Способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкий материал
Владельцы патента RU 2430327:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") (RU)
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт стали" (ОАО "НИИ Стали") (RU)
Изобретение относится к получению пулестойкого материала из слоев баллистической ткани. Получение пулестойкого материала из слоев баллистической ткани заключается в обработке ткани фторуглеродным полимером. При этом обработку ведут с получением на поверхности ткани отвержденного покрытия эпилама путем погружения ткани в раствор на основе органического растворителя, содержащего 0,2-5 мас.% фторуглеродного полимера с концевой группой -СF3, выбранного из группы: перфторполиэфирная кислота, перфторлауриновая кислота. После погружения осуществляют сушку и отверждение покрытия эпилама. Сушку и отверждение покрытия эпилама ведут при температуре 100-120°С в течение 1-4 часов. В качестве органического растворителя используют перфторметилциклогексан, фтордихлорэтан, дифтортрихлорэтан. Техническим результатом изобретения является повышение гибкости материала, его стойкости к истиранию и высокие баллистические свойства в намокшем состоянии. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к броневым конструкциям, в частности к слоистым пулестойким материалам из баллистической ткани, и способам их изготовления, а также к способам обработки тканых изделий высокомолекулярными веществами, и может быть использовано при изготовлении средств индивидуальной защиты: бронежилетов, защитной одежды, бронешлемов и их элементов.
Является известным использование высокопрочных арамидных нитей для изготовления слоистых пулестойких материалов - преград из баллистических тканей, собранных слоями в защитные тканевые пакеты
(RU 2126856, D03D 15/00, опубл. 27.02.1999; RU 2175035, D03D 15/00, F41H 1/02, опубл. 20.10.2001, ЕА 002601, F41H 1/04, опубл. 27.06.2002).
Защитные свойства таких пулестойких материалов определяются устойчивостью самих баллистических тканей к воздействию средств поражения (пули, осколки и т.п.), а также числом слоев баллистической ткани в тканевых пакетах. Однако для обеспечения высокого класса защиты от воздействия современных средств поражения требуется достаточно большое число слоев баллистической ткани в тканевом пакете. Это заметно ограничивает подвижность человека в бронежилете или защитной одежде, изготовленных с использованием многослойных тканевых пакетов, а также увеличивает массу изделия и усложняет технологию изготовления отдельных элементов и самого изделия. Кроме того, при увеличении содержания воды в ткани или пакете (конденсация, намокание и т.п.) значительно увеличивается масса изделия и снижается его защитная способность.
Известна полиамидная нить или полиамидное волокно, на поверхности которых сформирована твердая защитная пленка, нанесенная из водной эмульсии фторуглеродной полимерной смолы.
Способ формирования твердой защитной пленки включает пропитку волокна или напыление на него водной эмульсии фторуглеродной полимерной смолы и сушку при температурах 20-200°С
(US 4337155, D06M 15/256, B01D 39/08; B01D 39/16; C08G 69/32, опубл. 1982.06.29).
Также известно арамидное волокно, которое для обеспечения низкого водопоглощения и улучшения физических свойств снабжено фторуглеродного покрытием, нанесенным из водной дисперсии фторуглеродного полимера, в состав которого входит фторированный мономер метакрилата.
Способ нанесения фторуглеродного покрытия включает выдержку арамидного волокна в водной дисперсии фторуглеродного полимера при комнатной температуре и сушку в течение 15-60 минут при температуре 130-170°С
(W 09201108, D06M 15/277, опубл. 1992.01.23).
Однако ткани и тканевые пакеты, изготовленные из указанных нитей и волокон, могут быть ограниченно использованы для изготовления слоистых баллистических материалов бронежилетов, защитной одежды и т.п., поскольку имеют малую гибкость, низкую баллистическую стойкость и значительное водопоглощение.
Известно антиадгезионное отвержденное покрытие эпилама толщиной менее 1 мкм на поверхности металла, нанесенное многократным погружением в раствор перфторполиэфирокислоты марки 6МФК-180 в смеси 1,2-дифтортетрахлорэтана и 1,2,2-трифтортрихлорэтана в соотношении 4:1.
Способ изготовления покрытия эпилама включает его послойное (2-5 слоев) нанесение погружением в раствор фторуглеродного полимера с выдержкой после формирования каждого слоя в течение 5-15 мин при температуре 15-35°С
(RU 2228345, C09D 127/12, опубл. 2004.05.10).
