PANNEAU MULTICOUCHE DE PROTECTION BALISTIQUE MULTI-LAYER BALLISTIC PROTECTION PANEL
Domaine technique Technical area
La présente invention appartient au domaine technique des matériaux de protection balistique et de renforcement de structures face à différentes menaces à forte énergie cinétique, impactant sur une très petite surface. The present invention belongs to the technical field of ballistic protection and structural reinforcement materials in the face of various threats with high kinetic energy, impacting on a very small surface.
Elle concerne plus particulièrement un panneau compact comprenant une superposition de couches de tissu tissé à partir de fils de polyester torsadés, entre lesquelles sont intercalées en alternance des couches (films) d’adhésif thermoplastique à base de polyéthylène qui assurent la cohésion de l’ensemble, grâce à une interpénétration, au moment de sa fusion (melting point), en faisant monter la pression de la presse de forme progressive, de l’adhésif thermoplastique entre les mailles des couches de tissus polyester. It relates more particularly to a compact panel comprising a superposition of layers of fabric woven from twisted polyester threads, between which are alternately interleaved layers (films) of polyethylene-based thermoplastic adhesive which ensure the cohesion of the assembly , thanks to an interpenetration, at the time of its melting point, by increasing the pressure of the press of progressive shape, of the thermoplastic adhesive between the meshes of the layers of polyester fabrics.
Le panneau selon l’invention peut être avantageusement utilisé à des fins de protection balistique individuelle, notamment dans des Gilets anti balles et tenues EOD (réduisant aussi le trauma « Déformation ») ou accessoires pare-balles, mais également collective en installations fixes ou mobiles, en particulier pour des véhicules civils ou militaires, ou des éléments de construction ou de mobilier. The panel according to the invention can be advantageously used for individual ballistic protection, in particular in bulletproof vests and EOD suits (also reducing trauma "Deformation") or bulletproof accessories, but also collective in fixed or mobile installations , in particular for civil or military vehicles, or building or furniture elements.
Art antérieur Prior art
De nos jours, il existe de nombreuses solutions techniques en matière de protection balistique individuelle ou collective. Celles-ci font généralement appel à des matériaux de haute technologie et sont très coûteuses pour obtenir un haut niveau de performance et de la légèreté. Nowadays, there are many technical solutions for individual or collective ballistic protection. These generally use high-tech materials and are very expensive to obtain a high level of performance and lightness.
Ces matériaux sont principalement réalisés à partir de fibres minérales ou synthétiques à très hautes performances mécaniques et notamment à partir de fibres de verre de type S, de fibres Para-aramides/Meta-aramides ou de fibres de polyéthylène de masse molaire très élevée (UHMPE ou UHMWPE pour « Ultra High Molecular Weight Polyethylene » en anglais). These materials are mainly made from mineral or synthetic fibers with very high mechanical performance and in particular from type S glass fibers, Para-aramid / Meta-aramid fibers or very high molecular weight polyethylene fibers (UHMPE). or UHMWPE for "Ultra High Molecular Weight Polyethylene" in English).
Les matériaux élaborés à partir de fibres de verre offrent des performances mécaniques et de protection balistique limitées par comparaison à ceux obtenus en utilisant des fibres synthétiques spécifiques. Ils sont donc employés pour des applications relativement réduites. Materials made from glass fibers offer limited mechanical and ballistic protection performance compared to those obtained using specific synthetic fibers. They are therefore used for relatively small applications.
Ceux obtenus à partir de fibres de polyéthylène de masse molaire très élevée, telles que les fibres SPECTRA™ commercialisées par la société Honeywell ou DYNEEMA™ commercialisées par la société DSM, sont
extrêmement onéreux en raison du prix très élevé de la matière première et de la difficile maîtrise des procédés de fabrication. Ils sont donc réservés à des applications limitées à haute valeur ajoutée et à des applications dans lesquelles la légèreté est vitale comme par exemple dans les aéronefs à voilures fixes ou giratoires. Those obtained from very high molecular weight polyethylene fibers, such as SPECTRA ™ fibers sold by the company Honeywell or DYNEEMA ™ sold by the company DSM, are extremely expensive because of the very high price of the raw material and the difficult control of the manufacturing processes. They are therefore reserved for limited applications with high added value and for applications in which lightness is vital, such as for example in fixed wing or gyratory aircraft.
De ce fait, les matériaux réalisés à base de fibres para-aramides et meta-aramides, telles que par exemple le KEVLAR™ commercialisé par la société Dupont ou le TWARON™ de la société Teijin, sont actuellement les plus utilisés pour réaliser des matériaux de protection balistique destinés entre autres aux vêtements de protection (gilets et vestes pare-balles) ou au blindage des véhicules civils ou militaires. As a result, the materials produced on the basis of para-aramid and meta-aramid fibers, such as for example KEVLAR ™ sold by the company Dupont or TWARON ™ by the company Teijin, are currently the most used for producing materials of ballistic protection intended, inter alia, for protective clothing (vests and bullet-proof jackets) or for the shielding of civil or military vehicles.
Cependant, même si leur prix de revient est un peu inférieur à celui des matériaux à base de polyéthylène de masse molaire très élevée, ils restent coûteux et l’achat de panneaux de grande superficie, par exemple pour le blindage d’un véhicule militaire, est très onéreux. A cela s’ajoute des délais d’approvisionnement souvent très longs pour l’obtention de telles fibres. However, even if their cost price is slightly lower than that of very high molecular weight polyethylene-based materials, they remain expensive and the purchase of large area panels, for example for the shielding of a military vehicle, is very expensive. In addition, there are often very long supply times for obtaining such fibers.
Par ailleurs, même si les matériaux à bases de fibres aramides sont techniquement performants, ils présentent de nombreux désavantages. Furthermore, even if the aramid-based materials are technically efficient, they have many disadvantages.
En effet, ils sont très sensibles aux conditions d'environnement (UV, humidité, pourriture et au vieillissement en général), ce qui compromet rapidement leurs propriétés mécaniques et leur efficacité. Ils ont donc une durabilité très faible qui nécessite un remplacement fréquent, et ce même si l’on utilise des enrobages (encapsulages) de protection spécifiques contraignants. In fact, they are very sensitive to environmental conditions (UV, humidity, decay and aging in general), which quickly compromises their mechanical properties and their effectiveness. They therefore have a very low durability which requires frequent replacement, even if we use specific binding protective coatings (encapsulations).
Pour garantir l’efficacité de protection balistique, il est ainsi préconisé pour des véhicules opérationnels militaires, de remplacer tous les ans le revêtement intérieur des véhicules militaires, lorsqu’il est réalisé avec ce type de matériaux. En raison du prix élevé de ces matériaux, un tel remplacement, avec l’immobilisation du véhicule, représente un coût financier particulièrement important sur toute la durée de vie de ces véhicules. To guarantee the effectiveness of ballistic protection, it is thus recommended for military operational vehicles, to replace every year the internal coating of military vehicles, when it is made with this type of material. Due to the high price of these materials, such replacement, with the immobilization of the vehicle, represents a particularly significant financial cost over the lifetime of these vehicles.
En outre, du fait de l’utilisation de matières premières synthétiques thermodurcissables, ces matériaux ne sont ni réparables, ni recyclables. In addition, due to the use of synthetic thermosetting raw materials, these materials are neither repairable nor recyclable.
De plus, ces matériaux, comprenant des résines phénoliques ou époxy, dégagent des composés très toxiques en cas de combustion. In addition, these materials, comprising phenolic or epoxy resins, give off very toxic compounds in the event of combustion.
Pour toutes ces raisons, les solutions techniques actuelles ne sont pas satisfaisantes et une nouvelle solution est attendue depuis longtemps.
Exposé de l’invention For all these reasons, the current technical solutions are not satisfactory and a new solution is long overdue. Statement of the invention
L’objectif de l’invention est de pallier les inconvénients de ces matériaux de l’art antérieur et de fournir un matériau de protection balistique à la fois performant et également économique. The objective of the invention is to overcome the drawbacks of these materials of the prior art and to provide a ballistic protection material which is both efficient and also economical.
Pour cela, l’invention enseigne un panneau multicouche de protection balistique comprenant une superposition de couches de tissu en fils tissés, le tissage laissant libres des interstices traversants entre les fils dans chaque couche de tissu, et des couches d’adhésif qui sont intercalées en alternance entre les couches de tissu et qui assurent la cohésion d’ensemble du panneau. For this, the invention teaches a multilayer ballistic protection panel comprising a superposition of layers of fabric of woven threads, the weaving leaving free through gaps between the threads in each layer of fabric, and layers of adhesive which are interposed in alternation between the layers of fabric and which ensure the overall cohesion of the panel.
Selon l’invention, les couches de tissu en fils tissés comprennent des couches de tissu tissé avec des fils de polyester torsadés, et les couches d’adhésif sont des couches d’un matériau thermoplastique à base de polyéthylène. According to the invention, the layers of woven yarn fabric include layers of woven fabric with twisted polyester yarns, and the adhesive layers are layers of a polyethylene-based thermoplastic material.
Avantageusement, les couches d’adhésif sont des couches d’un matériau thermoplastique à base de polyéthylène LLDPE - LDPE - HDPE. Advantageously, the adhesive layers are layers of a thermoplastic material based on polyethylene LLDPE - LDPE - HDPE.
