Двойное ткацкое переплетение с высокопрочными и термопластическими волокнами

Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, которое может использоваться для производства защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони, а также к способу его производства. Изделие содержит по меньшей мере одну тканую тканевую структуру (3), имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна с прочностью по меньшей мере 1100 МПа, в соответствии со стандартом ASTM D-885. Высокопрочные волокна соединены вместе для формирования тканой ткани (2) тканой тканевой структуры (3), а термопластические волокна имеют массовый процент относительно массы тканой тканевой структуры (3), составляющий от 5 до 35%. Причем термопластические волокна предпочтительно в виде негофрированной ткани (6) лежат на тканой ткани (2) и соединены с тканой тканью (2) основной нитью и/или уточной нитью тканой ткани (2) из высокопрочных волокон. При этом отсутствуют какие-либо дополнительные соединительные нити или нетекстильные соединительные средства для соединения между тканой тканью (2) и термопластическими волокнами. Стойкое к проникновению изделие обладает свойствами защиты от удара и/или антибаллистическими свойствами. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, имеющему тканую тканевую структуру, имеющую высокопрочные слои с прочностью по меньшей мере 1100 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885 и термопластические волокна.

До сих пор для производства стойких к сопротивлению или сопротивляющихся проникновению изделий, сделанных из тканых слоев высокопрочных волокон, использовался процесс предварительного пропитывания (препрег), во время которого пленка или смола наносились на тканый слой. После стадии каландрирования несколько предварительно пропитанных тканых слоев укладывались стопкой и уплотнялись при высокой температуре и давлении для того, чтобы создать желаемый материал, например армирующие пластины. Этот способ вызвал несколько проблем. Материал, каландрируемый на ткань из высокопрочных волокон, содержит растворители. При нормальных атмосферных условиях растворитель быстро диффундирует, так что полимерная пленка также стареет. Для того чтобы избежать этого, необходимы холодная транспортировка и холодное хранение предварительно пропитанных тканей. Кроме того, драпируемость тканых слоев при малых радиусах является низкой. Каландрирование тканых слоев является также весьма дорогостоящим. Дополнительная стадия производства требует затрат времени и энергии и, кроме того, между машиной и полимерной пленкой требуется разделительная пленка для того, чтобы предотвратить прилипание материала покрытия к деталям производственных машин, а также к следующему слою рулона (при производстве рулонов). Процесса предварительной пропитки можно избежать с помощью текстильного технического решения, в котором термопластическая пряжа ткется вместе с высокопрочной пряжей так, чтобы во время уплотнения и формования изделия, сделанного из нескольких тканевых слоев, при увеличенной температуре и давлении термопластик стал жидким и соединился с ткаными слоями как клейкое вещество.

Известны изделия, сделанные из нескольких тканых слоев, в том числе и для баллистической защиты. Использование гибридных тканей из термопластических и высокопрочных волокон в одном из этих тканых слоев также является известным.

Патентный документ US 5168006 описывает тканую ткань, в которой термопластические и высокопрочные волокна ткутся вместе перед уплотнением для того, чтобы создать формуемые материалы. Здесь эти два волокна ткутся параллельно как основные и уточные нити, соответственно, в системе ткацкого навоя. Эта ткань характеризуется высоким содержанием термопластических смол.

Устранение процесса предварительного пропитывания с помощью текстильных технических мер также является известным.

Патентный документ EP0417827 описывает тканую ткань из термопластических волокон и высокопрочных волокон, которая может использоваться в качестве предварительно пропитанного материала для производства так называемой защитной одежды (шлемов). Предварительно обработанные термопластические волокна соединяются с высокопрочными волокнами для того, чтобы сформировать пучки волокон, которые затем ткутся, причем высокопрочные волокна составляют предпочтительно 40-60% ткани.

Все изделия, описанные в опубликованной литературе, имеют, однако, недостаток, заключающийся в том, что достигается лишь небольшой эффект сопротивления проникновению, и, кроме того, драпируемость изделий, также является низкой. Последний эффект приписывается в основном высокому содержанию термопластика в тканой ткани.

Патентный документ DE 10 2011102342 описывает многослойную ткань по меньшей мере с одним двойным слоем. Первый слой этой многослойной ткани содержит армирующие нити, в то время как второй слой многослойной ткани содержит матричные нити. Армирующие нити должны иметь структурированную компоновку в многослойной ткани [0009] так, чтобы они сформировали, например, негофрированную ткань. Эти два слоя объединяются вместе с использованием связующей нити. Этот документ не описывает, что армирующие нити, расположенные в структуре, формируют тканую ткань из армирующих нитей. Усовершенствованное синхронное ткацкое переплетение (описанное в патентном документе EP 0408830) упоминается [0016] как предпочтительный вариант осуществления многослойной ткани. В этой структуре армирующие нити формируют два слоя негофрированной ткани, которые пересекают друг друга, и матричные нити скрепляют армирующие нити переплетенными верхними уточными нитями или нижними уточными нитями. Матричный материал следовательно располагается между армирующими нитями. Задачей изобретения в соответствии с патентным документом DE 10 2011102432 является идеально однородное распределение матричных нитей так, чтобы когда матричный материал плавится, каждый волосок армирующих волокон был смочен матричным материалом. Для того, чтобы достичь этого, армирующие нити не должны иметь форму тканой ткани, поскольку иначе однородное распределение матричного материала в точках пересечения ткани не было бы возможным. Кроме того, инфильтрация матричного материала в такую ткань из армирующих волокон является более трудной. Плоская ткань, описанная в этом документе, может использоваться в качестве наружной оболочки для воздушного судна, автомобилей или других транспортных средств [0022]. Вследствие того, что волоски армирующих волокон равномерно увлажняются матричным материалом, баллистическая удерживающая способность может быть значительно уменьшена, так что материал в соответствии с патентным документом DE 10 2011102432 не может использоваться для антибаллистических целей.

