RU2100498C1 - Nonwoven material layer, laminated structure (versions), nonwoven material layer manufacture method - Google Patents
Nonwoven material layer, laminated structure (versions), nonwoven material layer manufacture method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2100498C1 RU2100498C1 RU9494041684A RU94041684A RU2100498C1 RU 2100498 C1 RU2100498 C1 RU 2100498C1 RU 9494041684 A RU9494041684 A RU 9494041684A RU 94041684 A RU94041684 A RU 94041684A RU 2100498 C1 RU2100498 C1 RU 2100498C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- fibers
- gpa
- nonwoven material
- structure according
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к текстильной промышленности, и в частности к слою из нетканого материала, слоистой структуре и к способу изготовления слоя из нетканого материала. The invention relates to the textile industry, and in particular to a layer of non-woven material, a layered structure and to a method for manufacturing a layer of non-woven material.
Известен слой из нетканого материала, содержащий короткие полиолефиновые волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, и модулем упругости, равным по меньшей мере, 40 ГПа. (WO-A-89/01126). Known layer of non-woven material containing short polyolefin fibers with a tensile strength equal to at least 1.2 GPa, and an elastic modulus equal to at least 40 GPa. (WO-A-89/01126).
Известна слоистая структура, состоящая из по меньшей мере двух скрепленных между собой слоев из нетканого материала, каждый из которых содержит короткие полиолефиновые волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, и модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа. (WO-A-89/01126). A known layered structure consisting of at least two bonded layers of non-woven material, each of which contains short polyolefin fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa . (WO-A-89/01126).
Известна слоистая структура, содержащая по меньшей мере один слой из нетканого материала, который содержит короткие полиолефиновые волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, и модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа. (WO-A-89/01126). Known layered structure containing at least one layer of non-woven material that contains short polyolefin fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa. (WO-A-89/01126).
Известен способ изготовления слоя из нетканого материала, содержащий формирование слоя из коротких волокон, подачу слоя на разгрузочное устройство с обеспечением укладки его зигзагообразными складками и последующей выгрузки полученного пакетного слоя из частично налегающих друг на друга по ширине слоев, уплотнение пакетного слоя для уменьшения его толщины (патент Швейцарии N 679161, кл. D 04 H 3/00, 1991). A known method of manufacturing a layer of non-woven material, comprising forming a layer of short fibers, supplying a layer to an unloading device, ensuring that it is laid in zigzag folds and then unloading the resulting packet layer from partially overlapping layers in width, sealing the packet layer to reduce its thickness ( Swiss patent N 679161, CL D 04 H 3/00, 1991).
Известные слои из нетканого материала и слоистые структуры на основе этих слоев обычно применяются в слоистых баллистически стойких структурах. Known nonwoven layers and laminated structures based on these layers are typically used in laminated ballistic resistant structures.
Недостатком известного слоя из нетканого материала, слоистой структуры на основе этого слоя, а следовательно и недостатком способа их изготовления является то, что удельное поглощение энергии (УПЭ), которое является поглощением энергии баллистического удара, разделенным на поверхностную плотность (вес, разделенный на площадь в м2) довольно низко. По этой причине баллистически стойкий слой (структура) должен обладать большим весом в расчете на один м2 площади, чтобы обеспечить достаточную защиту от баллистических ударов. Другим недостатком является наличие в слое основы, в результате чего уменьшается его гибкость и он не дышит. Из-за этого баллистически стойкая одежда, такая как устойчивые к осколкам и пуленепробиваемые жилеты, в которой применяется этот слой (структура), оказывается не слишком удобной для ношения.The disadvantage of the known layer of nonwoven material, the layered structure based on this layer, and therefore the disadvantage of the method of their manufacture, is that specific energy absorption (UPE), which is the absorption of ballistic impact energy, divided by surface density (weight divided by the area m 2 ) pretty low. For this reason ballistic-resistant layer (structure) must have a high weight per one m 2 of area to provide sufficient protection against ballistic impacts. Another disadvantage is the presence of a base layer, as a result of which its flexibility decreases and it does not breathe. Because of this, ballistic-resistant clothing, such as splinter-resistant and bulletproof vests in which this layer (structure) is applied, is not very comfortable to wear.
Целью настоящего изобретения является попытка в значительной степени преодолеть эти недостатки. The aim of the present invention is an attempt to significantly overcome these disadvantages.
По одному из аспектов изобретения эта цель достигается посредством слоя из нетканого материала, содержащего короткие полиолефиновые волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, и модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа, который согласно изобретению представляет собой войлок, содержащий по меньшей мере 80% по объему полиолефиновых волокон, при этом волокна, по существу, расположены хаотично в плоскости слоя и имеют длину 40-100 мм. In one aspect of the invention, this objective is achieved by a nonwoven layer comprising short polyolefin fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa, which according to the invention is felt containing at least 80% by volume polyolefin fibers, the fibers being essentially randomly located in the plane of the layer and have a length of 40-100 mm.
Целесообразно, чтобы слой состоял из коротких полиолефиновых волокон. Предпочтительно, чтобы волокна имели тонину 0,5-12 денье и были извиты. Полезно, чтобы удельное поглощение энергии слоя из нетканого материала составляло по меньшей мере 40 Дж•м2/кг. Желательно, чтобы полиолефиновые волокна в слое из нетканого материала состояли из линейного полиэтилена с приведенной вязкостью в декалине при 135oC равной по меньшей мере 5 дл./г, а отношение длины и ширины поперечного сечения волокон составляло 2-20. Наиболее предпочтительно, чтобы поверхность волокон была модифицирована путем обработки короной, плазменной обработки, химической функционализации, или посредством заполнения волокон.It is advisable that the layer consisted of short polyolefin fibers. Preferably, the fibers have a fineness of 0.5-12 denier and are crimped. It is useful that the specific energy absorption of the nonwoven layer is at least 40 J • m 2 / kg. It is desirable that the polyolefin fibers in the nonwoven layer consist of linear polyethylene with a reduced viscosity in decaline at 135 ° C. of at least 5 dl / g, and the ratio of the length and width of the cross section of the fibers is 2-20. Most preferably, the surface of the fibers is modified by corona treatment, plasma treatment, chemical functionalization, or by filling the fibers.
По другому аспекту изобретения эта цель достигается посредством слоя из нетканого материала, содержащего короткие полиолефиновые волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, и модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа, который, согласно изобретению, является войлоком, состоящим из полиолефиновых волокон, при этом волокна, по существу, расположены хаотично в плоскости слоя, извиты, имеют длину 40-100 мм и имеют тонину от 0,5 до 8 денье. In another aspect of the invention, this goal is achieved by a nonwoven layer comprising short polyolefin fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa, which, according to the invention, is felt consisting of polyolefin fibers, while the fibers are essentially randomly located in the plane of the layer, crimped, have a length of 40-100 mm and have a fineness from 0.5 to 8 denier.
Целесообразно, чтобы удельное поглощение энергии слоя из нетканого материала составляло по меньшей мере 40 Дж•м2/кг. Желательно, чтобы полиолефиновые волокна в слое из нетканого материала состояли из линейного полиэтилена с приведенной вязкостью в декалине при 135oC равной по меньшей мере 5 дл/г, а отношение длины и ширины поперечного сечения волокон составляло 2-20. Наиболее предпочтительно, чтобы поверхность волокон была модифицирована путем обработки короной, плазменной обработки, химической функционализации, или посредством заполнения волокон.It is advisable that the specific energy absorption of the layer of nonwoven material is at least 40 J • m 2 / kg It is desirable that the polyolefin fibers in the nonwoven layer consist of linear polyethylene with a reduced viscosity in decalin at 135 ° C. of at least 5 dl / g, and the ratio of the length and width of the cross section of the fibers is 2-20. Most preferably, the surface of the fibers is modified by corona treatment, plasma treatment, chemical functionalization, or by filling the fibers.
