RU2725198C1 - Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал - Google Patents
Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725198C1 RU2725198C1 RU2020105033A RU2020105033A RU2725198C1 RU 2725198 C1 RU2725198 C1 RU 2725198C1 RU 2020105033 A RU2020105033 A RU 2020105033A RU 2020105033 A RU2020105033 A RU 2020105033A RU 2725198 C1 RU2725198 C1 RU 2725198C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fabric
- ballistic
- solution
- bulletproof material
- tissue
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
- F41H1/00—Personal protection gear
- F41H1/02—Armoured or projectile- or missile-resistant garments; Composite protection fabrics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к броневым конструкциям, в частности, к слоистым пулестойким материалам из баллистической ткани и способам их изготовления, а также способам обработки тканых изделий модифицированной монохлоруксусной кислотой и 1,6-гександиолом, и может быть использовано при изготовлении средств индивидуальной защиты: бронежилетов, защитной одежды, бронешлемов и их элементов. Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала включает обработку нитей ткани путем погружения ткани в 50% раствор монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде, выдержку в нем с последующей отмывкой, шлихтование нитей ткани путем погружения ткани в 20-50% раствор 1,6-гександиола в дистиллированной или обессоленной воде, выдержку в нем, сушку до испарения растворителя, обработку катализатором - 20-40% раствором серной кислоты, с последующей отмывкой от катализатора и сушкой до воздушно-сухого состояния. Пулестойкий материал изготавливают из слоев баллистической ткани, которая получена способом по изобретению. Технический результат - повышение баллистических свойств баллистической ткани и пулестойкого материала, изготовленного из нее. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Description
Изобретение относится к броневым конструкциям, в частности, к слоистым пулестойким материалам из баллистической ткани и способам их изготовления, а также способам обработки тканых изделий модифицированной монохлоруксусной кислотой и 1,6-гександиолом, и может быть использовано при изготовлении средств индивидуальной защиты: бронежилетов, защитной одежды, бронешлемов и их элементов.
Известно использование высокопрочных арамидных нитей для изготовления баллистических тканей в слоистых пулестойких материалах, собранных слоями в защитные тканевые пакеты (RU 2126856, D03D 15/00, 27.02.1999; RU 2175035, D03D 15/00, F41H 1/02, 20.10.2001, ЕА 002601, F41H 1/04, 27.06.2002, RU 2337304, F41H 5/04, F41H 1/02, 20.05.2008).
Защитные свойства таких пулестойких материалов определяются устойчивостью самих баллистических тканей к воздействию средств поражения (пули, осколки и т.п.), а также числом слоев баллистической ткани в тканевых пакетах. Однако для обеспечения высокого класса защиты от воздействия современных средств поражения требуется достаточно большое число слоев баллистической ткани в тканевом пакете. Это заметно ограничивает подвижность человека в бронежилете или защитной одежде, изготовленных с использованием многослойных тканевых пакетов, а также увеличивает массу изделия и усложняет технологию изготовления отдельных элементов и самого изделия.
Баллистическая арамидная ткань состоит из нитей, которые изготовлены из элементарных волокон, связанных между собой силами трения и водородных связей. При попадании поражающего элемента (пуля, осколок) в ткань каждое элементарное волокно воспринимает нагрузку самостоятельно, что приводит к неравномерному натяжению элементарных волокон и как следствие к их разрыву.
Вид водородных связей в элементарном волокне баллистической арамидной ткани представлен на Фиг. 1.
Силы трения и водородных связей (обозначены пунктирной линией, имеющие низкую энергию связи - 12,5-20 кДж/моль) не способны распределить нагрузку равномерно на все элементарные волокна в одной нити, а тем более между нитями основы и утка.
Известны арамидные волокна, которое для улучшения влагостойких защитных свойств покрыто фторуглеродным полимером, в состав которого входит фторированный мономер метакрилата (W 09201108, D06M 15/277, 1992.01.23).