En outre, le matériau thermoplastique traverse les interstices des couches de tissu et relie les couches d’adhésif les unes avec les autres, assurant ainsi la cohésion d’ensemble du panneau. In addition, the thermoplastic material passes through the interstices of the fabric layers and connects the adhesive layers with each other, thereby ensuring the overall cohesion of the panel.
Selon un mode de réalisation, le panneau multicouche de protection balistique est un panneau stratifié compact réalisé par pressage à chaud sous haute pression, pour faire circuler l’adhésif en fusion entre chaque maille des couches de tissu. According to one embodiment, the multilayer ballistic protection panel is a compact laminated panel produced by hot pressing under high pressure, to circulate the adhesive in fusion between each mesh of the layers of fabric.
Comme le PE ne se colle avec rien, alors on le colle avec lui-même utilisant le principe de la thermofusion pour ainsi coller les couches de tissu. As PE does not stick with anything, then we stick it with itself using the principle of thermofusion to thus stick the layers of fabric.
Selon les variantes, le tissu des couches de tissu tissé avec des fils de polyester torsadés peut être tissé selon un motif de tissage plat ou natté. According to the variants, the fabric of the layers of fabric woven with twisted polyester threads can be woven in a flat or braided weaving pattern.
Selon un mode de réalisation, les fils de polyester utilisés sont torsadés Z ou S, plus préférentiellement torsadés Z, avec de 40 à 80 torsions par mètre de fil et de préférence environ 60 torsions par mètre de fil. According to one embodiment, the polyester yarns used are twisted Z or S, more preferably twisted Z, with 40 to 80 twists per meter of yarn and preferably about 60 twists per meter of yarn.
Par définition, des fils torsadés Z sont torsadés dans le sens horaire et des fils torsadés S sont torsadés dans le sens antihoraire. Des fils torsadés Z sont donc torsadés dans le même sens que le sens giratoire des projectiles terrestres, ce qui permet aux filaments du fil conserver avantageusement une meilleure cohésion lors d’un impact. By definition, twisted wires Z are twisted clockwise and twisted wires S are twisted counterclockwise. Twisted wires Z are therefore twisted in the same direction as the gyratory direction of the terrestrial projectiles, which allows the filaments of the wire to advantageously maintain better cohesion during an impact.
Selon un mode de réalisation, les fils de polyester utilisés, ont une résistance comprise entre 75 N et 110 N et de préférence comprise entre 101,5 N - 103,9 N. According to one embodiment, the polyester threads used have a resistance between 75 N and 110 N and preferably between 101.5 N - 103.9 N.
Selon un mode de réalisation, les fils de polyester utilisés ont une
élongation comprise entre 8 et 25 %, et de préférence entre 12-14%. According to one embodiment, the polyester yarns used have a elongation between 8 and 25%, and preferably between 12-14%.
Selon un mode de réalisation, les fils de polyester utilisés ont un titre compris entre 800 et 4000 den, de préférence entre 1000 et 3000 den et préférentiellement voisin de 1000 den ou 1100 dtex. According to one embodiment, the polyester yarns used have a count between 800 and 4000 den, preferably between 1000 and 3000 den and preferably close to 1000 den or 1100 dtex.
Selon un mode de réalisation, le panneau multicouche de protection balistique comprend entre 5 et 120 couches de tissu tissé avec des fils de polyester torsadés, de préférence torsadés Z. According to one embodiment, the multilayer ballistic protection panel comprises between 5 and 120 layers of fabric woven with twisted polyester threads, preferably twisted Z.
Selon un mode de réalisation se rapportant à un pare-éclats derrière une plaque d’acier, réalisée avec des fils de polyester torsadés Z de titre égal à 1000 deniers, le panneau multicouche comprend entre 40 et 50 couches de tissu, et de préférence 45 couches de tissu, tissé avec des fils de polyester torsadés, de préférence torsadés Z, de titre égal à 1000 den ou 1100 dtex. According to an embodiment relating to a splinter guard behind a steel plate, produced with twisted polyester threads Z of title equal to 1000 denier, the multilayer panel comprises between 40 and 50 layers of fabric, and preferably 45 layers of fabric, woven with twisted polyester yarns, preferably twisted Z, of a title equal to 1000 den or 1100 dtex.
Selon une autre variante réalisée avec des fils de polyester torsadés de titre égal à 3000 deniers, le panneau multicouche comprend entre 15 et 22 couches de tissu, et de préférence 18 couches de tissu, tissé avec des fils de polyester torsadés, de préférence torsadés Z, de titre égal à 3000 den. According to another variant produced with twisted polyester threads of a title equal to 3000 denier, the multilayer panel comprises between 15 and 22 layers of fabric, and preferably 18 layers of fabric, woven with twisted polyester threads, preferably twisted Z , of a title equal to 3000 den.
Selon un mode de réalisation, le tissu des couches de tissu est tissé avec une densité, en nombre de fils de chaînes par nombre de fils de trame pour 0,5 cm2 de tissu, comprise entre 5x5 et 8x8 et de préférence voisine de 7x7 pour des fils de polyester torsadés, de préférence torsadés Z, de titre égal à 1000 den ou 1100 dtex. According to one embodiment, the fabric of the fabric layers is woven with a density, in number of warp threads by number of weft threads for 0.5 cm 2 of fabric, between 5x5 and 8x8 and preferably close to 7x7 for twisted polyester yarns, preferably twisted Z, of a title equal to 1000 den or 1100 dtex.
Selon un autre mode de réalisation, le tissu des couches de tissu est tissé, par exemple en tissage tressé plat (Braided plain), avec une densité, en nombre de fils de chaînes par nombre de fils de trame pour 0,5 cm2 de tissu, comprise entre 3,35x3,35-et 5x5, et de préférence voisine de 4,53x4,53 pour des fils de polyester torsadés, de préférence torsadés Z, de titre égal à 3000 den. Un tel fil correspond par exemple à trois fils de 1000 den chacun, torsadés Z pour ne former qu’un seul fil. According to another embodiment, the fabric of the fabric layers is woven, for example in flat braided weaving (Braided plain), with a density, in number of warp threads per number of weft threads for 0.5 cm 2 of fabric, between 3.35x3.35- and 5x5, and preferably close to 4.53x4.53 for twisted polyester yarns, preferably twisted Z, of a title equal to 3000 den. Such a wire corresponds for example to three wires of 1000 den each, twisted Z so as to form a single wire.
L’invention enseigne également l’utilisation d’un tel panneau multicouche de protection balistique pour la réalisation d’un revêtement intérieur ou extérieur de véhicule, d’un revêtement ou d’un accessoire de protection balistique ou d’un placage de porte, de mur ou de cloison. The invention also teaches the use of such a multilayer ballistic protection panel for the production of an interior or exterior coating for a vehicle, a coating or an accessory for ballistic protection or a door plating, wall or partition.
A titre d’exemples, un tel panneau multicouche de protection balistique peut être utilisé pour la réalisation d’une paroi d’habitacle, panneau de capot, sous face de véhicule, passage de roues, d’un vêtement de protection du genre gilet ou veste pare-balle, combinaison complète de déminage, d’un accessoire de protection balistique du genre casque, bouclier, ou d’un placage de porte, de mur
ou de cloison du genre porte ou cloison blindée de bâtiment, de cabine, enceinte blindée, ou encore d’un élément de mobilier du genre siège ou bureau. By way of examples, such a multilayer ballistic protection panel can be used for the production of a passenger compartment wall, hood panel, under the vehicle face, wheel arch, of a protective clothing of the vest type or bulletproof jacket, full suit of demining, a ballistic protection accessory like helmet, shield, or a door, wall plating or partition of the door type or armored partition of building, cabin, shielded enclosure, or of a piece of furniture of the seat or office type.
L’invention enseigne encore un panneau composite blindé comprenant une paroi de blindage et un revêtement de protection balistique, et dont le revêtement de protection balistique est un panneau multicouche de protection balistique, tel que présenté ci-dessus. The invention also teaches an armored composite panel comprising a shielding wall and a ballistic protective coating, and the ballistic protective coating of which is a multilayer ballistic protective panel, as presented above.
Selon les modes de réalisation, la paroi de blindage de ce panneau composite peut être une plaque d’acier, une plaque d’aluminium, une plaque en mousse d’aluminium, une plaque de titane, une plaque en fibre de verre (FPR), une plaque en verre ou verre/céramique, une plaque en polycarbonate, une plaque multicouches de fibres aramides, une plaque multicouches en UHMWPE, une plaque monolithique de céramique ou un assemblage de plaquettes ou modules de céramique ou un assemblage de plaques métalliques perforées. According to the embodiments, the shielding wall of this composite panel can be a steel plate, an aluminum plate, an aluminum foam plate, a titanium plate, a fiberglass plate (FPR) , a glass or glass / ceramic plate, a polycarbonate plate, a multilayer plate of aramid fibers, a multilayer plate in UHMWPE, a monolithic ceramic plate or an assembly of ceramic plates or modules or an assembly of perforated metal plates.
Selon un mode de réalisation du panneau composite, le panneau multicouche de protection balistique est assemblé contre la paroi de blindage par collage ou fixation mécanique. According to one embodiment of the composite panel, the multilayer ballistic protection panel is assembled against the shielding wall by gluing or mechanical fixing.
