Баллистически стойкая ткань и пулезащитный тканый пакет на ее основе

 

Использование: в защитной одежде специального назначения, в частности в бронежилетах. Сущность изобретения: в баллистически стойкую ткань на основе высокомодульных волокон с полотняным или саржевым переплетением базовых нитей дополнительно введены армирующие нити из высокомодульных арамидных волокон с линейной плотностью, превышающей базовые нити в 2 4 раза, с шагом между армирующими нитями 5 50 мм. Армирующие нити могут быть введены как в направлении утка и основы, так и в направлении только утка. Базовые нити из высокомодульного арамидного волокна могут чередоваться с полиолефиновыми и алифатическими полиамидными волокнами. На основе указанной баллистически стойкой ткани выполнен пулезащитный тканый пакет, слои ткани которого расположены один относительно другого под углом 0 90°. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к разработке технических тканей, предназначенных для защитной одежды специального назначения, а именно к баллистически стойким тканям.

Известны баллистически стойкие ткани на основе арамидных волокон Кевлар-29, 49 фирмы "Dupont" полотняного переплетения, используемые для изготовления средств индивидуальной защиты, в частности бронежилетов.

Известны также отечественные баллистически стойкие ткани на основе высокомодульных арамидных волокон СВМ и Армос, используемые в производстве бронежилетов [1, 2] Однако эти ткани обладают недостаточно высокими эксплуатационными свойствами.

Наиболее близкой по назначению и технической сущности к предлагаемой является ткань полотняного переплетения или саржевого переплетения из нитей СВМ линейной плотностью 29,4 текс с плотностью ткани на основе и утку 200 ± 10 нитей арт. 56319, вес 1 м² ткани 130 г [2] Однако эта ткань обладает недостаточно эффективной баллистической стойкостью.

Технической задачей изобретения является повышение баллистической стойкости серийно выпускаемых тканей типа арт. 56319 без существенного увеличения ее веса.

Для этого предлагается в баллистически стойкую ткань с полотняным или саржевым переплетением базовых нитей из высокомодульных арамидных волокон одинаковой линейной плотности по основе и утку дополнительно ввести армирующие нити также из высокомодульных арамидных волокон, но с более высокой линейной плотностью, превышающей базовые волокна в 2-4 раза, с шагом между армирующими нитями, равными 5-50 мм.

Базовые нити из высокомодульного арамидного волокна могут в соответствии с изобретением чередоваться с полиолефиновыми или с алифатическими полиамидными волокнами.

Армирующие нити могут быть введены как в направлении основы и утка, так и в направлении только утка.

Введение армирующих нитей большого диаметра с определенным экспериментально установленным шагом в структуру баллистически стойкой ткани создает дополнительный усиливающий каркас для базового тканого волокна и повышает изгибоустойчивость и работу разрушения ткани.

Создание на пути летящей пули или осколков преграды с изменяющейся баллистической стойкостью по ее поверхности при их ударе о поверхность ткани вызывает отклонение их траектории и увеличение рассеивания их кинетической энергии в большей мере, чем при взаимодействии пули и осколков со стандартными тканями типа арт. 56319. обр, 8601.

Повышение баллистической стойкости ткани за счет введения с шагом 5-50 мм армирующих волокон в 2-4 раза большего диаметра, чем диаметр волокон основного фона ткани позволило частично заменить базовые нити из высокомодульных арамидных волокон на нити из более дешевых алифатических полиамидных волокон или из полиолефиновых волокон при сохранении на необходимом уровне баллистической стойкости ткани в целом.

Известен пулезащитный тканый пакет, который содержит тканые слои на основе арамидных волокон Кевлар. Для повышения баллистической стойкости такого материала на тканые слои наносят 7-13 мас. термопластичного связующего [3] Однако такой пакет не является достаточно гибким, гигиеничным и удобным при использовании в бронежилетах.

Известен также пулезащитный тканый пакет, состоящий из последовательно расположенных слоев ткани из высокомодульного волокна типа СВМ, ткани из высокомодульного волокна, пропитанного полимерным связующим и слоев войлока, расположенных между ними [4] Недостатком его является сложность в изготовлении, плохая воздухопроницаемость и жесткость конструкции, что создает дискомфорт при ношении бронежилета из тканого материла.

Другой технической задачей изобретения является создание пулезащитного тканого пакета на основе предлагаемой ткани с высокой баллистической стойкостью к пуле пистолета Макарова калибром 9 мм, воздухопроницаемостью и гибкостью.

Для этого предлагается пулезащитный тканый пакет, состоящий из последовательно расположенных слоев ткани из высокомодульных арамидных волокон, причем ткани дополнительно армированы по основе и утку нитью из высокомодульных арамидных волокон с линейной плотностью, превышающей базовые в 2-4 раза, с шагом между армирующими нитями, составляющими 5-50 мм.

