RU2072498C1

RU2072498C1 - Material for individual protection means

Info

Publication number: RU2072498C1
Application number: RU93051844A
Authority: RU
Inventors: Евгений Федорович Харченко; Галина Анатольевна Мокеева
Original assignee: Евгений Федорович Харченко; Галина Анатольевна Мокеева
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1997-01-27

Abstract

FIELD: fabrication of light armored jackets. SUBSTANCE: material consists of layers of cloth based on polymaterial consists of layers of cloth based on polyparaamide threads and light-weight layers made of crossed, interweaved uniaxially oriented flat polypropylene belts with a sublayer of unwoven, chaotically arranged in its plane polypropylene fibres fastened by stitching synthetic threads. Volumetric ratio of belts and fibres is within 1: 1 to 1:0.4. The density of the structure of cloth based on polyparaamide threads corresponds to the criterion of cloth structure density within 7.6 to 11.0, the total surface density of all layers is within 4.6 to 6.6 kg/sq. m. EFFECT: enhanced reliability. 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты и может быть использовано, в частности в пулезащитных материалах для изготовления легких броневых жилетов из композиционных материалов, предназначенных для защиты от пистолетных пуль и холодного оружия. The invention relates to personal protective equipment and can be used, in particular in bulletproof materials for the manufacture of light armored vests from composite materials designed to protect against pistol bullets and knives.

Известны материалы на основе синтетических волокон в виде пакета слоев ткани, применяемых для легких бронежилетов. Так, известен материал жилета их толстых слоев ткани "кевлар", имеющий поверхностную плотность 6,4 кг/м₂ (журнал" Military Technology", У. XIII, J 3, р. 72-85).Known materials based on synthetic fibers in the form of a package of layers of fabric used for light bulletproof vests. Thus, the material of the vest of their thick layers of Kevlar fabric is known, having a surface density of 6.4 kg / m ₂ (Military Technology magazine, W. XIII, J 3, pp. 72-85).

Известен материал (заявка ЕР N 0131447, кл. F 41 H 1/02, 1985), содержащий слои ткани из арамидных волокон с легковесным слоем между ними, скрепленные прошивными нитями. Known material (application EP N 0131447, class F 41 H 1/02, 1985) containing layers of fabric from aramid fibers with a lightweight layer between them, bonded with piercing threads.

Известен также материал для индивидуальных защитных средств, состоящий из слоев ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев из гибкоцепного полимера, скрепленных прошивными синтетическими нитями (авт.св. СССР N 1820172, кл. F 41 Н 1/02, 1993). Also known is a material for personal protective equipment, consisting of layers of fabric based on polypararamid yarns and lightweight layers of flexible chain bonded with stitched synthetic threads (ed. St. USSR N 1820172, class F 41 H 1/02, 1993).

Известные материалы-аналоги уменьшают количество пробитий до 50 запреградное воздействие, выраженное величиной глубины вмятия 45 50 мм на непробитых участках, в большинстве случаев приводит к травматическим последствиям. Минимальный процент пробитий, достигнутый на материале по (авт.св. N 1820172), равен 2-3 запреградная величина глубины вмятия составляет 21-25 мм. Однако при использовании и этого материала не исключается вероятность травматического воздействия, так как материал имеет возможность вытяжки в поперечном направлении. Known materials-analogues reduce the number of penetrations to 50 barring effect, expressed by the depth of the indentation of 45 to 50 mm in unbroken areas, in most cases leads to traumatic consequences. The minimum percentage of penetration achieved on the material according to (Auth. St. N 1820172) is equal to 2–3 barring depths of the indentation of 21–25 mm. However, when using this material, the likelihood of a traumatic effect is not excluded, since the material has the ability to stretch in the transverse direction.

Механическое увеличение количества слоев ткани из полипараарамидных нитей приводит к значительному увеличению поверхностной плотности материала, переутяжелению и удорожанию жилетов. A mechanical increase in the number of layers of fabric made of polypara-aramid yarns leads to a significant increase in the surface density of the material, overweighting and higher cost of vests.

