RU2116606C1

RU2116606C1 - Laminated material to protect against fragments and bullets

Info

Publication number: RU2116606C1
Application number: RU93031553/02A
Authority: RU
Inventors: В.П. Васин; О.Е. Булатов; О.Б. Дашевска; О.Б. Дашевская; В.Т. Черных; В.А. Хромушин; Д.А. Рототаев; В.И. Шашкин; Э.Я. Довгаль; К.А. Мурашов; Т.А. Губина; С.А. Калинин; А.Н. Цыганков; А.Г. Соловьев
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт стали"
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: protective outfit. SUBSTANCE: laminated material includes individual blocks of layers of cloth encapsulated in polymer matrixes heterogeneous by density and/or composition between which separating interlayers are arranged. Thickness of blocks of layers is chosen from condition of their growth from external layers to internal ones bordering on protected object. External blocks of layers are enclosed in polymer matrixes of more refractory polymer than internal blocks. EFFECT: improved protective characteristics of laminated material. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к разработкам средств защиты, а более конкретно к защитным материалам, используемым при изготовлении средств индивидуальной защиты, в частности касок, защитных шлемов, защитных элементов, щитов и т.д. The invention relates to the development of protective equipment, and more particularly to protective materials used in the manufacture of personal protective equipment, in particular helmets, helmets, protective elements, shields, etc.

Известен слоистый материал, используемый в средствах защиты человека и/или объектов техники, содержащий многослойный пакет из армирующей ткани, заключенный в полимерную матрицу [1]. Known layered material used in personal protective equipment and / or technical objects, containing a multilayer bag of reinforcing fabric, enclosed in a polymer matrix [1].

Данный материал обладает достаточно высокими защитными характеристиками от средств поражения. This material has a fairly high protective characteristics against weapons.

Однако известный материал не является экологически чистым при изготовлении, процесс его получения сложен, связан с использованием вредных составляющих и не обеспечивает защиту от всех возможных средств поражения для изделий данного класса. However, the known material is not environmentally friendly in the manufacture, the process of obtaining it is complicated, associated with the use of harmful components and does not provide protection against all possible means of destruction for products of this class.

В основу изобретения положена задача создать экологически чистый в изготовлении слоистый материал, обладающий высокой степенью защиты от пулевого и осколочного воздействия путем обеспечения сопротивления расслоению. The basis of the invention is the task of creating an environmentally friendly manufacturing laminated material with a high degree of protection against bullet and fragmentation by providing resistance to delamination.

Задача решается тем, что в слоистом материале многослойный пакет выполнен из отдельных блоков слоев армирующей ткани, заключенных в полимерные материалы, разнородные по плотности и/или составу с разделительными слоями, выполненными из материала с меньшей проницаемостью для полимеров матрицы, чем армирующая ткань в указанных блоках, а толщина блоков слоев выбирается из условия обеспечения ее возрастания от наружных блоков многослойного пакета к внутренним, прилегающим к защищаемому объекту. Все это позволяет достичь высокой степени сопротивления расслоению материала при взаимодействии с различными инденторами и получить высокие баллистические характеристики защитного материала. The problem is solved in that in a laminated material a multilayer bag is made of separate blocks of reinforcing fabric layers enclosed in polymeric materials of different density and / or composition with separation layers made of a material with lower permeability for matrix polymers than the reinforcing fabric in these blocks , and the thickness of the blocks of layers is selected from the condition of ensuring its increase from the outer blocks of the multilayer package to the internal adjacent to the protected object. All this allows you to achieve a high degree of resistance to delamination of the material when interacting with various indenters and to obtain high ballistic characteristics of the protective material.

