RU2812754C1 - 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
- RU2812754C1 RU2812754C1 RU2023103114A RU2023103114A RU2812754C1 RU 2812754 C1 RU2812754 C1 RU 2812754C1 RU 2023103114 A RU2023103114 A RU 2023103114A RU 2023103114 A RU2023103114 A RU 2023103114A RU 2812754 C1 RU2812754 C1 RU 2812754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fabric
- bullet
- ballistic
- resistant material
- producing
- Prior art date
Links
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 241000531908 Aramides Species 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 etc.) Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- ZYMKZMDQUPCXRP-UHFFFAOYSA-N fluoro prop-2-enoate Chemical compound FOC(=O)C=C ZYMKZMDQUPCXRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- CXGONMQFMIYUJR-UHFFFAOYSA-N perfluorododecanoic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CXGONMQFMIYUJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical class FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу получения баллистической ткани на основе высокопрочных арамидных нитей с линейной плотностью 29,4 текс, выполненной саржевым переплетением, для изготовления пулестойкого материала, включающий обработку арамидных нитей ткани путем погружения ткани в 1N раствор этан-1,2 дикарбоновой кислоты, который готовят в дистиллированной воде при температуре 90°С, выдерживают ткань в указанном растворе этан-1,2 дикарбоновой кислоты 2 часа, с последующей отмывкой и сушкой, причем полученный пулестойкий материал из слоев баллистической ткани способствует повышению баллистических свойств. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
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 низкомолекулярными органическими веществами, 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, D03D15/00, 27.02.1999; RU 2175035, D03D15/00, F41H1/02, 20.10.2001, ЕА 002601, F41H1/04, 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 баллистической арамидной ткани представлен на Фиг. 1.
Силы трения и водородных связей (обозначены пунктирной линией, имеющие низкую энергию связи - около 25 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, которые для улучшения влагостойких защитных свойств покрыты фторуглеродным полимером, в состав которого входит фторированный мономер метакрилата (W 09201108, D06M15/277, 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, F41H5/04, 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, F41H1/02, C09D127/12, 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 углеводородов, 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.
Одним из близких по назначению и технической сущности (прототипом) является способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал, основанный на замене водородных связей между элементарными волокнами и нитями основы и утка (RU 2629744 С2, F41H1/02, C09D127/12, 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 макромалекулами поливинилового спирта. В силу своих пространственных размеров макромалекулы поливинилового спирта не могут связать все доступные атомы водорода 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 стандартный 1N раствор этан-1,2 дикарбоновой кислоты в дистиллированной воде, промывку до нейтральной среды и сушку.
Изобретение характеризуется также следующими уточняющими признаками, которые относятся к частным случаям осуществления способа получения баллистической ткани:
- стандартный 1N раствор этан-1,2 дикарбоновой кислоты готовят растворением 59,0 г этан-1,2 дикарбоновой кислоты в дистиллированной воде при температуре 90°С в мерной колбе на 100 мл;
- время выдержки ткани в растворе этан-1,2 дикарбоновой кислоты составляет около 2 ч;
- ткань отмывается от раствора этан-1,2 дикарбоновой кислоты до значения рН, близкого к нейтральному, по лакмусовой бумажке;
- ткань сушат при температуре 90°С в течение 3 ч.
Пулестойкий материал изготавливают из слоев баллистической ткани, которая получена путем обработки нитей ткани путем погружения ткани в стандартный 1N раствор этан-1,2 дикарбоновой кислоты в дистиллированной воде, с последующей промывкой до нейтральной среды и сушку.
Изобретение характеризуется также следующими уточняющими признаками, которые относятся к частным случаям изготовления пулестойкого материала из слоев баллистической ткани:
- стандартный 1N раствор этан-1,2 дикарбоновой кислоты готовят растворением 59,0 г этан-1,2 дикарбоновой кислоты в дистиллированной воде при температуре 90°С в мерной колбе на 100 мл;
- время выдержки ткани в растворе этан-1,2 дикарбоновой кислоты составляет около 2 ч;
- ткань отмывается от раствора этан-1,2 дикарбоновой кислоты до значения рН, близкого к нейтральному, по лакмусовой бумажке;
- ткань сушат при температуре 90°С в течение 3 ч.