Создание покрытия эпилама на поверхности баллистических тканей для создания слоистых пулестойких и износостойких материалов неизвестно.
Наиболее близким по назначению и технической сущности является слоистый пулестойкий материал, включающий слои из баллистической ткани - арамида. Наборы нитей слоев пулестойкого материала обработаны водоотталкивающим веществом фторуглеродного полимера: смесью фторакрилатных полимеров
(RU 2005109931 A, F41H 5/04, опубл. 2005.09.20).
Недостатком известного материала является ограниченность его использования для создания современных средств индивидуальной защиты, которые требуют сочетания высокой гибкости защитного материала, его износостойкости и высокий уровень баллистической стойкости, включая условия эксплуатации в намокшем состоянии. Известный способ обработки не обеспечивает достижения требуемых служебных параметров материала.
Задачей и техническим результатом изобретения является способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани и пулестойкого материала, изготовленного с использованием указанного способа, которые обеспечивают повышение гибкости материала, его стойкости к истиранию и высокие баллистические свойства в намокшем состоянии.
Технический результат достигается тем, что способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани включает обработку ткани фторуглеродным полимером, причем обработку ткани ведут с получением на поверхности ткани отвержденного покрытия эпилама путем погружения ткани в раствор на основе органического растворителя, содержащего 0,2-5 мас.% фторуглеродного полимера с концевой группой -СF3, выбранного из группы: перфторполиэфирная кислота, перфторлауриновая кислота, с последующей сушкой и отверждением.
Кроме того, в качестве органического растворителя используют перфторметилциклогексан, фтордихлорэтан, дифтортрихлороэтан, а сушку и отверждение покрытия эпилама ведут при температуре 100-120°С в течение 1-4 часов.
Технический результат также достигается тем, что пулестойкий материал включает слои из баллистической ткани, обработанные фторуглеродным полимером, причем обработанная баллистическая ткань имеет на поверхности отвержденное покрытие эпилама, полученное путем погружения ткани в раствор на основе органического растворителя, содержащего 0,2-5 мас.% фторуглеродного полимера с концевой группой -СF3, выбранного из группы: перфторполиэфирная кислота, перфторлауриновая кислота, с последующей сушкой и отверждением.
Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.
Пример 1.
Использовали баллистическую ткань на основе высокопрочных арамидных нитей «Русар» линейной плотности 29,4 такс, выполненной с саржевым переплетением арамидных нитей (артикул 56319 А).
Предварительно из баллистической ткани удаляли замасливатель путем отварки (выдержки) в растворе органического растворителя, затем ее просушивали при температуре 180°С. Исходное содержание замасливателя в ткани составляло 0,8-0,9%, а после отварки и сушки ~ 0,1%.
Получение покрытия эпилама стандартной толщины 40-80 А проводили путем однократного погружения баллистической ткани в раствор перфторполиэфирной кислоты 6 МФК (ТУ 2154-026-27991970-01) в перфторметилциклогексане. Перфторполиэфирная кислота 6МФК имеет структурную формулу CF3O(CF2CF2O)nCF2COOH, где n=34-35 и концевую группу -СF3. Раствор готовили введением перфторполиэфирной кислоты в растворитель перфторметилциклогексан до образования устойчивой дисперсии.
Концентрация перфторполиэфирной кислоты в растворе составила 0,8 мас.%, перфторметилциклогексан - остальное. После погружения баллистической ткани в указанный раствор полученное покрытие эпилама просушивали до испарения растворителя и отверждали при температуре 110°С в течение 3 часов.
Пример 2.
Для получения пулестойкого материала использовали баллистическую ткань на основе высокопрочных арамидных нитей «Русар» линейной плотности 58,8 такс с полотняным переплетением нитей (артикул 8353/15).
Получение отвержденного покрытия эпилама проводили аналогично примеру 1.
Затем из баллистической ткани с отвержденным покрытием эпилама изготавливали пулестойкий материал по изобретению в виде баллистического пакета из 18 слоев ткани с размерами 250×250 мм, скрепленных между собой прошивкой по периферии, которые подвергали баллистическим испытаниям в сухом и в намокшем (после пребывания в воде) состоянии, а также исследованиям на водопоглощение и износостойкость.