Основной задачей разработки является создание такого материала для индивидуальных защитных средств, использование которых позволило бы устранить указанные недостатки, исключило бы их пробитие и уменьшило запреградное воздействие, травматизм, обеспечило минимальную его стоимость. The main objective of the development is to create such material for personal protective equipment, the use of which would eliminate the indicated drawbacks, exclude their penetration and reduce the back-off impact, injuries, and ensure its minimum cost.

Цель изобретения повышение надежности и эффективности использования. Задача и указанная цель изобретения достигаются за счет изменения структуры легковесных слоев материала, придания им улучшенных свойств, новых объемных соотношений армирующих элементов и минимизации суммарной поверхностной плотности слоев материала. The purpose of the invention is to increase the reliability and efficiency of use. The objective and the specified objective of the invention are achieved by changing the structure of lightweight layers of material, giving them improved properties, new volumetric ratios of reinforcing elements and minimizing the total surface density of the layers of material.

Для этого в материале для индивидуальных защитных средств, состоящем из слоев ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев из гибкоцепного полимера, скрепленных прошивными синтетическими нитями, его легковесные слои выполнены в виде перекрестно расположенных, переплетенных одноосноориентированных плоских полипропиленовых лент, с подслоем из не тканых хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон, в объемном соотношении лент и волокон от 1:1 до 1:0,4 с их разрывным относительным удлинением, в 4-12 раз превышающим разрывное относительное удлинение полипараарамидных нитей, плотность структуры ткани на основе полипараарамидных нитей соответствует критерию 7,6 11,0 при суммарной поверхностной плотности всех слоев 4,6 6,6 кг/м₂.To do this, in the material for personal protective equipment, consisting of fabric layers based on polypararamid yarns and lightweight layers of flexible chain bonded with stitched synthetic threads, its lightweight layers are made in the form of cross-section, interwoven uniaxially oriented flat polypropylene tapes, with a sublayer of non-woven randomly polypropylene fibers located in its plane, in the volume ratio of tapes and fibers from 1: 1 to 1: 0.4 with their discontinuous elongation, are 4-12 times higher which increase the tensile relative elongation of polyparaaramid filaments, the density of the structure of the fabric based on polyparaaramid filaments meets the criterion of 7.6 11.0 with a total surface density of all layers of 4.6 6.6 kg / m ₂ .

Отличительными особенностями материала для индивидуальных защитных средств являются следующие:
выполнение его легковесных слоев в виде перекрестно расположенных переплетенных плоских полипропиленовых лент;
одноосно ориентированных;
наличие в легковесном слое подслоя;
из нетканых, хаотично расположенных в его плоскости;
полипропиленовых волокон;
разрывное относительное удлинение полипропиленовых лент и волокон, в 4-12 раз превышающее разрывное относительное удлинение полипараарамидных нитей,
объемное соотношение лент и волокон от 1:1 до 1:0,4, плотность структуры ткани на основе полипараарамидных нитей соответствует критерию 7,6 11,0 при суммарной поверхностной плотности всех слоев материала 4,6 6,6 кг/м₂.Distinctive features of the material for personal protective equipment are the following:
the implementation of its lightweight layers in the form of cross-linked interwoven flat polypropylene tapes;
uniaxially oriented;
the presence of a sublayer in the lightweight layer;
from non-woven, randomly located in its plane;
polypropylene fibers;
tensile relative elongation of polypropylene tapes and fibers, 4-12 times higher than the tensile relative elongation of polypararamid filaments,
the volume ratio of tapes and fibers is from 1: 1 to 1: 0.4, the density of the structure of the fabric based on polypararamid filaments meets the criterion of 7.6 11.0 with a total surface density of all layers of the material 4.6 6.6 kg / m ₂ .