Задачей настоящего изобретения, следовательно, является устранить или по меньшей мере уменьшить недостатки, описанные в предшествующем уровне техники.

Эта задача решается с помощью сопротивляющегося проникновению изделия, включающего в себя по меньшей мере тканую тканевую структуру, имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна, имеющие прочность по меньшей мере 1100 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885, где высокопрочные волокна вместе формируют вторую тканую ткань тканой тканевой структуры, а термопластические волокна лежат на второй ткани и связываются со второй тканью по меньшей мере одной основной нитью и/или уточной нитью, и термопластические волокна имеют весовой процент относительно веса двойной ткани от 5 до 35%.

Термопластические волокна предпочтительно существуют в тканой тканевой структуре в форме первой тканой ткани или в форме негофрированной ткани. Если термопластические волокна существуют в форме негофрированной ткани, термопластические волокна предпочтительно формируют однонаправленную негофрированную ткань. Однонаправленная негофрированная ткань должна пониматься как ткань, в которой волокна (одноволоконные или многоволоконные) располагаются примерно параллельно друг другу в одной плоскости.

В варианте осуществления, в котором термопластические волокна существуют в форме первой тканой ткани, первая и вторая ткани тканой тканевой структуры предпочтительно соединяются со второй тканью (из высокопрочных волокон) основными и/или уточными нитями первого тканевого слоя (то есть термопластическими волокнами). Это означает, что ткань из высокопрочных волокон соединяется с тканью из термопластических волокон термопластическими волокнами.

В варианте осуществления, в котором термопластические волокна существуют как негофрированная ткань (предпочтительно как однонаправленная негофрированная ткань) в тканой тканевой структуре, соединение осуществляется предпочтительно по меньшей мере одной основной и/или уточной нитью второй ткани. Это означает, что ткань из высокопрочных волокон соединяется с негофрированной тканью из термопластических волокон основными и/или уточными нитями из высокопрочных волокон.

В обоих вариантах осуществления (с термопластическими волокнами, существующими как тканая ткань или как негофрированная ткань) вторая ткань из высокопрочных волокон соединяется с термопластическими волокнами тканым соединением. Никакой дополнительной связующей нити или дополнительных нетекстильных соединительных средств (например клейких пленок или фольги) не требуется для соединения между вторым тканевым слоем и термопластическими волокнами. Термопластические волокна выгодно не вплетаются в ткань из высокопрочных волокон, так что высокопрочные волокна могут двигаться в пределах их тканевого слоя. Это значительно улучшает способность баллистического удержания высокопрочных волокон. Кроме того, выгодно то, что термопластические волокна лежат на ткани из высокопрочных волокон. Во время плавления термопластических волокон тонкое покрытие из термопластического материала формируется на поверхности тканевого слоя из высокопрочных волокон, но термопластический материал не проходит через тканевый слой из высокопрочных волокон (то есть нет никакого пропитывания тканевого слоя из высокопрочных волокон расплавленным термопластическим материалом). Этот эффект также улучшает или сохраняет способность баллистического удержания высокопрочных волокон в ткани (возможно контролируемое расслаивание при ударе).

Для того чтобы упростить чтение описания, первая тканая ткань тканой тканевой структуры также упоминается в дальнейшем описании как первый тканевый слой (термопластический тканевый слой), а вторая тканая ткань тканой тканевой структуры также упоминается в дальнейшем описании как второй тканевый слой (высокопрочный тканевый слой).

Тканая тканевая структура формирует двойную ткань. Двойная ткань должна пониматься как два тканых тканевых слоя, каждый из которых сам по себе является тканым, но которые находятся в контакте друг с другом посредством связывающих точек. В двойном тканевом слое есть два тканых тканевых слоя, которые, например, могут лежать друг на друге. Двойная ткань должна также пониматься, однако, как тканая ткань и дополнительный слой однонаправленных волокон, лежащих на этом тканом тканевом слое и соединенных с последним основной и/или уточной нитью тканого слоя. В таких случаях двойная ткань упоминается как 1,5 двойных ткани.

В дальнейшем описании термины «тканая тканевая структура» и «двойная ткань» используются как синонимы.

Термопластические волокна имеют весовой процент по отношению к весу двойной ткани предпочтительно от 8 до 20%, более предпочтительно от 10 до 15%.

Указанный весовой процент термопластических волокон, тем самым образован предпочтительно почти исключительно из термопластических волокон первого тканого тканевого слоя или из первого слоя негофрированной ткани из термопластических волокон (термопластического слоя). Доля термопластика в общем весе двойной ткани должна быть выбрана низкой для того, чтобы обеспечить высокую долю высокопрочных волокон. Главной функцией термопластического слоя является соединение второго тканевого слоя из высокопрочных волокон с другими (дополнительными) текстильными слоями для того, чтобы сформировать сопротивляющееся проникновению изделие. Функцией второй ткани из высокопрочных волокон, с другой стороны, является главным образом влиять на прочность и эластичность изделия. При использовании тканой тканевой структуры в антибаллистическом изделии вторая ткань из высокопрочных волокон определяет баллистическую стойкость антибаллистического изделия.