По еще одному аспекту изобретения эта цель достигается посредством слоистой структуры, состоящей из по меньшей мере двух слоев из нетканого материала, каждый из которых содержит короткие полиолефиновые волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, и модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа, причем слои скреплены между собой, в которой, согласно изобретению, каждый из слоев представляет собой войлок, содержащий по меньшей мере 80% по объему полиолефиновых волокон, при этом волокна, по существу, расположены хаотично в плоскости слоя и имеют длину 40-100 мм. In another aspect of the invention, this goal is achieved by a layered structure consisting of at least two layers of nonwoven material, each of which contains short polyolefin fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa, the layers being bonded to each other, in which, according to the invention, each of the layers is a felt containing at least 80% by volume polyolefin fibers, the fibers being essentially arranged randomly in the plane of the layer and have a length of 40-100 mm.
Целесообразно, чтобы каждый из слоев слоистой структуры состоял из коротких полиолефиновых волокон, которые имели бы тонину 0,5-12 денье. Наиболее предпочтительно, чтобы волокна каждого из слоев были извиты и имели бы тонину 0,5-8 денье. Желательно, чтобы удельное поглощение энергии каждого слоя из нетканого материала составляло по меньшей мере 40 Дж.•м2/кг, а полиолефиновые волокна в каждом слое из нетканого материала состояли из линейного полиэтилена с приведенной вязкостью в декалине при 135oC равной по меньшей мере 5 дл/г. Полезно, чтобы отношение длины и ширины поперечного сечения волокон каждого слоя составляло 2-20. Наиболее предпочтительно, чтобы поверхность волокон каждого слоя была модифицирована путем обработкой короной, плазменной обработки, химической функционализации, или посредством заполнения волокон.It is advisable that each of the layers of the layered structure consist of short polyolefin fibers, which would have a fineness of 0.5-12 denier. Most preferably, the fibers of each layer are crimped and have a fineness of 0.5-8 denier. It is desirable that the specific energy absorption of each layer of nonwoven fabric is at least 40 J. • m 2 / kg, and the polyolefin fibers in each layer of nonwoven fabric consist of linear polyethylene with reduced viscosity in decalin at 135 o C equal to at least 5 dl / g. It is useful that the ratio of the length and width of the cross section of the fibers of each layer is 2-20. Most preferably, the surface of the fibers of each layer is modified by corona treatment, plasma treatment, chemical functionalization, or by filling the fibers.
По еще одному аспекту изобретения эта цель достигается посредством слоистой структуры, содержащей по меньшей мере один слой из нетканого материала, который содержит короткие полиолефиновые волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, и модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа, которая согласно изобретению, содержит по меньшей мере один слой из ткани, скрепленный с одним или каждым слоем из нетканого материала, а один или каждый слой из нетканого материала является войлоком, содержащим по меньшей мере 80% по объему полиолефиновых волокон, при этом волокна, по существу, расположены хаотично в плоскости слоя и имеют длину 40-100 мм. In yet another aspect of the invention, this goal is achieved by a layered structure comprising at least one layer of nonwoven material that contains short polyolefin fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa, which according to the invention contains at least one layer of fabric bonded to one or each layer of non-woven material, and one or each layer of non-woven material is a felt containing at least 80 % by volume of polyolefin fibers, while the fibers are essentially randomly located in the plane of the layer and have a length of 40-100 mm
Целесообразно, чтобы один или каждый слой из нетканого материала состоял из коротких полиолефиновых волокон, а волокна одного или каждого слоя из нетканого материала имели тонину 0,5-12 денье. Желательно, чтобы волокна одного или каждого слоя из нетканого материала были извиты и имели тонину 0,5-8 денье. Полезно, чтобы удельное поглощение энергии одного или каждого слоя из нетканого материала составляло по меньшей мере 40 Дж•м2/кг. Предпочтительно, чтобы полиолефиновые волокна в одном или каждом слое из нетканого материала состояли из линейного полиэтилена с приведенной вязкостью в декалине при 135oC равной, по меньшей мере 5 дл/г, а отношение длины и ширины поперечного сечения волокон одного или каждого слоя из нетканого материала составляло 2-20. Наиболее предпочтительно, чтобы поверхность волокон одного или каждого слоя нетканого материала была модифицирована путем обработки короной, плазменной обработки, химической функционализации, или посредством заполнения волокон.It is advisable that one or each layer of non-woven material consisted of short polyolefin fibers, and the fibers of one or each layer of non-woven material had a fineness of 0.5-12 denier. It is desirable that the fibers of one or each layer of nonwoven material are crimped and have a fineness of 0.5-8 denier. It is useful that the specific energy absorption of one or each layer of nonwoven material is at least 40 J • m 2 / kg. It is preferable that the polyolefin fibers in one or each layer of nonwoven fabric consist of linear polyethylene with a reduced viscosity in decalin at 135 ° C. of at least 5 dl / g, and the ratio of the length and width of the cross section of the fibers of one or each layer of nonwoven material was 2-20. Most preferably, the surface of the fibers of one or each layer of nonwoven material is modified by corona treatment, plasma treatment, chemical functionalization, or by filling the fibers.
По еще одному аспекту изобретения эта цель достигается посредством способа изготовления слоя из нетканого материала, содержащего формирование слоя из коротких волокон, подачу слоя на разгрузочное устройство с обеспечением укладки его зигзагообразными складками и последующей выгрузки полученного пакетного слоя из частично налегающих друг на друга по ширине слоев, уплотнение пакетного слоя для уменьшения его толщины, в котором, согласно изобретению, слой формируют, по существу, из одинаково направленных полиолефиновых волокон с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа и длиной 40-100 мм, а после уплотнения пакетного слоя его растягивают в направлении загрузки и спутывают растянутый слой для получения войлока. According to another aspect of the invention, this goal is achieved by a method of manufacturing a layer of non-woven material comprising forming a layer of short fibers, feeding the layer to an unloading device, ensuring that it is laid in zigzag folds and then unloading the resulting packet layer from partially overlapping layers, compaction of the packet layer to reduce its thickness, in which, according to the invention, the layer is formed essentially of identically directed polyolefin fibers with a limit ohm tensile strength equal to at least 1.2 GPa, an elastic modulus equal to at least 40 GPa and a length of 40-100 mm, and after densification of the packet layer, it is stretched in the loading direction and tangled stretched layer to obtain felt.
Целесообразно использовать извитые волокна с тониной 0,5-8 денье. Предпочтительно, чтобы спутывание осуществляли посредством иглопробивки или гидроспутывания. Желательно уплотнять по меньшей мере растянутый слой войлока. It is advisable to use crimped fibers with fineness of 0.5-8 denier. Preferably, entanglement is carried out by needle punching or fluid entangling. It is desirable to seal at least a stretched layer of felt.
Изобретение будет более понятным из последующего подробного его описания. The invention will be more apparent from the following detailed description thereof.
Войлок представляет собой слой, в котором отдельные волокна не собираются вместе, образуя определенную структуру, подобную получаемой при вязании и ткачестве, причем этот слой по определению не включает основы. Felt is a layer in which individual fibers do not come together, forming a certain structure similar to that obtained by knitting and weaving, and this layer by definition does not include warp.
Неожиданно было обнаружено, что этот слой обладает улучшенным удельным поглощением энергии (УПЭ) и поэтому очень подходит для использования в слоистой баллистически стойкой структуре, в особенности для защиты от осколков снарядов. It was unexpectedly discovered that this layer has improved specific energy absorption (UPE) and is therefore very suitable for use in a layered ballistic-resistant structure, in particular for protection against shell fragments.
Ясно, что повышенная способность к баллистической стойкости в первую очередь определяется высоким УПЭ. В области применения слоистых баллистически стойких структур к высоким значениям УПЭ обычно относят УПЭ, превышающее 35 Дж•м2/кг. Значение УПЭ обычно определяют с помощью стандартного испытания Stanag 2920, применяя имитирующие осколки снаряды весом 1,1±0,02 г. УПЭ слоя из нетканого материала, являющегося предметом нестоящего изобретения, предпочтительно превышает 40 Дж•м2/кг, и более предпочтительно, более 50 Дж•м2/кг, а наиболее предпочтительно, более 60 Дж•м2/кг.It is clear that the increased ability to ballistic resistance is primarily determined by the high UPE. In the field of application of layered ballistic-resistant structures, high UPEs usually include UPE exceeding 35 J • m 2 / kg. The UPE value is usually determined using the standard Stanag 2920 test, using simulated shrapnel shells weighing 1.1 ± 0.02 g. The UPE of the nonwoven fabric layer of the invention is preferably greater than 40 J • m 2 / kg, and more preferably more than 50 J • m 2 / kg, and most preferably more than 60 J • m 2 / kg.