Selon les applications envisagées, ce panneau composite blindé peut être un élément de paroi d’un véhicule, un panneau de construction, une porte, un mur ou une cloison, une partie d’un élément de mobilier, une paroi d’un siège, ou un élément de vêtement, de casque ou de bouclier de protection balistique. Depending on the applications envisaged, this armored composite panel can be a wall element of a vehicle, a construction panel, a door, a wall or a partition, a part of a piece of furniture, a wall of a seat, or an element of ballistic protection clothing, helmet or shield.
A titre d’exemple, un panneau multicouche peut être placé à l’intérieur de n’importe quel type de porte lors de sa fabrication en fonction du niveau de protection requis. For example, a multi-layer panel can be placed inside any type of door during its manufacture depending on the level of protection required.
Il est possible d’utiliser une porte existante, voir même une porte en matériau PVC, en y fixant le panneau multicouche avec un motif décoratif incrusté sur une face, soit par collage, soit par l’intermédiaire d’un autre système de fixation mécanique discret et obtenir ainsi une protection anti-balles. On obtient en outre, un gain en coûts et en temps d’installation. It is possible to use an existing door, or even a door made of PVC material, by fixing the multilayer panel to it with a decorative motif encrusted on one side, either by gluing, or by means of another mechanical fixing system. discreet and thus obtain bulletproof protection. There is also a gain in costs and installation time.
Enfin, l’invention enseigne un procédé de fabrication d’un tel panneau multicouche de protection balistique. Ce procédé comprend les étapes suivantes : Finally, the invention teaches a method of manufacturing such a multilayer ballistic protection panel. This process includes the following steps:
. Réaliser ou fournir des couches de tissu tissé avec des fils de polyester torsadés et des couches d’adhésif en matériau thermoplastique à base de polyéthylène, . Make or supply layers of fabric woven with twisted polyester threads and layers of adhesive made of polyethylene-based thermoplastic material,
. Superposer en alternance les couches de tissu et les couches d’adhésif, . Alternate layers of fabric and layers of adhesive,
. Placer la superposition ou la réaliser directement sur une plaque d’une presse de thermo-lamination de type HPL (Laminé à Haute Pression),
. Fermer la presse et augmenter la température et augmenter la pression sur la superposition jusqu’à une valeur de pression suffisante pour permettre une bonne diffusion et répartition de la chaleur à l’intérieur de la presse de manière à faire fondre le matériau thermoplastique des couches d’adhésif, et à compacter la superposition pour provoquer le passage du matériau thermoplastique fondu à travers les interstices des couches de tissu jusqu’à mettre en contact les couches d’adhésif adjacentes, . Place the overlay or make it directly on a plate of an HPL (High Pressure Laminated) thermo-lamination press, . Close the press and increase the temperature and increase the pressure on the overlay to a pressure value sufficient to allow good diffusion and distribution of heat inside the press so as to melt the thermoplastic material of the layers. the adhesive, and compacting the superposition to cause the molten thermoplastic material to pass through the interstices of the fabric layers until the adjacent adhesive layers come into contact,
. Ensuite initier le cycle de refroidissement de la presse, sans ouvrir la presse et en maintenant la pression maximale exercée sur la superposition, pour provoquer la solidification du matériau thermoplastique, assurant ainsi la cohésion de la superposition sous la forme d’un panneau multicouche compact, . Then initiate the press cooling cycle, without opening the press and maintaining the maximum pressure exerted on the overlay, to cause the solidification of the thermoplastic material, thus ensuring the cohesion of the overlay in the form of a compact multilayer panel,
. Ouvrir la presse et en sortir le panneau multicouche obtenu. . Open the press and take out the multilayer panel obtained.
Selon un mode de réalisation de ce procédé, pendant la phase de chauffage sous pression, on peut augmenter, par exemple sur ce type de presse HPL, la température jusqu’à une valeur comprise entre l35°C et l65°C et de préférence entre 135 et l54°C au cœur du panneau multicouche et augmenter la pression jusqu’à une valeur comprise entre 90 et 200 bars (kg/ cm2) et de préférence jusqu’à une valeur de 110 bars (kg/cm2). According to one embodiment of this process, during the pressure heating phase, the temperature can be increased, for example on this type of HPL press, to a value between 135 ° C and 165 ° C and preferably between 135 and 154 ° C at the heart of the multilayer panel and increase the pressure to a value between 90 and 200 bars (kg / cm 2 ) and preferably up to a value of 110 bars (kg / cm 2 ).
Selon un mode de réalisation du procédé, pendant la phase de refroidissement, on peut diminuer la température jusqu’à une valeur comprise entre 50 et 70°C et de préférence entre 60 et 65°C, avant d’ouvrir la presse pour extraire les panneaux multicouches. According to one embodiment of the method, during the cooling phase, the temperature can be reduced to a value between 50 and 70 ° C and preferably between 60 and 65 ° C, before opening the press to extract the multilayer panels.
Une telle température permet de considérer que l’adhésif est solidifié et permet avantageusement de diminuer la durée pendant laquelle les panneaux multicouches sont à l’intérieur de la presse. Such a temperature makes it possible to consider that the adhesive is solidified and advantageously makes it possible to reduce the time during which the multilayer panels are inside the press.
Le panneau multicouche selon l’invention est réalisé à partir de matières premières de haut rendement aisément disponibles. Avec un prix de revient sensiblement divisé par quatre par rapport à ceux de l’art antérieur réalisés à partir de fibres aramides et d’UHMWPE. Il est donc beaucoup plus économique. The multilayer panel according to the invention is produced from readily available high-yield raw materials. With a cost substantially reduced by four compared to those of the prior art made from aramid fibers and UHMWPE. It is therefore much more economical.
En outre, il est beaucoup moins sensible aux conditions environnementales, n’est pas ou très peu sensible aux UV, à l’humidité ou à la température ambiante. Il a ainsi une durée de vie importante, bien supérieure à celle des panneaux en fibres aramides, et par exemple supérieure à la durée de vie d’un véhicule dans lequel il pourrait être implanté. L’économie réalisée sur toute la durée de vie d’un véhicule est donc considérable. In addition, it is much less sensitive to environmental conditions, is not or very little sensitive to UV, humidity or ambient temperature. It thus has a long service life, much longer than that of aramid fiber panels, and for example greater than the service life of a vehicle in which it could be installed. The savings achieved over the lifetime of a vehicle are therefore considerable.
De plus, la matière adhésive utilisée étant thermoplastique, le
panneau multicouche selon l’invention peut facilement être récupéré pour être réparé, modifié ou amélioré. Les panneaux multicouches peuvent au besoin être réparés par un repressage à chaud après y avoir enlevé les projectiles et fragments de toute sorte ou être améliorés en y ajoutant des couches supplémentaires de tissu polyester, voire être raccordés en pressant l’un contre l’autre plusieurs panneaux par exemple de plus faible épaisseur afin d’obtenir un panneau plus résistant. In addition, the adhesive material used being thermoplastic, the multilayer panel according to the invention can easily be recovered to be repaired, modified or improved. Multilayer panels can, if necessary, be repaired by hot repressing after removing projectiles and fragments of any kind, or can be improved by adding additional layers of polyester fabric, or even be joined by pressing one against the other several panels for example of thinner thickness in order to obtain a more resistant panel.
En outre, les fibres sont imperméables, mais pas du tout respirantes et colles utilisées pour constituer le panneau selon l’invention sont recyclables et beaucoup moins toxiques en cas de combustion que les panneaux aramides. In addition, the fibers are waterproof, but not at all breathable, and the adhesives used to form the panel according to the invention are recyclable and much less toxic in the event of combustion than aramid panels.
D’autre part, les panneaux selon l’invention peuvent être facilement mis en œuvre industriellement par exemple par formage, découpage thermique ou mécanique avec des moyens mécaniques classiques, ce qui peut être plus difficile à réaliser sur des matériaux utilisant des fibres aramides. On the other hand, the panels according to the invention can be easily implemented industrially for example by forming, thermal or mechanical cutting with conventional mechanical means, which may be more difficult to achieve on materials using aramid fibers.
Le panneau multicouche selon l’invention présente donc de nombreux avantages par rapport à ceux de l’art antérieur pour une efficacité comparable voire améliorée. The multilayer panel according to the invention therefore has many advantages over those of the prior art for comparable or even improved efficiency.
En effet, les panneaux multicouches compactés à très haute pression selon l’invention sont mécaniquement très résistants et présentent des propriétés balistiques particulièrement intéressantes qui leur permettent de remplacer avantageusement les panneaux en fibres aramides, fibres de verre, UHMWPE, In fact, the very high pressure compacted multilayer panels according to the invention are mechanically very resistant and have particularly advantageous ballistic properties which allow them to advantageously replace panels made of aramid fibers, glass fibers, UHMWPE,
En effet, et de manière surprenante, alors que les fils en polyester sont beaucoup moins résistants que les fils en fibres aramides, ils permettent d’obtenir des panneaux de protection balistique tout aussi efficaces en raison de leur bien meilleure capacité d’élongation. Indeed, and surprisingly, while polyester yarns are much less resistant than aramid fiber yarns, they make it possible to obtain ballistic protection panels that are just as effective because of their much better elongation capacity.
