WO1991019951A1

WO1991019951A1 - Structures composites multicouches de protection contre les projectiles et/ou eclats d'armes a feu

Info

Publication number: WO1991019951A1
Application number: PCT/FR1991/000458
Authority: WO
Inventors: Jean-François VERGUET; Fabrice Matera
Original assignee: Verguet Jean Francois; Fabrice Matera
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1991-12-26
Also published as: FR2663413A1; FR2663413B1; EP0487695A1

Abstract

Structures composites multicouches de protection contre les éclats de projectiles et/ou de projectiles, même chemisés blindés, d'armes à feu, dont la vitesse de propagation peut avoisiner 1000 mètres par seconde, comprenant en combinaison des matériaux métalliques et des tissus en matériaux organiques de synthèse, se caractérisant en ce qu'elles se composent de l'extérieur vers l'intérieur: (a) d'une première zone d'absorption intensive de l'énergie cinétique de translation et de rotation, de dissipation thermique et d'amorce d'échappement gazeux, (b) d'une zone de brutale décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre, (c) d'une deuxième zone complémentaire d'absorption de l'énergie cinétique de translation et de rotation et de dissipation thermique, (d) d'une deuxième zone de décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre, (e) d'une zone d'arrêt du projectile et/ou de l'éclat, (f) d'une troisième zone de décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre, (g) d'une zone antitraumatique absorbant le résidu de l'énergie cinétique du projectile et/ou de l'éclat. Ces structures composites multicouches permettent une protection efficace et sans traumatisme contre les projectiles d'armes de poing ou de guerre tirés même à très faible distance.

Description

TITRE DE L'INVENTION : Structures composites multicouches de protection contre les projectiles et/ou éclats d'armes à feu.

DOMAINE DE L'INVENTION

L'invention concerne des structures composites multicouches de protection contre les éclats de projectiles et/ou projectiles d'armes à feu.

L'invention concerne également l'application des structures composites multicouches selon l'invention à la protection des personnes (vêtements, casques,...) et des matériels (véhicules ou autres) contre les éclats de projectiles et/ou projectiles d'armes à feu.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION De nombreuses structures composites de protection contre les éclats et/ ou projectiles d'armes à feu ont déjà été proposées pour assurer la sauvegarde des personnes physiques (par gilets ou autres) ou des matériels utilisés par ces personnes (tels que les véhicules blindés ou autres). Plusieurs types de structures composites de protection apparaissent dans la littérature spécialisée dont la préoccupation essentielle est d'assurer au mieux la protection des personnes et des matériels utilisés par elles.

Selon un premier type, les structures composites proposées se présentent sous un aspect rigide ou semi-rigide provoqué par la présence parmi leurs composants, soit d'un écran d'une grande dureté, soit d'une résine permettant de créer un lien rigide entre les composants.

De telles structures peuvent comporter : - au moins une couche de fibres inorganiques (fibres de verre, fibres de céramique) et/ou organiques de synthèse (polyamides tels que NYLON, en particulier les polyamides aromatiques tels que le KEVLAR de la Société DUPONT de NEMOURS) sous la forme de mat de fibres et/ou de tissus (se présentant sous l'aspect de plis successifs), les fibres organiques de synthèse en particulier ayant la propriété d'absorber de grandes quantités d'énergie cinétique, mais aussi de disposer d'une bonne résistance mécanique spécifique supérieure à celle de l'acier, - au moins une résine d'imprégnation et/ou de collage des mats ou des plis de tissus en fibres inorganiques et/ou organiques, choisie dans le groupe des polyesters, polyuréthanes, polyoléfmes, polyvinyles ou analogues, - enfin éventuellement, un écran d'une grande dureté en matériau dur tel que des plaques d'acier dont l'épaisseur est au moins égale à 0,3 fois le calibre du projectile à l'épreuve, ou encore des plaques en céramique frittée à base d'alumine ou de carbure de bore, cet écran ayant la propriété de briser, de faire éclater le projectile. Des structures de ce premier type de protection sont décrites par exemple dans les brevets énoncés ci-après :

Le brevet américain US 4 200 677 concerne une structure de protection comportant une pluralité de plis de tissus en polyamides aromatiques (NYLON balistique de DUPONT de NEMOURS), imprégnés de résine de polyester insaturé. Le brevet français FR n°2 425 046 décrit une structure de protection se composant d'une première plaque rigide en matériau dur, tel que l'acier, exposée à l'impact des projectiles et d'une deuxième plaque formée de fibres de verre ou de fibres organiques du type polyamide aromatique liées par une résine polyester ou par un élastomère dont l'épaisseur est au moins égale à deux fois le calibre des projectiles concernés.

Le brevet français FR n°2 444 248 propose une structure de protection comprenant, de l'extérieur vers l'intérieur, un blindage dur réalisé en un acier de très haute dureté, de plusieurs couches superposées d'un tissu en fibres synthétiques à haute résistance à la traction et d'une couche d'amortissement utilisant des filaments continus synthétiques (polyamide, polyoléfine, polyester, polyvinyle, polyacrilique ou analogues) puis en couche dont les ondulations sont fixées au moyen d'une résine réticulable appropriée, cette couche présentant l'avantage d'assurer une grande élasticité sans emprisonner de l'air, (dont il est dit que sa présence, en particulier sous la forme de poche, conduit à de mauvais résultats).