Целесообразно выполнять многослойный пакет из одного или нескольких видов армирующих тканей, выбранных из группы, включающей арамидные ткани, ткани из арамидных капроновых скрученных нитей, тканей из полиэтиленовых, полипропиленовых нитей, тканей из нейлона, тканей из стекловолокна, тканей из углеродных волокон. Это позволит достигнуть высокой энергоемкости слоистого материала. It is advisable to carry out a multilayer package of one or more types of reinforcing fabrics selected from the group comprising aramid fabrics, fabrics from aramid nylon twisted threads, fabrics from polyethylene, polypropylene threads, nylon fabrics, fiberglass fabrics, carbon fiber fabrics. This will allow to achieve high energy intensity of the layered material.

Желательно матрицы выполнять из одного или нескольких полимеров, выбранных из группы, включающей полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полифторэтилен, полиакрилаты, полиэтилентерефталат, полиамидные смолы, что позволяет обеспечить высокую прочность склейки составляющих пакета без ухудшения баллистических характеристик армирующей ткани. It is desirable that the matrices be made of one or more polymers selected from the group comprising polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyfluoroethylene, polyacrylates, polyethylene terephthalate, polyamide resins, which allows for high bonding strength of the components of the package without compromising the ballistic characteristics of the reinforcing fabric.

Выполнение разделительных прослоек из армирующей ткани более плотного плетения, чем в блоках, и/или из полимеров с более высокой температурой плавления, чем полимеры матриц, позволяет обеспечить необходимую величину сопротивления расслоению слоистого материала. The implementation of the separation layers of reinforcing fabric more dense weaving than in blocks, and / or from polymers with a higher melting point than matrix polymers, allows you to provide the necessary value of resistance to delamination of the layered material.

Изготовление слоистого материала из трех блоков слоев ткани из арамидно-капроновых скрученных нитей и объединение блоков слоев ткани, начиная с внешнего слоя в плотную матрицу из полипропилена, среднего блока в пористую матрицу из полипропилена, а внутреннего блока в плотную матрицу из полиэтилена при следующих соотношениях толщин указанных блоков слоев соответственно (0,7 - 1,5):(1,0 - 2,7):(2,0 - 3,8) позволяет получить наилучшие защитные характеристики слоистого материала при минимальном весе единицы поверхности. The manufacture of layered material from three blocks of fabric layers from aramid-kapron twisted yarns and the combination of blocks of fabric layers, starting with the outer layer in a dense matrix of polypropylene, the middle block in a porous matrix of polypropylene, and the inner block in a dense matrix of polyethylene with the following thickness ratios the specified blocks of layers, respectively (0.7 - 1.5) :( 1.0 - 2.7) :( 2.0 - 3.8) allows you to get the best protective characteristics of the layered material with a minimum weight of a surface unit.

Применение разделительной прослойки из тканей из арамидно-капроновых скрученных нитей при указанных выше соотношениях толщин блоков обеспечивает применение минимального давления при изготовлении слоистого материала. The use of a separation layer of fabrics from aramid-kapron twisted yarns with the above ratios of the thicknesses of the blocks provides the use of minimum pressure in the manufacture of layered material.

Целесообразно снабдить многослойные пакеты высокопрочной сеткой с размером ячейки от 0,3 до 0,6 мм и в качестве материала для ее изготовления использовать металл, карбиды металла, корунд, карбид бора, карбид кремния, что позволит обеспечить защиту от различных типов поражающих элементов: осколков, стреловидных элементов, пуль различной конфигурации и т.д. It is advisable to provide multilayer bags with a high-strength mesh with a mesh size of 0.3 to 0.6 mm and use metal, metal carbides, corundum, boron carbide, silicon carbide as a material for its manufacture, which will provide protection against various types of damaging elements: fragments , swept elements, bullets of various configurations, etc.

На фиг. 1 показана общая структура слоистого материала; на фиг. 2 - вариант исполнения слоистого материала с армированием высокопрочной сеткой. In FIG. 1 shows the general structure of a laminate; in FIG. 2 is an embodiment of a layered material with reinforcement with a high-strength mesh.

Предлагаемый слоистый материал представляет собой многослойный пакет 8, выполненный согласно изобретению из отдельных блоков слоев ткани и содержащий внешний 1 и внутренний 2 слои армирующей ткани, заключенные в полимерную матрицу блоков 9, 10, между которыми расположены блоки 3 слоев ткани. Кроме того, слои ткани в блоках 3 могут быть дополнены разделительными прослойками 4, что позволяет применить полимерную матрицу из разнородных по плотности и/или составу полимеров. Блоки состоят из слоев ткани 5 и полимерного наполнителя 6. При этом слоистый материал может быть дополнительно снабжен упрочняющими элементами, преимущественно в виде высокопрочной сетки 7. The proposed layered material is a multilayer bag 8, made according to the invention from separate blocks of fabric layers and containing external 1 and internal 2 layers of reinforcing fabric, enclosed in a polymer matrix of blocks 9, 10, between which blocks 3 of fabric layers are located. In addition, the fabric layers in blocks 3 can be supplemented by separation layers 4, which allows the use of a polymer matrix of heterogeneous in density and / or composition of the polymers. The blocks consist of layers of fabric 5 and polymer filler 6. In this case, the layered material can be additionally provided with reinforcing elements, mainly in the form of a high-strength mesh 7.

Оценка свойств предлагаемой конструкции носит комплексный характер и была проведена на макетных образцах при различных динамических типах воздействия. Evaluation of the properties of the proposed design is comprehensive and was carried out on prototype samples with various dynamic types of exposure.

Проведенные испытания показали следующее: слоистый материал позволяет обеспечить комплекс защитных характеристик от указанных видов воздействия. The tests showed the following: the layered material allows you to provide a set of protective characteristics from these types of exposure.

Предлагаемый слоистый материал, выполненный согласно изобретению, рекомендован к использованию при изготовлении различных типов касок, защитных шлемов, щитов и различных защитных элементов. The proposed layered material made according to the invention is recommended for use in the manufacture of various types of helmets, helmets, shields and various protective elements.

Claims

1. A layered material for protection against fragments and bullets, containing a multilayer bag of reinforcing fabric, enclosed in a polymer matrix, characterized in that the multilayer package is made of separate blocks of fabric layers enclosed in polymer matrices, heterogeneous in density and / or composition, when this between the blocks of layers are separation layers with lower permeability for matrix polymers than the reinforcing fabric in these blocks, and the thickness of the layer blocks is selected from the condition of increasing from the outer blocks of the layers of the multilayer th packet to the inner layers adjacent to the protected object, wherein the outer layers of the blocks enclosed in the polymeric matrix of the higher-melting polymer than the indoor units.

2. The material according to claim 1, characterized in that the multilayer bag is made of one or more types of reinforcing fabrics selected from the groups including aramid fabrics, fabrics from aramid-kapron twisted threads, fabrics from polyethylene, polypropylene threads, nylon fabrics, fiberglass fabrics, carbon fiber fabrics.

3. The material according to claim 1, characterized in that the matrix is made of one or more polymers selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyacrylates, polyethylene terephthalate, polyamide resins.

4. The material according to claim 1, characterized in that the separation layers are made of reinforcing fabric of denser weaving than in multilayer packages of matrices, and / or from a polymer with a higher melting point than polymers of matrices.

5. The material according to claim 1, characterized in that its multilayer package is made of three blocks of fabric layers of aramid-kapron twisted yarns, while the outer block of fabric layers is enclosed in a polypropylene polymer matrix, the middle block is enclosed in a porous polypropylene polymer matrix , and the indoor unit is enclosed in a polymeric polymer matrix with the following ratio of thicknesses of the indicated blocks of layers, respectively (0.7 - 1.5): (1.0 - 2.7): (2.0 - 3.8), and between the blocks of layers there are separation layers of fabric from aramid-cap twisted yarns of denser weaving than inside blocks.

6. The material according to paragraphs. 1 and 5, characterized in that the multilayer material contains at least one high-strength mesh with a mesh size of 0.3 - 0.6 mm

7. The material according to p. 6, characterized in that the metal material used is a metal, metal carbides, corundum, boron carbide, silicon carbide.