Высокопрочные волокна предпочтительно составляют долю общего веса двойной ткани от 65 до 95%, более предпочтительно от 80 до 95% и наиболее предпочтительно по меньшей мере от 85 до 90%. Весовой процент высокопрочных волокон предпочтительно формируется почти исключительно за счет высокопрочных волокон второго тканевого слоя (высокопрочного тканевого слоя). Следовательно, высокопрочные волокна с прочностью по меньшей мере 1100 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885 присутствуют почти исключительно, и наиболее предпочтительно исключительно, во второй ткани двойной ткани.

Вторая ткань из высокопрочных волокон предпочтительно соединяется с термопластическими волокнами посредством связывающих точек. Площадь величиной 100 см2 двойной ткани предпочтительно имеет от 20 до 150 связывающих точек между термопластическими волокнами и высокопрочной тканью. Площадь величиной 100 см2 двойной ткани более предпочтительно имеет от 30 до 50 связывающих точек между термопластическими волокнами и высокопрочной тканью.

Когда термопластические волокна принимают форму первой тканой ткани в тканой тканевой структуре, два тканевых слоя двойной ткани предпочтительно находятся в контакте друг с другом посредством их основных и/или уточных нитей, так что не нужно использовать никаких дополнительных контактных нитей. Например, каждая четвертая основная нить первого тканевого слоя (термопластического тканевого слоя) может быть заткана в дискретных точках с уточной нитью второго тканевого слоя (высокопрочного тканевого слоя). Эти дискретные связывающие точки могут повторяться регулярно или беспорядочно в двойной ткани.

Связывающие точки для соединения термопластических волокон со вторым тканевым слоем (высокопрочным тканевым слоем) являются предпочтительно межслоевыми соединениями (так называемыми «Anbindungen» или «Abbindungen»), когда высокопрочные волокна формируют первый тканый слой. Соединение уток-основа («Anbindung») должно пониматься как уточная нить нижнего тканевого слоя, соединяемая с основной нитью верхнего тканевого слоя. Например, первый и второй тканевые слои могут быть соединены путем соединения уточных нитей второго тканевого слоя (высокопрочного тканевого слоя) с основными нитями первого тканевого слоя (термопластического тканевого слоя). Соединение основа-уток («Abbindung») должно пониматься как соединение между основой нижнего тканевого слоя и утком верхнего тканевого слоя. Например, первый и второй тканевые слои могут быть соединены с помощью соединения основа-уток основных нитей второго тканевого слоя (высокопрочного тканевого слоя) с уточными нитями первого тканевого слоя (термопластического тканевого слоя).

Количество связывающих точек на единицу площади в двойной ткани оказывает влияние на драпируемость баллистического элемента. Чем меньше связывающих точек между первым тканевым слоем (термопластическим тканевым слоем) и вторым тканевым слоем (высокопрочным тканевым слоем) в двойной ткани, тем более драпируемой является двойная ткань до и во время уплотнения. Разделение термопластического материала и высокопрочных волокон, однако, оказывает большее влияние на драпируемость, чем количество связывающих точек.

Если термопластические волокна принимают форму негофрированной ткани, и предпочтительно форму однонаправленной негофрированной ткани, то второй тканевый слой (высокопрочные волокна) предпочтительно соединяется с термопластическими волокнами по меньшей мере одной основной и/или уточной нитью второй ткани. По меньшей мере один термопластический слой тем самым предпочтительно соединяется со второй тканью одной основной и/или уточной нитью. Опять же, драпируемость также находится под влиянием количества соединений термопластического слоя негофрированной ткани и тканого тканевого слоя из высокопрочных волокон. Однако, опять же, разделение термопластических волокон и высокопрочных волокон оказывает самое большое влияние на драпируемость тканевой структуры.

Неожиданно было доказано, что для баллистического применения благоприятно, чтобы термопластик (то есть термопластические волокна) преобладающим образом располагался только между слоями высокопрочных волокон (вторыми тканевыми слоями), а не между самими высокопрочными волокнами. Причина этого состоит в том, что пропитывание высокопрочных волокон термопластическим материалом уменьшает энергопоглощение высокопрочных волокон, уменьшая тем самым эффект сопротивления проникновению. Было доказано, что высокий весовой процент высокопрочных волокон важен для физических свойств ткани, в частности для баллистической/сопротивляющейся проникновению защиты.

Во всех изделиях, упомянутых до настоящего времени в предшествующем уровне техники, термопластические и высокопрочные волокна лежат параллельно в ткани, так что при нагревании и уплотнении термопластик также распределяется среди высокопрочных волокон. Высокопрочные волокна в получающемся изделии могут тогда двигаться меньше и поэтому поглощают меньше энергии при ударе, прежде чем волокна будут разрушены. Кроме того, весовой процент термопластических смол в ткани является относительно высоким, так что вес готового изделия также является высоким. Недостаток обычных соединений тканей, использующих термопластический материал, заключается в том, что соединение между термопластическим материалом и тканью часто выбирается так, чтобы оно было очень твердым (например, посредством высокого содержания термопластических смол и большого количества связывающих точек между термопластиком и тканью). Для антибаллистических материалов, однако, такое жесткое соединение является недостатком, поскольку управляемое расслаивание является желательным для энергетического преобразования (в случае бомбардировки). При жестком композите пуля проникла бы через композит и таким образом потеряла бы меньше энергии, чем если бы имело место управляемое расслаивание.