Однако ткани и тканевые пакеты, изготовленные из указанных нитей и волокон, могут быть ограниченно использованы для изготовления слоистых баллистических материалов бронежилетов, защитной одежды и т.п., поскольку имеют малую гибкость и низкую баллистическую стойкость.
Известен слоистый пулестойкий материал, включающий слои из баллистической ткани - арамида. Наборы нитей слоев пулестойкого материала обработаны составом фторуглеродного полимера: смесью фторакрилатных полимеров (RU 2308661 С2, F41H 5/04, 2005.09.20).
Недостатком материала является ограниченность его использования для создания современных средств индивидуальной защиты, которые требуют сочетания высокой гибкости защитного материала, его износостойкости и высокого уровня баллистической стойкости.
Известен способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал, основанные на использовании фторуглеродного полимера из группы: перфторполиэфирная кислота, перфторлауриновая кислота (RU 2430327 С2, F41H 1/02, C09D 127/12, 2011.09.27).
Недостатком материала является ограниченность его использования для создания современных средств индивидуальной защиты, которые требуют сочетания высокой гибкости защитного материала и высокого уровня баллистической стойкости. Материал, обработанный перфторпроизводными углеводородами, приобретает водоотталкивающие свойства, но не связывает между собой элементарные нити, а также нити основы и утка, что не позволяет перераспределить энергию поражающего элемента на весь объем одного слоя материала.
Также известен способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал, основанный на замене водородных связей между элементарными волокнами и нитями основы и утка на ковалентные связи посредством поливинилового спирта (RU 2629744 С2, F41H 1/02, C09D 127/12, 2016.06.15). Фиг. 2 поясняет, что происходит при замене водородных связей в баллистической арамидной ткани между элементарными волокнами и нитями основы и утка.
Недостатком материала является ограниченность его использования для создания современных средств индивидуальной защиты в связи недостаточным уровнем баллистической стойкости, что обусловлено малочисленностью замены водородных связей на ковалентные связи через связи нитей с макромолекулами поливинилового спирта.
Самым близким по назначению и технической сущности (прототипом) является способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал, основанный на замене водородных связей (12,5-20 кДж/моль) между элементарными волокнами и нитями основы и утка на ковалентные связи (344-352 кДж/моль) (RU 2701717 C1, F41H 1/02, 2018). Вид водородных связей в баллистической арамидной ткани прототипа представлен на Фиг. 3.
Недостатком материала является недостаточный уровень замены водородных связей на ковалентные связи через связи нитей с макромолекулами поливинилового спирта. В силу своих пространственных размеров макромолекулы поливинилового спирта [-СН2-СН(ОН)-]n (n - до 5000) не могут связать все доступные группы уксусной кислоты при атомах азота в арамидном волокне.
Задачей изобретения является создание баллистической ткани и пулестойкого материала с повышенными баллистическими свойствами.
Техническим результатом изобретения является повышение баллистических свойств баллистической ткани и пулестойкого материала, изготовленного из нее.
Технический результат достигается тем, что способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала включает обработку нитей ткани путем погружения ткани в 50% раствор монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде, выдержку в нем, промывку, шлихтование путем погружения в 20-50% раствор 1,6-гександиола в дистиллированной или обессоленной воде, выдержку в нем, сушку до испарения растворителя, обработку катализатором - 20-40% раствором серной кислоты, с последующей отмывкой от катализатора и сушкой до воздушно-сухого состояния.
