Стійкий до пробивання матеріал

Цей винахід відноситься до стійкого до пробивання матеріалу. У ЕР-А 01200979 описується стійкий до пробивання матеріал, що містить, щонайменше, подвійний шар тканого матеріалу, який відрізняється тим, що подвійний шар містить перший і другий шари тканини, причому перший шар тканини складається з першого набору ниток, що містить від 3,5 до 20 ниток/см, з лінійною щільністю, щонайменше, 210 дтекс, і складає, щонайменше, 65% від маси тканини, і другого набору ниток, що містить від 0,5 до 16 ниток/см, з лінійною щільністю, щонайменше, 50 дтекс, причому другий набір ниток розташований поперечно стосовно першого набору. ниток, а відношення кількості ниток/см у першому наборі, до відповідної величини для другого набору >1, а другий шар - тканини складається з першого набору ниток, що містить від 0,5 до 16 ниток/см, з лінійною щільністю, щонайменше, 50 дтекс, і другого набору ниток, що містить від 3,5 до 20 ниток/см, з лінійною щільністю, щонайменше, 210 дтекс, і складає, щонайменше, 65% від маси тканини, причому другий набір ниток розташований поперечно стосовно першого набору ниток, а відношення кількості ниток/см у другому наборі до відповідної величини в першому наборі >1, причому перший і другий набори ниток у першому шарі тканини орієнтовані паралельно стосовно першого і другого наборів ниток, відповідно, у др угому шарі тканини. У ЕР-В 0397696 описується ударостійкий композитний матеріал, тобто стійкий до пробивання матеріал. Матеріал складається з одного чи декількох шарів, причому, щонайменше, один із шарів містить мережу елементарних ниток у вигляді матриці, і елементарні нитки мають еквівалентний діаметр елементарних ниток, тобто діаметр кола, що має ту саму площу поперечного перерізу, що і середня площа поперечного перерізу елементарних ниток шару. Елементарні нитки створюють нитку, із якої можна одержати тканий матеріал. У ЕР-В 0397696 повідомляється, що відношення товщини шару D до еквівалентного діаметра елементарної нитки F є критичним для забезпечення ефекту надання стійкості до пробивання. Відповідно до цього патенту, найкращий ефект надання стійкості до пробивання, виражений через величину V50 ви ходить тоді, коли це відношення близьке до 1. Відповідно до ЕР-В 0397696 ефект надання стійкості до пробивання в матеріалі зменшується в міру збільшення даного відношення. При відношенні D/F, що дорівнює 12,8, ефект надання стійкості до пробивання зменшується в такому ступені, що ЕР-В 0397696 радить уникати більш високих значень даного відношення. Приймаючи до уваги потребу в додаткових матеріалах з добрими властивостями, що надають стійкість до пробивання, ціль даного винаходу полягає в створенні ще одного стійкого до пробивання матеріалу. Ця мета досягається у випадку стійкого до пробивання матеріалу, що містить, щонайменше, один шар з товщиною D, причому шар містить перший і другий шари тканого матеріалу, при цьому перший і другий шари з'єднані один з одним за допомогою клейкої речовини, причому перший шар тканини складається з першого набору ниток, що містить від 3,5 до 20 ниток/см, з лінійною щільністю, щонайменше, 210 дтекс, при цьому елементарні нитки створюють нитки з діаметром F1, і складає, щонайменше, 65% від маси тканини, і другого набору ниток, що містить від 0,5 до 16 ниток/см, з лінійною щільністю, щонайменше, 50 дтекс, при цьому другий набір ниток розташований під кутом у діапазоні від >0° до 90° стосовно першого набору ниток, а відношення кількості ниток/см у першому наборі до відповідної величини в другому наборі >1, а другий шар тканини складається з першого набору ниток, що містить від 0,5 до 16 ниток/см, з лінійною щільністю, щонайменше, 50 дтекс, і другого набору ниток, що містить від 3,5 до 20 ниток/см, з лінійною щільністю, щонайменше, 210 дтекс, і складає, щонайменше, 65% від