾性物品
EP0197279B2 (en) Complex composite article having improved impact resistance
JP5415254B2 (ja) セラミック対向弾道パネル構造物
AU2002348787A1 (en) Laminated ballistic structure comprising alternating unidirectional and thermoplastic layers
RU2279033C2 (ru) Стойкий к пробиванию материал, содержащий ткань с высоким отношением линейных плотностей для двух наборов нитей
KR20090094852A (ko) 내탄도성 쉬트 및 내탄도성 물품
AU2007241249B2 (en) Composite article, a process for its manufacture and use
CN101454634A (zh) 增强结构性能的模制防弹面板
BRPI0619072A2 (pt) material resistente a fragmentos, artigo resistente a fragmentos incorporando a um material resistente a fragmentos, e método para produzir um material resistente a fragmentos
KR20230060513A (ko) 아라미드 나노섬유 복합 단방향 패브릭 및 이의 제조방법
US7972679B1 (en) Ballistic-resistant article including one or more layers of cross-plied uhmwpe tape in combination with cross-plied fibers
AU2018375093A1 (en) Polyethylene sheet and articles made therefrom
CA2613081A1 (en) Increased ballistic performance of fabrics coated with polymer stripes
CA2861378A1 (en) High density unidirectional fabric for soft ballistics applications
WO2015130376A2 (en) Ballistic composite article
NL1022610C2 (nl) Antiballistisch composietmateriaal omvattende combinaties van verschillende soorten vezels.

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20130605