Le brevet français FR n° 2 522 404 propose une structure de protection formée :

- d'une plaque dure en céramique frittée à base d'oxyde d'aluminium et/ou de carbure de bore, en vue de briser le projectile,

- d'une matière d'appui placée sur la face arrière de ladite plaque constituée par plusieurs couches superposées d'un tissu textile à base de polyamide aromatique, ayant la propriété de freiner le projectile, - d'une couche de polyuréthane de grand allongement de rupture, placé sur la face avant de la plaque.

Le brevet européen EP 049 014 quant à lui, décrit une structure non disséminable ayant une résistance améliorée à l'impact comportant une superposition alternée de couches de matériaux textiles et de résines thermoplastiques, se présentant sous l'aspect d'une matière à nid d'abeille obtenue par la compression à chaud de la résine thermoplastique, dont les alvéoles contiennent les matériaux textiles à base de fibres de carbone, d'aramide, de bore ou autres.

Enfin des documents tels que les brevets français FR n°2 469 277, FR 2 506 447, FR 1 605 066 par exemple, offrent des structures de protection formées de matériaux textiles en superposition tels que tissus, mats ou mèches entrelacés, de fibres et/ou fils synthétiques (polyamides aromatiques et/ou fibres de verre, et/ou fibres de coton et analogues) imprégnés et/ou assemblés au moyen d'une résine du type polyuréthane, polyester, polyvinyle, polyoléfine.

Selon un deuxième type, les structures composites proposées se présentent sous un aspect souple ou assez souple, étant essentiellement composées de tissus et/ou mat en matériaux textiles exempts de tout panneau rigide de grande dureté, se présentant sous une forme stratifiée par empilement ou pliage pouvant comporter un grand nombre de couches.

Des structures de ce deuxième type de protection sont décrites par exemple dans les brevets énoncés ci-après :

Le brevet français FR n°2 348 991 revendique une structure textile obtenue par le pliage sur lui-même d'un tissu de polyamide aromatique (de 500 à 2500 deniers) constituant un stratifié (comportant jusqu'à 40 plis), les fils de polyamide du tissu étant fixés en revêtant au moins l'une de ses faces d'une résine de type connu.

Le brevet français FR n°2 292 946 propose une structure composite formée d'un empilage de plusieurs groupes de panneaux disposés de façon différente pour s'opposer le plus efficacement à la force d'un projectile.

- Le panneau du premier groupe (appelé barrière de réseau de traction) comprend une ou plusieurs nappes, libres entre elles, de matières fibreuses ou tissées de grande résistance à la traction (polycarbonates, polyamides, polyesters,...).

- Le panneau du deuxième groupe (appelé barrière pneumatique à tension élevée) comprend au moins deux nappes adjacentes d'une matière fibreuse ou tissée de grande résistance à la traction (comme précité) préférentiellement doublées d'un mince fil plastique, les nappes étant fixées ensemble, ledit panneau étant rendu imperméable à l'air.

- Le panneau du troisième groupe (appelé barrière de rupture) comprend une ou plusieurs nappes d'une matière plus fragile (fibre de verre) que la matière des panneaux des deux premiers groupes, les nappes étant collées entre elles par une couche d'adhésif.

- Le panneau du quatrième groupe enfin (appelé barrière de dispersion de traumatisme), comprend une ou plusieurs nappes d'une matière fibreuse ou tissée d'une grande résistance à la traction (comme précité) revêtues d'un côté d'une matière plastique flexible.

Quel que soit le type de structures composites proposées dans la littérature spécialisée pour la protection des personnes physiques et des matériels utilisés par elles, ces structures présentent de nombreux inconvénients qui les rendent peu pratiques dans leur utilisation, ou encore insuffisamment protectrices dès lors que la vitesse du projectile dépasse un certain seuil.

Les structures de protection du premier type présentent les inconvénients majeurs d'être rigides, pesantes, et dès lors gênantes pour les personnes physiques qui en sont dotées.

Plus que cela, si de telles structures sont habituellement destinées à protéger des effets des projectiles provenant d'armes de poing (pistolets, revolvers, pistolets-mitrailleurs ou autres), dont la vitesse de propagation est inférieure à 600 mètres par seconde, ces structures ne permettent pas d'arrêter les projectiles dépassant cette vitesse (balles chemisées blindées) ou bien d'atténuer suffisamment leurs effets tant le choc résultant de l'arrêt du projectile est important et traumatisant pour l'homme. Le phénomène connu sous le nom "d'effet de choc" peut provoquer des traumatismes d'une gravité extrême, voire mortelle, alors même que le projectile a été arrêté par la structure composite. Quant aux structures de protection du deuxième type, bien qu'elles soient plus légères au porter et relativement souples, laissant une plus grande aisance dans les mouvements, ces structures deviennent peu fiables dès lors que la vitesse du projectile à arrêter dépasse 600 mètres par seconde. Dès lors le problème de la protection des personnes physiques et des matériels utilisés par ces personnes contre les éclats de projectiles et/ou projectiles d'armes à feu restant entier puisque insuffisante, il est compréhensible que la mise en oeuvre des structures composites de protection soient limitées en raison des désagréments évoqués. Aussi, dans le cadre de telles structures, les objectifs que poursuit l'invention visent à réaliser des structures composites de protection réunissant simultanément en elles : - des propriétés à ralentir, puis refroidir, ensuite arrêter les projectiles d'armes à feu ayant une vitesse pouvant avoisiner 1000 mètres par seconde et enfin, à absorber l'effet de choc provoqué par lesdits projectiles,