Термопластический полимер предпочтительно используется в качестве материала для термопластических волокон. Полиамид, полиэстер или полиуретан особенно предпочтительно используются в качестве материала для термопластических волокон. В частности, предпочтительно термопластические волокна делаются частично или полностью из полиамида, в частности полиамида 11 или полиамида 12 (PA-12).

В одном предпочтительном варианте осуществления первый тканый тканевый слой или первый слой негофрированной ткани (термопластический слой) делается полностью из полиамида, полиэстера или полиуретана, более предпочтительно из полиамида, особенно полиамида 11 или полиамида 12 (PA-12). Упомянутые термопластические волокна могут принимать форму моноволокон и/или мультиволокон в первом слое (термопластическом слое) двойной ткани. Использование PA-12 имеет то преимущество, что это соединение химически инертно и поглощает мало влаги. Это делает последующее уплотнение более легким и менее энергоемким. Кроме того, точка плавления PA-12 близка к точке плавления смолы, используемой в процессе предварительной пропитки, так что для уплотнения двойной ткани могут использоваться те же самые машины, которые ранее использовались для предварительно пропитанных тканей. Кроме того, PA-12 является недорогим сырьем. PA 12 также имеет выгодно высокое тепловое сопротивление вплоть до температуры приблизительно 160°C.

Если термопластические волокна в первом слое имеют форму тканой ткани, этот первый тканевый слой предпочтительно имеет плотность ткани по Вальцу 30%, или более предпочтительно еще меньше. Плотность ткани по Вальцу первого тканевого слоя особенно предпочтительно составляет 20% или меньше, и наиболее предпочтительно 15% или меньше.

Кроме того, второй тканевый слой (высокопрочный тканевый слой) двойного тканевого слоя имеет плотность ткани по Вальцу предпочтительно более чем 30%. «Более чем 30%» здесь означает, что 30% не включаются. Второй тканевый слой имеет плотность ткани по Вальцу особенно предпочтительно более чем 45%, и наиболее предпочтительно более чем 50%.

Плотность ткани по Вальцу (DG) вычисляется следующим образом:

DG=(dk+ds)2XfkXfs,

где dk = диаметр вещества основной нити в мм;

ds = диаметр вещества уточной нити в мм;

fk = количество основных нитей на см;

fs = количество уточных нитей на см.

Диаметр вещества dk или ds нитей вычисляется следующим образом:

,

где d равно либо dk, либо ds и линейная плотность соответствующей нити вводится в дтекс, а плотность нити в г/см3.

Плотность ткани, вычисленная с использованием этого уравнения, относится к тканям с гладким переплетением. Если используются переплетения отличные от гладкого переплетения, поправочный коэффициент переплетения должен быть включен в уравнение. Для тканей со специальными типами переплетения, например, следующие значения вводятся в качестве поправочного коэффициента переплетения:

Переплетения «рогожка» 2:2 0,56

Саржевые переплетения 2:1 0,70

Саржевые переплетения 2:2 0,56

Саржевые переплетения 3:1 0,56

Саржевые переплетения 4:4 0,38

Атласное переплетение 1:4 0,49

Атласное переплетение 1:5 0,44

Плотность ткани по Вальцу DG, вычисленная с использованием уравнения, умножается на эти поправочные коэффициенты. Плотность ткани дается в процентах.

Определение плотности ткани для других типов переплетения (для которых не был дан поправочный коэффициент) описывается авторами F. Walz и J. Luibrand в публикации «Textil-Praxis», issue 2,1947 (Robert KochhammerVerlag, Stuttgart) на страницах 330-335 и 366-370.

Если термопластические волокна в первом слое имеют форму тканой ткани, то этот первый тканевый слой (термопластическая ткань) и/или второй тканевый слой (высокопрочная ткань) предпочтительно имеют одинаковые количества нитей в основе и утке. Это означает, что ткани имеют симметричное переплетение, где количество нитей основы равно количеству уточных нитей.

Высокопрочные волокна имеют прочность по меньшей мере 1100 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885, предпочтительно больше чем 2000 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885.

Высокопрочные волокна являются предпочтительно волокнами арамидов (предпочтительно поли(п-фенилентерефталамида) или сополимеров арамида, волокнами полиэтилена с ультравысоким молекулярным весом, волокнами полипропилена с ультравысоким молекулярным весом, волокнами полибензоксазола или волокнами полибензотиазола. Особенно предпочтительно второй тканевый слой (высокопрочный тканевый слой) включает в себя арамидные волокна, такие как волокна Twaron® производства компании Teijin Aramid. Наиболее предпочтительно более 90% второго тканевого слоя (высокопрочного тканевого слоя) состоит из арамидных волокон.

Арамидные волокна предпочтительно принимают форму многоволоконной нити во втором тканевом слое (высокопрочный тканевый слой).