Изобретение характеризуется также следующими уточняющими признаками, которые относятся к частным случаям осуществления способа получения баллистической ткани:
- 50% раствор монохлоруксусной кислоты готовят растворением монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде в мерной колбе;
- время выдержки ткани в 50% растворе монохлоруксусной кислоты составляет около 1 часа;
- ткань отмывается от раствора монохлоруксусной кислоты до значения рН, близкого к нейтральному, по лакмусовой бумажке;
- 20-50% раствор 1,6-гександиола готовят путем введения 1,6-гександиола в нагретую до температуры 80-90°С дистиллированную или обессоленную воду;
- время выдержки ткани в 20-50% водном растворе 1,6-гександиола составляет около 2 часов;
- время обработки ткани катализатором составляет около 1 часа;
- ткань отмывается от катализатора до значения рН, близкого к нейтральному;
- сушку после обработки катализатором осуществляют при температуре 40-50°С.
Пулестойкий материал изготавливают из слоев баллистической ткани, которая получена путем обработки нитей ткани путем погружения ткани в 50% раствор монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде, с последующей выдержкой в нем, промывкой, шлихтованием путем погружения в 20-50% раствор 1,6-гександиола в дистиллированной или обессоленной воде, выдержкой в нем, сушкой до испарения растворителя, обработкой катализатором - 20-40% раствором серной кислоты, отмывкой от катализатора и сушкой до воздушно-сухого состояния.
Изобретение характеризуется также следующими уточняющими признаками, которые относятся к частным случаям изготовления пулестойкого материала из слоев баллистической ткани:
- 50% раствор монохлоруксусной кислоты готовят растворением монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде в мерной колбе;
- время выдержки ткани в 50% растворе монохлоруксусной кислоты составляет около 1 часа;
- ткань отмывается от раствора монохлоруксусной кислоты до значения рН, близкого к нейтральному, по лакмусовой бумажке;
- 20-50% раствор 1,6-гександиола готовят путем введения 1,6-гександиола в нагретую до температуры 80-90°С дистиллированную или обессоленную воду;
- время выдержки ткани в 20-50% водном растворе 1,6-гександиола составляет около 2 часов;
- время обработки ткани катализатором составляет около 1 часа;
- ткань отмывается от катализатора до значения рН, близкого к нейтральному;
- сушку после обработки катализатором осуществляют при температуре 40-50°С.
Если на Фиг. 1 был представлен вид водородных связей в баллистической арамидной ткани до обработки ткани способом по изобретению, то Фиг. 4, 5 поясняют, что происходит с баллистической тканью в процессе реакций при обработке ее способом по изобретению.
Обработка ткани 50% раствором монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде при реакции нуклеофильного замещения приводит к образованию нитей с замещенными атомами водорода при атоме азота на молекулы уксусной кислоты. Это позволяет активировать все доступные атомы азота на поверхности элементарных нитей арамидного волокна (Фиг. 4).
Обработка 20-50% раствором 1,6-гександиола в дистиллированной или обессоленной воде позволяет заполнить пространство между элементарными волокнами, а также между нитями основы и утка.
При последующей обработке пропитанной и высушенной ткани катализатором - 20-40% раствором серной кислоты в результате реакции этерификации (между кислотным остатком уксусной кислоты и гидроксилами 1,6-гександиола) возникают ковалентные связи (344-352 кДж/моль) не только между элементарными волокнами, но и между нитями основы и утка, что придает ткани «псевдомонолитность», способную равномерно распределять силу нагрузки от воздействия поражающего элемента, не только на нити основы и утка, но и на элементарные волокна. Пространственные размеры 1,6-гександиола позволяют создать ковалентные связи между всеми активными центрами у атомов азота на поверхности элементарных нитей арамидной ткани. Помимо ковалентных связей, возникающих в процессе химической реакции, между высокомолекулярным органическим соединением (элементарными нитями) и 1,6-гександиолом, также сохраняются и водородные связи (12,5-20 кДж/моль). Возникающие ковалентные связи позволяют распределять энергию поражающего элемента в объеме тканого полотна (Фиг. 5).
Заявленная совокупность признаков способа получения баллистической ткани и пулестойкого материала из нее позволяет существенно увеличить баллистическую стойкость ткани, а, следовательно, и изделий из нее.
Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.