В качестве базовых синтетических нитей баллистически стойкой ткани могут быть либо только нити из высокомодульных арамидных волокон СВМ, либо они чередуются с нитями из высокопрочных полиолефиновых или алифатических полиамидных волокон.

Армирующие же нити содержатся либо в основе и утке, либо только в утке. Тканые слои получены полотняным или саржевым переплетением нитей и в пулезащитном тканом пакете могут быть расположены относительно друг друга под углом 0-90^о.

Наличие в структуре тканых слоев более толстых армирующих нитей, чем нити базовые формирующие полотно ткани, дает возможность образовать фиксированные микрозазоры между слоями, что фактически дозированно увеличивает толщину конструкции и, соответственно, путь торможения пули при прохождении такого тканого пакета.

Армирующие нити большего диаметра, увеличивая микрорельеф ткани, также увеличивают коэффициент трения между ткаными слоями, содержащими их, при деформировании тканей при ударе пули или осколков снаряда.

Кроме того, создание на пути летящей пули или осколков многослойной тканой конструкции с высокой изгибоустойчивостью, изменяющейся баллистической стойкостью как по поверхности ткани, так и по глубине ее конструкции вызывает отклонение их траектории с дополнительным рассеиванием кинетической энергии, что приводит к повышению работы разрушения тканых пакетов на ее основе.

Для подтверждения технического результата изобретения были изготовлены экспериментальные ткани полотняного и саржевого переплетений нитей по типу ткани арт. 56319, где базовые нити основы и утка выполнены из волокон СВМ или чередующимися с полиолефиновыми или алифатическими полиамидными волокнами линейной плотности 29,4 текс, а армирующие нити выполнены из волокон СВМ с линейной плотностью 58,8 и 100 текс и введены в ткань с шагом 5-50 мм по основе и (или) утку.

Баллистическая стойкость пулезащитного тканого пакета на основе предлагаемой ткани оценивалась по стандартной методике, принятой в НИИ спецтехники МВД РФ и отвечающей требованиям специальных огнестрельных испытаний средств индивидуальной бронезащиты их деталей и частей бронематериалов.

Образцы размером 200 х 200 мм, собранные в пакет из 25 слоев с закрепленными в углах образцов краями, прикладывались к поверхности мастичного блока.

Испытания проводили выстрелами из пистолета ПМ по нормали с дистанции двух метров штатными патронами.

В процессе испытаний оценивали количество пробитых слоев, характер разрушения слоев, глубину внедрения тыльных слоев образца в мастичный блок (отдулина).

Результаты испытаний приведены в таблице.

Данные таблицы показывают, что образцы 4а-д, 5, 6а-е, 7в-г пулезащитного тканого пакета в соответствии с формулой изобретения обладают наиболее высокими пулезащитными свойствами.

По стандартам баллистически стойкая ткань считается эффективной, если количество пробитых слоев тканого пакета, собранного из нее, не превышает 50% в рассмотренных случаях количество пробитых слоев не превышает 24% (образец 5).

Предельно допустимая величина отдулины не должна превышать 22 мм принята за 1,2 в образце 2. В рассмотренном случае материал по изобретению обеспечивает величину отдулины не более 12-14 мм (образцы 4а, 6а, в, д). Эти показатели защитных свойств в 1,3-1,6 раза лучше, чем у стандартных образцов 1, 2, 3 материала, а также образцов 4д, 6в, 7а, б, изготовленных за пределами значений отличительных признаков. Увеличение шага введения армирующей нити свыше 50 мм в ткани, а также увеличение содержания в тканях из базовых арамидных нитей синтетических алифатических полиамидных или полиолефиновых нитей свыше 25% по массе снижает баллистическую стойкость таких тканей.

Формула изобретения

1. Баллистически стойкая ткань с полотняным или саржевым переплетением базовых нитей из высокопрочных синтетических волокон по основе и утку, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит армирующую нить из высокомодульных арамидных волокон с линейной плотностью, превышающей базовые нити в 2 4 раза, с шагом между армирующими нитями, составляющим 5 50 мм.

2. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что базовые нити выполнены из высокомодульных арамидных волокон.

3. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что базовые нити выполнены чередующимися из высокомодульных арамидных волокон и полиолефиновых волокон.

4. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что базовые нити выполнены чередующимися из высокомодульных арамидных и алифатических полиамидных волокон.

5. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что она содержит армирующую нить по основе и утку, 6. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что она содержит армирующую нить по утку.

7. Пулезащитный тканый пакет, состоящий из последовательно расположенных слоев ткани из высокопрочных синтетических волокон, отличающийся тем, что ткань выполнена в соответствии с пп.1 6, а слои ткани расположены один относительно другого под углом 0 90^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4