Ainsi, au lieu de s’opposer à la pénétration du projectile par l’interposition de fils de très haute ténacité extrêmement résistants, le panneau selon l’invention absorbe et dissipe l’énergie cinétique des projectiles par une grande capacité d’élongation des fils ainsi que par un tissage technique qui permet d’avoir plus de fils par demi - cm2 (0,5 cm2) qui le composent et par la déformation progressive des couches de tissu successives jusqu’à obtenir l’arrêt du projectile et/ ou des fragments de quelque type que ce soit. Le choix de l’unité de densité par demi-cm2 est avantageuse dans la mesure où un impact de projectiles d’effectue souvent sur une très faible surface. Thus, instead of opposing the penetration of the projectile by the interposition of son of very high tenacity extremely resistant, the panel according to the invention absorbs and dissipates the kinetic energy of the projectiles by a great capacity of elongation of the son as well as by a technical weaving which makes it possible to have more threads per half - cm 2 (0.5 cm 2 ) which compose it and by the progressive deformation of the successive layers of fabric until the projectile is stopped and / or fragments of any kind. The choice of the density unit per half cm 2 is advantageous insofar as an impact of projectiles often takes place on a very small surface.
Le panneau multicouche selon l’invention est ainsi particulièrement efficace en tant que pare-éclats et comme revêtement balistique (liner balistique) contre les projectiles de dureté moyenne (+/- 30 HRc) à haute énergie par exemple du type FSP (Fragment Simulating Projectiles) qui sont difficilement arrêtés par les
blindages traditionnels en acier. En outre, il n’est pas nécessaire d’augmenter l’épaisseur de l’acier de blindage, notamment à des T° de -40°C lorsqu’il est combiné avec un panneau multicouche selon l’invention. The multilayer panel according to the invention is thus particularly effective as a splinter guard and as a ballistic coating (ballistic liner) against medium hard projectiles (+/- 30 HRc) with high energy, for example of the FSP (Fragment Simulating Projectiles) type. ) who are hardly stopped by traditional steel shields. In addition, it is not necessary to increase the thickness of the shielding steel, in particular at T ° of -40 ° C when it is combined with a multilayer panel according to the invention.
De manière particulièrement intéressante, il permet également de retenir efficacement les éclats de projectile et fragments de paroi propulsés dans d’autres directions par le projectile et susceptibles de provoquer des dégâts très importants. Cette fonction pare-éclats du panneau selon l’invention sera décrite plus en détail dans la description ci-après. In a particularly interesting manner, it also makes it possible to effectively retain the fragments of projectile and fragments of wall propelled in other directions by the projectile and likely to cause very significant damage. This splinter-proof function of the panel according to the invention will be described in more detail in the description below.
Selon une caractéristique essentielle de l’invention, les fils polyesters des couches de tissu sont torsadés, préférentiellement torsadés Z. De manière inattendue, cette caractéristique permet d’obtenir une amélioration de l’efficacité du panneau multicouche selon l’invention en améliorant sa résistance à la pénétration des projectiles. According to an essential characteristic of the invention, the polyester yarns of the fabric layers are twisted, preferably twisted Z. Unexpectedly, this characteristic makes it possible to obtain an improvement in the efficiency of the multilayer panel according to the invention by improving its resistance. to projectile penetration.
En effet, avec des fils non torsadés classiques, les fibres sont toutes orientées dans le même sens correspondant à la direction longitudinale du fil. Lorsqu’un projectile vient percuter un tel fil, son extrémité pointue écarte ses filaments mis en parallèles qui composent le fil et passe à travers lesdits filaments. Au contraire, avec des fils torsadés, par exemple dans le même sens que le sens giratoire du projectile pointu, les filaments présentent une cohésion beaucoup plus importante. De ce fait, ces filaments sont beaucoup plus difficiles à écarter lorsqu’un projectile vient frapper le fil torsadé et s’opposent plus efficacement à la pénétration du projectile. Indeed, with conventional untwisted yarns, the fibers are all oriented in the same direction corresponding to the longitudinal direction of the yarn. When a projectile strikes such a wire, its pointed end spreads its parallel filaments which make up the wire and passes through said filaments. On the contrary, with twisted wires, for example in the same direction as the gyratory direction of the pointed projectile, the filaments have a much greater cohesion. As a result, these filaments are much more difficult to separate when a projectile strikes the twisted wire and more effectively oppose the penetration of the projectile.
Cette caractéristique a encore un autre effet technique particulièrement avantageux, car elle permet, en donnant une torsion (twist) aux fils de polyester, d’obtenir des fils d’un diamètre plus fin et plus compacts. Ce qui permet d’insérer plus de fils tout en gardant suffisamment d’espaces libres entre les mailles des fils tissés. Cela améliore la pénétration de la matière thermoplastique en fusion des couches d’adhésif entre les fils des couches de tissu et garantit ainsi un meilleur collage du panneau multicouche avec moins de phénomène de délamination. This characteristic has yet another particularly advantageous technical effect, because it allows, by giving a twist to the polyester yarns, to obtain yarns of a thinner and more compact diameter. This allows more threads to be inserted while leaving enough free space between the meshes of the woven threads. This improves the penetration of the molten thermoplastic of the adhesive layers between the threads of the fabric layers and thus guarantees better bonding of the multilayer panel with less delamination phenomenon.
Grâce à l’utilisation de fils torsadés, il est possible de réaliser un tissage plus serré pour augmenter la densité de fils du tissu et ainsi améliorer la résistance globale du panneau multicouche, tout en laissant entre les fils des interstices libres de taille suffisante pour garantir un collage satisfaisant. Thanks to the use of twisted threads, it is possible to carry out a tighter weaving to increase the density of threads of the fabric and thus improve the overall resistance of the multilayer panel, while leaving between the threads free interstices of sufficient size to guarantee satisfactory bonding.
Le panneau multicouche selon l’invention est avantageusement modulaire et adapté, par le choix du nombre de couches de tissu du panneau, à la nature de la menace à laquelle il doit faire face et à l’application visée. Ce choix
peut être fait à la fabrication initiale et peut également être réévalué plus tard par l’ajout ultérieur de couches supplémentaires et/ou par adjonction de plusieurs panneaux déjà pressés, en effectuant un assemblage par pression de l’ensemble, afin d’obtenir la résistance calculée pour une protection spécifique. The multilayer panel according to the invention is advantageously modular and adapted, by the choice of the number of layers of fabric of the panel, to the nature of the threat which it must face and to the intended application. This choice can be done at the initial manufacturing and can also be re-evaluated later by the subsequent addition of additional layers and / or by the addition of several already pressed panels, by performing a pressure assembly of the assembly, in order to obtain the resistance calculated for specific protection.
Un autre avantage remarquable du panneau multicouche conforme à l’invention réside dans le fait qu’il résiste parfaitement aux feux et brûlures des projectiles incendiaires de type API et qu’il ne laisse pas passer notamment le gaz BZ (API et API BZ), le gaz BZ ou benzilate de 3-quinuclidinyle étant un agent incapacitant anticholinergique bloquant l'action de l’acétylcholine dans le système nerveux. Another remarkable advantage of the multilayer panel in accordance with the invention resides in the fact that it withstands fire and burns from incendiary projectiles of the API type in particular and that it does not allow BZ gas to pass (API and API BZ), gas BZ or 3-quinuclidinyl benzilate being an incapacitating anticholinergic agent blocking the action of acetylcholine in the nervous system.
Un autre avantage remarquable du panneau multicouche conforme à l’invention réside dans le fait qu’il conserve ses propriétés et caractéristiques mécaniques à basses températures allant au moins jusqu’à - 54 °C. Il garde ainsi un souplesse relative en étant insensible à la congélation. Another remarkable advantage of the multilayer panel according to the invention lies in the fact that it retains its properties and mechanical properties at low temperatures ranging at least down to -54 ° C. It thus keeps a relative flexibility by being insensitive to freezing.
En outre, chaque face d’un panneau multicouche selon l’invention peut être utilisée indifféremment comme face d’attaque, contrairement à un matériau connu à base d’aramide. In addition, each side of a multilayer panel according to the invention can be used interchangeably as a leading face, unlike a known material based on aramid.
Le panneau multicouche conforme à l’invention résiste par ailleurs aux projectiles incendiaires, car il ne se consume pas. The multilayer panel according to the invention also resists incendiary projectiles because it does not burn.
Un autre avantage non négligeable réside dans la possibilité de découper le panneau multicouche conforme à l’invention à l’aide d’un faisceau laser. L’énergie thermique apportée par le faisceau laser permet de réaliser une fusion très localisée le long de la ligne de découpe du matériau thermoplastique constitutif dudit panneau multicouche. Une telle opération de découpe permet de rendre ledit panneau multicouche étanche, notamment par cautérisation au niveau des bords de découpe. Another non-negligible advantage lies in the possibility of cutting the multilayer panel according to the invention using a laser beam. The thermal energy provided by the laser beam makes it possible to achieve a very localized fusion along the cutting line of the thermoplastic material constituting said multilayer panel. Such a cutting operation makes it possible to make said multilayer panel waterproof, in particular by cauterization at the cutting edges.
Un autre avantage remarquable du panneau multicouche conforme à l’invention réside dans le fait qu’il conserve toutes ses propriétés mécaniques et ses performances et ce jusqu’à environ 1 cm de son bord, alors que des articles à base de fibres aramides et UHMWPE présentent en général une zone morte (de faible efficacité) d’environ 5 cm mesurés à partir de leur bord. Another remarkable advantage of the multilayer panel according to the invention lies in the fact that it retains all its mechanical properties and its performance and this up to about 1 cm from its edge, while articles based on aramid fibers and UHMWPE usually have a dead zone (low efficiency) of about 5 cm measured from their edge.