В варианте осуществления, в котором термопластические волокна принимают форму первой тканой ткани, термопластические волокна или нити первого тканевого слоя (термопластического тканевого слоя) имеют то же самое среднее натяжение в ткани, что и нити, формирующие второй тканевый слой (высокопрочный тканевый слой). Среднее натяжение должно пониматься как среднее значение для связанного с переплетением изменения в длине основных нитей и/или уточных нитей в первом тканевом слое, которое примерно соответствует среднему значению для связанного с переплетением изменения в длине основных нитей и/или уточных нитей во втором тканевом слое. Нити, соединяющие эти два тканевых слоя, не включаются в вычисление среднего натяжения. Средняя длина нити основных нитей в первом тканевом слое и средняя длина нити основных нитей во втором тканевом слое являются предпочтительно примерно одинаковыми. Также предпочтительно, чтобы средняя длина уточных нитей первого тканевого слоя была примерно равной средней длине уточных нитей второго тканевого слоя. В другом варианте осуществления основные нити одного тканевого слоя (первого или второго тканевого слоя) имеют среднее натяжение, которое примерно соответствует среднему натяжению уточных нитей того же самого тканевого слоя (первого или второго тканевого слоя). Это означает, что средняя длина основных нитей является примерно той же самой, что и средняя длина уточных нитей в тканевом слое (первом или втором тканевом слое). «Примерно та же самая» означает, что длина нитей изменяется не больше чем приблизительно на 20-30%. В двойном тканевом слое тканевые слои относительно друг друга могут иметь примерно то же самое среднее натяжение, и каждый тканевый слой может иметь примерно то же самое среднее натяжение. Среднее натяжение определяется в соответствии с международным стандартом ISO 7211/3, причем величина 2 сН/текс выбирается в качестве предварительного натяжения для волокон высокопрочного тканевого слоя, и величина 0,5 сН/текс выбирается в качестве предварительного натяжения для волокон термопластического тканевого слоя.

В варианте осуществления, в котором термопластические волокна принимают форму негофрированной ткани, более предпочтительно форму однонаправленной негофрированной ткани, основные и/или уточные нити высокопрочного тканевого слоя все имеют примерно одно и то же среднее натяжение. Более предпочтительно все основные нити второго тканевого слоя имеют примерно то же самое среднее натяжение, и все уточные нити второго тканевого слоя имеют примерно то же самое среднее натяжение. Такое примерно одинаковое среднее натяжение возможно, когда соединения с термопластическими волокнами распределяются симметрично по второй ткани. Данное ранее объяснение применимо здесь к термину «среднее натяжение».

Дополнительной целью настоящего изобретения является способ для производства сопротивляющегося проникновению изделия, включающего в себя по меньшей мере тканую тканевую структуру, имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна, причем высокопрочные волокна имеют прочность по меньшей мере 1100 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885, причем упомянутая тканевая структура имеет вторую тканую ткань из высокопрочных волокон, и термопластические волокна лежат на второй ткани и соединяются со второй тканью по меньшей мере одной основной и/или уточной нитью, причем упомянутые термопластические волокна имеют весовой процент относительно веса двойной ткани от 5 до 35%.

В одном варианте осуществления, в котором термопластические волокна принимают форму первой тканой ткани в тканой тканевой структуре, при производстве двойного тканевого слоя (тканевой структуры) предпочтительно, чтобы первая и вторая ткани каждая ткались на отдельном ткацком навое.

Площадь величиной 100 см2 двойной ткани более предпочтительно изготавливается с 20-150 связывающими точками между термопластическими волокнами и второй тканью.

Вторая ткань (высокопрочный тканевый слой) предпочтительно ткется с гладким, рогожным или саржевым переплетением.

По меньшей мере одна из описанных тканых тканевых структур предпочтительно уплотняется по меньшей мере с одним дополнительным текстильным слоем под давлением и при температуре, равной или выше точки плавления термопластического слоя и ниже точки плавления высокопрочных волокон, без предварительной пропитки, для того чтобы сформировать лист.

Дополнительный текстильный слой предпочтительно должен быть произведен с помощью текстильной техники и может быть, например, трикотажным, шитым, рашель-трикотажным или тканым слоем. Дополнительный текстильный слой также может быть многоосевой тканью.

Дополнительный текстильный слой предпочтительно включает в себя высокопрочные волокна с прочностью по меньшей мере 1100 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885. Более предпочтительно дополнительный текстильный слой изготавливается по меньшей мере из 80%, наиболее предпочтительно из 90% упомянутых высокопрочных волокон.

Высокопрочные волокна дополнительного текстильного слоя предпочтительно являются волокнами арамида, волокнами полиэтилена с ультравысоким молекулярным весом, волокнами полипропилена с ультравысоким молекулярным весом, волокнами полибензоксазола или волокнами полибензотиазола.

Дополнительный текстильный слой предпочтительно является дополнительным слоем тканой тканевой структуры, как описано в настоящей патентной заявке.