маси тканини, причому елементарні нитки створюють нитки з діаметром F2, при цьому другий набір ниток розташований під кутом у діапазоні від >0° до 90° стосовно першого набору ниток, а відношення кількості ниток/см у другому наборі до відповідної величини в першому наборі >1, і перший і другий набори ниток у першому шарі тканини орієнтовані паралельно першому і другому наборам ниток, відповідно, у другому шарі тканини, а відношення D/F1 і D/F2 знаходяться в діапазоні від 14,5 до 40. Термін «діаметр елементарної нитки» позначає середній діаметр елементарних ниток по їхній довжині. У випадку, коли елементарні нитки не мають кругового поперечного перерізу, кожний з F1 і F2 позначає діаметр кола, що має ту ж саму площу поперечного перерізу, що і середня площа поперечного перерізу елементарних ниток по їх довжині. Відповідно до ЕР-В 0397696 ефект надання стійкості до пробивання для матеріалу стає дуже низьким при відношенні D/F>12,8. З врахуванням ЕР-В 0397696 фахівець у відповідній галузі, що ознайомився з раніше згаданою метою, буде очікувати, що величини V50 , уже низькі при D/F, що трохи перевищує 12,8, стан уть ще гірше при подальшому збільшенні відношення D/F. Таким чином, фахівець у відповідній галузі ні в якому разі не буде очікувати яких-небудь привабливих значень V50 при відношеннях D/F, що значно перевищують 12,8. І збільшення величин V50 при збільшенні відношення D/F у діапазоні, що значно перевищує 12,8, для фахівця у відповідній галузі було б абсолютно немислимим. Однак, саме таку поведінку цей величини було виявлено у випадку стійкого до пробивання матеріалу за даним винаходом, як можна бачити з наведених прикладів. Товщин у шару вимірювали відповідно до DIN EN ISO 5084 при навантаженні 0,1Н/см 2. У кращому варіанті здійснення стійкого до пробивання матеріалу за цим винаходом D/F1 і D/F2 знаходяться в діапазоні від 16 до 36. В інших кращи х варіантах здійснення стійкого до пробивання матеріалу даного винаходу D/F1 = D/F 2. У наступних кращих варіантах здійснення стійкого до пробивання матеріалу даного винаходу відношення лінійної щільності першого набору ниток до лінійної щільності другого набору ниток у першому шарі тканини і лінійної щільності другого набору ниток до лінійної щільності першого набору ниток у др угому шарі тканини >1, більш переважно >4,2, а найбільше переважно >5,9. Крім того, у кращому варіанті здійснення стійкого до пробивання матеріалу за цим винаходом кількість ниток, щонайменше, в одному з других наборів ниток першого шару тканини і перших наборів ниток другого шару тканини відповідає величині в діапазоні від 0,5 до 8 ниток/см. Як клейку речовину в стійкому до пробивання матеріалі даного винаходу використовують полімер, обраний із групи, що містить термопластичні, еластомерні і термотвердіючі матеріали чи суміш полімерів, обраних, щонайменше, із двох типів даних матеріалів. Особливо кращими як термопластичні матеріали є поліолефіни, такі, як поліетилен, наприклад, ПЕНГ (поліетилен низької густини), поліпропілен, поліамід, складний поліефір чи суміші даних полімерів чи термопластичних еластомерів; у якості еластомерів - каучук, силікон тощо; а в якості термотвердіючих матеріалів - епоксидні смоли, смоли на основі складних поліефірів, фенолоальдегідні смоли і смоли на основі вінілових складних ефірів. Однак, для стійкого до пробивання матеріалу за даним винаходом як клейку речовину також можна використовувати і два чи більш згаданих вище полімери, а також їхні суміші. Клейка речовина може складатися з того самого полімеру чи суміші полімерів у всі х шарах стійкого до пробивання матеріалу за цим винаходом. Також можливо, щоб клейка речовина у різних шарах стійкого до пробивання матеріалу за цим винаходом складалася б із різних полімерів чи полімерних сумішей згаданого вище тип у. В інших кращих варіантах здійснення стійкого до пробивання матеріалу даного винаходу перший набір ниток першого шару тканини і другий набір ниток другого шару тканини складаються з високоміцної, а переважно високомодульної пряжі, що обрана з однієї із груп, утворених арамідами, поліетиленами чи полі-пфеніленбензобісоксазолами, при цьому п-араміди, особливо полі-парафенілентерефталамід, є найкращими в групі арамідів. У принципі, другий набір ниток першого шару тканини і перший набір ниток другого шару тканини можуть бути утворені з будь-якого матеріалу нитки, який звичайно має меншу міцність у порівнянні з першим набором ниток першого шару тканини і другим набором ниток другого шару тканини, такого, як бавовна, віскоза, льон, прядиво, поліакрилат тощо. Другий набір ниток першого шару тканини і перший набір ниток другого шару тканини переважно складаються з пряжі, обраної з однієї із груп, створених складним поліефіром, поліетиленом, поліпропіленом чи арамідом. Переважно ця пряжа відрізняється високою міцністю і високим модулем. У наступних кращих варіантах здійснення стійкого до пробивання матеріалу за винаходом перший набір ниток першого шару тканини і другий набір ниток другого шар у тканини складаються з арамідних ниток, а другий набір ниток першого шару тканини і перший набір ниток другого шару тканини складаються з ниток на основі складного поліефіру. В інших кращих варіантах здійснення стійкого до пробивання матеріалу за винаходом перший набір ниток першого шару тканини і другий набір ниток другого шар у тканини мають лінійну щільність у діапазоні від 210 до 6720 дтекс, переважно від 420 до 3360 дтекс, більш переважно від 420 до 1680 дтекс, а найбільш переважно від 550 до 1100 дтекс. Лінійна щільність 840 дтекс, як було виявлено, є ідеальною для даного застосування. У наступних кращих варіантах здійснення стійкого до пробивання матеріалу за винаходом другий набір ниток першого шару тканини і перший набір ниток другого шару тканини мають лінійну щільність у діапазоні від 50 до 280 дтекс, особливо переважно від 80 до 210 дтекс. Лінійна щільність 140 дтекс для другого набору ниток першого шару тканини і першого набору ниток другого шару тканини, як було виявлено, є кращою. В інших варіантах здійснення стійкого до пробивання матеріалу за винаходом перший набір ниток першого шару тканини і перший набір ниток другого шару тканини є основними нитками, а другий набір ниток першого шару тканини і другий набір ниток другого шар у тканини є утоковими нитками. У кращому варіанті здійснення винаходу, щонайменше, одна із зовнішніх сторін стійкого до пробивання матеріалу за винаходом оснащена захисним шаром, який може складатися, наприклад, із термопластичного, термотвердіючого чи еластомерного матеріалу або із суміші даних полімерів. Захисний шар наносять для захисту зовнішньої сторони (сторін) матеріалу від ушкоджень, що обумовлені надлишковим стиранням, і для поліпшення дії, що забезпечує куленепробивання. Як уже згадувалося вище, стійкий до пробивання матеріал за винаходом містить, щонайменше, один шар зазначеного типу. Фа хівець у даній галузі техніки легко зможе визначити кількість шарів, необхідних для конкретної захисної дії, що забезпечує куленепробивання, наприклад, шляхом проведення випробувань по обстрілу і визначення значення V50 для матеріалу. Стійкий до пробивання матеріал за винаходом можна виготовити, наприклад, у результаті спочатку вибору одного зі згаданих вище першого й другого шарів тканини й одної зі згаданих клейких речовин, при цьому клейку речовину краще використовувати у вигляді плівки. Після цього перший і другий шари тканини та плівку клейкої речовини накладають один на один у визначеному порядку, що відповідає конкретному призначенню стійкого до пробивання матеріалу. Наприклад, для мети захисту від кулі з м'якою головною частиною шари формують і пресують один з одним у наступному порядку: плівка клейкої речовини/перший шар тканини/плівка клейкої речовини/другий шар тканини/плівка клейкої речовини. Наприклад, для мети захисту від кулі з твердою головною частиною шари формують у наступному порядку: плівка клейкої речовини/перший шар тканини/плівка клейкої речовини/другий шар тканини; після цього накладають один на один і пресують визначену кількість згаданих шарів у залежності від передбачуваної захисної дії, що забезпечує куленепробивання, одержуючи панелі. При виготовленні шарів для цілей захисту від кулі з м'якою головною частиною кілька накладених один на один шарів згаданого вище типу також можна одночасно пресувати один з одним за умови, що при використанні придатних засобів таких, як прокладний папір, буде забезпечуватися розділення даних шарів після їх спресовування один з одним. Після пресування попутно формують захисний шар для підстильного шару тканини за допомогою плівок клейкої речовини, які розташовують на зовнішніх сторонах під час формування шарів. Для методики пресування придатний, наприклад, статичний прес. Пресування проводять у статичному пресі, переважно при температурі в діапазоні від 80 до 220°С, при тиску від 5 до 100 бар і протягом від 15 до 150 секунд для одного шару. Після цього нагрівання преса виключають. Для визначення товщини шару в матеріалі, де один з одним було спресовано кілька шарів (захист від кулі з твердою головною частиною) спочатку вимірюють повну товщину й вимірюване значення ділять на кількість шарів з одержанням товщини D для одного шару в стійкому до пробивання матеріалі за винаходом. На закінчення визначають відношення D/F при використанні спочатку визначеного еквівалентного діаметра елементарної нитки F. Винахід додатково буде проілюстровано наступними прикладами. Приклад 1. Захист від к улі з м'якою головною частиною Стійкий до пробивання матеріал а (див. рядок а у таблиці 1) одержують у такий спосіб. Для першого шару тканини використовують тканину, що складається з основних ниток із поліпарафенілентерефталаміду (Twaron® від компанії Teijin Twaron) з лінійною щільністю, кількістю ниток на одиницю довжини тканини і діаметром елементарної нитки F такими, як наведені в рядку а таблиці 1, і утокових ниток зі складного поліефіру (товарний знак TREVIR A® від компанії Hoechst), що характеризуються лінійною щільністю 140 дтекс і кількістю ниток на одиницю довжини тканини 2 нитки/см. Для другого шар у тканини використовують тканину, що складається з утокових ниток із поліпарафенілентерефталаміду (Twaron® від компанії Teijin Twaron) з лінійною щільністю, кількістю ниток на одиницю довжини тканини і діаметром елементарної нитки F такими, як наведені в рядку а таблиці 1, і основних ниток зі складного поліефіру (TREVIRA® від компанії Hoechst), що характеризуються лінійною щільністю 140 дтекс і кількістю ниток на одиницю довжини тканини 4 нитки/см. Плівку ПЕНГ (поліетилену низької густини), що купують як "LDPE Flachfolie, Transperent, 10 μm" (ЕКВ Kunststoffe), використовують як клейку речовину. 23 шари (порядок у кожному шарі: плівка клейкої речовини/перший шар тканини/плівка клейкої речовини/другий шар тканини/плівка клейкої речовини), що відділені один від одного папером, накладають один на один і пресують у пресі при температурі 120°С і тиску 25 бар протягом 25 хвилин. Після цього нагрівання прес виключають. Потім шари відокремлюють один від одного, папір виймають, 23 шару накладають один на один ще раз і компонують один з одним, одержуючи збірний виріб. Товщину кожного шару в одержуваному в результаті збірному виробі (позначеному як а у таблиці 1) вимірюють під навантаженням 0,1Н/см 2 відповідно до DIN EN ISO 5084. На закінчення визначають відношення D/F (див. рядок а у таблиці 1), використовуючи спочатку визначений діаметр елементарних нитки F. У таблиці 1 також наведена маса, що приходиться на одиницю площі збірного виробу. Захисну дію збірного виробу а), що забезпечує куленепробивання, характеризують через визначення величини V50 відповідно до технічної інструкції "Schutzwesten der deutschen Polizei" ("Protective vest for German police") при використанні куль Para Type DM41 калібру 9x19 (DAG) . Результати узагальнені в рядку а таблиці 1. Крім цього тим самим способом, що й матеріал а), одержували матеріали b) і с) за винятком того, що використовували утокові нитки з полі-парафенілентерефталаміду з величинами лінійної щільності, кількості ниток на одиницю довжини тканини і діаметра елементарної нитки, що наведені в таблиці 1 у рядках b) і с), відповідно. Таблиця 1 Матеріал Маса на одиницю площі [г/м 2] а 5050 b 5060 с 5040 Лінійна щільність [дтекс] 840 930 1680 Кількість ниток [см -1] 9,5 9,5 5,5 V50 [м/сек] 507 483 462 D F [мм] [мм] 0,27 0,0087 0,28 0,0092 0,35 0,012 D/F 31,0 30,4 29,2 Таблиця 1 демонструє, що отримані матеріали мають добре значення V50 , незважаючи на те, що D/F значно перевищує 12,8. Крім того, можна бачити, що при збільшенні відношення D/F величини V50 збільшуються ще більше, у той час як маса, що приходиться на одиницю площі для матеріалів у діапазоні від а) до с), залишається практично постійною. Приклад 2. Захист від к улі з твердою головною частиною Стійкий до пробивання матеріал а) (див. таблицю 2) одержують у такий спосіб. Для першого шару тканини використовують тканину, що складається з основних ниток із поліпарафенілентерефталаміду (Twaron® від компанії Teijin Twaron) з лінійною щільністю, кількістю ниток на одиницю довжини тканини і діаметром елементарної нитки F такими, як наведені в таблиці 2, і утокових ниток зі складного поліефіру (TREVIRA® від компанії Hoechst), що характеризуються лінійною щільністю 140 дтекс і кількістю ниток на одиницю довжини тканини 2 нитки/см. Для другого шар у тканини використовують тканину, що складається з утокових ниток із поліпарафенілентерефталаміду (Twaron® від компанії Teijin Twaron) з лінійною щільністю, кількістю ниток на одиницю довжини тканини і діаметром елементарної нитки F такими, як наведені в таблиці 2, і основних ниток зі складного поліефіру (TREVIRA® від компанії Hoechst), що характеризуються лінійною щільністю 140 дтекс і кількістю ниток на одиницю довжини тканини 4 нитки/см. Матеріал, що купується як LDPE No. 251-50 (Caplast Kunststoffverarbeitungs Gmb), використовують як клейку речовину, що наносять на одну сторону кожного шару тканини. 28 шарів (порядок у кожному шарі: покриття з клейкої речовини/перший шар тканини/покриття з клейкої речовини/другий шар тканини) накладають один на один і пресують у статичному пресі при температурі 120°С і тиску 30 бар протягом 40 хвилин. Після цього нагрівання преса виключають. Товщину одержуваної у результаті панелі d) вимірюють під навантаженням 0,1Н/см 2 відповідно до DIN EN ISO 5084, а вимірювану величину поділяють на кількість шарів з одержанням товщини D одного шару панелі d) (див. таблицю 2). На закінчення визначають відношення D/F, використовуючи спочатку визначений діаметр елементарної нитки F (див. таблицю 2). У таблиці 2 також наведена маса, що приходиться на одиницю площі панелі d). Захисну дію панелі d), що забезпечує куленепробивання, характеризують через визначення величини V50 відповідно до EN 1063 class B3 при використанні куль калібру 0,357 типу Magnum VMKS "Vollmantel Kegel Spitz" (Geco) (від компанії Dynamite Nobel). Результати узагальнені в таблиці 2. Таблиця 2 Панель d) Маса на одиницю площі [г/м 2] 6900 Лінійна щільність [дтекс] 930 Кількість ниток [см -1] 9,5 V50 D F D/F [м/сек] [мм] [мм] 496 0,19 0,0092 20,6 Таблиця 2 демонструє, що отриманий матеріал має добре значення V50, незважаючи на те, що D/F значно перевищує 12,8.