Преимущество высокого УПЭ заключается в том, что имеющие определенную скорость осколки могут быть задержаны слоем со значительно меньшей поверхностной плотностью. Низкая поверхностная плотность очень важна для повышения удобства ношения, что, наряду с хорошей защитой, является главной целью разработки новых материалов для баллистически стойкой одежды. The advantage of high OPE is that the fragments having a certain speed can be delayed by a layer with a significantly lower surface density. Low surface density is very important to increase wearing comfort, which, along with good protection, is the main goal of developing new materials for ballistic-resistant clothing.
Еще одним важным преимуществом слоя из нетканого материала для баллистически стойкой одежды, являющегося предметом настоящего изобретения является то, что он не имеет основы и поэтому более гибок и легче приспосабливается к форме тела, и может, кроме того, дышать, так, что можно легко удалять пары, образующиеся при потении. Another important advantage of the nonwoven layer for ballistic resistant clothing, which is the subject of the present invention, is that it has no base and therefore is more flexible and easier to adapt to the shape of the body, and can also breathe, so that it can be easily removed sweating vapors.
Дополнительное преимущество заключается в том, что структура, являющаяся предметом настоящего изобретения, может быть изготовлена с помощью более простого процесса, который может быть осуществлен путем использования обычного и применяемого в промышленности оборудования. An additional advantage is that the structure of the present invention can be manufactured using a simpler process, which can be carried out using conventional and industrial equipment.
Хотя упомянутые преимущества изобретения четко проявляются в упоминавшейся выше баллистически стойкой одежде, такой, как устойчивые к осколкам и пуленепробиваемые жилеты, применение изобретения, ими не ограничивается. Другими сферами применения являются, например, покрывала и панели для бомб. Although the aforementioned advantages of the invention are clearly manifested in the aforementioned ballistic resistant clothing, such as shatter-resistant and bulletproof vests, the use of the invention is not limited to them. Other applications are, for example, bedspreads and panels for bombs.
Являющийся предметом настоящего изобретения слой из нетканого материала состоит, по существу, из коротких волокон. Термин по существу подразумевает, что этот слой может включать определенное количество других составляющих, исключая основу. Такими другими составляющими могут, например, быть короткие волокна из другого материала. Обнаружено, что другие составляющие оказывают отрицательное влияние на хорошие результаты, полученные с помощью настоящего изобретения. Содержание посторонних составляющих предпочтительно должно быть меньше 20% более предпочтительно менее 10% еще более предпочтительно менее 5% и наиболее предпочтительно 0% (объемные проценты). An object of the present invention is a layer of nonwoven material consisting essentially of short fibers. The term essentially implies that this layer may include a certain number of other components, excluding the base. Such other constituents may, for example, be short fibers of another material. Other constituents have been found to adversely affect the good results obtained with the present invention. The content of foreign components should preferably be less than 20%, more preferably less than 10%, even more preferably less than 5% and most preferably 0% (volume percent).
Обнаружено, что показатели баллистической стойкости повышаются с повышением тонины волокна. Тониной волокна называют вес на единицу волокна (в денье). Хорошие результаты получаются при тонине волокон в диапазоне 0,5-12 денье. Трудно получать войлок из волокон тониной менее 0,5 денье. Войлок, изготовленный по существу из волокон тониной более 12 денье, имеет худшие показатели баллистической стойкости и более низкую плотность. Предпочтительно тонина должна составлять 0,5-8 денье, более предпочтительно 0,5-5 денье и наиболее предпочтительно 0,5-3 денье. It was found that the indicators of ballistic resistance increase with increasing fiber fineness. The fineness of a fiber is the weight per unit of fiber (in denier). Good results are obtained with a fineness of fibers in the range of 0.5-12 denier. It is difficult to obtain a felt of fineness less than 0.5 denier. Felt made essentially of finer fibers more than 12 denier has worse ballistic resistance and lower density. Preferably, the fineness should be 0.5-8 denier, more preferably 0.5-5 denier, and most preferably 0.5-3 denier.
Волокна предпочтительно являются извитыми. Войлок, состоящий по существу из извитых волокон, обладает улучшенными механическими свойствами и показателями баллистической стойкости. Извитые короткие полиолефиновые волокна могут быть получены из извитых полиолефиновых нитей с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа и модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа, путем их уменьшения известными способами, например, рубкой или резанием. Извитые ними могут быть получены любым известным в технике способом, однако предпочтительно с помощью камеры гофрирования. Придание извитости не может заметно ухудшить механические характеристики волокна, такие как предел прочности при растяжении и модуль упругости. The fibers are preferably crimped. Felt, consisting essentially of crimped fibers, has improved mechanical properties and ballistic resistance. Curved short polyolefin fibers can be obtained from crimped polyolefin yarns with a tensile strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa by reducing them by known methods, for example, by chopping or cutting. Curled by them can be obtained by any method known in the art, however, preferably using a corrugating chamber. The crimping cannot noticeably degrade the mechanical characteristics of the fiber, such as tensile strength and elastic modulus.
Наиболее подходящими полиолефинами являются гомополимеры и сополимеры полиэтилена и полипропилена. Кроме того, применяемые полиолефины могут включать небольшое количество одного или нескольких других полимеров, в особенности других алкен-1-полимеров. The most suitable polyolefins are homopolymers and copolymers of polyethylene and polypropylene. In addition, the polyolefins used may include a small amount of one or more other polymers, in particular other alkene-1 polymers.
Хорошие результаты получаются, если в качестве полиолефина выбирают линейный полиэтилен. Под линейным полиэтиленом здесь подразумевается полиэтилен с менее чем одним ответвлением на 100 атомов углерода, предпочтительно с менее чем одним ответвлением на 300 атомов углерода, который может к тому же включать до 5 молярных процентов одного или нескольких сополимеров кроме алкенов, таких как пропилен, бутилен, пентен, 4-метилпентан и октен. Good results are obtained if linear polyethylene is chosen as the polyolefin. By linear polyethylene is meant polyethylene with less than one branch per 100 carbon atoms, preferably with less than one branch per 300 carbon atoms, which may also include up to 5 molar percent of one or more copolymers other than alkenes such as propylene, butylene, pentene, 4-methylpentane and octene.
Предпочтительно в слое нетканого материала, являющемуся предметом настоящего изобретения, применяют полиолефиновые волокна, состоящие из линейного полиэтилена с характеристической вязкостью в декалине при 135oC, равной по меньшей мере 5 дл/г.Preferably, polyolefin fibers consisting of linear polyethylene with an intrinsic decalin viscosity at 135 ° C. of at least 5 dl / g are used in the nonwoven layer of the present invention.
Длина волокон должна составлять 40-100 мм. При длине волокна менее 40 мм когезия, прочность и УПЭ слоя из нетканого материала слишком низки. При длине волокна более 100 мм УПЭ и плотность нетканого слоя значительно ниже. Плотность равна поверхностной плотности, разделенной на толщину слоя. В общем слой с более высокой плотностью более эффективно уменьшают травматическое воздействие тупого удара. Травматическое воздействие тупого удара является отрицательным результатом изгибания баллистически стойкой структуры в результате удара снаряда. Важно, чтобы наряду с высокими УПЭ баллистически стойкая одежда обеспечивала низкое травматическое воздействие тупого удара. The length of the fibers should be 40-100 mm. With a fiber length of less than 40 mm, the cohesion, strength and UPE of the nonwoven fabric layer are too low. With a fiber length of more than 100 mm, the UPE and the density of the nonwoven layer are significantly lower. The density is equal to the surface density divided by the thickness of the layer. In general, a higher density layer more effectively reduces the traumatic effect of a blunt shock. The traumatic effect of a blunt impact is a negative result of the bending of a ballistic-resistant structure as a result of a projectile impact. It is important that, along with high UPE, ballistic-resistant clothing provide a low traumatic impact of blunt shock.