Критерий плотности структуры ткани N•T/S,
где N суммарное количество нитей основы и утка;
Т линейная плотность ткани, г/км;
S поверхностная плотность ткани, г/м₂.Density criterion for tissue structure N • T / S
where N is the total number of warp and weft threads;
T linear tissue density, g / km;
S is the surface density of the tissue, g / m ₂ .

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и достижение цели изобретения, являются существенными, так как исключение объемного соотношения полипропиленовых лент и волокон в легковесном слое и невыполнения лент плоскими, одноосно ориентированного в ней полипропилена, при указанных соотношениях разрывных относительных удлинений лент, волокон и полипарарамидных нитей, суммарной поверхностной плотности слоев, материал может быть получен, в лучшем случае, по свойствам, близким к прототипу. These distinctive features, individually and collectively, are aimed at solving the problem and achieving the objective of the invention are significant, since the exclusion of the volume ratio of polypropylene tapes and fibers in the lightweight layer and the failure of the tapes to be flat, uniaxially oriented polypropylene in it, with the indicated ratios tensile elongations of tapes, fibers and polypararamide filaments, total surface density of the layers, the material can be obtained, in the best case, by the properties Close to the prototype.

Легковесные слои в предлагаемом исполнении материала обеспечивают высокоэффективное восприятие и диссипацию-рассеивание направленной высококонцентрированной энергии ультразвуковой ударной волны баллистического объекта (пули), опережающей ее движение, и тем самым уменьшают ее запреградное воздействие на защищаемый объект, а слои ткани из полипараарамидных нитей обеспечивают надежность без разрушений механической нагрузкой летящей пули. Lightweight layers in the proposed material design provide highly efficient perception and dissipation-dissipation of the directed highly concentrated energy of the ultrasonic shock wave of a ballistic object (bullet), which outstrips its movement, and thereby reduce its backward impact on the protected object, and fabric layers of polypararamid yarns provide reliability without damage mechanical loading of a flying bullet.

Использование существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует предлагаемое техническое решение соответствием критерию "новизна". The use of significant distinguishing features in the known solutions was not found that characterizes the proposed technical solution according to the criterion of "novelty."

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение задачи и достижение цели изобретения и характеризует предлагаемое существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники, является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы, творческого вклада в решение задачи по получению надежных броневых жилетов, повышающих защиту без травматизма защищаемого объекта. A single set of new essential features with common known provides a solution to the problem and the achievement of the purpose of the invention and characterizes the proposed significant differences compared with the prior art, is the result of research and experimental work, a creative contribution to solving the problem of obtaining reliable armored vests that increase protection without injuries of the protected object.

В новом решении не используются какие-либо известные проектировочные решения и рекомендации справочного характера, поэтому оно обладает не очевидностью и соответствует критерию "изобретательский уровень". The new solution does not use any well-known design decisions and reference recommendations, therefore, it has no obviousness and meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлен общий вид бронежилета в фронтальном изображении; на фиг. 2 поперечное сечение А-А; на фиг. 3 сечение в увеличенном масштабе; на фиг. 4 схема взаимодействия баллистического объекта пули с материалом бронежилета, на фиг. 5 сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 вид на материал со стороны защищаемого объекта (вид по стрелке В на фиг. 4). In FIG. 1 shows a general view of body armor in a frontal image; in FIG. 2 cross section AA; in FIG. 3 section on an enlarged scale; in FIG. 4 is a diagram of the interaction of a ballistic object of a bullet with bulletproof vest material; FIG. 5, section BB in FIG. 3; in FIG. 6 is a view of the material from the side of the protected object (view along arrow B in FIG. 4).

Материал для индивидуальных защитных средств состоит из слоев 1 ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев 2 из гибкоцепного полимера, скрепленных прошивными синтетическими нитями 3. The material for personal protective equipment consists of layers 1 of fabric based on poly-para-aramid yarns and lightweight layers 2 of flexible chain polymer bonded with stitched synthetic threads 3.