Для проведения испытаний баллистических тканей, обработанных согласно изобретению, использовалась ткань на основе высокопрочных арамидных нитей «РУСАР» линейной плотности 29,4 такс, выполненной с саржевым переплетением арамидных нитей (артикул 56319 А).
Баллистическую ткань погружали в 50% раствор монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде. 50% раствор готовили растворением монохлоруксусной кислоты по ТУ 6-00-5763450-113-90 в дистиллированной воде в мерной колбе. Баллистическую ткань выдерживали в указанном растворе в течение примерно 1 часа с последующей отмывкой от излишков реагента.
Баллистическую ткань погружали в раствор 1,6-гександиола в дистиллированной или обессоленной воде. Раствор готовили следующим образом: 1,6-гександиол вводили в воду, нагретую до температуры 80-90°С, и перемешивали с использованием магнитной мешалки до образования раствора. Концентрация 1,6-гександиола в воде составляла 20-50%. Баллистическую ткань выдерживали в указанном растворе в течение примерно 2 часов, сушили до испарения растворителя при температуре 40-50°С в течение 6-12 часов. Затем производили обработку баллистической ткани катализатором - 20-40% раствором серной кислоты марки ХЧ ГОСТ 4204-77 в течение примерно 1 часа с последующей отмывкой ткани от катализатора до значений рН, близких к нейтральному, и сушкой при температуре 40-50°С в течение 3-6 часов.
Затем из обработанной указанным образом баллистической ткани изготавливали пулестойкий материал по изобретению в виде баллистических пакетов из 3 слоев ткани с размерами 300×300 мм, скрепленных между собой прошивкой по периферии, который подвергали баллистическим испытаниям в соответствии с требованиями ГОСТ Р 55623-2013. Для подтверждения эффективности технического решения по изобретению баллистическим испытаниям подвергались баллистические пакеты из 3 слоев ткани артикул 56319 А, не подвергавшиеся обработке по изобретению (прототип), с размерами 300×300 мм, скрепленные между собой прошивкой по периферии.
Баллистические испытания проводили путем обстрела пакетов с дистанции 0,75 м из баллистического ствола имитаторами осколков - стальными шариками по ГОСТ 3722 диаметром 6,35 мм, массой 1,03…1,05 г, с использованием капсюлированных гильз обр. 43 г. (по 20 счетных выстрелов в каждой группе). При проведении испытаний измеряли скорость осколков баллистическим регистратором РБ-1000 с использованием соленоидной блокировки участка траектории. Затем расчетным путем определяли скорость V50%, при которой вероятность непробития пакета составляло 50%.
Режимы обработки баллистических тканей и результаты испытаний пулестойких материалов прототипа и обработанных по изобретению приведены в таблице.
Результаты испытаний преграды по изобретению показали, что пулестойкий материал из ткани по изобретению превосходит прототип по баллистической стойкости на 7%. Средства индивидуальной бронезащиты (бронежилеты, защитная одежда и др.), изготовленные из ткани по изобретению, имеют более высокую баллистическую стойкость без увеличения массы.
Claims (2)
1 Способ получения баллистической ткани на основе высокопрочных арамидных нитей с линейной плотностью 29,4 текс, выполненной саржевым переплетением, для изготовления пулестойкого материала, включающий обработку нитей ткани путем погружения ткани в 50% раствор монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде, выдержку в нем с последующей отмывкой, шлихтование нитей ткани путем погружения ткани в 20-50% раствор 1,6-гександиола в дистиллированной или обессоленной воде, выдержку в нем, сушку до испарения растворителя, обработку катализатором - 20-40% раствором серной кислоты, с последующей отмывкой от катализатора и сушкой до воздушно-сухого состояния.