- des qualités de souplesse lorsque les structures composites multicouches sont mises en oeuvre dans la protection individuelle (gilet) permettant des mouvements rapides et aisés, propriétés et qualités non encore réunies dans les structures composites de protection actuellement connues, tant elles sont antinomiques.

SOMMAIRE DE L'INVENTION Forte des inconvénients précités, la demanderesse a poursuivi à travers ses recherches, la création de structures composites multicouches de protection répondant aux objectifs qu'elle s'est imposés.

Les structures composites multicouches selon l'invention, de protection contre les éclats de projectiles et/ou de projectiles même chemisés blindés d'armes à feu dont la vitesse de propagation peut avoisiner 1000 mètres par seconde, comprenant en combinaison des matériaux métalliques et des tissus en matériaux organiques de synthèse se caractérise en ce que lesdites structures se composent de l'extérieur vers l'intérieur : a) d'une première zone d'absorption intensive de l'énergie cinétique de translation et de rotation, de dissipation thermique et d'amorce d'échappement gazeux, b) d'une zone de brutale décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre, c) d'une deuxième zone complémentaire d'absorption de l'énergie cinétique de translation et de rotation et de dissipation thermique, d) d'une deuxième zone de décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre, e) d'une zone d'arrêt du projectile et/ou de l'éclat, f) d'une troisième zone de décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre,

g) d'une zone antitraumatique absorbant le résidu de l'énergie cinétique du projectile et/ou de l'éclat.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Dès lors, l'invention se distingue de l'art antérieur par le fait que les structures composites multicouches de protection contre les éclats de projectiles et/ou projectiles d'armes à feu comportent des zones d'actions spécifiques annulant les mouvements de translation et de rotation, dissipant très rapidement les effets thermiques, assurant par effets successifs l'échappement libre et multidirectionnel des gaz et enfin absorbant dans une zone antitraumatique le résidu de l'énergie cinétique à l'origine de l'effet de choc. Selon l'invention, les zones (a) et (c) d'absorption intensive de l'énergie cinétique, de dissipation thermique et d'amorce d'échappement gazeux comportent au moins une couche métallique formant un écran, au moins une nappe multicouche d'un film de polyester, au moins une nappe multicouche d'un textile synthétique tissé à base de fils et/ou de fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et au moins une nappe multicouche d'un textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx.

Selon l'invention, les zones (e) d'arrêt du projectile et (g) antitraumatique absorbant le résidu de l'énergie cinétique comportent au moins une nappe multicouche d'un film polyester, au moins une nappe multicouche d'un textile synthétique tissé à base de fils . et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx au moins une nappe multicouche d'un textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx. Les zones de décompression gazeuse (b), (d) et (f) selon l'invention sont formées par des couches d'air à échappement multidirectionnel libre, c'est-à-dire en communication avec le milieu externe aux structures composites multicouches.

La zone (a) d'absorption intensive de l'énergie cinétique, de dissipation thermique et d'amorce d'échappement gazeux comporte en général en combinaison :

- entre 1 et 10 couches métalliques formant un écran,

- entre 1 et 10 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles, - entre 1 et 25 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile, et enfin,

- entre 1 et 25 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile.

Préférentiellement, la zone (a) des structures composites multicouches comporte en combinaison :

- entre 2 et 6 couches métalliques formant un écran,

- entre 2 et 6 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 2 et 12 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx, comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile,

- entre 2 et 12 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx, comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile.

La zone (c) d'absorption complémentaire de l'énergie cinétique et de dissipation thermique comporte en général :

- de 0 à 6 couches métalliques formant un écran,

- entre 1 et 8 nappes de film de polyester comprenant de 1 à 50 feuilles,

- entre 1 et 10 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile, - entre 1 et 10 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile.

Préférentiellement, la zone (c) comporte : - de 2 à 4 couches métalliques formant un écran,

- entre 2 et 8 nappes de film de polyester comprenant de 1 à 50 feuilles,

- entre 2 et 8 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile,

- entre 2 et 8 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile. Les zones (e) d'arrêt du projectile et/ou de l'éclat et (g) antitraumatique absorbant le résidu de l'énergie cinétique desdits projectiles et/ou éclats comportent chacune en combinaison : - entre 1 et 10 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 1 et 8 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 12 couches dudit textile,

- entre 1 et 12 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 12 couches dudit textile.