Важно также, чтобы волокна обладали высоким пределом прочности при растяжении, высокими модулем упругости и высоким поглощением энергии. В слое из нетканого материала, являющемся предметом настоящего изобретения, применяются полиолефиновые волокна из мононити, обладающей прочностью по меньшей мере равной 1,2 ГПа и модулем упругости равным по меньшей мере 40 ГПа. При использовании волокон с более низкими значениями прочности и модуля упругости невозможно получить высокие показатели и баллистической стойкости. It is also important that the fibers have a high tensile strength, high modulus of elasticity and high energy absorption. In the nonwoven layer of the invention, monofilament polyolefin fibers are used having a strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa. When using fibers with lower values of strength and modulus of elasticity, it is impossible to obtain high rates and ballistic resistance.
Слой, являющийся предметом настоящего изобретения, может включать волокна с различным поперечным сечением, например, круглые, прямоугольные (ленточные) или овальные волокна. Форма поперечного сечения волокон может также, например, быть изменена путем их прокатки, форма поперечного сечения волокна выражается отношением длины к ширине поперечного сечения. Предпочтительно отношение длины к ширине поперечного сечения составляет 2-20, более предпочтительно 4-20. Волокна с более высоким значением отношения длины к ширине демонстрируют более высокую степень взаимодействия в слое из нетканого материала, в результате чего они с меньшей легкостью могут сдвигаться относительно друг друга в результате баллистического удара. Это позволяет получить улучшенное УПЭ слоя из нетканого материала. The layer of the present invention may include fibers with different cross-sections, for example, round, rectangular (ribbon) or oval fibers. The cross-sectional shape of the fibers can also, for example, be changed by rolling them; the cross-sectional shape of the fiber is expressed by the ratio of length to cross-sectional width. Preferably, the ratio of length to width of the cross section is 2-20, more preferably 4-20. Fibers with a higher length-to-width ratio exhibit a higher degree of interaction in the nonwoven layer, as a result of which they can move with less ease relative to each other as a result of a ballistic impact. This allows you to get an improved UPE layer of non-woven material.
Степень взаимодействия может также быть изменена путем модификации поверхности волокон. Волокна могут быть модифицированы путем включения в волокна наполнителя. Наполнителем может быть неорганический материал, такой как гипс, или полимер. Поверхность волокна может также быть модифицирована путем коронирования, плазменной и/или химической обработки. Модификация может включать огрубление поверхности благодаря наличию ямок травления, увеличение полярности поверхности и/или химическую функционализацию поверхности. The degree of interaction can also be changed by modifying the surface of the fibers. The fibers can be modified by incorporating a filler into the fibers. The filler may be an inorganic material, such as gypsum, or a polymer. The surface of the fiber can also be modified by coronation, plasma and / or chemical treatment. The modification may include roughening the surface due to the presence of etching pits, increasing the polarity of the surface and / or chemical functionalization of the surface.
УПЭ и уменьшение травматического воздействия тупого удара слоем из нетканого материала могут быть улучшены за счет увеличения степени взаимодействия между волокнами. Однако в случае, если взаимодействие слишком велико, величина УПЭ может вновь уменьшиться. Оптимальное значение может быть определено специалистом в данной области путем проведения серии обычных экспериментов. UPE and reducing the traumatic impact of blunt shock with a layer of non-woven material can be improved by increasing the degree of interaction between the fibers. However, if the interaction is too large, the value of the UPE may decrease again. The optimal value can be determined by a person skilled in the art by conducting a series of routine experiments.
Хорошие показатели баллистической стойкости достигается согласно настоящему изобретению при условии, что полиолефиновые волокна, описанные выше, ориентированы в плоскости слоя нетканого материала по существу произвольно. Выражение по существу произвольно следует понимать в том смысле, что волокна не имеют предпочтительной ориентации, ведущей к возникновению механических свойств в плоскости слоя. Механические свойства в плоскости слоя по существу изотропны, т. е. по существу, одинаковы в различные направлениях. Различие механических свойств в различных направлениях в плоскости слоя из нетканого материала не может превышать 20% предпочтительно не более 10% Более предпочтительно, чтобы разброс характеристик нетканого слоя был таким, чтобы разброс характеристик слоистой структуры, состоящей из одного или нескольких слоев из нетканого материала, являющегося предметом настоящего изобретения был меньше 10%
Предпочтительно следует использовать полиолефиновые волокна, полученные из полиолефиновых нитей, изготовленных процессом вытягивания из геля. В основном этот процесс включает приготовление раствора полиолефина с высокой характеристической вязкостью, определяемой в декалине при 135oC, вытягивания раствора в нити при температуре, превышающей температуру растворения, охлаждение нитей до температуры ниже температуры остудневания, чтобы вызвать остудневание и удаление растворителя до, в течение или после растягивания нитей. Форму поперечного сечения нитей можно выбрать путем подбора соответствующей формы апертуры для вытягивания.Good ballistic resistance is achieved according to the present invention, provided that the polyolefin fibers described above are oriented essentially randomly in the plane of the nonwoven layer. The expression is essentially arbitrary to be understood in the sense that the fibers do not have a preferred orientation leading to mechanical properties in the plane of the layer. The mechanical properties in the plane of the layer are essentially isotropic, i.e., essentially the same in different directions. The difference in mechanical properties in different directions in the plane of the non-woven layer cannot exceed 20%, preferably not more than 10%. It is more preferable that the variation in the characteristics of the non-woven layer is such that the variation in the characteristics of the layered structure consisting of one or more layers of non-woven material, which is the subject of the present invention was less than 10%
Preferably, polyolefin fibers obtained from polyolefin yarns made from a gel drawing process should be used. Basically, this process involves the preparation of a solution of a polyolefin with a high intrinsic viscosity, which is determined in decalin at 135 ° C, drawing the solution in threads at a temperature above the temperature of dissolution, cooling the threads to a temperature below the temperature of cooling to cause cooling and removal of the solvent before, during or after stretching the threads. The cross-sectional shape of the threads can be selected by selecting the appropriate shape of the aperture for drawing.
Слой из нетканого материала, являющийся предметом настоящего изобретения, может различным образом использоваться в баллистически стойких структурах. Слой из нетканого материала, являющийся предметом настоящего изобретения, может использоваться как таковой в форме единственного слоя. The nonwoven layer of the present invention can be used in various ways in ballistic resistant structures. The nonwoven layer of the invention can be used as such in the form of a single layer.
Конкретной областью применения изобретения является слоистая структура, состоящая по меньшей мере двух слоев нетканого материала, являющихся предметом настоящего изобретения, скрепленных вместе. Преимущество такого применения заключается в том, что указанная слоистая структура более компактна и удобнее в обращении чем один слой нетканого материала. A particular field of application of the invention is a layered structure consisting of at least two layers of nonwoven fabric that are the subject of the present invention, bonded together. The advantage of this application is that the specified layered structure is more compact and easier to handle than a single layer of non-woven material.
Другой конкретной областью применения изобретения является слоистая структура, состоящая из одного или нескольких слоев нетканого материала, являющихся предметом настоящего изобретения и одним или нескольких слоев ткани, скрепленными вместе. Слой из ткани должен предпочтительно также обладать хорошей баллистической стойкостью. Слой из ткани предпочтительно состоит из полиолефиновых волокон с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа и модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа. Преимущество такой слоистой структуры заключается в ее большой плотности и в том, что наряду с повышенным УПЭ она обладает низким травматическим свойством при тупом ударе. Слои слоистых структур, описанные выше, могут быть скреплены вместе иглопробиванием, гидросоединением или сшиванием. Another specific field of application of the invention is a layered structure consisting of one or more layers of non-woven material that are the subject of the present invention and one or more layers of fabric bonded together. The fabric layer should preferably also have good ballistic resistance. The fabric layer preferably consists of polyolefin fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa and an elastic modulus of at least 40 GPa. The advantage of such a layered structure lies in its high density and in that, along with an increased UPE, it has a low traumatic property during blunt impact. The layers of the layered structures described above can be bonded together by needle punching, water bonding or crosslinking.