Le panneau multicouche conforme à l’invention conserve également toutes ses propriétés mécaniques et ses performances lors de multiples impacts de projectiles lesquels ne sont espacés que de 1 cm. The multilayer panel according to the invention also retains all its mechanical properties and its performance during multiple impacts of projectiles which are only 1 cm apart.
Par ailleurs, le panneau multicouche selon l’invention présente une excellente résistance aux attaques aux objets tranchants du genre poignards, baïonnettes ou autres.
Brève description des figures Furthermore, the multilayer panel according to the invention has excellent resistance to attack by sharp objects such as daggers, bayonets or the like. Brief description of the figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, qui est faite à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, which is given for information and is in no way limitative, with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d’un exemple de panneau multicouche selon l’invention ; - Figure 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a multilayer panel according to the invention;
- les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques d’un tissage respectivement plat pour la figure 2 et natté pour la figure 3, réalisé à l’aide de fils classiques rectilignes (non torsadés) ; - Figures 2 and 3 are schematic representations of a weaving respectively flat for Figure 2 and braided for Figure 3, made using conventional straight son (untwisted);
- les figures 4 et 5 sont des représentations schématiques d’un tissage respectivement plat pour la figure 4 et natté pour la figure 5, cette fois réalisé à l’aide de fils torsadés ; - Figures 4 and 5 are schematic representations of a weaving respectively flat for Figure 4 and braided for Figure 5, this time made using twisted son;
- les figures 6a, 6b et 6c illustrent schématiquement les étapes successives de la pénétration d’un projectile dans un panneau multicouche selon l’invention représenté en coupe ; - Figures 6a, 6b and 6c schematically illustrate the successive stages of the penetration of a projectile into a multilayer panel according to the invention shown in section;
- la figure 7a est une vue de face du panneau multicouche de la figure 6c dans lequel le projectile a été arrêté ; - Figure 7a is a front view of the multilayer panel of Figure 6c in which the projectile has been stopped;
- figure 7b est une vue de profil, en coupe d’un panneau multicouche selon l’invention, illustrant la pénétration et la déformation progressives d’un projectile ; - Figure 7b is a side view, in section of a multilayer panel according to the invention, illustrating the progressive penetration and deformation of a projectile;
- la figure 8 est une vue en perspective d’un exemple de panneau composite selon l’invention formé d’une plaque de blindage en acier et d’un revêtement de protection balistique constitué d’un panneau multicouche selon l’invention ; - Figure 8 is a perspective view of an example of a composite panel according to the invention formed of a steel armor plate and a ballistic protective coating consisting of a multilayer panel according to the invention;
- les figures 9a et 9b sont des vues schématique en coupe qui illustrent comparativement le comportement de projectiles traversant une plaque d’acier seule pour la figure 9a et une plaque d’acier revêtue d’un panneau multicouche selon l’invention pour la figure 9b ; - Figures 9a and 9b are schematic sectional views which compare comparatively the behavior of projectiles passing through a single steel plate for Figure 9a and a steel plate coated with a multilayer panel according to the invention for Figure 9b ;
- les figures lOa et lOb sont des photographies des deux faces d’un panneau composite, formé d’une plaque en acier revêtue d’un panneau multicouche selon l’invention, ayant subi des essais de tir de plusieurs projectiles ; - Figures lOa and lOb are photographs of the two faces of a composite panel, formed of a steel plate coated with a multilayer panel according to the invention, having undergone firing tests of several projectiles;
- la figure l la est une vue de face d’un autre exemple de panneau composite selon l’invention formé d’un assemblage de plaquettes hexagonales en céramique, rapportées sur un panneau multicouche selon l’invention ; - Figure 1a is a front view of another example of a composite panel according to the invention formed from an assembly of hexagonal ceramic plates, attached to a multilayer panel according to the invention;
- la figure 1 lb est une vue de profil, en coupe, d’un autre exemple de réalisation d’un panneau composite selon l’invention; - Figure 1 lb is a side view, in section, of another embodiment of a composite panel according to the invention;
- les figures l2a, l2b et l2c sont des vues schématiques en coupe qui illustrent
comparativement le comportement d’un projectile traversant une plaquette de céramique, seule pour les figures l2a et l2b, et revêtue d’un panneau multicouche selon l’invention pour la fïgurel2c ; - Figures l2a, l2b and l2c are schematic sectional views which illustrate comparatively the behavior of a projectile passing through a ceramic plate, only for Figures 12a and 12b, and coated with a multilayer panel according to the invention for Figure 2c;
- la figure 13 est une vue schématique en coupe qui illustre le procédé de fabrication d’un panneau multicouche selon l’invention par pressage à chaud sous pression. - Figure 13 is a schematic sectional view which illustrates the method of manufacturing a multilayer panel according to the invention by hot pressing under pressure.
Exposé détaillé de l’invention Detailed description of the invention
Le panneau multicouche de protection balistique selon la présente invention va maintenant être décrit de façon détaillée en référence aux figures 1 à 13. Les éléments équivalents représentés sur les différentes figures porteront les mêmes références numériques ou alphanumériques. The multilayer ballistic protection panel according to the present invention will now be described in detail with reference to Figures 1 to 13. The equivalent elements shown in the different figures will bear the same numeric or alphanumeric references.
On a représenté sur les différentes figures plusieurs exemples de réalisation d’un panneau multicouche 1 de protection balistique. Several figures have been shown in the various embodiments of a multi-layer ballistic protection panel 1.
Celui représenté en coupe sur la figure 1 comporte quatre couches de tissu 2 entre lesquelles sont intercalées trois couches d’adhésif 3. The one shown in section in FIG. 1 has four layers of fabric 2 between which three layers of adhesive 3 are inserted.
Bien entendu, il ne s’agit que d’un exemple illustratif, le nombre de couches étant adapté à la protection recherchée et pouvant être compris par exemple entre 5 et 120 couches de tissu, voire plus si nécessaire et en fonction de la capacité d’ouverture de la presse permettant d’introduire de grosses épaisseurs selon les besoins de protection des applications. Of course, this is only an illustrative example, the number of layers being adapted to the protection sought and which can be for example between 5 and 120 layers of fabric, or even more if necessary and depending on the capacity of opening of the press allowing the introduction of large thicknesses according to the protection needs of the applications.
Les couches de tissu 2 sont réalisées à partir de fils 4 de polyester (polytéréphtalate d’éthylène, dénommé aussi oxyéthylène oxytéréphtaloyle PET) qui sont tissés pour former le tissu 2. The fabric layers 2 are produced from polyester yarns 4 (polyethylene terephthalate, also known as oxyethylene oxyterephthaloyl PET) which are woven to form the fabric 2.
Selon la façon dont on entrelace les fils 4 de polyester, différents motifs de tissage sont obtenus. Le panneau multicouche de l’invention n’est pas limité à un motif de tissage particulier pour la réalisation du tissu 2, plusieurs motifs pouvant parfaitement convenir. Depending on the way in which the polyester yarns 4 are interlaced, different weaving patterns are obtained. The multilayer panel of the invention is not limited to a particular weaving pattern for the production of fabric 2, several patterns being perfectly suitable.
On peut ainsi avantageusement utiliser un tissage plat comme représenté sur la figure 2 pour lequel à chaque fois un fil de trame 5 croise un fil de chaîne 6, ou un tissage natté, également appelé tissage panama, comme représenté sur la figure 3 dans lequel les fils s’entrecroisent à chaque fois par deux, deux fils de trame 5 croisant deux fils de chaîne 6. One can thus advantageously use a flat weaving as shown in FIG. 2 for which each time a weft thread 5 crosses a warp thread 6, or a braided weaving, also called Panama weaving, as shown in FIG. 3 in which the wires cross each other in pairs, two weft threads 5 crossing two warp threads 6.
Mais quel que soit le motif choisi, il existe, du fait de ce tissage, des interstices 7 qui sont des espaces libres traversant, situés entre les fils 4 et plus
précisément entre les mailles constituées par l’entrelacement des fils 4. But whatever the pattern chosen, there are, due to this weaving, interstices 7 which are free spaces passing through, located between the wires 4 and more precisely between the meshes formed by the interlacing of the wires 4.
Les couches d’adhésif 3 sont composées d’un matériau thermoplastique 8, constitué d’un ou plusieurs composés chimiques à base de polyéthylène LLDPE - LDPE & HDPE (utilisé dans ce cas comme un hotmelt). The adhesive layers 3 are composed of a thermoplastic material 8, consisting of one or more chemical compounds based on polyethylene LLDPE - LDPE & HDPE (used in this case as a hotmelt).
Comme on peut le voir sur la figure 1 , le matériau thermoplastique As can be seen in Figure 1, the thermoplastic material
8 traverse les couches de tissu 2 en passant par les interstices 7 existant entre les mailles du tissu et connecte les couches d’adhésif 3 les unes avec les autres. De préférence, le matériau thermoplastique 8 remplit complètement tous les interstices 7 des couches de tissu 2 et vient recouvrir entièrement et entourer les couches de tissu 2, formant même une pellicule de matériau thermoplastique 8 à la surface du panneau 1 sur sa face supérieure 9 et sa face inférieure 10 notamment. Le matériau thermoplastique 8 assure ainsi avantageusement la cohésion d’ensemble du panneau multicouche 1. 8 crosses the layers of fabric 2 passing through the gaps 7 existing between the meshes of the fabric and connects the layers of adhesive 3 with each other. Preferably, the thermoplastic material 8 completely fills all the interstices 7 of the fabric layers 2 and completely covers and surrounds the fabric layers 2, even forming a film of thermoplastic material 8 on the surface of the panel 1 on its upper face 9 and its underside 10 in particular. The thermoplastic material 8 thus advantageously ensures the overall cohesion of the multilayer panel 1.