Préférentiellement, lesdites zones (e) et (g) comportent chacune en combinaison :

- entre 2 et 8 nappes de film de polyester comprenant de 1 à 50 feuilles,

- entre 2 et 6 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 12 couches dudit textile,

- entre 2 et 10 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 12 couches dudit textile. Selon une variante intéressante, la combinaison des divers constituants de la zone (e) peut être en symétrie, par rapport à la zone de décompression gazeuse (f), avec la combinaison des divers constituants de la zone (g).

Selon une autre variante qui concerne la zone (g) antitraumatique, les nappes de film de polyester peuvent être remplacées, au moins en partie, par des polymères et/ou copolymères expansés (mousse) se présentant sous la forme de couches plus ou moins épaisses, cette variante permettant, pour une efficacité équivalente, d'abaisser le poids des structures de protection par exemple d'environ 30 pour cent. Ces polymères et/ou copolymères sont choisis parmi ceux connus, tels que les polymères et/ou copolymères vinyliques, uréthannes, esters, epoxydes, silicones, phénoliques, oléfiniques et aminoplastes.

Ces polymères et/ou copolymères expansés sont mis en oeuvre sous la forme de couches individuelles ou associées, qui constituent un matelas ayant préférentiellement une épaisseur d'au moins 10 millimètres.

Les polymères et/ou copolymères expansés ainsi mis en oeuvre disposent préférentiellement d'une masse spécifique d'au moins 35 kg/m3 et très préférentiellement d'au moins 45 kg/m3. Selon cette deuxième variante, la zone antitraumatique (g) absorbant le résidu de l'énergie cinétique des projectiles et/ou éclats comporte en combinaison :

- entre 1 et 10 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 1 et 12 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile,

- entre 1 et 6 couches d'un polymère et/ou copolymère expansé (mousse) représentant une épaisseur totale d'au moins 10 millimètres.

Préférentiellement, ladite zone antitraumatique (g) comporte en combinaison : - entre 2 et 8 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 2 et 10 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 12 couches dudit textile,

- entre 1 et 5 couches d'un polymère et/ou copolymère expansé (mousse) représentant une épaisseur totale d'au moins 10 millimètres.

Les couches métalliques formant un écran mis en oeuvre dans le cadre de l'invention sont formées de couches d'acier bleui de type connu, d'épaisseur comprise entre 0,2 et 6 millimètres et préférentiellement comprise entre 0,3 et 1,0 millimètre.

D'une manière préférentielle, les couches métalliques formant écran sont réalisées par l'association de multiples plaques disposées les unes à côté des autres selon au moins une couche constituant un écran suffisamment souple pour permettre une disponibilité aux sollicitations du corps humain. Ces multiples plaques peuvent se présenter, par exemple, sous l'aspect d'écaillés métalliques posées côte à côte et se chevauchant d'un rang à l'autre selon un montage en quinconce. Par contre, quand les structures composites multicouches peuvent avoir un caractère rigide, l'écran métallique peut être formé d'au moins une couche de plaques d'acier bleui ayant par exemple la dimension de la zone à protéger. Les feuilles du film de polyester constituant les nappes dudit film sont placées les unes après les autres de telle façon qu'elles ne soient pas assemblées, c'est-à-dire qu'entre chacune d'elle, existe un film naturel gazeux permettant un échappement multidirectionnel libre entre chaque feuille.

Les feuilles du film de polyester ont une épaisseur comprise entre 20 et 250 micromètres et de préférence entre 90 et 110 micromètres. Un tel film de polyester est couramment commercialisé par exemple sous le nom de TERPHANE par la société RHONE POULENC.

Les nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide sont formées de matières appropriées qui sont préférentiellement des polyamides aromatiques se trouvant par exemple sous les marques commerciales telles que KEVLAR, NOMEX de la société DUPONT de NEMOURS. Ces matières sont généralement choisies pour leur grande résistance mécanique, en particulier à la traction, et leur capacité, parce qu'elles sont fusibles, à adhérer par collage au projectile.

Les nappes de textile synthétique tissé à base de fils/et ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx sont choisies dans le groupe des textiles tissés ayant un poids au mètre carré compris entre 150 et 350 grammes, un tel textile étant réalisé par tissage de fils et/ou fibres de polyamide du type NOMEX.

Les nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur à 1000 dtx, sont choisies dans le groupe des textiles tissés ayant un poids au mètre carré compris entre 300 et 600 grammes, un tel textile étant réalisé par tissage de fils et/ou fibres de polyamide du type KEVLAR.

Dès lors, les structures composites multicouches selon l'invention, de protection contre les projectiles et/ou éclats de projectiles, destinées à être utilisées par les personnels de protection civile ou militaire, de manière individuelle sous la forme de gilets, d'armures souples, de casques ou autres, ou de manière plus collective dans les blindages de véhicules, d'avions, de bateaux ou d'installations statiques de protection pour des sites sensibles tels que les banques, les casernes ou autres, sont capables d'arrêter sans effet traumatique, non seulement les projectiles d'armes de poing dont la vitesse de propagation est inférieure à 600 mètres par seconde, mais les projectiles, même chemisés blindés, d'armes de guerre dont la vitesse de propagation est supérieure à 600 mètres par seconde et pouvant avoisiner 1000 mètres par seconde. De telles structures composites multicouches de protection apparaissent, quant aux résultats qu'elles procurent, sans aucune équivalence dans l'art antérieur, puisque les projectiles d'armes de poing ou de guerre, tirés même à faible distance, à moins d'un mètre desdites protections, sont arrêtés systématiquement sans traumatisme pour la personne protégée.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description illustrative des structures composites de protection soumises à des essais balistiques. EXEMPLE 1 (selon la Figure 1)

Cet exemple illustre une structure composite multicouche de protection contre les projectiles chemisés blindés d'armes de guerre, ayant une vitesse de propagation avoisinant 1000 mètres par seconde.

Pour ce faire, cette structure se compose des zones (a) à (g).

La zone .(a) ou première zone d'absorption intensive de l'énergie cinétique, de dissipation thermique et d'amorce d'échappement gazeux, se compose de :

- 4 couches (n°4, 6, 8 et 10) d'un écran métallique souple constitué par des écailles métalliques d'acier bleui, montées en quinconce, ayant une épaisseur de

0,8 millimètre,

- 2 nappes (n°2 et 16) de film polyester TERPHANE de RHONE-POULENC comportant 20 feuilles chacune, d'épaisseur 96 micromètres,

- 9 nappes (n°l, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 et 17) de deux couches d'un tissu polyamide réalisé en fil NOMEX de DUPONT de NEMOURS, de titre en chaîne de 170 dtx, en trame de 250 dtx et d'un poids de 260 grammes au m2,

- 2 nappes (n°12 et 14) de quatre couches d'un tissu polyamide (aramide) KEVLAR de DUPONT de NEMOURS, de titre en chaîne de 3300 dtx, en trame de

3300 dtx et d'un poids de 465 grammes au m2.

La zone (b) ou zone de brutale décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre (n°18) est formée d'une couche d'air librement circulante.

La zone (c) ou zone complémentaire d'absorption de l'énergie cinétique et de dissipation thermique se compose de : - 1 couche (n°23) d'un écran métallique souple constitué par des écailles d'acier bleui montées en quinconce, ayant une épaisseur de 0,8 millimètre,

- 2 nappes (n° 20 et 26) de film polyester TERPHANE de RHONE-POULENC comportant 3 feuilles, chaque feuille ayant une épaisseur 96 micromètres,

- 4 nappes (n° 19, 22, 24 et 27) de deux couches d'un tissu polyamide NOMEX

[identique à celui de la zone (a)],

- 2 nappes (n° 21 et 25) de quatre couches d'un tissu polyamide KEVLAR identique à celui de la zone (a). La zone (e) ou zone d'arrêt du projectile et/ou de l'éclat se compose de :

- 3 nappes (n°30, 32 et 34) de film polyester TERPHANE de RHONEPOULENC comportant pour : . la nappe 30 = 11 feuilles dudit film,

. la nappe 32 = 33 feuilles dudit film,

. la nappe 34 = 42 feuilles dudit film.

- 2 nappes (n° 29 et 35) du tissu polyamide NOMEX [identique à la zone (a)], la nappe 29 comportant 2 couches et la nappe 35, 1 couche,

- 2 nappes (n°31 et 33) de tissu polyamide KEVLAR [identique à celui de la zone (a)] comportant 4 couches chacune.

La zone (f) (n°36) ou troisième zone de décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre est formée d'une couche d'air librement circulante.

La zone (g) ou zone antitraumatique absorbant le résidu de l'énergie cinétique du projectile et/ou de l'éclat se compose de : - 3 nappes (n°38, 40 et 42) de film de polyester TERPHANE de RHONE¬

POULENC comportant :

. pour la nappe 38 = 42 feuilles dudit film,

. pour la nappe 40 = 33 feuilles dudit film,

. pour la nappe 42 = 11 feuilles dudit film.

- 2 nappes (n°37 et 43) de tissu polyamide NOMEX [identique à la zone (a)], la nappe 37 comportant 1 couche et la nappe 43 comportant 2 couches, - 2 nappes (n°39 et 41) de tissu polyamide KEVLAR [identique à celui de la zone (a)] comportant chacune 4 couches.

Cette structure composite multicouche de protection a été soumise au tir d'armes à canon long :

- 222 REMINGTON, 55 grains chemisée blindée

et

- 243 WINCHESTER, 100 grains chemisée blindée.

Le tir a été effectué

- soit à 2 mètres de la structure,

- soit à 10 mètres de la structure,

- soit à 50 mètres de la structure.

Dans les 3 cas :

- le projectile de la 222 REMINGTON a été arrêté à la limite des nappes n°20 et 21 de la zone (c),

- le projectile de la 243 WINCHESTER a été arrêté au milieu de la nappe n° 32 de la zone (e).

Tous les tests balistiques de vérification, conduits conformément aux "Epreuves d'homologation de la Gendarmerie Nationale n°1/2 SAT du 2 janvier 1986", à des températures comprises entre -20°C et +50°C en atmosphère humide, sous des incidences comprises entre 0° et 25°, l'eprouvette pare-projectile étant fixée sur un bloc modelé connu sous le nom de marque PLASTILINE ont montré que : - le diamètre de cavitation dans la PLASTILINE est pour les trois distances de tir de :

. 0,0 centimètre pour la 222 REMINGTON

. 0,9 centimètre pour la 243 WINCHESTER - la profondeur de la cavitation dans la PLASTILINE est pour les trois distances de tir de :

. 0,0 centimètre pour la 222 REMINGTON

. 0,9 centimètre pour la 243 WINCHESTER la valeur à ne pas dépasser pour l'homologation étant de 3,0 centimètres.

Par les résultats acquis, ces structures dépassent les valeurs de la classe 3 de la norme USA n°NU-STD 0101-03.

EXEMPLE 2 (selon la Figure 2) Cet exemple illustre une structure composite multicouche de protection contre des projectiles chemisés blindés d'armes de poing ayant une vitesse de propagation inférieure à 600 mètres par seconde.

Pour ce faire, cette structure nécessite seulement les zones (e), (f) et (g) décrites dans l'Exemple 1.

Cette structure composite multicouche de protection a été soumise au tir d'armes à canon long et de chasse, telles que : - 22 Long Rifle, 40 grains SENIX

- 22 Magnum, 40 grains chemisée blindée

- 44 Magnum, 240 grains chemisée blindée.

Le tir a été effectué à 50 centimètres, à 1 mètre, à 4 mètres et à 8 mètres desdites structures conformément aux "Epreuves d'homologation de la Gendarmerie Nationale" citées dans l'Exemple 1 :

- le projectile de la 22 Magnum a été arrêté à la limite des nappes n°31 et 32 de la zone (e),

- le projectile de la 22 Long Rifle a été arrêté dans la nappe n°41 de la zone (g),

- le projectile de la 44 Magnum a été arrêté dans la nappe n°33 de la zone (e).

Tous les essais de balistique ayant été effectués sur des éprouvettes pare-projectiles fixées sur un bloc de PLASTILINE ont montré que :

- le diamètre de cavitation dans la PLASTILINE est . pour la 22 Magnum, de 5 centimètres pour une distance de tir de 1 mètre et de 2 centimètres pour une distance de tir de 4 à 8 mètres,

. pour la 22 Long Rifle SENIX, de 2 centimètres pour une distance de tir de 1 mètre,

. pour la 44 Magnum, de 9,3 centimètres pour une distance de tir de

1 mètre.

- la profondeur de cavitation dans la PLASTILINE est : . pour la 22 Magnum, de 0,5 centimètres pour une distance de tir de

1 mètre, de 0,4 centimètre pour une distance de tir de 4 mètres et de 0,2 centimètre pour une distance de tir de 10 mètres,

. pour la 22 Long Rifle SENIX, de 0,8 centimètre pour une distance de tir de 1 mètre,

. pour la 44 Magnum, de 2,5 centimètres pour une distance de tir de

1 mètre,

la valeur à ne pas dépasser pour l'homologation étant de 3 centimètres.

EXEMPLE 3 (selon la Figure 3)

Cet exemple illustre une structure composite multicouche de protection contre les projectiles chemisés blindés d'armes de guerre (ayant une vitesse de propagation avoisinant 1000 mètres par seconde), cette structure comportant un copolymère expansé (mousse).

Dans ce but, cette structure se compose des zones (a) à (g), les zones (a) à (d) étant identiques à celles décrites dans l'Exemple 1, les zones (e) et (g) s'en distinguant par la présence de ladite mousse.

De ce fait, la zone (e) ou zone d'arrêt du projectile et/ou de l'éclat, se compose de : - 2 nappes (n°30 et 32) de 11 feuilles de film polyester TERPHANE de RHONE¬

POULENC,

- 2 nappes (n°29 et 35) de tissu polyamide NOMEX [identique à la zone (a) de l'Exemple 1], la nappe 29 comportant 11 couches et la nappe 33 comportant 11 couches, - 1 nappe (n°31) de tissu polyamide KEVLAR [identique à celui de la zone (a) de l'Exemple 1] comportant 12 couches.

La zone (f) (n°34) ou troisième zone de décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre est formée d'une couche d'air librement circulante.

La zone (g) ou zone antitraumatique absorbant le résidu de l'énergie cinétique du projectile et/ou de l'éclat se compose de : - 2 nappes (n°36 et 38) de film de polyester TERPHANE de RHONE-POULENC comportant :

. pour la nappe n°36, 11 feuilles dudit film,

. pour la nappe n°38, 22 feuilles dudit film.

- 2 nappes (n°35 et 40) de tissu polyamide NOMEX [identique à celui de la zone (a) de l'Exemple 1], comportant chacune 2 couches,

- 1 nappe (n°37) de tissu polyamide KEVLAR [identique à celui de la zone (a) de l'Exemple 1] comportant 8 couches,

- 1 couche (n°39) d'un copolymère expansé (mousse) d'Ethylène-Viny le- Acétate

(E.V.A) ayant une épaisseur de 14 millimètres et une masse spécifique de 50 kg/m3 (commercialisée pour la marque EVAFOAM).