Слоистая структура для баллистической защиты может состоять из одного или нескольких слоев нетканого материала, или из слоистых структур, описанных выше. Количество слоев в слоистой структуре зависит от требующегося уровня защиты. При использовании в баллистически стойкой одежде выбор количества слоев и, таким образом, поверхностей плотности слоистой баллистически стойкой структуры, заключается в трудном обеспечении, с одной стороны, нужного уровня защиты и, с другой стороны, нужного комфорта при ношении. Комфорт при ношении определяется главным образом весом и, таким образом, поверхностной плотностью баллистически стойкой структуры. Важным преимуществом слоя из нетканого материала, являющегося предметом настоящего изобретения является то, что удается добиться более высокого УПЭ при более низкой поверхностей плотности. В связи с этим слой из нетканого материала, являющийся предметом настоящего изобретения, особенно удобен при использовании в баллистически стойких структурах с низкой и средним уровнями защиты (50 от 450-500 м/сек) в связи с очень низким весом (низкой поверхностной плотностью) и отсюда большим удобством для ношения. Преимущества слоя из нетканого материала, являющегося предметом настоящего изобретения, в особенности очевидны для слоистых структур, состоящих из пакета нетканых слоев и имеющих поверхностную плотность ниже 4 кг/м2, или более предпочтительно менее 3 кг/м2, или наиболее предпочтительно ниже 2 кг/м2. Слоистые структуры с высокой поверхностной плотностью получают предпочтительно путем неплотной укладки в пакет большого числа слоев с очень небольшой поверхностной плотностью.The layered structure for ballistic protection may consist of one or more layers of nonwoven material, or from the layered structures described above. The number of layers in a layered structure depends on the required level of protection. When used in ballistic-resistant clothing, the choice of the number of layers and, thus, the density surfaces of the layered ballistic-resistant structure, is difficult to provide, on the one hand, the desired level of protection and, on the other hand, the necessary wearing comfort. Wearing comfort is determined mainly by the weight and thus the surface density of the ballistic resistant structure. An important advantage of the nonwoven layer of the present invention is that it is possible to achieve a higher UPE at lower density surfaces. In this regard, the layer of nonwoven material that is the subject of the present invention is particularly convenient when used in ballistic resistant structures with low and medium levels of protection (50 from 450-500 m / s) due to the very low weight (low surface density) and hence great wearing comfort. The advantages of the nonwoven layer of the present invention are particularly apparent for layered structures consisting of a stack of nonwoven layers and having a surface density below 4 kg / m 2 , or more preferably less than 3 kg / m 2 , or most preferably below 2 kg / m 2 . Layered structures with high surface density are preferably obtained by loosely stacking a large number of layers with a very low surface density.
Войлочные слои из нетканого полотна или слоистые структуры могут быть соединены со слоями иного типа, которые могут обладать некоторыми иными специфическими баллистическими свойствами или другими свойствами. Недостатки сочетания со слоями иного типа заключаются в ухудшении, среди других свойств, УПЭ и удобства ношения. Поэтому предпочтительно вся структура должна состоять из слоев нетканого материала или упомянутых слоистых структур. Предпочтительно, чтобы такая слоистая структура имела толщину 10-30 мм. Felt layers of nonwoven fabric or layered structures can be connected with layers of a different type, which may have some other specific ballistic properties or other properties. The disadvantages of combining with other types of layers are the deterioration, among other properties, UPE and wearing comfort. Therefore, preferably the entire structure should consist of layers of nonwoven material or the aforementioned layered structures. Preferably, such a layered structure has a thickness of 10-30 mm
Слой из нетканого материала может быть изготовлен разными способоми, такими например, как способы приготовления бумаги, предусматривающие размещение водной взвеси волокон на проволочном сите с последующим обезвоживанием. Однако предпочтительно слой из нетканого материала изготавливают способом, включающим:
формирование слоя по существу из одинаково направленных коротких полиолефиновых волокон с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,2 ГПа, модулем упругости, равным по меньшей мере 40 ГПа и длиной 40-100 мм, посредством прочесывания рыхлой массы волокон, из которых формируется нетканый прочес;
подачу полученного таким образом нетканого прочеса на разгрузочное устройство, перемещающееся в направлении, перпендикулярном тому, в котором поступает на него прочес, с обеспечением укладки его зигзагообразными складками и последующей выгрузки полученного пакетного слоя из частично налегающих друг на друга по ширине слоев;
(каландрирование) уплотнение пакетного слоя для уменьшения его толщины;
растягивание полученного каландрированного пакетного слоя в направлении разгрузки;
и спутывание растянутого слоя для получения войлока.A layer of nonwoven material can be made in various ways, such as, for example, paper preparation methods involving the placement of an aqueous suspension of fibers on a wire sieve with subsequent dehydration. However, preferably, the nonwoven layer is made by a method including:
the formation of a layer of essentially identically directed short polyolefin fibers with a tensile strength of at least 1.2 GPa, an elastic modulus of at least 40 GPa and a length of 40-100 mm, by combing the loose mass of fibers from which it is formed non-woven fabric;
feeding the non-woven web obtained in this way to the unloading device moving in a direction perpendicular to the one in which the web is fed to it, ensuring that it is laid in zigzag folds and then the resulting packet layer is unloaded from partially overlapping width layers;
(calendering) compaction of the packet layer to reduce its thickness;
stretching the resulting calendared packet layer in the discharge direction;
and tangling the stretched layer to obtain felt.
В результате всего этого должен получиться слой из нетканого материала в форме войлока с улучшенными показателями баллистической стойкости, в частности с удельным поглощением энергии, превышающим 35 Дж•м2/кг, в особенности более 40 Дж•м2/кг и возможно более 50 Дж•м2/кг.As a result of all this, a layer of non-woven material in the form of felt should be obtained with improved ballistic resistance, in particular with a specific energy absorption exceeding 35 J • m 2 / kg, in particular more than 40 J • m 2 / kg and possibly more than 50 J • m 2 / kg.
Короткие полиолефиновые волокна предпочтительно должны быть извитыми. Short polyolefin fibers should preferably be crimped.
Извитые волокна можно получить, подвергая известным сами по себе приемам обработки для гофрирования полиолефиновые нити, обладающие нужными механическими свойствами и тониной, которые могут быть получены с использованием известных и упомянутых выше способов. Примером известного способа гофрирования является обработка нитей в камере гофрирования. Полученные таким образом извитые нити следует затем нарезать на нужные длины, 40-100 мм. В ходе такой резки часто получается плотная масса волокон. Эту массу можно распутать (разрыхлить), например, путем механического прочесывания или продувки. В ходе этого процесса перепутанные волокна, которые получаются при использовании моноволокон, одновременно разделяются на, по существу, отдельные волокна. Преимущество применения в описанном выше способе извитых волокон заключается в том, что извитые волокна легче распутываются (разрыхляются) после резания и легче прочесываются с получением ватки-прочеса. Curved fibers can be obtained by subjecting polyolefin yarns having the desired mechanical properties and fineness, which can be obtained using the known and aforementioned methods, to processing corrugations known per se. An example of a known corrugation method is the processing of threads in a corrugation chamber. The crimped yarns thus obtained should then be cut into the desired lengths, 40-100 mm. During such cutting, a dense mass of fibers is often obtained. This mass can be unraveled (loosened), for example, by mechanical combing or blowing. During this process, the entangled fibers that are obtained using monofilaments are simultaneously split into substantially separate fibers. The advantage of using crimped fibers in the method described above is that crimped fibers are more easily untangled (loosened) after cutting and more easily combed to form a fleece.
Прочесывание может осуществляться на обычной карбочесальной машине. Толщина слоя волокон, поступающего в карбочесальную машину, может выбираться в широких пределах: она в значительной степени зависит от нужной поверхностной плотности нетканого полотна, которое требуется получить в результате. В частности, необходимо сделать допуск на растягивание, выполняемое на последней стадии процесса, при котором поверхностная плотность уменьшится в зависимости от выбранной степени растягивания. Combing can be carried out on a conventional carding machine. The thickness of the layer of fibers entering the carding machine can be selected within wide limits: it largely depends on the desired surface density of the non-woven fabric, which is required to be obtained as a result. In particular, it is necessary to make a tensile tolerance, performed at the last stage of the process, in which the surface density decreases depending on the selected degree of stretching.
Чесаная нетканая ватка-прочес укладывается зигзагообразными складками на разгрузочное устройство, движущееся в направлении, перпендикулярном тому, в котором подается на него ватка-прочес. Это направление является направлением разгрузки. Разгрузочным устройством может служить, например, конвейерная лента, скорость перемещения которой относительно скорости подачи нетканой ватки- прочеса подбирается таким образом, чтобы уложенный пакетный слой состоял из нужного количества частично взаимно налегающих слоев. The combed non-woven fleece web is laid in zigzag folds on an unloading device moving in a direction perpendicular to the one in which the fleece web is fed to it. This direction is the discharge direction. An unloading device can be, for example, a conveyor belt, the speed of movement of which relative to the feed rate of the non-woven fleece web is selected so that the stacked packet layer consists of the desired number of partially overlapping layers.
Ориентация волокон в пакетном слое зависит от соотношения упомянутых выше скорости подачи и скорости перемещения и соотношения ширины ватки-прочеса и ширины пакета слоев. Волокна будут ориентированы по существу в двух направлениях, что определяется зигзагообразной схемой укладки. The orientation of the fibers in the batch layer depends on the ratio of the feed rates mentioned above and the speed of movement and the ratio of the fleece-web width to the width of the layer packet. The fibers will be oriented essentially in two directions, which is determined by the zigzag layout.
Каландрирование (уплотнение) пакетного слоя может осуществлять с использованием известных устройств. Толщина слоя в ходе процесса уменьшается, и контакт между волокнами становится плотнее. Calendering (densification) of the packet layer can be carried out using known devices. The layer thickness decreases during the process, and the contact between the fibers becomes denser.
После этого каландрированный слой растягивают по длине, т.е. в направлении разгрузки. Это ведет к увеличению площади поверхности так, что толщина и, следовательно, поверхностная плотность растянутого слоя могут несколько уменьшиться. Степень растягивания составляет предпочтительно 20-100%
Обнаружено, что ориентация волокон в плоскости слоя в ходе процесса растягивания становится в значительной степени произвольной.After that, the calendared layer is stretched in length, i.e. in the direction of unloading. This leads to an increase in surface area so that the thickness and, consequently, the surface density of the stretched layer can slightly decrease. The degree of stretching is preferably 20-100%
It was found that the orientation of the fibers in the plane of the layer during the stretching process becomes largely arbitrary.
Сцепление, прочность и плотность растянутого слоя увеличиваются путем укрепления этого слоя. Это укрепление может осуществляться путем иглопробивки слоя или гидросоединения. В случае иглопробивки нетканое полотно пробивают иглами, имеющими мелкие зубцы, протягивающие волокна сквозь слои. Плотность иголок может варьировать в пределах 5-50 иголок на см2. Предпочтительно плотность иголок находится в пределах 10-20 иголок на см2. В случае гидросоединения растянутый слой прошивают множеством струек воды под высоким давлением. Преимуществом гидросоединения перед иглопробивкой является то, что в этом случае меньше повреждаются волокна. Преимуществом иглопробивки является ее техническая простота.The adhesion, strength and density of the stretched layer are increased by strengthening this layer. This reinforcement can be accomplished by needle punching of a layer or by a water connection. In the case of needle punching, the nonwoven fabric is punched with needles having small teeth that stretch the fibers through the layers. The density of the needles can vary between 5-50 needles per cm 2 . Preferably, the density of the needles is in the range of 10-20 needles per cm 2 . In the case of a hydraulic connection, the stretched layer is stitched with a plurality of streams of water under high pressure. The advantage of the hydraulic connection over needle punching is that in this case, the fibers are less damaged. The advantage of needle punching is its technical simplicity.
Дальнейшее уплотнение войлока может осуществляться путем дополнительной иглопробивки или каландирования растянутого слоя и/или войлока. Результатом дополнительной иглопробивки или каландрирования слоя войлока является то, что войлок становится более плотным, за счет чего снижается травматическое воздействие тупого удара без неприемлемо большого уменьшения УПЭ. Обнаружено, что укрепление помогает также увеличению произвольности ориентации волокон и изотропности механических свойств в плоскости слоя. Further compaction of the felt can be accomplished by additional needle punching or calendering of the stretched layer and / or felt. The result of additional needle punching or calendering of the felt layer is that the felt becomes denser, thereby reducing the traumatic effect of a blunt shock without an unacceptably large reduction in the UPE. It was found that reinforcement also helps to increase the random orientation of the fibers and the isotropy of the mechanical properties in the plane of the layer.
Толщина слоя войлока определяется поверхностной плотностью рыхлой массы коротких волокон поступающих на карбочесальную машину в отношении к количеству уложенных в пакет нетканых прочесов и от уменьшения толщины в процессе каландрирования, растягивания и укрепления. Толстые слои войлока могут быть получены путем увеличения толщины слоя в начале процесса или путем меньшей степени уплотнения в ходе упомянутых выше этапов процесса. Более толстый войлок может также быть получен путем укладки пакета из нескольких слоев и последующего соединения их вместе, например, путем иглопробивки. Преимущество более толстого плотного войлока заключается в том, что, наряду с высокими УПЭ, оно позволяет снизить травматическое воздействие тупого удара, и с ним легче обращаться, чем с одним толстым слоем нетканого материала. The thickness of the felt layer is determined by the surface density of the loose mass of short fibers entering the carding machine in relation to the number of nonwoven webs packed in the bag and from the decrease in thickness during calendering, stretching and strengthening. Thick layers of felt can be obtained by increasing the thickness of the layer at the beginning of the process or by a lesser degree of compaction during the above process steps. Thicker felt can also be obtained by stacking a bag of several layers and then joining them together, for example, by needle punching. The advantage of a thicker dense felt is that, along with high UPE, it reduces the traumatic effect of a blunt shock, and it is easier to handle than with one thick layer of non-woven material.
Особенно предпочтительный вариант войлока получается путем его соединения иглопробивкой с тканью или другими типами слоев. Эти смешанные структуры гораздо тоньше и, наряду со значительно возросшей стойкостью к осколкам, обеспечивает низкое травматическое воздействие тупого удара. A particularly preferred embodiment of the felt is obtained by combining it with needle punching with fabric or other types of layers. These mixed structures are much thinner and, along with significantly increased resistance to fragments, provide low traumatic impact of blunt impact.
Полученные таким образом слои из нетканого материала или их конкретные варианты реализации, описанные выше, могут комбинироваться в слоистой баллистической стойкой структуре со слоями иного типа, которые могут способствовать улучшению некоторых других показателей баллистической стойкости или иных свойств с целью повышения удельного поглощения энергии этой структуры. Thus obtained layers of nonwoven material or their specific implementation options described above can be combined in a layered ballistic resistant structure with layers of a different type, which can improve some other indicators of ballistic resistance or other properties in order to increase the specific energy absorption of this structure.
Изобретение разъясняется со ссылкой на следующие примеры, но не ограничивается ими. Количественные показатели, упомянутых в примерах, определяются следующим образом. The invention is explained with reference to the following examples, but is not limited to. The quantitative indicators mentioned in the examples are defined as follows.
Предел прочности при растяжении и предел упругости определяются с помощью испытания на растяжение на разрывной машине Zwick 1484. Нити измеряют без извива. Нити зажимают на длину 200 мм в зажимах для волокон Orientec (250), с давлением в зажиме 8 бар, предупреждающем проскальзывание нитей в зажимах. Скорость перемещения зажима составляет 100 мм/мин. Под модулем упругости подразумевается его первоначальное значение. Оно определяется при относительном удлинении 1% Тонину определяют путем взвешивания волокна с известной длиной. The tensile strength and tensile strength are determined using tensile tests on a tensile testing machine Zwick 1484. The threads are measured without twisting. The filaments are clamped to a length of 200 mm in Orientec fiber clamps (250), with a clamp pressure of 8 bar, preventing slipping of the filaments in the clamps. The clamp travel speed is 100 mm / min. Under the modulus of elasticity is meant its initial value. It is determined with a relative elongation of 1%. The fineness is determined by weighing a fiber with a known length.
Толщину (Т) слоев войлока измеряли в сжатом состоянии, применяя давление 5,5 КПа. Поверхностную плотность (ПП) определяли путем взвешивания части слоя с точно измеренной площадью. The thickness (T) of the layers of felt was measured in a compressed state using a pressure of 5.5 kPa. Surface density (PP) was determined by weighing part of a layer with an accurately measured area.
Удельное поглощение энергии (УПЭ) определяют согласно испытанию STANAG 2920, при котором МОС (снаряды, моделирующие осколки) калибра 0,22, обозначаемые далее как осколки, из недеформируемой стали определенной формы, веса (1,1г), твердости и размеров (согласно USMIL-P-46593), определенным образом выстреливают в баллистически стойкую структуру. Поглощение энергии (ПЭ) рассчитывают на основе кинетической энергии пули, имеющей скорость V 50. V 50 это скорость, при которой вероятность проникновения пуль в баллистически стойкую структуру равна 50% Удельное поглощение энергии (УПЭ) рассчитывают путем деления поглощения энергии (ПЭ) на поверхностную плотность (ПП) слоя. The specific energy absorption (UPE) is determined according to the STANAG 2920 test, in which the MOC (shells modeling fragments) of 0.22 caliber, hereinafter referred to as fragments, from non-deformable steel of a certain shape, weight (1.1 g), hardness and size (according to USMIL -P-46593), in a certain way shot in a ballistic-resistant structure. Energy absorption (PE) is calculated based on the kinetic energy of a bullet having a speed of
Примеры 1. Полиэтиленовое многониточное волокно (Dyneema SK60) с пределом прочности при растяжении 2,65 ГПа, первоначальным модулем упругости 90 ГПа, тониной 1 денье на мононить и отношением длины и ширины поперечного сечения волокна приблизительно 6 подвергали гофрированию в камере гофрирования. Извитые волокна нарезали на волокна длиной по 60 мм. Полученные волокна помещали в карбочесальную машину слоем толщиной 12±3 г/м2 Полученную прочесанную нетканую ватку-прочес укладывали зигзагообразными складками на конвейерную ленту, причем соотношение скорости ленты и скорости подачи прочесанной ватки-прочеса, поступающей на ленту под прямым углом, выбрано таким образом, что удалось получить слой шириной приблизительно 2 м, состоящий из 10 уложенных пакетом нетканых прочесов. Пакетный слой каландрировали при небольшом давлении на ленточном каландре, в результате чего получился более плотный и тонкий каландрированный слой. Каландрированный слой растянули по длине на 38% Растянутый слой уплотняли иглопробивкой с плотностью игл 15 шт/см2. Поверхностная плотность нетканого полотна, полученного таким образом, составила 120 г/м2. 22 слоя этого войлока, обозначаемого далее как FO, уложили пакетом, чтобы получить баллистически стойкую структуру, F1, с поверхностной плотностью 2,6 кг/м2 и толщиной 23 мм.Examples 1. Polyethylene multifilament fiber (Dyneema SK60) with a tensile strength of 2.65 GPa, an initial modulus of elasticity of 90 GPa, a fineness of 1 denier per monofilament and a fiber length and cross-section ratio of about 6 were corrugated in a corrugating chamber. Curved fibers were cut into 60 mm fibers. The resulting fibers were placed in a carding machine with a thickness of 12 ± 3 g / m 2. The resulting combed non-woven fleece was placed in zigzag folds on a conveyor belt, and the ratio of the speed of the tape and the feed rate of the combed fleece-comb coming to the tape at right angles was chosen that it was possible to obtain a layer with a width of approximately 2 m, consisting of 10 stacked non-woven webs. The batch layer was calendared at a slight pressure on the tape calender, resulting in a denser and thinner calendered layer. The calendered layer was stretched 38% in length. The stretched layer was sealed with needle punching with a needle density of 15 pcs / cm 2 . The surface density of the nonwoven fabric thus obtained was 120 g / m 2 . 22 layers of this felt, hereinafter referred to as FO, were stacked to obtain a ballistic resistant structure, F1, with a surface density of 2.6 kg / m 2 and a thickness of 23 mm.
Пример 2. Войлок FO, полученный в соответствии с примером 1, подвергали дополнительной иглопробивке с плотностью игл 15 шт/см2, чтобы уплотнить войлок. 22 слоя этого войлока уложили пакетом, чтобы получить баллистически стойкую структуру, F2, с поверхностной плотностью 2,7 кг/м2 и толщиной слоя 22 мм.Example 2. FO felt, obtained in accordance with example 1, was subjected to additional needle punching with a needle density of 15 pcs / cm 2 to seal the felt. 22 layers of this felt were stacked to obtain a ballistic resistant structure, F2, with a surface density of 2.7 kg / m 2 and a layer thickness of 22 mm.
Пример 3. Войлок FO полученный в соответствии с примером 1, подвергали, с целью дальнейшего уплотнения, дополнительному каландрированию. Затем несколько этих слоев уложили пакетом для получения баллистически стойкой структуры (F3) с поверхностной плотностью 3,1 кг/м2 и толщиной слоя 20 мм.Example 3. The felt FO obtained in accordance with example 1, was subjected, for the purpose of further compaction, additional calendering. Then several of these layers were stacked to obtain a ballistic-resistant structure (F3) with a surface density of 3.1 kg / m 2 and a layer thickness of 20 mm.
Пример 4. Войлок с повышенным весом и плотностью получили путем укладки пакетом трех слоев войлока FO, полученного в соответствии с примером 1, и соединения их между собой путем иглопробивки с плотностью игл 15 шт/см2. Затем несколько полученных таким образом слоев уложили пакетом для получения баллистически стойкой структуры (F4) с поверхностной плотностью 2,9 кг/м2 и толщиной слоя 20 мм.Example 4. Felt with increased weight and density was obtained by laying a packet of three layers of felt FO, obtained in accordance with example 1, and connecting them together by needle punching with a needle density of 15 pcs / cm 2 . Then, several layers thus obtained were stacked to obtain a ballistic-resistant structure (F4) with a surface density of 2.9 kg / m 2 and a layer thickness of 20 mm.
Пример 5. Войлок был изготовлен так, как это описано в примере 1, только в этом случае укрепление выполняли струйками воды под высоким давлением. Затем несколько полученных таким образом слоев уложили пакетом для получения баллистически стойкой структуры (F5) с поверхностной плотностью 2,6 кг/м2 и толщиной слоя 20 мм.Example 5. The felt was made as described in example 1, only in this case, the strengthening was performed by streams of water under high pressure. Then, several layers thus obtained were stacked to obtain a ballistic-resistant structure (F5) with a surface density of 2.6 kg / m 2 and a layer thickness of 20 mm.
Пример 6. Несколько слоев нетканого войлока FO, полученного в соответствии с примером 1, скрепили иглопробивкой с тканью Dyneema 504, с целью получения баллистической стойкой структуры F6, с поверхностной плотностью 2,6 кг/м2 и толщиной слоя 8 мм. Dyneema 504 является гладким тканым полотном 1х1, поставляемым DSM, с волокном 400 денье Dyneema SK66, с количеством нитей в основе и утке по 17 на сантиметр и поверхностной плотностью 175 г/м2.Example 6. Several layers of non-woven felt FO obtained in accordance with Example 1 were stitched together with a needle-punched fabric Dyneema 504 in order to obtain a ballistic resistant structure F6, with a surface density of 2.6 kg / m 2 and a layer thickness of 8 mm. Dyneema 504 is a 1x1 smooth woven fabric supplied by DSM, with 400 denier Dyneema SK66 fiber, with 17 warp and weft yarn per centimeter and a surface weight of 175 g / m 2 .
Примеры 7 и 8. Войлок был изготовлен так, как описано в примере 1, за исключением того, что в этом случае вместо волокон длиной 60 мм использовали волокна длиной 90 мм. Несколько слоев полученного таким образом войлока сложили вместе, чтобы получить баллистически стойкие структуры F7 и F8, с поверхностной плотностью 2,7 кг/см2 и 2,6 кг/см2 и толщиной 3,2 и 4,8 см соответственно. Структура F7 подвергалась дополнительной иглопробивке и поэтому плотнее и тоньше, чем F8.Examples 7 and 8. The felt was made as described in example 1, except that in this case, instead of fibers 60 mm long, fibers 90 mm long were used. Several layers of the felt thus obtained were folded together to obtain ballistic-resistant structures F7 and F8, with a surface density of 2.7 kg / cm 2 and 2.6 kg / cm 2 and a thickness of 3.2 and 4.8 cm, respectively. The F7 structure was subjected to additional needle punching and is therefore denser and thinner than F8.
Пример 9. Изготовили войлок в соответствии со способом, описанном в примере 1, за исключением того, что для получения баллистически стойкой структуры F9 с поверхностной плотностью 1,5 кг/ м2 и толщиной слоя 10 мм использовали меньшее количество слоев войлока FO.Example 9. Felt was made in accordance with the method described in example 1, except that to obtain a ballistic-resistant structure F9 with a surface density of 1.5 kg / m 2 and a layer thickness of 10 mm, fewer layers of felt FO were used.