Одна или множество описанных тканевых структур (уплотненных, например, с одним или множеством дополнительных текстильных слоев) может использоваться в антибаллистическом изделии, упакованном (например, заваренном) в пластмассовую пленку. Эта пленка может быть, например, высокоупругой полиуретановой пленкой на основе эфира или сложного эфира. Пленка предпочтительно является черной и имеет толщину от 75 до 150 мкм. Одним примером такой пленки является Walopur® Platilon® U из пленок Epurex (производства компании Bayer). Однако может также использоваться полупрозрачная, но непроницаемая для ультрафиолетовых лучей пленка, в которую могут быть помещены тканевые структуры (с или без дополнительного текстильного слоя) или в которую они могут быть упакованы (например, путем заваривания). Полупрозрачные, непроницаемые для ультрафиолетовых лучей пленки позволяют видеть тканевую структуру снаружи оболочки. Если, например, антибаллистический пакет делается из множества уплотненных тканевых структур и дополнительных текстильных слоев, возможно, что этот антибаллистический пакет имеет сторону для удара и сторону для тела. Для идентификации различных сторон одна или две пометки (например, этикетки) могут быть присоединены к одной или обеим сторонам антибаллистического пакета. Эти пометки остаются видимыми с внешней стороны, когда антибаллистический пакет находится внутри пленки. Если антибаллистический пакет вставляется в бронежилет вместе с пленкой, то можно с пользой гарантировать, что антибаллистический пакет правильно помещен внутри бронежилета. Пленка предпочтительно формирует оболочку вокруг одной или множества тканевых структур и предохраняет их от влаги, загрязнения и ультрафиолетового излучения. В качестве полупрозрачной пленки могут использоваться, например, Epurexblanc, Epurex light blue, Epurex dark blue, Epurex light yellow, Epurex yellow или Epurex dark yellow (все производства компании Bayer).

Сопротивляющееся проникновению изделие в соответствии с главным пунктом формулы изобретения и подпунктами формулы изобретения может использоваться для производства сопротивляющейся проникновению защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони. Сопротивляющееся проникновению изделие предпочтительно должно иметь свойства защиты от удара и/или антибаллистические свойства.

Варианты осуществления настоящего изобретения иллюстрируются посредством Фиг. 1-7.

Фиг. 1-4 показывают трехмерное представление одного возможного варианта осуществления тканой тканевой структуры со связывающими точками.

Фиг. 5 показывает дизайн переплетения двойной ткани со связывающими точками.

Фиг. 6, 7 схематично показывают дополнительный вариант осуществления тканой тканевой структуры.

Фиг. 1 показывает пример одного возможного варианта осуществления настоящего изобретения, в котором термопластические волокна формируют первый тканый тканевый слой 1, а высокопрочные волокна формируют второй тканый тканевый слой 2 в тканой тканевой структуре 3. Тканевая структура 3 упоминается в дальнейшем также как двойная ткань. В двойной ткани 3 связывающие точки сформированы в регулярно повторяющихся точках (A) между первой тканью 1 и второй тканью 2, находящейся ниже. Первая ткань 1 может быть, например, сделана из термопластических волокон 4, а вторая ткань 2 - из высокопрочных волокон 5, таких как арамидные (предпочтительно параарамидные). Термопластические волокна 4, следовательно, лежат на второй ткани 2. Как можно заметить на Фиг. 1, вторая ткань 2 имеет симметричную структуру, то есть количество основных нитей равно количеству уточных нитей во второй ткани 2.

Фиг. 2 также показывает трехмерное представление двойной ткани 3 с первой тканью 1 и второй тканью 2.

Фиг. 3 схематично показывает двойную ткань 3, в которой первая ткань 1 показана отстоящей от второй ткани 2 для лучшей иллюстрации. В этом представлении можно заметить, что нити первого тканевого слоя 1 переплетаются со второй тканью 2 так, чтобы связывающие точки A формировались между первой тканью 1 и второй тканью 2. Можно также легко заметить, что несмотря на связывающие точки А имеются два отдельных тканевых слоя 1, 2 и нити первой ткани 1 по существу не лежат в тканевом слое второй ткани 2. Первая ткань 1 таким образом лежит на второй ткани 2 и соединяется со второй тканью 2 посредством отдельных связывающих точек A. 90% площади первой ткани 1 предпочтительно лежит на второй ткани 2. Первая ткань 1 также лежит предпочтительно по существу параллельно второй ткани 2.

Фиг. 4 показывает дополнительное представление двойного тканевого слоя 3.

Фиг. 5 показывает в верхней части чертежа дизайн переплетения, а в нижней части чертежа - представление переплетения в поперечном сечении.

Фиг. 6 показывает дополнительный вариант осуществления тканевой структуры 3. В этом варианте осуществления высокопрочные волокна 5 формируют вторую тканую ткань 2, на которой лежат термопластические волокна 4. Термопластические волокна 4 формируют слой 6 негофрированной ткани, который, как показано в примере, может быть однонаправленным слоем негофрированной ткани. В варианте осуществления второй тканевый слой имеет переплетение «рогожка». Термопластические волокна 4 соединяются со вторым тканевым слоем 2 основными нитями второго тканевого слоя (то есть высокопрочными волокнами 5). Соединение между высокопрочными волокнами 5 и термопластическими волокнами 4 также создает некоторый тип тканой ткани из термопластических волокон 4 и высокопрочных волокон 5, так что термин двойная ткань 3 также относится к этому варианту осуществления. Первая тканая ткань 1, таким образом, формируется термопластическими волокнами 4 и высокопрочными волокнами в основе, а вторая тканая ткань 2 формируется высокопрочными волокнами 5 в основе и утке. Соединение между термопластическими волокнами 4 и второй тканью 2 из высокопрочных волокон 5 распределяется симметрично по двойной ткани 3, как обозначено стрелкой. В результате основные нити второй ткани 2 по существу все имеют одно и то же среднее натяжение во второй ткани 2, поскольку все основные нити по существу имеют одно и то же количество соединений с термопластическими волокнами 4.