Cette structure composite multicouche de protection a été soumise au tir d'armes à canon long, telles que :

- 222 REMINGTON, 55 grains chemisée blindée,

- 243 WINCHESTER, 100 grains chemisée blindée. Le tir a été effectué soit à 1 mètre, 10 mètres, ou 50 mètres de la structure composite multicouche fixée sur la PLASTILINE.

Le projectile de la 222 REMINGTON a été arrêté à la limite des nappes n°20 et 21 de la zone (c).

Le projectile de la 243 WINCHESTER a été arrêté à la limite des nappes n°32 et 33 de la zone (e). Tous les tests balistiques de vérification ont été exécutés conformément aux "Epreuves d'homologation de la Gendarmerie Nationale n°l/2 SAT du 2 janvier 1986" et ont montré que :

- le diamètre de cavitation dans la PLASTILINE est pour les trois distances de tir :

. de 0,0 centimètre pour la 222 REMINGTON

. de 0,6 centimètre pour la 243 WINCHESTER

la profondeur de la cavitation dans la PLASTILINE est pour les trois distances de tir :

. de 0,0 centimètre pour la 222 REMINGTON

. de 0,5 centimètre pour la 243 WINCHESTER.

Par ces résultats acquis, ces structures dépassent les valeurs de la classe 3 de la norme USA n°NU-STD 0101-03.

EXEMPLE 4 (selon la Figure 4)

Cet exemple illustre une structure composite multicouche de protection contre les projectiles chemisés blindés d'armes de poing à canon long (vitesse du projectile inférieure à 600 mètres par seconde), cette structure comportant un copolymère expansé (mousse).

Dans cette expérimentation, cette structure se compose seulement des zones (e), (f) et (g) décrites dans l'Exemple 3.

Cette structure composite multicouche de protection a été soumise au tir d'armes de poing à canon long, telles que :

- la 22 magnum, 40 grains chemisée blindée,

- la 22 Long Rifle, 40 grains SENIX,

- la 44 Magnum, 240 grains chemisée blindée. Le tir a été effectué sur ces structures fixées sur un bloc de PLASTILINE, à des distances de 50 centimètres, 1 mètre, 4 mètres et 8 mètres pour la 22 Magnum, 1 mètre pour la 22 Long Rifle SENIX et 1, 4 et 8 mètres pour la 44 Magnum. Le projectile de la 22 Magnum a été arrêté dans la nappe n°37 de la zone (g), celui de la 22 Long Rifle SENIX a été arrêté dans la nappe n°38 de la zone (g) et celui de la 44 Magnum a été arrêté dans la nappe n°31 de la zone (e).

Tous les essais de balistique, effectués selon la norme d'homologation précitée, ont montré que :

- le diamètre de la cavitation dans la PLASTILINE est :

. pour la 22 Magnum, de 1,5 centimètre quelle que soit la distance de tir, . pour la 22 Long Rifle SENIX, de 1,5 centimètre pour une distance de tir de 1 mètre,

. pour la 44 Magnum, de 7,6 centimètres pour une distance de tir de 1 mètre, de 5,6 centimètres pour une distance de tir de 4 mètres et de 4,0 centimètres pour une distance de tir de 8 mètres ; - la profondeur de cavitation dans la PLASTILINE est :

1) pour la 22 Magnum de :

. 0,3 centimètre pour une distance de tir de 0,5 mètre,

. 0,2 centimètre pour une distance de tir de 1 mètre,

. 0,4 centimètre pour une distance de tir de 4 mètres,

. 0,2 centimètre pour une distance de tir de 8 mètres.

2) pour la 22 Long Rifle SENIX de :

. 0,2 centimètre pour une distance de tir de 1 mètre.

3) pour la 44 Magnum de :

. 1,7 centimètre pour une distance de tir de 1 mètre,

. 1,4 centimètre pour une distance de tir de 4 mètres,

. 1,0 centimètre pour une distance de tir de 8 mètres.

Par leurs résultats, ces structures dépassent les valeurs de la classe 3 de la norme USA n°NU-STD 0101-03.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Structures composites multicouches de protection contre les éclats de projectiles et/ou les projectiles, même chemisés blindés d'armes à feu, dont la vitesse de propagation peut avoisiner 1000 mètres par seconde, comprenant en combinaison des matériaux métalliques et des tissus en matériaux organiques de synthèse, caractérisées en ce que elles se composent de l'extérieur vers l'intérieur : a) d'une première zone d'absorption intensive de l'énergie cinétique de translation et de rotation, de dissipation thermique et d'amorce d'échappement gazeux,

b) d'une zone de brutale décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre, c) d'une deuxième zone complémentaire d'absorption de l'énergie cinétique de translation et de rotation et de dissipation thermique,

d) d'une deuxième zone de décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre,

e) d'une zone d'arrêt du projectile et/ou de l'éclat,

f) d'une troisième zone de décompression gazeuse par échappement multidirectionnel libre,

2 - Structures composites multicouches selon la revendication 1, caractérisées en ce que les zones (a) et (c) comportent au moins une couche métallique, au moins une nappe multicouche d'un film polyester, au moins une nappe multicouche d'un textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à

1000 dtx et au moins une nappe multicouche d'un textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx.

3 - Structures composites multicouches selon les revendications 1 ou 2, caractérisées en ce que les zones (e) et (g) comportent au moins une nappe multicouche d'un film de polyester, au moins une nappe multicouche d'un textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et au moins une nappe multicouche d'un textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx. 4 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisées en ce que les zones de décompression (b), (d) et (f) sont formées de couches d'air à échappement multidirectionnel libre, en communication avec le milieu externe.

5 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisées en ce que la zone (a) comporte en combinaison :

- entre 1 et 10 couches métalliques formant un écran,

- entre 1 et 10 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 1 et 25 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile, et enfin,

6 - Structures composites multicouches selon la revendication 5, caractérisées en ce que la zone (a) comporte en combinaison préférentiellement :

- entre 2 et 6 couches métalliques formant un écran,

- entre 2 et 6 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 2 et 12 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx, comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile. 7 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisées en ce que la zone (c) comporte en combinaison :

- de 0 à 6 couches métalliques formant un écran,

- entre 1 et 8 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles, - entre 1 et 10 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile, - entre 1 et 10 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile. 8 - Structures composites multicouches selon la revendication 7, caractérisées en ce que la zone (c) comporte en combinaison préférentiellement :

- de 2 à 4 couches métalliques formant un écran,

- entre 2 et 8 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles, - entre 2 et 8 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile,

- entre 2 et 8 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile.

9 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisées en ce que les zones (e) et (g) comportent chacune en combinaison : - entre 1 et 10 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

10 - Structures composites multicouches selon la revendication 9, caractérisées en ce que les zones (e) et (g) comportent chacune en combinaison préférentiellement :

- entre 2 et 8 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 2 et 10 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 12 couches dudit textile. 11 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisées en ce que la combinaison des constituants de la zone (e) est symétrique, par rapport à la zone (f), à la combinaison des divers constituants de la zone (g). 12 - Structures composites multicouches selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisées en ce que la zone (g) comporte en combinaison :

- entre 1 et 10 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 1 et 6 couches de polymères et/ou copolymères expansés (mousse) représentant une épaisseur totale d'au moins 10 millimètres.

13 - Structures composites multicouches selon la revendication 12, caractérisées en ce que la zone (g) comporte en combinaison :

- entre 2 et 8 nappes de film de polyester comprenant entre 1 et 50 feuilles,

- entre 2 et 10 nappes de textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx et comprenant entre 1 et 10 couches dudit textile,

- entre 1 et 5 couches de polymères et/ou copolymères expansés (mousse) représentant une épaisseur totale d'au moins 10 millimètres.

14 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 12 à 13, caractérisées en ce que le polymère et/ou le copolymère expansé (mousse) sont choisis parmi les polymères et/ou copolymères vinyliques, uréthanes, esters, epoxydes, oléfiniques, aminoplastes.

15 - Structures composites multicouches selon la revendication 14, caractérisées en ce que les polymères et/ou copolymères expansés ont une masse spécifique d'au moins 35 kg/m3 et préférentiellement d'au moins 45 kg/m3. 16 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à

15, caractérisées en ce que l'écran métallique est formé d'au moins une couche d'acier bleui, d'épaisseur comprise entre 0,2 et 6 millimètres et préférentiellement entre 0,3 et 1,0 millimètre.

17 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à

16, caractérisées en ce que pour leur conférer de la rigidité, l'écran métallique est formé d'au moins une couche d'une plaque d'acier bleui ayant la dimension de la zone à protéger.

18 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à

17, caractérisées en ce que pour leur conférer de la souplesse, l'écran métallique est formé d'au moins une couche de plaques métalliques posées côte à côte et se chevauchant d'un rang à l'autre selon un montage en quinconce.

19 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à

18, caractérisées en ce que les feuilles du film de polyester ont une épaisseur comprise entre 20 et 250 micromètres.

20 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à

19, caractérisées en ce que le textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre inférieur à 1000 dtx a un poids au mètre carré compris entre 150 et 350 grammes.

21 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à

20, caractérisées en ce que le textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide ayant un titre supérieur ou égal à 1000 dtx a un poids au mètre carré compris entre 300 et 600 grammes.

22 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications 1 à

21, caractérisées en ce que le textile synthétique tissé à base de fils et/ou fibres de polyamide est préférentiellement réalisé en polyamides aromatiques. 23 - Structures composites multicouches selon l'une quelconque des revendications I à

22, caractérisées en ce que dans le cas de projectiles ayant une vitesse de propagation inférieure à 600 mètres par seconde, elles comportent les zones (e), (f) et (g). 24 - Applications des structures composites multicouches, selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, à la protection individuelle des personnes, sous la forme de gilets, d'armures souples, de casques et à la protection collective par blindage de véhicules, d'avions, de bateaux et d'installations statiques.