Если на Фиг. 1 был представлен вид водородных связей в баллистической арамидной ткани до обработки ткани способом по изобретению, то Фиг. 3 поясняет, что происходит с баллистической тканью в процессе реакции при обработке ее способом по изобретению. Пунктирными линиями на Фиг. 3 представлены слабые водородные химические связи с энергией до 25 кДж/моль, а сплошными линиями - ковалентные химические связи C-N с энергией 306 кДж/моль. При этом при воздействии внешних факторов (растяжение волокна при воздействии поражающего элемента, намокании в воде и т.п.) в первую очередь разрушаются водородные связи.
Обработка ткани стандартным 1N раствором этан-1,2 дикарбоновой кислоты в дистиллированной воде приводит к образованию нитей с замещенными атомами водорода при атоме азота на молекулы этан-1,2 дикарбоновой кислоты. Это позволяет связать все доступные атомы азота на поверхности элементарных нитей арамидных волокон и между нитями основы и утка (Фиг. 3).
В результате реакции нуклеофильного замещения (атома водорода при атоме азота на кислотный остаток этан-1,2 дикарбоновой кислоты) возникают ковалентные связи 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. Помимо ковалентных связей, возникающих в процессе химической реакции, между высокомолекулярным органическим соединением (элементарными нитями) и поливиниловым спиртом, также сохраняются и водородные связи. Возникающие ковалентные связи позволяют распределять энергию поражающего элемента в объеме тканого полотна (Фиг. 3).
Заявленная совокупность признаков способа получения баллистической ткани и пулестойкого материала из нее позволяет существенно увеличить баллистическую стойкость ткани, а, следовательно, и изделий из нее. Преимуществом изобретения, в отличии от прототипа, является то, что процесс нуклеофильного замещения атома водорода при атоме азота на кислотный остаток этан-1,2 дикарбоновой кислоты происходит в одну стадию, что сокращает материальные и временные затраты.
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 текс, выполненной с саржевым переплетением арамидных нитей (артикул 56319 А).
Баллистическую ткань погружали в 1N раствор этан-1,2 дикарбоновой кислоты в дистиллированной воде при температуре 90°С. 1N раствор готовили растворением 59,0 г этан-1,2 дикарбоновой кислоты по ГОСТ 6341-75 в дистиллированной воде в мерной колбе на 100 мл. Баллистическую ткань выдерживали в указанном растворе в течение примерно 2 ч с последующей отмывкой от излишков реагента и сушкой при температуре 90°С в течение 3 ч. Затем из обработанной указанным образом баллистической ткани изготавливали пулестойкий материал по изобретению в виде баллистических пакетов из 3 слоев ткани с размерами 300x300 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 300x300 мм, скрепленные между собой прошивкой по периферии.
Баллистические испытания проводили в испытательном центре специальных материалов АО «НПО Спецматериалов» (аттестат аккредитации №РОСС RU.0001.22C308 от 26.08.2014) 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 9%. Средства индивидуальной бронезащиты (бронежилеты, защитная одежда и др.), изготовленные из ткани по изобретению, имеют более высокую баллистическую стойкость без увеличения массы.
Заявленные способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал являются новыми, так как совокупность отличительных признаков изобретения, в том числе и в частных случаях, неизвестна из литературных данных и практического опыта работ в этой области.
Решение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как предложенное не следует явным образом для специалиста из анализа отечественного и зарубежного уровня техники.
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 арамидных нитей ткани путем погружения ткани в 1N раствор этан-1,2 дикарбоновой кислоты, который готовят в дистиллированной воде при температуре 90°С, выдерживают ткань в указанном растворе этан-1,2 дикарбоновой кислоты 2 часа, с последующей отмывкой и сушкой.