Фиг. 7 схематично показывает вариант осуществления, изображенный на Фиг. 6, более подробно. Высокопрочные волокна 5 связывают термопластические волокна 4 со второй тканью 2 так, чтобы была создана тканая тканевая структура 3.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

А - связывающая точка;

1 - первая тканая ткань (первый тканевый слой, термопластический тканевый слой);

2 - вторая тканая ткань (второй тканевый слой, высокопрочный тканевый слой);

3 - двойная ткань;

4 - термопластические волокна;

5 - высокопрочные волокна;

6 - слой негофрированной ткани (термопластические волокна).

1. Стойкое к проникновению изделие, включающее в себя по меньшей мере тканую тканевую структуру (3), имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна, имеющие прочность по меньшей мере 1100 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885, причем высокопрочные волокна соединены вместе для формирования тканой ткани (2) тканой тканевой структуры (3), а термопластические волокна имеют весовой процент относительно веса тканой тканевой структуры (3), составляющий от 5 до 35%, отличающееся тем, что термопластические волокна в форме негофрированной ткани (6) лежат на тканой ткани (2) и соединены с тканой тканью (2) основной нитью и/или уточной нитью тканой ткани (2) из высокопрочных волокон и отсутствуют какие-либо дополнительные соединительные нити или нетекстильные соединительные средства для соединения между тканой тканью (2) и термопластическими волокнами.

2. Стойкое к проникновению изделие, включающее в себя по меньшей мере тканую тканевую структуру (3), имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна, причем термопластические волокна имеют весовой процент относительно веса тканой тканевой структуры (3), составляющий от 5 до 35%, а высокопрочные волокна имеют прочность по меньшей мере 1100 МПа в соответствии со стандартом ASTM D-885 и соединены вместе для того, чтобы сформировать тканую ткань (2) тканой тканевой структуры (3), отличающееся тем, что термопластические волокна соединены вместе для того, чтобы сформировать дополнительную тканую ткань (1), причем дополнительная тканая ткань (1) из термопластических волокон лежит на тканой ткани (2) из высокопрочных волокон и соединена с тканой тканью (2) из высокопрочных волокон основной и/или уточной нитью, причем тканая ткань (2) из высокопрочных волокон и дополнительная тканая ткань (1) из термопластических волокон сами по себе являются ткаными и отсутствуют какие-либо дополнительные соединительные нити или нетекстильные соединительные средства для соединения между тканой тканью (2) и термопластическими волокнами.

3. Изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что термопластические волокна имеют весовой процент относительно тканевой структуры (3), составляющий от 10 до 15%.

4. Изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что высокопрочные волокна имеют весовой процент относительно тканой тканевой структуры (3), составляющий от 65 до 95%, предпочтительно от 80 до 90%.

5. Изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что тканая ткань (2) из высокопрочных волокон соединена с термопластическими волокнами в связывающих точках (A), причем площадь в 100 см2 тканой тканевой структуры (3) имеет от 20 до 150 связывающих точек (A).

6. Изделие по п. 5, отличающееся тем, что площадь в 100 см2 тканой тканевой структуры (3) имеет от 30 до 50 связывающих точек (A).

7. Изделие по п. 2, отличающееся тем, что дополнительная тканая ткань (1) из термопластических волокон имеет плотность ткани по Вальцу меньше чем 30%.

8. Изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что тканая ткань (2) из высокопрочных волокон имеет плотность ткани по Вальцу более чем 30%, предпочтительно более чем 45%.

9. Изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что термопластические волокна в тканой тканевой структуре (3) выполнены из полиамида, полиэфира или полиуретана в форме моноволокон и/или мультиволокон.

10. Изделие по п. 1 или 2, отличающееся тем, что высокопрочные волокна являются волокнами из арамида, волокнами из сополимера арамида, волокнами из полиэтилена с ультравысоким молекулярным весом, волокнами из полипропилена с ультравысоким молекулярным весом, волокнами из полибензоксазола или волокнами из полибензотиазола.

11. Изделие по п. 2, отличающееся тем, что основные и/или уточные нити дополнительной тканой ткани (1) из термопластических волокон имеют то же самое среднее натяжение в соответствии со стандартом ISO 7211/3, что и основные и/или

уточные нити ткани (2) из высокопрочных волокон, или что уточные и основные нити ткани из высокопрочных волокон или дополнительной тканой ткани (1) из термопластических волокон (1,2) имеют одно и то же среднее натяжение в соответствии со стандартом ISO 7211/3.

12. Изделие по п. 1, отличающееся тем, что основные и/или уточные нити тканой ткани (2) из высокопрочных волокон имеют одно и то же среднее натяжение в соответствии со стандартом ISO 7211/3.

13. Изделие по п. 1, отличающееся тем, что термопластические волокна имеют форму однонаправленной негофрированной ткани.

14. Способ для производства стойкого к проникновению изделия, включающего в себя по меньшей мере тканую тканевую структуру (3) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одну тканую тканевую структуру (3) по п. 1 или 2 сжимают по меньшей мере с одним дополнительным текстильным слоем под давлением и при температуре, равной или превышающей точку плавления термопластического слоя и ниже точки плавления высокопрочного слоя, без предварительной пропитки, для того чтобы сформировать лист.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Способ включает установку броневой преграды перед пластиной из пластичного материала, направление с заданной скоростью поражающего элемента на броневую преграду.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Энергопоглощающая структура для защиты днища наземных транспортных средств состоит из внутреннего и наружного слоев защиты, выполненных из броневых и/или конструкционных сплавов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Заявлено устройство теплового контроля качества композитных броневых преград на основе анализа энергии поглощения поражающего элемента, включающее устройство для стрельбы, расположенное между подложкой и устройством для стрельбы на траектории полета поражающего элемента устройство для измерения скорости полета поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы, подложку из пластичного материала.