Сравнительные опыты 1 и 2. Comparative experiments 1 and 2.
Несколько слоев упоминавшейся выше ткани Dyneema 504 уложили пакетом, чтобы получить баллистически стойкие структуры C1 и C2 с поверхностной плотностью 2,9 кг/м2 и 4,5 кг/м 2 соответственно.Several layers of the aforementioned Dyneema 504 fabric were stacked to obtain ballistic resistant structures C1 and C2 with a surface density of 2.9 kg / m 2 and 4.5 kg / m 2, respectively.
Сравнительные опыты 3-7. Comparative experiments 3-7.
Примеры 1-5 из таблицы упоминавшейся выше заявки на патент WO-A-89/01126 взяли в качестве сравнительных примеров C3-C7. Значения, приведенные в этом патенте для удельного поглощения энергии и поверхностной плотности, основаны только на весе волокна. Для того чтобы иметь возможность сравнивать эти значения с примерами для настоящего изобретения, значения были приведены к общей поверхностной плотности и общему удельному поглощению энергии путем деления и умножения значений ПП и УПЭ, соответственно, на долю массы волокна. Examples 1-5 from the table of the aforementioned patent application WO-A-89/01126 were taken as comparative examples C3-C7. The values given in this patent for specific energy absorption and surface density are based only on fiber weight. In order to be able to compare these values with the examples for the present invention, the values were reduced to the total surface density and the total specific energy absorption by dividing and multiplying the PP and UPE values, respectively, by the fraction of the fiber mass.
Из баллистически стойких структур F1-F8 и C1-C2, описанных выше, вырезали образцы площадью 40х40 см, которые затем подвергали испытаниям с целью определить показатели их баллистической стойкости путем измерения V 50 согласно испытания STANAG 2920, описанному выше. Баллистически стойкие структуры из сравнительных примеров C3-C7 в патентной заявке WO-A-8901126 были испытаны согласно тому же самому стандарту. В таблице приведены полученные результаты. From the ballistic-resistant structures F1-F8 and C1-C2 described above, samples were cut with an area of 40x40 cm, which were then tested to determine their ballistic resistance by measuring
Сравнение полученных результатов показывает, что все баллистически стойкие слоистые структуры F1-F9, включающие по меньшей мере один слой нетканого материала, являющийся предметом настоящего изобретения, демонстрируют более высокое удельное поглощение энергии, чем наилучшая баллистически стойкая структура из числа C1-C7. соответствующая современному состоянию техники. Значения УПЭ нетканых полотен F7 и F8, состоящих из волокон длиной 90 мм, ниже аналогичных значений нетканых структур F1-F5, состоящих из волокон длиной 60 мм, но сопоставимы или лучше, и в большинстве случаев значительно лучше чем у до сих пор известных структур C1-C7. F7 имеет более низкое УПЭ за счет особенностей строения и меньшей толщины пакета, Однако УПЭ значительно выше, чем у большинства наилучших известных баллистически стойких структур из сравнительных примеров C1-C7. У войлока F9 при приблизительно половинном значении поверхностей плотности более высокая баллистическая стойкость, чем структура C1. Сравнение войлока F9 с войлоками F1-F8 показывает, что при более низкой поверхностной плотности достигается все более высокое значение УПЭ. Comparison of the results shows that all ballistic-resistant layered structures F1-F9, including at least one layer of non-woven fabric, which is the subject of the present invention, show a higher specific energy absorption than the best ballistic-resistant structure from among C1-C7. corresponding to the current state of technology. The UPE values of nonwoven webs F7 and F8, consisting of fibers of 90 mm length, are lower than the similar values of nonwoven webs F1-F5, consisting of fibers of 60 mm in length, but are comparable or better, and in most cases are significantly better than the previously known C1 structures -C7. F7 has a lower UPE due to the structural features and smaller thickness of the bag, however, the UPE is significantly higher than most of the best known ballistic-resistant structures from comparative examples C1-C7. Felt F9, with approximately half of the density surfaces, has a higher ballistic resistance than structure C1. A comparison of felt F9 with felt F1-F8 shows that with a lower surface density, an ever higher value of the UPE is achieved.
Claims (35)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9200625A NL9200625A (en) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | NON-WOVEN POLYOLEFINE FIBER LAYER FOR USE IN A LAYERED ANTIBALLISTIC STRUCTURE. |
| NL9200625 | 1992-04-03 | ||
| PCT/NL1993/000078 WO1993020271A1 (en) | 1992-04-03 | 1993-03-31 | Non-woven layer consisting substantially of short polyolefin fibres |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94041684A RU94041684A (en) | 1996-07-27 |
| RU2100498C1 true RU2100498C1 (en) | 1997-12-27 |
Family
ID=26646958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU9494041684A RU2100498C1 (en) | 1992-04-03 | 1993-03-31 | Nonwoven material layer, laminated structure (versions), nonwoven material layer manufacture method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2100498C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7753312B2 (en) | 2003-07-08 | 2010-07-13 | Airbus Deutschland Gmbh | Lightweight structure especially for an aircraft and method for making such a structure |
| RU2709039C2 (en) * | 2015-01-16 | 2019-12-13 | Апликс | Reinforced web of non-woven material, complex containing such web, and method of non-woven material web processing |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103582801B (en) * | 2011-05-03 | 2015-11-25 | 帝人芳纶有限公司 | Armour |
-
1993
- 1993-03-31 RU RU9494041684A patent/RU2100498C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Заявка WO 89/01126, кл. F 41 H 5/04, 1989. 2. CH, патент, 679161, кл. D 04 H 3/00, 1991. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7753312B2 (en) | 2003-07-08 | 2010-07-13 | Airbus Deutschland Gmbh | Lightweight structure especially for an aircraft and method for making such a structure |
| RU2709039C2 (en) * | 2015-01-16 | 2019-12-13 | Апликс | Reinforced web of non-woven material, complex containing such web, and method of non-woven material web processing |
| US11603613B2 (en) | 2015-01-16 | 2023-03-14 | Aplix | Reinforced non-woven fabric, assembly including such a fabric, and method for treating a non-woven fabric |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94041684A (en) | 1996-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3169964B2 (en) | Nonwoven layer consisting essentially of short polyolefin fibers | |
| CN108350624B (en) | Low-porosity high-strength UHMWPE fabric | |
| RU2295107C2 (en) | Quasi-directed fabric for ballistic use | |
| JP7228583B2 (en) | Variable areal density cross-lapped fiber reinforced composite ballistic material | |
| JP3274138B2 (en) | High strength yarn intertwined | |
| NL8202257A (en) | YARN AND TISSUE MADE THEREOF. | |
| US20030022583A1 (en) | Ballstic resistant fabric | |
| WO2008124257A2 (en) | Composite ballistic fabric structures | |
| JP2010532720A (en) | Cross-ply composite bulletproof equipment | |
| RU2336374C2 (en) | Proof protective items | |
| EP1957700B1 (en) | Matrix free non-woven layer of polypyridazole short fiber | |
| JP3404743B2 (en) | Elastic nonwoven | |
| RU2100498C1 (en) | Nonwoven material layer, laminated structure (versions), nonwoven material layer manufacture method | |
| KR20000070752A (en) | Fabric Providing Protection from Chain Saws | |
| RU2180954C2 (en) | Laminated structure for ballistic protection | |
| JP2002348737A (en) | Hot melt adhesive composite fiber and fibrous formed material by using the same | |
| RU2358225C2 (en) | Pinching resistant insertion for protective textile product and protective textile product | |
| EP0910689A1 (en) | Method for producing a felt, a felt obtainable in accordance with the said method, and antiballistic-shaped parts fabricated from the said felt | |
| CN114206603A (en) | Ballistic resistant laminate comprising at least two pairs of unidirectional layers separated by a tie layer and in which the fibres are parallel to each other | |
| RU2732638C1 (en) | Ballistic layered material comprising textile elements, in which ballistic threads cross non-ballistic threads | |
| BE1010585A7 (en) | Cut-resistant cloth | |
| CN118201769A (en) | Ballistic resistant material made from mechanically entangled woven fabrics free of non-woven fibers and method of making same |