Avantageusement, les couches d’adhésifs doivent sont de préférence de couleur et non transparentes. Cela permet à la sortie de la presse après un contrôle visuel sur le panneau, de vérifier que le collage est optimal en observant simplement l’homogénéité de la couleur sur toute sa surface du panneau. Advantageously, the adhesive layers should preferably be colored and not transparent. This allows the exit of the press after a visual check on the panel, to verify that the bonding is optimal by simply observing the color homogeneity over its entire surface of the panel.
Les fils de polyester 4 sont classiquement composés d’une multitude de filaments de polyester rectilignes, orientées sensiblement selon la direction longitudinale du fil comme représenté schématiquement sur les figures 2 et 3. The polyester yarns 4 are conventionally composed of a multitude of rectilinear polyester filaments, oriented substantially in the longitudinal direction of the yarn as shown diagrammatically in FIGS. 2 and 3.
Pour réaliser le panneau multicouche selon l’invention, on utilise avantageusement des fils de polyester 4 torsadés comme représenté schématiquement sur les figures 4 et 5. Les fils de polyesters sont ainsi vrillés sur eux-mêmes plusieurs fois selon un couple de torsion oblique à la direction longitudinale du fil. In order to produce the multilayer panel according to the invention, advantageously twisted polyester yarns 4 are used as shown diagrammatically in FIGS. 4 and 5. The polyester yarns are thus twisted on themselves several times according to an oblique torque at the longitudinal direction of the wire.
Les fils de polyester 4 utilisés ont ainsi subi un nombre de torsions variable selon les modes de réalisation, mais généralement compris entre 40 à 80 torsions par mètre de fil et correspondant préférentiellement à environ 60 torsions par mètre de fil. The polyester yarns 4 used have thus undergone a variable number of twists according to the embodiments, but generally between 40 to 80 twists per meter of yarn and preferably corresponding to about 60 twists per meter of yarn.
On remarque ainsi, comme on peut le voir sur les figures 4 et 5, que dans le cas de fils torsadés, les interstices 7 sont plus grands qu’avec les fils non torsadés des figures 2 et 3. Une plus grande quantité de matériau thermoplastique 8 peut ainsi passer à travers le tissu 2 pour réunir les différentes couches d’adhésif 3 et améliorer la cohésion d’ensemble du panneau multicouche 1. It is thus noted, as can be seen in Figures 4 and 5, that in the case of twisted son, the interstices 7 are larger than with the non-twisted son of Figures 2 and 3. A greater amount of thermoplastic material 8 can thus pass through the fabric 2 to join the different layers of adhesive 3 and improve the overall cohesion of the multilayer panel 1.
Afin d’obtenir un panneau multicouche 1 de résistance importante, on choisit de préférence des fils 4 de haute ténacité présentant une résistance
comprise entre 75 N et 110 N et de préférence entre 101,5 N - 103,9 N. In order to obtain a multilayer panel 1 of high resistance, it is preferable to choose wires 4 of high tenacity having a resistance between 75 N and 110 N and preferably between 101.5 N - 103.9 N.
Ces fils ont de préférence une élongation comprise entre 8 et 25%, et de préférence entre 12-14%, leur conférant une plage de déformation plus importante que les fibres aramides et UHMWPE (dont l’élongation est comprise entre 2,4 et 3,5 %), pour absorber l’énergie des projectiles. These yarns preferably have an elongation of between 8 and 25%, and preferably between 12-14%, giving them a greater range of deformation than aramid and UHMWPE fibers (whose elongation is between 2.4 and 3 , 5%), to absorb energy from projectiles.
Le titrage des fils 4 choisis est variable et par exemple compris entre 800 et 4000 deniers, de préférence entre 1000 et 3000 deniers, et encore plus préférentiellement voisin de 1000 den (1100 dtex). The titration of the son 4 chosen is variable and for example between 800 and 4000 denier, preferably between 1000 and 3000 denier, and even more preferably close to 1000 den (1100 dtex).
Avec de tels fils torsadés, il est possible de réaliser un tissage très serré afin d’augmenter la densité de fils au demi - centimètre carré, ce qui est très important pour arrêter les projectiles pointus de petits diamètres (5-8mm). On augmente par la même occasion la résistance du tissu 2, tout en garantissant un collage satisfaisant du fait de la présence d’interstices 7 de taille suffisante. With such twisted threads, it is possible to make a very tight weave in order to increase the density of threads to half a square centimeter, which is very important for stopping sharp projectiles of small diameters (5-8mm). At the same time, the resistance of the fabric 2 is increased, while ensuring satisfactory bonding due to the presence of gaps 7 of sufficient size.
Avec des fils de polyester torsadés de titre égal à 1000 deniers, on peut ainsi par exemple obtenir une densité (en nombre de fils de chaînes par nombre de fils de trame par 1/2 cm2 de tissu) comprise entre 5x5 et 8x8, et de préférence 7x7. With twisted polyester threads of a title equal to 1000 deniers, it is thus possible, for example, to obtain a density (in number of warp threads by number of weft threads per 1/2 cm 2 of fabric) of between 5 × 5 and 8 × 8, and preferably 7x7.
A titre d’exemple, des panneaux multicouches 1 comprenant entre 40 et 50 couches de tissu 2 ont été réalisés avec ces tissus 2. Le panneau 1 comportant 45 couches de tissu 2 a été préféré. By way of example, multilayer panels 1 comprising between 40 and 50 layers of fabric 2 have been produced with these fabrics 2. Panel 1 having 45 layers of fabric 2 has been preferred.
Avec des fils de polyester torsadés de titre égal à 3000 deniers, on peut par exemple obtenir, pour le tissu 2, une densité comprise entre 3,35x3,35 et 5x5, de préférence 4,53x4,53 pour des fils de polyester torsadés de titre égal à 3000 den. With twisted polyester threads of a title equal to 3000 deniers, it is possible, for example, to obtain, for fabric 2, a density of between 3.35 × 3.35 and 5 × 5, preferably 4.53 × 4.53 for twisted polyester threads of titer equal to 3000 den.
A titre d’exemple, des panneaux multicouches 1 comprenant entre 15 et 22 couches de tissu 2 ont été réalisés avec ces tissus 2. Le panneau 1 comportant 18 couches de tissu 2 a été préféré. By way of example, multilayer panels 1 comprising between 15 and 22 layers of fabric 2 have been produced with these fabrics 2. Panel 1 comprising 18 layers of fabric 2 has been preferred.
Afin d’illustrer le principe de la fonction de protection balistique du panneau multicouche 1 selon l’invention, la course d’un projectile percutant le panneau multicouche 1 au niveau de sa face supérieure 9 a été représentée de manière chronologique sur les figures 6 à 7a et 7b. In order to illustrate the principle of the ballistic protection function of the multilayer panel 1 according to the invention, the stroke of a projectile striking the multilayer panel 1 at its upper face 9 has been shown chronologically in FIGS. 6 to 7a and 7b.
Comme on peut le voir sur la succession chronologique des figures 6a à 6c, lorsqu’un projectile 12 atteint la face supérieure 9 du panneau multicouche 1, il commence par s’enfoncer dans l’épaisseur du panneau en y creusant une cuvette 13. Grâce à son énergie cinétique importante lui permettant de rompre les fils 4, il traverse les premières couches de tissu 2. Il est cependant freiné et déformé
progressivement par les couches de tissu 2 qui, avant de se rompre, se déforment du fait de la capacité d’élongation importante des fils 4 en polyester et qui absorbe de cette façon une grande partie de l’énergie du projectile 12. As can be seen in the chronological succession of FIGS. 6a to 6c, when a projectile 12 reaches the upper face 9 of the multilayer panel 1, it begins by sinking into the thickness of the panel by digging a bowl 13 therein. at its high kinetic energy allowing it to break the wires 4, it crosses the first layers of fabric 2. It is however braked and deformed gradually by the layers of fabric 2 which, before breaking, are deformed due to the significant elongation capacity of the polyester yarns 4 and which in this way absorbs a large part of the energy of the projectile 12.
Ainsi, la figure 7b illustre la pénétration du projectile 12, lequel déforme les couches de tissu 2 successives et se déforme progressivement pour présenter une forme sensiblement d’un champignon de plus en plus marquée en fonction du degré de pénétration dans le panneau multicouche 1. La résistance des couches de tissu 2 non perforées par le projectile 12 provoque la déformation dudit projectile 12. La surface de contact du projectile 12 augmente ainsi et par conséquent son freinage augmente également. Thus, FIG. 7b illustrates the penetration of the projectile 12, which deforms the successive layers of tissue 2 and deforms progressively to present a shape of a mushroom which is increasingly marked as a function of the degree of penetration into the multilayer panel 1. The resistance of the layers of fabric 2 not perforated by the projectile 12 causes the deformation of said projectile 12. The contact surface of the projectile 12 thus increases and therefore its braking also increases.