Легковесные слои 2 материала выполнены в виде перекрестно расположенных, переплетенных одноосно ориентированных плоских полипропиленовых лент 4, снабжены подслоем 5 из не тканых, хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон 6. Полипропиленовые ленты 4 в легковесном слое 2 и полипропиленовые волокна 6 в подслое 5 выполнены в объемном соотношении 1:1
1:0,4 с разрывным относительным удлинением в 4 12 раз превышающим разрывное относительное удлинение полипараарамидных нитей в ткани слоев 1, плотность структуры ткани на основе полипараарамидных нитей соответствует критерию 7,6-11,0, суммарная поверхностная плотность всех слоев 1 ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесных слоев 2 с подслоем 5 составляет 4,6-6,6 кг/м₂.Lightweight layers of material 2 are made in the form of cross-linked, uniaxially interlaced flat polypropylene tapes 4, provided with a sublayer 5 of non-woven polypropylene fibers 6 randomly arranged in its plane 6. Polypropylene tapes 4 in the lightweight layer 2 and polypropylene fibers 6 in the sublayer 5 are made in volume ratio 1: 1
1: 0.4 with a tensile relative elongation of 4-12 times greater than the tensile relative elongation of polyparaaramid filaments in the fabric of layers 1, the density of the fabric structure based on polyparaaramid filaments meets the criteria of 7.6-11.0, the total surface density of all layers 1 of the fabric based polypararamid yarns and lightweight layers 2 with a sublayer 5 is 4.6-6.6 kg / m ₂ .

Для изготовления материала для индивидуальных защитных средств использовалась ткань из полипараарамидных нитей типа 5363 толщиной 0,46 мм. Слои 1 ткани складывали пакетом и по контуру прошивали синтетическими нитями 3. To manufacture the material for personal protective equipment, we used a fabric of polyparaaramide fibers of type 5363 with a thickness of 0.46 mm. Layers of 1 fabric were folded in a package and sewn with synthetic threads 3 along the contour.

Легковесные слои 2 материала выполняли из ткани полотняного переплетения из одноосно ориентированных плоских полипропиленовых лент 4 с подслоем 5 из не тканых, хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон 6, аналогично в виде пакета и прошивали по контуру синтетическими нитями 3. Оба пакета помещали в защитные чехлы из синтетической ткани для образования соответственно передней и задней частей бронежилета. При этом варьировали объемным соотношением слоев 1 ткани на основе полипараарамидных нитей и легковесными слоями 2 из перекрестно расположенных, переплетенных одноосно ориентированных плоских полипропиленовых лент 4 с подслоем 5 из не тканых, хаотично расположенных в его плоскости полипропиленовых волокон 6. Lightweight layers of material 2 were made of plain weave fabric from uniaxially oriented flat polypropylene tapes 4 with a sublayer 5 of non-woven polypropylene fibers 6 randomly located in its plane, similarly in the form of a bag and sewn along the contour with synthetic threads 3. Both bags were placed in protective covers from synthetic fabric for the formation of the front and rear parts of the body armor, respectively. In this case, we varied the volume ratio of the layers 1 of the fabric based on polypararamid yarns and lightweight layers 2 of cross-linked, uniaxially oriented flat polypropylene tapes 4 with a sublayer 5 of non-woven polypropylene fibers randomly located in its plane 6.

Основные параметры, диапазоны соотношений и результаты испытаний приведены в таблице. The main parameters, ranges of ratios and test results are shown in the table.

Как видно из табличных данных (примеры 1 4), глубина отпечатка-вмятины на мягкой подложке составляет 4 8 мм, что в 2 4 раза меньше, чем в случае, когда значения параметров структуры материала находятся за пределами предлагаемых соотношений. As can be seen from the tabular data (examples 1 to 4), the depth of the imprint-indentation on a soft substrate is 4 8 mm, which is 2 4 times less than in the case when the values of the material structure parameters are outside the range of the proposed ratios.