2. Пулестойкий материал из слоев баллистической ткани на основе высокопрочных арамидных нитей, выполненной по п. 1, с линейной плотностью 29,4 текс, саржевого переплетения.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812754C1 true RU2812754C1 (ru) | 2024-02-01 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU62117U1 (ru) * | 2006-12-13 | 2007-03-27 | Закрытое акционерное общество "Игра-Техника" | Ткань |
| RU2543201C2 (ru) * | 2009-09-14 | 2015-02-27 | Мицубиси Гэс Кемикал Компани, Инк. | Композиция полиамидной смолы |
| US20150360457A1 (en) * | 2011-10-17 | 2015-12-17 | E I Du Pont De Nemours And Company | Composite material, a ballistic resistant article made from same and method of making the article |
| RU2014153204A (ru) * | 2014-12-26 | 2016-07-20 | Акционерное общество "Каменскволокно" | Ткань из высокопрочных ароматических полиамидных нитей для изготовления баллистических изделий |
| RU2677059C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-01-15 | Акционерное Общество "Научно-производственное предприятие "Термостойкий текстиль" (АО НПП "Термотекс") | Композиционная баллистическая структура |
| 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 |
| RU2725198C1 (ru) * | 2020-02-03 | 2020-06-30 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" (ЗАО "НПО СМ") | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU62117U1 (ru) * | 2006-12-13 | 2007-03-27 | Закрытое акционерное общество "Игра-Техника" | Ткань |
| RU2543201C2 (ru) * | 2009-09-14 | 2015-02-27 | Мицубиси Гэс Кемикал Компани, Инк. | Композиция полиамидной смолы |
| US20150360457A1 (en) * | 2011-10-17 | 2015-12-17 | E I Du Pont De Nemours And Company | Composite material, a ballistic resistant article made from same and method of making the article |
| RU2014153204A (ru) * | 2014-12-26 | 2016-07-20 | Акционерное общество "Каменскволокно" | Ткань из высокопрочных ароматических полиамидных нитей для изготовления баллистических изделий |
| RU2677059C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-01-15 | Акционерное Общество "Научно-производственное предприятие "Термостойкий текстиль" (АО НПП "Термотекс") | Композиционная баллистическая структура |
| 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 |
| RU2725198C1 (ru) * | 2020-02-03 | 2020-06-30 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" (ЗАО "НПО СМ") | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2552735T3 (es) | Material compuesto balístico medioambientalmente resistente basado en un aglutinante de caucho de nitrilo | |
| CA2716885C (en) | Low weight and high durability soft body armor composite using topical wax coatings | |
| ES2666710T3 (es) | Estructuras balísticas de tela compuesta para aplicaciones a blindajes duros | |
| TW533302B (en) | Ballistic resistant article | |
| JP5197570B2 (ja) | ハイブリッド化による改善された液体浸水弾道抵抗性能 | |
| JP2010532280A (ja) | 弾道材料中への水の浸透の抑制 | |
| MXPA04007602A (es) | Material resistente objetos punzocortantes y antibalas y metodo para elaborarlo. | |
| IL166384A (en) | Penetration-resistant material and articles made of the same | |
| RU2696457C2 (ru) | Структура с воздухопроницаемой тканью для осуществления защиты от огнестрельного и холодного оружия | |
| Laha et al. | Role of fabric geometry in ballistic performance of flexible armour panels | |
| RU2812754C1 (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 | |
| JP2009504458A (ja) | 可撓性の耐貫通性物品 | |
| RU2701717C1 (ru) | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал | |
| Chen et al. | Technical textiles for ballistic protection | |
| RU2430327C2 (ru) | Способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал | |
| RU2725198C1 (ru) | Способ получения баллистической ткани для изготовления пулестойкого материала и пулестойкий материал | |
| RU2420704C1 (ru) | Наногибридный защитный композит | |
| WO2015119696A1 (en) | Composites and ballistic resistant armor articles containing the composites | |
| KR101459525B1 (ko) | 방탄성능이 향상된 방탄직물 및 이로부터 제조된 방탄복 | |
| CN1196910C (zh) | 防弹背心 | |
| CN114166068A (zh) | 用于关节部位防护的防爆材料、排爆服和用途 | |
| RU2042915C1 (ru) | Баллистически стойкая ткань и пулезащитный тканый пакет на ее основе | |
| US20230226807A1 (en) | Polymer Composites and Methods of Making the Same | |
| KR102231984B1 (ko) | 폴리이미드로 코팅된 아라미드 직물을 포함하는 방탄 및 방검용 제재 |