Si le nombre de couches de tissu 2 du panneau multicouche 1 est suffisant, le projectile 12 finit par s’immobiliser sans traverser la face inférieure 10 du panneau multicouche 1 , comme représenté en coupe sur la figure 6c ou vu de dessus sur la figure 7a. If the number of layers of fabric 2 of the multilayer panel 1 is sufficient, the projectile 12 ends up immobilizing without passing through the underside 10 of the multilayer panel 1, as shown in section in FIG. 6c or seen from above in FIG. 7a .
Le panneau multicouche 1 selon l’invention, utilisé seul, permet ainsi d’arrêter efficacement les balles de pistolet, revolvers et mitraillettes et les projectiles à énergie cinétique modérée comme la chevrotine et ballettes. Il est de ce fait parfaitement adapté pour la réalisation d’inserts (Plastrons) pour de gilets, vestes ou autres vêtements pare-balles ou d’inserts très minces et flexibles à insérer sur la partie arrière, pour diminuer le traumatisme et augmenter le niveau de résistance relatifs aux gilets anti balles existants en fibres aramides ou UHMWPE. The multilayer panel 1 according to the invention, used alone, thus makes it possible to effectively stop pistol bullets, revolvers and submachine guns and moderate kinetic energy projectiles such as buckshot and bullets. It is therefore perfectly suited for the production of inserts (Vests) for vests, jackets or other bulletproof clothing or very thin and flexible inserts to be inserted on the rear part, to reduce trauma and increase the level resistance relating to existing bulletproof vests made of aramid fibers or UHMWPE.
En outre, comme visible sur la figure 6c, le panneau 1 présente après impact du projectile 12 une déformation limitée sur sa face inférieure 10 évitant la survenue de traumatismes internes graves lorsqu’il est utilisé comme réducteur de trauma dans les gilets pare-balles. In addition, as visible in FIG. 6c, the panel 1 has, after impact of the projectile 12, a limited deformation on its underside 10 preventing the occurrence of serious internal trauma when it is used as a trauma reducer in bullet-proof vests.
Selon le type de projectiles auxquels on souhaite résister, il est possible d’associer le panneau multicouche 1 avec de l’acier de très haute dureté ou de la céramique pour retenir les projectiles 12 à noyaux en acier durci et en Tungstène, qui sont des matériaux bien plus durs. Depending on the type of projectiles which one wishes to resist, it is possible to combine the multilayer panel 1 with very high hardness steel or ceramic to retain the projectiles 12 with cores of hardened steel and Tungsten, which are much harder materials.
Pour faire face à des projectiles perforants et incendiaires, on peut réaliser un panneau composite 14 comprenant au moins une paroi de blindage 15 et un panneau multicouche 1 servant de revêtement de protection balistique 16 (également appelé « liner balistique ») comme représenté sur la figure 8. To deal with perforating and incendiary projectiles, a composite panel 14 can be produced comprising at least one shielding wall 15 and a multilayer panel 1 serving as a ballistic protective coating 16 (also called a "ballistic liner") as shown in the figure. 8.
Le panneau multicouche 1 servant de revêtement de protection balistique 16 est de préférence assemblé contre la paroi de blindage 15 par collage ou par fixation mécanique. Il peut également être fixé à une certaine distance de la
paroi de blindage 15. The multilayer panel 1 serving as a ballistic protective coating 16 is preferably assembled against the shielding wall 15 by gluing or by mechanical fixing. It can also be fixed at a certain distance from the shielding wall 15.
Avantageusement, la paroi de blindage peut être une plaque d’acier 17 et de préférence une plaque d’acier présentant une dureté de 600HB selon la norme EN ISO 6506-1. Advantageously, the shielding wall can be a steel plate 17 and preferably a steel plate having a hardness of 600HB according to standard EN ISO 6506-1.
Le panneau composite 14 est alors capable de retenir efficacement des projectiles provenant d’armes portatives de l’infanterie en général ainsi que les fragments de métal provenant de grenades à mains et de mines terrestres. The composite panel 14 is then capable of effectively retaining projectiles coming from portable weapons of the infantry in general as well as the fragments of metal coming from hand grenades and land mines.
Dans cette configuration (lorsque le panneau multicouche 1 est utilisé en tant que liner balistique), il accomplit en outre une intéressante fonction de pare-éclats représentée sur les figures 9a et 9b. In this configuration (when the multilayer panel 1 is used as a ballistic liner), it also performs an interesting function of splinter guard shown in FIGS. 9a and 9b.
En effet, même s’ils sont retenus par la paroi de blindage 15, par exemple en acier, les projectiles 12 peuvent se rompre et projeter des éclats de projectile 18 ou alors arracher des fragments de paroi 19 qui sont projetés dans des directions différentes de la trajectoire initiale du projectile 12 et peuvent se révéler extrêmement meurtriers. Les occupants d’un véhicule blindé dont la paroi en acier a retenu un projectile perforant 12 peuvent ainsi être très gravement blessés par des fragments de cette paroi alors qu’ils n’étaient même pas sur la trajectoire du projectile. Indeed, even if they are retained by the shielding wall 15, for example made of steel, the projectiles 12 can rupture and project projectile fragments 18 or else tear off fragments of wall 19 which are projected in directions different from the initial trajectory of the projectile 12 and can prove to be extremely lethal. The occupants of an armored vehicle whose steel wall has retained a penetrating projectile 12 can thus be very seriously injured by fragments of this wall when they were not even in the trajectory of the projectile.
Comme on peut le voir sur la figure 9b, lorsque la paroi 15 est revêtue d’un panneau multicouche 1, les éclats de projectiles 18 et les fragments de paroi 19 sont retenus par le panneau multicouche 1 qui se déforme pour les contenir dans une cuvette 13, quelle que soit la direction dans laquelle ils sont propulsés. As can be seen in FIG. 9b, when the wall 15 is coated with a multilayer panel 1, the projectile fragments 18 and the wall fragments 19 are retained by the multilayer panel 1 which deforms to contain them in a bowl. 13, regardless of the direction in which they are propelled.
Afin de démonter l’efficacité de l’invention, des tests balistiques ont été réalisés sur plusieurs un exemple de mise en œuvre de l’invention constitué d’un panneau multicouche 1 comprenant 45 couches de tissu 2, collé au contact d’une plaque d’acier 17 de protection balistique de 7,5 mm d’épaisseur et présentant une dureté nominale de 600 HB, sur lequel on a tiré des projectiles perforants et des projectiles FSP calibre 20 mm conformément au STANAG 4569 niveau 2 à -40°C. In order to demonstrate the effectiveness of the invention, ballistic tests were carried out on several examples of the implementation of the invention consisting of a multilayer panel 1 comprising 45 layers of fabric 2, glued in contact with a plate 7.5 mm thick ballistic protection steel 17 with a nominal hardness of 600 HB, on which armor-piercing projectiles and 20 mm FSP projectiles were fired in accordance with STANAG 4569 level 2 at -40 ° C .
Les photographies après impacts des deux faces du panneau composite 14 testé sont présentées sur les figures lOa et lOb. The post-impact photographs of the two faces of the composite panel 14 tested are presented in FIGS. 10a and 10b.
Comme on peut le voir sur la figure lOa, trois projectiles perforants (2-1, 2-2 et 2-3) et trois projectiles FSP (1, 2 et 3) ont atteint le panneau composite 14 et ont impacté sa plaque d’acier 17. As can be seen in FIG. 10a, three piercing projectiles (2-1, 2-2 and 2-3) and three FSP projectiles (1, 2 and 3) reached the composite panel 14 and impacted its plate. steel 17.
Comme visible sur la figure lOb, aucun de ces projectiles n’a traversé le panneau composite 14 et n’a déchiré la face extérieure du panneau multicouche 1, démontrant ainsi l’efficacité du panneau composite 14 en matière
de protection balistique. As can be seen in FIG. 10b, none of these projectiles has passed through the composite panel 14 and has not torn the outer face of the multilayer panel 1, thus demonstrating the effectiveness of the composite panel 14 in terms of material. ballistic protection.
De tels panneaux composites acier/panneau multicouche peuvent être utilisés par exemple pour réaliser des parois de blindage pour des véhicules civils, forces de polices, transport de fonds et militaires. Such composite steel / multilayer panels can be used, for example, to make shielding walls for civil vehicles, police forces, cash and military transport.
Selon les applications, la paroi de blindage 15 peut également être formée d’une plaque de matière céramique ou, comme représenté sur la figure l ia, d’un ensemble de plaquettes de céramique 22, par exemple hexagonales, retenues par un liant 23. Depending on the applications, the shielding wall 15 can also be formed from a plate of ceramic material or, as shown in FIG. 1 a, from a set of ceramic plates 22, for example hexagonal, retained by a binder 23.
La figure 1 1b illustre, à titre d’exemple, un autre exemple d’application du panneau multicouche 1. Ce dernier est par exemple enserré entre une plaque de blindage 15 en céramique et une plaque en acier ou en aluminium 30 en utilisant des couches adhésives 31. Un tel sous ensemble de blindage peut alors être collé par l’intermédiaire d’une couche adhésive 32 supplémentaire et/ou fixé mécaniquement par boulonnage avec un ensemble boulon-écrou 32a sur une paroi externe 33 en acier, aluminium ou autre matériau. FIG. 11b illustrates, by way of example, another example of application of the multilayer panel 1. The latter is for example sandwiched between a ceramic shielding plate 15 and a steel or aluminum plate 30 using layers adhesives 31. Such a shielding sub-assembly can then be glued by means of an additional adhesive layer 32 and / or mechanically fixed by bolting with a bolt-nut assembly 32a on an external wall 33 of steel, aluminum or other material. .