2 Пулестойкий материал из слоев баллистической ткани на основе высокопрочных арамидных нитей с линейной плотностью 29,4 текс, выполненной саржевым переплетением, которая получена путем обработки нитей ткани путем погружения ткани в 50% раствор монохлоруксусной кислоты в дистиллированной воде, выдержки в нем с последующей отмывкой, шлихтования нитей ткани ее погружением в 20-50% раствор 1,6-гександиола в дистиллированной или обессоленной воде, последующей выдержкой в нем, сушкой до испарения растворителя, обработкой катализатором - 20-40% раствором серной кислоты, отмывкой от катализатора и сушкой до воздушно-сухого состояния.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105033A RU2725198C1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105033A RU2725198C1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2725198C1 true RU2725198C1 (ru) | 2020-06-30 |
Family
ID=71510250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020105033A RU2725198C1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2725198C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2812754C1 (ru) * | 2023-02-09 | 2024-02-01 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" (АО "НПО Спецматериалов") | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042246A1 (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-20 | Twaron Products Gmbh | Penetration-resistant material comprising fabric with high linear density ratio of two sets of threads |
| RU2430327C2 (ru) * | 2009-11-30 | 2011-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал |
| RU2629744C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-08-31 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
| RU2701717C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-09-30 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" (ЗАО "НПО СМ") | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
-
2020
- 2020-02-03 RU RU2020105033A patent/RU2725198C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042246A1 (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-20 | Twaron Products Gmbh | Penetration-resistant material comprising fabric with high linear density ratio of two sets of threads |
| RU2430327C2 (ru) * | 2009-11-30 | 2011-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал |
| RU2629744C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-08-31 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
| RU2701717C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-09-30 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" (ЗАО "НПО СМ") | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2812754C1 (ru) * | 2023-02-09 | 2024-02-01 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" (АО "НПО Спецматериалов") | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI417507B (zh) | 供硬質裝甲應用之複合防彈纖維結構 | |
| US7968152B2 (en) | Methods of making penetration resistant composites | |
| CN103917856B (zh) | 刚性结构和低背衬凹陷深度的防弹ud/制品和制造方法 | |
| Rafikov et al. | Microstructure, morphology and strength of cotton yarns sized by collagen solution | |
| CN103917713B (zh) | 刚性结构uhmwpe ud和复合材料和制造方法 | |
| MXPA04007602A (es) | Material resistente objetos punzocortantes y antibalas y metodo para elaborarlo. | |
| AU2015343423B2 (en) | Novel UHMWPE fiber and method to produce | |
| JP2010525960A (ja) | 弾道複合体のマイクロ波加工 | |
| CA2105091C (en) | Surface treated aramid fibers and a process for making them | |
| Majumdar et al. | Improving the impact resistance of p-aramid fabrics by sequential impregnation with shear thickening fluid | |
| RU2701717C1 (ru) | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал | |
| RU2629744C1 (ru) | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал | |
| KR20130024745A (ko) | 방탄 원단 및 그 제조방법 | |
| RU2725198C1 (ru) | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал | |
| JP6619226B2 (ja) | 難燃抗菌性布帛および繊維製品 | |
| JPH08502560A (ja) | 抗衝撃的に有効な材料のプラズマ処理法 | |
| KR101385003B1 (ko) | 무기입자가 부착된 방검원단 및 그 제조방법 | |
| RU2420704C1 (ru) | Наногибридный защитный композит | |
| RU2430327C2 (ru) | Способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал | |
| RU2812754C1 (ru) | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал | |
| Ahmed et al. | Green and durable treatment for multifunctional cellulose-containing woven fabrics via TiO2-NP and HMTAP processed in semi-pilot machine | |
| KR101459525B1 (ko) | 방탄성능이 향상된 방탄직물 및 이로부터 제조된 방탄복 | |
| CN108301106A (zh) | 一种防弹防割面料的制备方法 | |
| RU2689739C1 (ru) | Способ изготовления защитной ткани, отражающей ультрафиолетовое излучение | |
| US4063885A (en) | Single-treatment radiation process for imparting durable soil-release properties to cotton and cotton-polyester blend fabrics |