Намокание баллистического пакета осуществляли погружением его в воду на 60 минут с последующей выдержкой в течение 5 минут для стекания воды. Баллистические испытания проводили на основе методических положений ТУ 8378-022-0031069-2005 и ТУ 8378-037-00321069-2006 путем обстрела пакетов осколками типа «шарик» диаметром 6,35 мм и массой 1,03-1,05 г на дистанции 0,75 м с использованием гильз от автомата АК -74 (по 20 выстрелов). При проведении отстрелов измеряли скорость полета осколков и затем, по компьютерной программе, определяли скорость V50, при которой непробитие пакета составляло 50%.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Результаты испытаний преграды по изобретению показали:
- с использованием способа обработки баллистической ткани по изобретению получен пулестойкий материал из баллистической ткани, обладающий требуемой гибкостью, достаточной для ее использования при изготовления средств индивидуальной защиты;
- воздействие влаги практически не влияет на противоосколочную стойкость пулестойкого материала из баллистической ткани по изобретению, в то время как при отсутствии на поверхности ткани покрытия эпилама снижение баллистической стойкости составило 15,2-41,4%;
- при выдержке в воде пулестойкого материала из слоев баллистической ткани по изобретению его водонасыщение (увеличение массы) снизилось: для ткани артикула 56319 А - с 69,0-79,0% до 20,3-31,0% (~ в 2,5-3,4 раза); для артикула 8353/15 - с 42,0-43,0% до 19,8-28,7% (~ в 1,5-2,1 раза).
Аналогичные результаты могут быть получены при использовании для получения покрытия эпилама перфторлауриновой кислоты, которая также содержит концевую группу -CF3.
Таким образом, пулестойкий материал по изобретению, включающий слои из баллистической ткани, полученный с использованием способа получения по изобретению, в условиях описываемых примеров обеспечил достижение поставленного технического результата: получение пулестойкого материала с более высокой гибкостью и стойкостью к истиранию, с малым водопоглощением и повышенными баллистическими свойствами в намокшем состоянии.
| Таблица | ||||||
| № п/п | Вид обработки и состояние пакетов баллистической ткани слоистой преграды | Водостойкость | Скорость пробития | |||
| Масса, г | Водопогло щение, % |
|||||
| Исходная | Водонасыщ. | V50, м/с | ΔV50, % | |||
| 1 | Тип ткани - саржа | |||||
| Исходный пакет: сухой водонасыщенный | 136,0 | - | - | 526,0 | - | |
| 142,0 | 240,0 | 69,09 | 334,0 | 36,5 | ||
| Преграда по изобретению: после отварки, сухая после отварки, водонасыщенная | 132,0 | - | - | 497,0 | - | |
| 128,0 | 154,0 | 20,3 | 493,0 | 0,8 | ||
| 2 | Тип ткани - полотно | |||||
| Исходный пакет: сухой водонасыщенный | 192,0 | - | - | 513,0 | - | |
| 200,0 | 284,0 | 42,0 | 434,0 | 15,2 | ||
| Преграда по изобретению: после отварки, сухая после отварки, водонасыщенная | 196,0 | - | - | 492,0 | - | |
| 192,0 | 230,0 | 19,8 | 496,0 | 0,8 |
1. Способ получения пулестойкого материала из слоев баллистической ткани, включающий обработку ткани фторуглеродным полимером, отличающийся тем, что обработку ткани ведут с получением на поверхности ткани отвержденного покрытия эпилама путем погружения ткани в раствор на основе органического растворителя, содержащего 0,2-5 мас.% фторуглеродного полимера с концевой группой -СF3, выбранного из группы: перфторполиэфирная кислота, перфторлауриновая кислота, с последующей сушкой и отверждением его.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют перфторметилциклогексан, фтордихлорэтан, дифтортрихлорэтан.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что сушку и отверждение покрытия эпилама ведут при температуре 100-120°С в течение 1-4 ч.
4. Пулестойкий материал из слоев баллистической ткани, обработанной фторуглеродным полимером, отличающийся тем, что обработанная баллистическая ткань имеет на поверхности отвержденное покрытие эпилама, полученное путем погружения ткани в раствор на основе органического растворителя, содержащего 0,2-5 мас.% фторуглеродного полимера с концевой группой -СF3, выбранного из группы: перфторполиэфирная кислота, перфторлауриновая кислота, с последующей сушкой и отверждением его.