La fonction pare-éclat du panneau multicouche 1 en association avec une paroi de blindage 15 en plaquettes de céramique a également été représentée sur les figures 12a à 12c. The splinter protection function of the multilayer panel 1 in association with a shielding wall 15 of ceramic plates has also been shown in FIGS. 12a to 12c.
Sur les figures 12a et 12b, on voit que lorsque la paroi de blindage 15 en céramique est seule, le projectile 12 la traverse en fracturant et désintégrant la plaquette de céramique 22 et le liant 23. Le projectile 12 peut ressortir en continuant sa course, tout en projetant des fragments de paroi 19 dans d’autres directions. In FIGS. 12a and 12b, it can be seen that when the ceramic shielding wall 15 is alone, the projectile 12 crosses it by fracturing and disintegrating the ceramic plate 22 and the binder 23. The projectile 12 can come out continuing its travel, while projecting wall fragments 19 in other directions.
Lorsque la paroi de blindage 15 en céramique est combinée avec un panneau multicouche 1 , comme représenté sur la figure 12c, le proj ectile 12 comme les fragments de paroi 19 sont retenus par le panneau multicouche 1 servant de liner balistique. When the ceramic shielding wall 15 is combined with a multilayer panel 1, as shown in FIG. 12c, the projectile 12 like the wall fragments 19 are retained by the multilayer panel 1 serving as a ballistic liner.
Avec une plaque de blindage 15 en céramique, le panneau composite 14 est capable de résister efficacement contre des projectiles provenant d’armes militaires de gros calibres ou contre des projectiles multiples. With a ceramic armor plate 15, the composite panel 14 is capable of effectively resisting projectiles from large caliber military weapons or against multiple projectiles.
De tels panneaux composites céramique/panneau multicouche peuvent être utilisés par exemple pour réaliser des boucliers. Such ceramic / multilayer composite panels can be used, for example, to make shields.
Le panneau multicouche 1 selon l’invention est préférentiellement un panneau stratifié compact, également appelé laminé compact, réalisé par pressage à chaud sous haute pression. Pour le réaliser, on utilise une presse de thermo-lamination de type HPL (High Pressure Laminate) capable de réaliser des
cycles de chauffage et de refroidissement (Hot/Cooled) sous haute pression. The multilayer panel 1 according to the invention is preferably a compact laminated panel, also called compact laminate, produced by hot pressing under high pressure. To achieve this, we use a thermo-lamination press of the HPL (High Pressure Laminate) type capable of producing heating and cooling cycles (Hot / Cooled) under high pressure.
Un exemple de procédé de fabrication d’un panneau multicouche 1 selon l’invention a été illustré schématiquement sur la figure 13. An example of a method for manufacturing a multilayer panel 1 according to the invention has been illustrated diagrammatically in FIG. 13.
Après avoir réalisé ou acheté les couches de tissu 2 et les couches d’adhésif 3 nécessaires, on réalise une superposition 24 en empilant en alternance les couches de tissu 2 et les couches d’adhésif 3. After having made or purchased the necessary layers of fabric 2 and the layers of adhesive 3, a superposition 24 is produced by alternately stacking the layers of fabric 2 and the layers of adhesive 3.
Cette superposition 24 est ensuite placée entre les deux plaques 25 d’une presse 26 de thermo-lamination de type HPL. Alternativement, la superposition 24 peut être directement réalisée à l’intérieur de la presse 26. This superposition 24 is then placed between the two plates 25 of an HPL type thermo-lamination press 26. Alternatively, the superposition 24 can be carried out directly inside the press 26.
La presse est refermée et un cycle de chauffage est initié afin d’obtenir la fusion du matériau thermoplastique 8 des couches d’adhésif 3. A l’intérieur de la presse, la température est ainsi progressivement augmentée jusqu’à une valeur comprise entre l35°C et l65°C. The press is closed and a heating cycle is initiated in order to obtain the melting of the thermoplastic material 8 of the adhesive layers 3. Inside the press, the temperature is thus gradually increased to a value between 135 ° C and 165 ° C.
Une fois le matériau thermoplastique 8 a atteint son point de fusion (melting point), on augmente la pression à l’intérieur de la presse, jusqu’à une valeur préférentiellement comprise entre 90 et 200 bars et par exemple égale à 110 bars, de manière à compacter la superposition 24 en rapprochant les deux plaques 25 de la presse 26 l’une vers l’autre comme symbolisé par les flèches 27 de la figure 13. Le choix des valeurs de température et de pression dans les plages mentionnées ci-dessus dépend de l’épaisseur du panneau multicouche 1 à réaliser. Once the thermoplastic material 8 has reached its melting point, the pressure inside the press is increased, to a value preferably between 90 and 200 bars, for example equal to 110 bars, of so as to compact the superposition 24 by bringing the two plates 25 of the press 26 towards each other as symbolized by the arrows 27 in FIG. 13. The choice of the temperature and pressure values in the ranges mentioned above depends on the thickness of the multilayer panel 1 to be produced.
On provoque ainsi le passage du matériau thermoplastique 8 fondu à travers les interstices 7 des couches de tissu 2. L’augmentation graduelle de la pression fait que le matériau thermoplastique remplit entièrement les interstices 7 et vient connecter les différentes couches d’adhésif 3. Il vient même recouvrir les couches de tissu 2 supérieure et extérieure, constituant ainsi une pellicule de matériau thermoplastique sur les faces supérieure 9 et inférieure 10 du panneau 1. This causes the passage of the molten thermoplastic material 8 through the interstices 7 of the fabric layers 2. The gradual increase in pressure causes the thermoplastic material to completely fill the interstices 7 and connect the various layers of adhesive 3. It even covers the upper and outer fabric layers 2, thus constituting a film of thermoplastic material on the upper 9 and lower 10 sides of the panel 1.
Cette mise sous très haute pression de la superposition 24 permet également d’obtenir une compression de ses différentes couches de tissu 2 et d’adhésif 3, conduisant ainsi à l’obtention d’un panneau multicouche 1 compact (c’est-à-dire dont la hauteur finale est inférieure à la somme de la hauteur initiale des couches le composant). This superimposition of the superposition 24 under very high pressure also makes it possible to obtain compression of its different layers of fabric 2 and of adhesive 3, thus leading to the production of a compact multilayer panel 1 (that is to say say whose final height is less than the sum of the initial height of the layers making it up).
On réalise ensuite un cycle de refroidissement à l’intérieur de la presse 26 tout en maintenant la pression maximale sur le panneau. La température est ainsi ramenée à une valeur préférentiellement comprise entre 50 et 70° C et par exemple de l’ordre de 60 à 65°C. En refroidissant, le matériau thermoplastique 8 se solidifie et assure alors la cohésion de la superposition 24 sous la forme d’un panneau multicouche 1 compact,
On peut ensuite ouvrir la presse 26 et en sortir le panneau multicouche 1 obtenu. A cooling cycle is then carried out inside the press 26 while maintaining the maximum pressure on the panel. The temperature is thus reduced to a value preferably between 50 and 70 ° C and for example of the order of 60 to 65 ° C. On cooling, the thermoplastic material 8 solidifies and then ensures the cohesion of the superposition 24 in the form of a compact multilayer panel 1, The press 26 can then be opened and the multilayer panel 1 obtained therefrom.
De cette façon et selon la forme des plaques 25 de la presse 26, on peut obtenir des panneaux plats ou des pièces formées. In this way and depending on the shape of the plates 25 of the press 26, it is possible to obtain flat panels or formed parts.
D’autres variantes du panneau multicouche 1 selon l’invention peuvent évidemment être imaginées sans sortir du cadre des revendications ci-après. Other variants of the multilayer panel 1 according to the invention can obviously be imagined without departing from the scope of the claims below.
Le panneau multicouche 1 peut par exemple comprendre en outre au moins une couche externe décorative, sur l’une ou les deux de ses faces extérieures. Cette couche décorative peut avantageusement être directement ajoutée lors du pressage du panneau multicouche. Il peut s’agir notamment d’un décor plastique ou papier collé avec une pellicule de mélanine appelée « overlay ». The multilayer panel 1 can for example further comprise at least one decorative outer layer, on one or both of its outer faces. This decorative layer can advantageously be added directly during the pressing of the multilayer panel. This can include a plastic or paper decor glued with a melanin film called "overlay".
Selon un autre exemple de réalisation, les couches de tissu 2 du panneau multicouche 1 de protection balistique peuvent comprendre, outre les couches de tissu en fil polyester de 1000 den, au moins une couche tissée avec des fils aramides ou de polyéthylène de masse molaire très élevée (UHMWPE) ou de préférence, pour des question d’économie, avec une couche tissée avec des fils polyester de 3000 den en face(s) exteme(s).
According to another exemplary embodiment, the fabric layers 2 of the multilayer ballistic protection panel 1 may comprise, in addition to the fabric layers of 1000 den polyester yarn, at least one layer woven with aramid or polyethylene yarns of very molecular weight. high (UHMWPE) or preferably, for reasons of economy, with a layer woven with polyester threads of 3000 den on the outer face (s).