Этот же показатель, характеризующий механическое травматическое воздействие на тело человека, до 6 раз меньше, чем у прототипа. Не менее важно, что величина давления на подложку, как опаснейшего фактора воздействия ударной волны, меньше на 20 чем у прототипа. По комплексу защитных свойств предлагаемый материал существенно превосходит известные и гарантирует безопасный уровень защиты. The same indicator characterizing the mechanical traumatic effect on the human body is up to 6 times less than that of the prototype. It is equally important that the pressure on the substrate, as the most dangerous factor in the impact of a shock wave, is less than 20 than that of the prototype. In terms of the range of protective properties, the proposed material significantly exceeds the known ones and guarantees a safe level of protection.

Материал подвергался испытаниям на прострел высокоскоростными пистолетными пулями калибром 9 мм с начальной скоростью 315±3 м/с. Положительными результатами испытаний считались глубина отпечатка вмятины не более 12 мм. Механизм взаимодействия пули с материалом заключается в следующем. The material was tested for lumbago with high-speed pistol bullets of 9 mm caliber with an initial velocity of 315 ± 3 m / s. Positive results of the tests were deemed to be a dent indentation depth of not more than 12 mm. The mechanism of interaction of the bullet with the material is as follows.

При мгновенном соприкосновении пули с бронежилетом на пакеты слоев 1 и 2 с подслоем 5 воздействует направленная высококонцентрированная энергия опережающей ультразвуковой ударной волны и динамико-инерционная нагрузка массы самой пули. Слои 1 не являются препятствием для прохождения энергии ударной волны, энергию ударной волны более эффективно рассеивает легковесный слой 2 с подслоем 5 вышеописанной структуры. Слои 1 воспринимают механическую нагрузку массы пули. При таком взаимодействии с материалом бронежилета пуля застревает в его слоях с образованием вмятин на подложке значительно меньших размеров по глубине, чем в материалах, изготовленных на основе известных технических решений. With instant contact of the bullet with a bulletproof vest, the packets of layers 1 and 2 with the sublayer 5 are affected by directed highly concentrated energy of the leading ultrasonic shock wave and the dynamically inertial load of the mass of the bullet itself. The layers 1 are not an obstacle to the passage of the energy of the shock wave, the energy of the shock wave is more efficiently scattered by the lightweight layer 2 with the sublayer 5 of the above structure. Layers 1 perceive the mechanical load of the bullet mass. With this interaction with the material of the bulletproof vest, the bullet gets stuck in its layers with the formation of dents on the substrate of significantly smaller dimensions in depth than in materials made on the basis of known technical solutions.

Предлагаемый материал обладает высокой надежностью и эффективностью, является воспроизводимым промышленными способами изготовления. С использованием нового технического решения материал для индивидуальных защитных средств соответствует и критерию "промышленная применимость", т. е. уровню изобретения, и на его создание и использование целесообразна защита исключительных прав патентом. The proposed material has high reliability and efficiency, is reproducible by industrial manufacturing methods. Using a new technical solution, the material for personal protective equipment meets the criterion of "industrial applicability", that is, the level of the invention, and it is advisable to protect exclusive rights with a patent for its creation and use.

Claims

Material for personal protective equipment, consisting of fabric layers based on poly-para-aramid yarns and light-weight layers of flexible chain bonded with stitched synthetic threads, characterized in that its light-weight layers are made in the form of cross-linked, interwoven, uniaxially oriented flat polypropylene tapes with a non-woven underlay polypropylene fibers randomly located in its plane in the volume ratio of tapes and fibers from 1: 1 to 1: 0.4 with their tensile elongation of 4 12 times the tensile relative elongation of polyparaaramid filaments, the density of the fabric structure based on polyparaaramid filaments meets the criterion of the density of the tissue structure of 7.6 11.0 and the total surface density of all layers of 4.6 6.6 kg / m ² , and the criterion for the density of the structure of the fabric is defined as N • T / S, where N is the total number of warp and weft threads, T is the linear density of the fabric, in g / km, S is the surface density of the fabric, g / m ² .