Изобретение относится к оборонной технике и предназначено для проведения испытаний лицевых металлических преград - основы гетерогенных защитных структур. Способ включает выстреливание бойков со скоростью, большей скорости удара, определение и замер глубины ударного внедрения бойка диаметром d в поверхность металла h (глубина каверны).
Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль. Многослойная комбинированная броня содержит высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава. Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава включает подготовку шихты, выплавку слитка состава, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0,3-0,7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С; <0,05 N; <0,05 Н;<0,15 Si; <0,8 Ni; остальное - титан.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Способ установки стекол при бронировании автомобиля по первому варианту заключается в том, что бронированные стекла устанавливаются за штатными при помощи рамки, соединяемой с заходной частью стекла и повторяющей форму стекла, и крепежных элементов.

Изобретение относится к искусственным плавленым силикатным керамическим материалам, в частности к составам каменного литья, и предназначено для изготовления пулезащитных броневых пластин (плит) бронежилетов.

Группа изобретений относится к производству многослойных гибких броневых материалов для средств индивидуальной защиты. Способ противодействия многослойной брони движению пули, осколка заключается в том, что чередуют слои высокомодульных волокон с веществами, усиливающими противодействие, которые размещают в ячейках, образованных слоями высокомодульных волокон.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве стальных листов бронезащитного назначения для легкобронированных боевых машин, летательных аппаратов, средств индивидуальной защиты.

Изобретение относится к баллистическим материалам и касается композитного, пулестойкого, единого материала и способа его изготовления. Материал формируют в виде перекрещивающейся композиции из N двухслойных структурированных, единичных элементов, где 1≤N≤8, органической тонкой пленки, прикрепленной к двум их сторонам, причем угол перекрещивания каждого смежного слоя составляет 45-90°.

Группа изобретений относится к баллистической защите и баллистическому защитному изделию. Защита включает в себя множество отдельных жестких элементов.

Изобретение относится к пленкам для композитных изделий и касается селективно ослабленных растянутых пленок. Пленка содержит множество неослабленных частей; по меньшей мере одну пару ослабленных частей и по меньшей мере один ослабленный участок, проходящий между парой ослабленных частей, при этом ослабленные части и указанный по меньшей мере один ослабленный участок имеют по меньшей мере одну характеристику, которая хуже, чем характеристика указанного множества неослабленных частей.

Изобретение относится к армированным волокном композитным материалам, имеющим улучшенные баллистические и оптические характеристики, и касается композитных изделий, содержащих волокна с изменяющейся в продольном направлении конфигурацией.

Изобретение относится к военно-оборонной промышленности, в частности к оборонительным сооружениям, предназначенным для защиты военнослужащих, например, на блокпосту.

Изобретение относится к производству баллистических композитов и касается композитного материала для изготовления пуленепробиваемого изделия. Содержит по меньшей мере два полотняных слоя, содержащих волокна с высокой прочностью на растяжение, и по меньшей мере одну пленку из поливинилбутираля, причем пленка из поливинилбутираля имеет толщину от 30 до 70 мкм.

Изобретение относится к средствам защиты от механического воздействия поражающих элементов и может быть использовано для повышения боевой живучести технических объектов, например летательных аппаратов.

Изобретение относится к области обеспечения безопасности взрывоопасных материалов и изделий. Противокумулятивное средство защиты состоит из сеточных металлических отклоняющих элементов, размещенных между тонкостенными плоскопараллельными листами и выполненных в виде гофра с углом при вершинах гофра 20…30 градусов, и керамических элементов, также выполненых в виде гофра с углом при вершинах этого гофра 40…60 градусов и размещенных между тонкостенными плоскопараллельными листами.

Изобретение относится к бронезащитной структуре и способу ее производства. Бронезащитная структура состоит из пористого открытоячеистого алюминия, содержащего 60-70% открытых взаимосообщающихся пор с диаметром в диапазоне от 0,14 мм до 0,5 мм.

Изобретение относится к средствам защиты транспортных и индивидуальных устройств от осколков и пуль стрелкового оружия. Слоистая бронеплита содержит лицевой, средний и тыльный слои из алюминиевых сплавов.

Мобильная система обучения населения содержит транспортное средство с тремя учебными местами: лекционным залом и двумя тренажерными комплексами. Лекционный зал оборудован на базе выносной пневмокаркасной палатки.

Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, которое может использоваться для производства защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони, а также к способу его производства. Изделие содержит по меньшей мере одну тканую тканевую структуру, имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна с прочностью по меньшей мере 1100 МПа, в соответствии со стандартом ASTM D-885. Высокопрочные волокна соединены вместе для формирования тканой ткани тканой тканевой структуры, а термопластические волокна имеют массовый процент относительно массы тканой тканевой структуры, составляющий от 5 до 35. Причем термопластические волокна предпочтительно в виде негофрированной ткани лежат на тканой ткани и соединены с тканой тканью основной нитью иили уточной нитью тканой ткани из высокопрочных волокон. При этом отсутствуют какие-либо дополнительные соединительные нити или нетекстильные соединительные средства для соединения между тканой тканью и термопластическими волокнами. Стойкое к проникновению изделие обладает свойствами защиты от удара иили антибаллистическими свойствами. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх