CZ2016140A3 - Způsob výroby balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranný pancíř - Google Patents
Způsob výroby balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranný pancíř Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2016140A3 CZ2016140A3 CZ2016-140A CZ2016140A CZ2016140A3 CZ 2016140 A3 CZ2016140 A3 CZ 2016140A3 CZ 2016140 A CZ2016140 A CZ 2016140A CZ 2016140 A3 CZ2016140 A3 CZ 2016140A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- ballistic
- resistant composite
- layer
- polyethylene
- film
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 46
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 17
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 6
- 239000004830 Super Glue Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- FGBJXOREULPLGL-UHFFFAOYSA-N ethyl cyanoacrylate Chemical compound CCOC(=O)C(=C)C#N FGBJXOREULPLGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 60
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 14
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical group 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000575 polymersome Polymers 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229920013730 reactive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Způsob výroby balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranný pancíř, zejména vkládaného do balistických ochranných vest a tvořeného dvěma vrstvami vzájemně spojenými, z nichž spodní vrstvu představují slisované fólie a horní vrstvu pancíř z oxidu hliníku nebo z karbidu křemíku. Spodní vrstvu tvoří na sebe navrstvené fólie vyřezané do požadovaného rozměru z polyetylenu nebo z polypropylenu o ultra vysoké molekulární hmotnosti o jednotkové tloušťce fólie od 10 .mi.m do 100 .mi.m, které se slisují za tlaku nepřesahujícího 0,5 MPa po dobu od 10 minut do 30 minut při působení teploty nejvýše 129 .degree.C, načež se na vnitřní stranu horní vrstvy ochranného pancíře o tloušťce od 5 mm do 12,5 mm z oxidu hlinitého nebo z karbidu křemíku nalepí pojivem na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu přechodová pojicí vrstva tvořená modifikovanou fólií polyetylenu nebo polypropylenu o ultra vysoké molekulární hmotnosti o jednotkové tloušťce fólie od 10 do 100 .mi.m, přičemž před nalepením fólie se provede její modifikace za působení plošné atmosférické plazmy po dobu od 1 vteřiny do 10 vteřiny při výkonu od 100 W do 1000 W a balisticky odolný kompozit se dokončí vzájemným spojením spodní vrstvy a horní vrstvy ochranného pancíře prostřednictvím pojiva na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu při pokojové teplotě a atmosférickém tlaku.
Description
Vynález se týká výroby a technologického postupu při realizaci balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranné pancíře, který je svým charakterem vhodný pro použití v osobní balistické ochraně jednotlivce jako balistická vložka ochranné vesty. Balisticky odolný kompozit je možno podle normy konstruovat na různé stupně odolnosti proti prostřelení střelami různé ráže a také o různé energii.
Dosavadní stav techniky
Balisticky odolné kompozity na bázi kov-textil jsou známé a vhodné pro nošení jednotlivcem v ochranné vestě, avšak jejich textilní složka je nejčastěji založena na materiálu z polyaromatických polyamidů, který má nejvyšší schopnost být smáčen pojivém ze všech vhodných vláken pro výrobu balisticky ochranné textilie a zároveň vydrží vysoké teploty a vysoký tlak během laminace na kovovou část pancíře.
Dalším podobným a vhodným textilním materiálem pro výrobu obdobného kompozitu je polyolefinové vlákno o ultra vysoké molekulární hmotnosti, které je možno na kovovou desku laminovat pouze za teploty těsně pod teplotou tání polyolefínového vlákna a ve vakuu, avšak textilní materiál musí být ve formě naimpregnované textilie polymerní m pojivém. Jinak hrozí, že textilní část nevratně degraduje.
V mezinárodní přihlášce vynálezu WO 2007/122009 zveřejněné 01.11.2007 se uvádí balisticky odolný vícevrstvý materiál vytvořený z polymeru. V každé vrstvě jsou postupně vedle sebe naskládány jednotlivé pásky polymeru tak, aby se vzájemně nepřekrývaly ale také s minimální mezerou mezi jednotlivými pásky. Další vrstvy pásků jsou vždy kladeny v jiném úhlu k předchozí vrstvě pásků. Použitý polymer může být polyolefin, polyester, polyvinylalkohol, polyamid, polyakrylonitril. Po navrstvení potřebného počtu vrstev polymeru se provede jejich slisování při tlaku 0,75 GPa až 3,0 GPa a při pokojové teplotě za případného použití pojivá. Počet jednosměrných vrstev polymerových pásků se udává alespoň 40. Takto vytvořené vrstvy polymeru jsou spojeny s materiálem vybraným ze skupiny keramika, ocel, aluminium, titan, sklo, grafit nebo z jejich kombinací či slitin. Spojení probíhá při tlaku 7 MPa až 35 MPa a při teplotě 100 °C až 140 °C po dobu 5 minut až 120 minut. Tlak se následně udržuje až do vychladnutí. Tloušťka použitého anorganického materiálu je nejvýše 50 mm. Mezi navrstvený polymer a anorganický materiál se při vzájemném spojování vkládá spojovací vrstva obsahující tkanou nebo netkanou vrstvu anorganického vlákna.
Obdobné řešení je obsahem mezinárodní přihlášky WO 2007/122010 zveřejněné 01.11.2007. Obsahem je také balisticky odolný materiál, dále výroba lan a výroba sportovního vybavení s využitím tohoto materiálu pro balisticky odolné vesty či pancéřové desky. Rovněž i v tomto případě jsou jednotlivé vrstvy polymeru vytvořeny z vedle sebe
2- X naskládaných pásků. V každé vrstvě jsou postupně vedle sebe naskládány jednotlivé pásky polymeru tak, aby se pokud možno vzájemně nepřekrývaly a také s minimální mezerou mezi jednotlivými pásky. Další vrstvy pásků jsou vždy kladeny v jiném úhlu k předchozí vrstvě pásků. Zde jsou jednotlivé pásky polymeru doplněny o jednosměrně orientovaná výztužná vlákna s případným použitím pojivá pro zajištění polohy výztužných vláken. Jako výztužná vlákna jsou použita organická nebo anorganická vlákna či jejich směsi. Výztužná vlákna příkladně tvoří vlákna kovová, skleněná, uhlíková, keramická, polymerní, polyolefmová, polyvinylalkoholová, polyakrylonitrilová, aromatická polyamidová vlákna atd. Další postup výroby tohoto balisticky odolného materiálu je shodný se shora uvedeným předchozím postupem.
Cílem vynálezu je vytvoření balisticky odolného kompozitu bez nutnosti použít vysokého tlaku a vysoké teploty a časových mezikroků ajeho účelem je příprava balisticky odolného kompozitu na bázi kov-polyolefín, který je buď lehčí než kompozit na bázi kovpolyaromatický polyamid nebo odolnější. Tento technologický proces však není možné aplikovat na polyolefinové tkaniny, protože neobsahují ochrannou polymerní vrstvu.
Podstata vynálezu
Polyolefiny jsou organické sloučeniny na bázi uhlíků a vodíků, kde základní jednotkou polymeru je alken, jehož následnou polymerizací a rozdělením dvojné vazby mezi dvěma uhlíky vznikají dlouhé řetězce polymeru. Pokud je během přípravy polymeru využito některé technologie orientující atomy do ideálních geometrických poloh, řetězce jsou perfektně lineárně srovnané a nahuštěné vedle sebe, čímž dochází ke zvyšování molekulární hmotnosti polymeru. Tímto procesem vznikají polyetylény a polypropyleny o ultra vysoké molekulární hmotnosti a odlišují se od tzv. nízkomolekulárních. Vysokomolekulámí polyolefiny mají mnohanásobně vyšší hodnoty mechanických vlastností než polyolefiny o nízké molekulární hmotnosti. Pro balistické kompozity je vhodné kombinovat tyto vlastnosti s vysokou pevností, tvrdostí a houževnatostí kovů, • · · · • · zejména oxidů a karbidů kovů. Aby však došlo k vytvoření takového produktu je zapotřebí mezi sebou spojit anorganickou a organickou část kompozitu. Tyto obě části se však obvykle liší schopností smáčet svůj povrch a tedy možností na jejich povrch nanést pojivo či lepidlo, které na povrchu organické části kompozitu ulpí a obě části pevně spojí. V případě odlišností ve vlastnostech povrchů jednotlivých částí kompozitu je nutné jeden z materiálů vhodně upravit, aby byl svým chováním podobný co nejvíce druhému použitému materiálu. Obvykle je jednodušší upravit organickou část kompozitu a to buď chemicky nebo fyzikálně.
Balisticky odolný kompozit pro osobní ochranný pancíř tvoří dvě vzájemně spojené vrstvy, z nichž spodní vrstvu představují slisované fólie a horní vrstvu pancíř z oxidu hlinitého nebo pancíř z karbidu křemíku.
Podstatou vynálezu je, že spodní vrstvu tvoří na sebe navrstvené fólie vyřezané do požadovaného rozměru z polyetylénu nebo z polypropylenu o ultra vysoké molekulární hmotnosti o jednotkové tloušťce fólie od 10 do 100 pm, které se lisují za tlaku nepřesahujícího 0,5 MPa po dobu od 10 minut do 30 minut při působení teploty nejvýše 129 °C. Další krok výroby odolného kompozitu představuje nalepení modifikované fólie polyetylénu nebo polypropylenu na vnitřní stranu horní vrstvy ochranného pancíře o tloušťce zpravidla od 5 mm do 12,5 mm vyrobeného z oxidu hlinitého nebo z karbidu křemíku. Pro vytvoření horní vrstvy ochranného pancíře se použije deska o požadovaných rozměrech a tloušťce. V alternativním provedení se pro vytvoření horní vrstvy ochranného pancíře použijí dílce o požadovaných rozměrech a tloušťce z oxidu hlinitého nebo z karbidu křemíku, které jsou mezi sebou pospojovány kyanoakrylátovým lepidlem.
K nalepení modifikované fólie z polyetylénu nebo z polypropylenu na vnitřní stranu horní vrstvy ochranného pancíře se užije pojivo na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu. Nalepená modifikovaná fólie představuje přechodovou pojící vrstvu mezi spodní vrstvou balisticky odolného kompozitu a horní vrstvou balisticky odolného kompozitu a tvoří ji fólie o ultra vysoké molekulární hmotnosti o jednotkové tloušťce fólie od 10 do 100 pm. Před nalepením fólie se provede její modifikace a to za působení plošné atmosférické plazmy po dobu od 1 vteřiny do 10 vteřin při výkonu od 100 W do 1000 W. Balisticky odolný kompozit se dokončí vzájemným spojením spodní vrstvy a horní vrstvy ochranného pancíře prostřednictvím pojivá na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu při pokojové teplotě a atmosférickém tlaku.
Na sebe vrstvené fólie z polyetylénu nebo z polypropylenu o ultra vysoké molekulární hmotnosti se užijí v počtu 80 až 150 vrstev a jsou na sebe s výhodou kladeny překřížené. Vhodné je také jednotlivé fólie z polyetylénu nebo z polypropylenu před použitím naimpregnovat polymerním pojivém.
Pojivo na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu se nanese ve vrstvě od 10 pm do 30 pm v celé ploše na modifikovanou fólii polyetylénu nebo polypropylenu. Pojivo je možno na fólii z polyetylénu nebo z polypropylenu nanést buď rozstřikem tlakovou termopistolí nebo zařízením s perforovanými válci, ze kterých se rovnoměrně pod tlakem pojivo vytlačuje na modifikovanou fólii.
Příkladvuskutečnění vynálezu
Pojivo na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu vykazuje velice nízkou adhezi k polymernímu polyolefinovému materiálu ale vysokou adhezi k homí kovové části vrstvy z oxidu hliníku nebo z karbidu křemíku. Modifikací fólie jakožto přechodové pojící vrstvy je možno získat podobné povrchové vlastnosti jako vykazuje kovová část kompozitu. Pro úpravu použitého polymerního materiálu byla vybrána metoda, při které je využito zvýšení povrchového napětí polymerního materiálu pomocí atmosférické plazmy. Vhodné jednosložkové termoplastické reaktivní polymemí pojivo bylo vybráno na základě několika provedených zkoušek a jeho základem je reaktivní polyuretan.
Rozměrové parametry obou druhů komponentů pro výrobu balisticky odolného kompozitu mohou být různé podle určení výsledného použití produktu. Polyolefínová slisovaná deska založená na počtu 80 až 150 vrstev fólie je sama o sobě bez užití homí kovové části vrstvy z oxidu hliníku nebo z karbidu křemíku balisticky odolná ve stupni III+ a to na základě hodnot USA technické normy odolnosti osobních pancířů vůči střele ráže 5,56x45 mm NATO o rychlosti od 772 m/vteřinu do 930 m/vteřinu a energii od 1700 J do 1830 J. Polyolefínová slisovaná deska v kombinaci s kovovou deskou zvyšuje svoji odolnost až na stupeň IV podle uvedené normy a zastaví střelu ráže 7,62x51 mm NATO o rychlosti od 790 m/vteřinu do 833 m/vteřinu a s energií od 3304 J do 3506 J.
Základem balisticky odolného kompozitu vyrobeného popsanou technologií je vždy deska z oxidu hlinitého nebo z karbidu křemíku tloušťky od 5 mm do 12,5 mm. Deska může být vytvořena jako monolit nebo je složena z jednotlivých dílků vzájemně pospojovaných slepením. Slisovaná kompozitní deska z polyolefinové fólie vykazuje zpravidla rovněž tloušťku od 5 mm do 12,5 mm a je zpravidla vytvořena z jednosměrných křížem kladených fóliových dílů polyetylénu nebo polypropylenu o ultra vysoké molekulární hmotnosti v počtu 80 až 150 vrstev tohoto materiálu k sobě slisovaných za působení teploty nejvýše 129 °C, tedy blízko pod teplotou tání tohoto materiálu a tlaku nepřesahujícímu 0,5 MPa po dobu od 10 minut do 30 minut. Pro nalaminování slisované kompozitní desky z polyetylénu nebo z polypropylenu na kovovou desku je nejprve nutné nalaminovat jednu vrstvu modifikované fólie z polyolefmu o ultra vysoké molekulární hmotnosti na vnitřní stranu kovové části odolného kompozitu, kde modifikovaná fólie z polyolefmu tvoří přechodovou pojící vrstvu. K nalepení přechodové pojící fóliové vrstvy z polyolefmu se užije termoplastické reaktivní polyuretanové pojivo nanesené v celé ploše na vnitřní stranu kovové části odolného kompozitu v tloušťce od 10 pm do 30 pm. Jednotlivé užité fólie z polyetylénu nebo z polypropylenu se před vlastním použitím s výhodou naimpregnují polymerním pojivém.
Termoplastické reaktivní polyuretanové pojivo lze nanášet buď rozstřikem tlakovou termopistoty nebo nejlépe zařízením s perforovanými válci, ze kterých se rovnoměrně pod tlakem nanáší pojivo na vnitřní stranu kovové části odolného kompozitu, na kterou je přiložena modifikovaná vrstva fólie, která je dalším válcem opět přitlačena ke kovové části odolného kompozitu. Během prvních několika minut nastává proces zesíťování reaktivního polyuretanového pojivá a do jedné hodiny od aplikace nalepení polyolefinové fólie dochází k zesíťování a pevnost spoje přesahuje hodnotu 70 %. V mezičase je možné na tuto modifikovanou fólii nalepit shodným pojivém spodní kompozitní desku z navrstvených a slisovaných fólií o požadovaném počtu vrstev, které odpovídají výsledné balistické odolnosti. Vzhledem k tomu, že z reaktivního polymerního pojivá na bázi polyuretanu se během procesu zrání neuvolňují žádné těkavé látky, lze pro 100 % zesíťování pojivá a vyzrání celého kompozitu zvolit doporučenou dobu 72 hodin, během které již může probíhat expedice osobního ochranného pancíře.
Balisticky odolný kompozit se dokončí vzájemným spojením spodní vrstvy a homí vrstvy ochranného pancíře prostřednictvím pojivá na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu při pokojové teplotě a atmosférickém tlaku. Technologický postup výroby je výhodný také tím, že probíhá v reálném čase, za pokojové teploty a při atmosférickém tlaku. Umožňuje stavebnicový systém řešení výroby, protože slisované kompozitové desky z polyolefmu je možné používat i samostatně, jedná se o tzv. stand-alone pancíře v odolnostním stupni ΙΠ+ a kovovou homí vrstvu pancíře je možno připojit k dolní vrstvě pancíře později podle požadovaného odolnostního stupně ochranného pancíře a to opět v různé tloušťce a druhu materiálu homí vrstvy pancíře.
Příklad 1
Balisticky odolný kompozit byl vytvořen z dolní vrstvy na sebe navrstvené fólie vyřezané do požadovaného rozměru z polyetylénu a z homí vrstvy pancíře z oxidu hlinitého o zvolené velikosti 300 mm x 300 mm a tloušťky 12,5 mm. Užitá fólie vykazovala střední tloušťku 30 pm a bylo použito 120 vrstev fólie slisovaných do kompaktní desky za tlaku nepřesahujícího 0,5 MPa při teplotě 120 °C a to po dobu 20 minut. Jednotlivé fólie o ultra vysoké molekulární hmotnosti byly před vlastním použitím naimpregnovány polymemím pojivém a do vrstvy poskládány křížem.
Přechodová pojící vrstva mezi dolní vrstvou a homí vrstvou pancíře byla vytvořena z modifikované fólie polyetylénu o ultra vysoké molekulární hmotnosti a o jednotkové tloušťce fólie 30 pm. Modifikace fólie před jejím nalepením na vnitřní stranu homí vrstvy pancíře byla provedena působením plošné atmosférické plazmy po dobu 6 vteřin při výkonu 600 W. Následně byla přechodová pojící vrstva z modifikované polyetylenové fólie nalepena na vnitřní stranu homí vrstvy pancíře pojivém na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu. K nalepení bylo užito lepidlo obchodního označení JowathermReaktant 601.10 PUR Hot Melt. Pojivo bylo s výhodou na vnitřní stranu homí vrstvy pancíře naneseno pomocí tlakové termopistole a to ve vrstvě 30 pm.
Balisticky odolný kompozit byl dokončen vzájemným spojením spodní vrstvy a homí vrstvy ochranného pancíře opět prostřednictvím pojivá na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu při pokojové teplotě a při atmosférickém tlaku.
Výsledný balistický kompozit byl ponechán 72 hodin, aby došlo k jeho plnému vyzrání.
Balistická odolnost takto připraveného kompozitu byla stanovena zkouškou podle normy NIJ 0101.06 na stupeň IV, tedy odolnost proti prostřelení střelou ráže 7,62x51 mm NATO o rychlosti od 790 m/vteřinu do 833 m/vteřinu a energii od 3304 J do 3506 J.
Příklad 2
Příprava kompozitu zůstává stejná jako v příkladu 1, pouze doba modifikace přechodové pojící vrstvy z polyetylenové fólie atmosférickou plazmou následně nalepené na vnitřní • · · · • · • ·
stranu horní vrstvy pancíře byla 5 vteřin s výkonem 1000 W. Další technologický postup je totožný s příkladem 1.
Balistická odolnost kompozitu byla stanovena zkouškou podle normy NU 0101.06 na stupeň IV, tedy odolné proti prostřelení střelou ráže 7,62x51 mm NATO o rychlosti od 790 m/vteřinu do 833 m/vteřinu a energii od 3304 J do 3506 J.
Příklad 3
Příprava balisticky odolného kompozitu zůstává stejná jako v příkladu 1, pouze doba úpravy přechodové pojící vrstvy z polypropylenu atmosférickou plazmou je 5 vteřin s výkonem 1000 W. Kovová horní vrstva kompozitu je tvořena deskou z karbidu křemíku rozměru 300 x 300 mm o tloušťce 10 mm. Počet užitých vrstev polypropylenové fólie slisovaných do kompaktní desky je 150 listů o ultra vysoké molekulární hmotnosti a o jednotkové tloušťce fólie 20 pm. Další technologický postup je totožný s příkladem 1.
Balistická odolnost kompozitu byla stanovena zkouškou podle normy NU 0101.06 na stupeň IV, tedy odolné proti prostřelení střelou ráže 7,62x51 mm NATO o rychlosti od 790 m/vteřinu do 833 m/vteřinu a s energií od 3304 J do 3506 J.
Příklad 4
Příprava odolného kompozitu zůstává stejná jako v příkladu 1 včetně úpravy polyetylenové přechodové fólie o ultra vysoké molekulární hmotnosti a o jednotkové tloušťce fólie 30 pm atmosférickou plazmou. Kovová část kompozitu je tvořena deskou z karbidu křemíku rozměru 300 x 300 mm a tloušťky 5 mm složenou ze šestiúhelníků karbidu křemíku o délce hrany 30 mm spojených mezi sebou kyanoakrylátovým lepidlem. Počet vrstev slisované polyetylenové fólie je 150 listů. Další technologický postup je totožný s příkladem 1.
Balistická odolnost kompozitu byla stanovena zkouškou podle normy NU 0101.06 na stupeň IV, tedy odolné proti prostřelení střelou ráže 7,62x51 mm NATO o rychlosti od 790 m/vteřinu do 833 m/vteřinu a o energii od 3304 J do 3506 J.
Příklad 5
Příprava dolní vrstvy ochranného kompozitu z na sebe navrstvené a slisované fólie vyřezané do požadovaného rozměru z polyetylénu zůstává stejná jako v příkladu 1, pouze počet vrstev fólie je 150 listů. Takto připravený ochranný kompozit je přímo užit do ochranné protibalistické vesty a jeho balistická odolnost byla stanovena zkouškou podle normy NU 0101.06 na stupeň ΙΠ, tedy odolné proti prostřelení střelou ráže 5,56x45 mm NATO o rychlosti od 772 m/vteřinu do 930 m/vteřinu a o energii od 1700 J do 1830 J.
Na tuto dolní vrstvu ochranného kompozitu z polyetylenových fólií může být dodatečně nalaminována horní kovová ochranná vrstva v souladu s popsaným postupem v příkladu 1. Polyetylenová slisovaná deska v kombinaci s kovovou deskou zvyšuje svoji odolnost až na stupeň IV podle uvedené normy.
Claims (8)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranný pancíř, zejména vkládaného do balistických ochranných vest a tvořeného dvěma vrstvami vzájemně spojenými, z nichž spodní vrstvu představují slisované fólie a homí vrstvu pancíř z oxidu hliníku nebo z karbidu křemíku, vyznačený tím, že spodní vrstvu tvoří na sebe navrstvené fólie vyřezané do požadovaného rozměru z polyetylénu nebo z polypropylenu o ultra vysoké molekulární hmotnosti o jednotkové tloušťce fólie od 10 pm do 100 pm, které se slisují za tlaku nepřesahujícího 0,5 MPa po dobu od 10 minut do 30 minut při působení teploty nejvýše 129 °C, načež se na vnitřní stranu homí vrstvy ochranného pancíře o tloušťce od 5 mm do 12,5 mm z oxidu hlinitého nebo z karbidu křemíku nalepí pojivém na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu přechodová pojící vrstva tvořená modifikovanou fólií polyetylénu nebo polypropylenu o ultra vysoké molekulární hmotnosti o jednotkové tloušťce fólie od 10 do 100 pm, přičemž před nalepením fólie se provede její modifikace za působení plošné atmosférické plazmy po dobu od 1 vteřiny do 10 vteřin při výkonu od 100 W do 1000 W a balisticky odolný kompozit se dokončí vzájemným spojením spodní vrstvy a homí vrstvy ochranného pancíře prostřednictvím pojivá na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu při pokojové teplotě a atmosférickém tlaku.
- 2. Způsob výroby balisticky odolného kompozitu podle nároku 1, vyznačený tím, že na sebe vrstvené fólie z polyetylénu nebo z polypropylenu o ultra vysoké molekulární hmotnosti se užijí v počtu 80 až 150 vrstev.
- 3. Způsob výroby balisticky odolného kompozitu podle nároku 1, vyznačený tím, že fólie z polyetylénu nebo z polypropylenu se na sebe kladou překřížené.
- 4. Způsob výroby balisticky odolného kompozitu podle nároku 1, vyznačený tím, že jednotlivé fólie z polyetylénu nebo z polypropylenu se před použitím naimpregnují polymerním pojivém.
- 5. Způsob výroby balisticky odolného kompozitu podle nároku 1, vyznačený tím, že pojivo na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu se nanese ve vrstvě od 10 pm do 30 pm v celé ploše na modifikovanou fólii polyetylénu nebo polypropylenu.
- 6. Způsob výroby balisticky odolného kompozitu podle nároku 5, vyznačený tím, že pojivo na bázi termoplastického reaktivního polyuretanu se nanese na modifikovanou fólii polyetylénu nebo polypropylenu buď rozstřikem tlakovou termopistol^ nebo zařízením s perforovanými válci, ze kterých se rovnoměrně pod tlakem pojivo vytlačuje na modifikovanou fólii.
- 7. Způsob výroby balisticky odolného kompozitu podle nároku 1, vyznačený tím, že pro vytvoření homí vrstvy ochranného pancíře se použije deska o požadovaných rozměrech a tloušťce z oxidu hlinitého nebo z karbidu křemíku.
- 8. Způsob výroby balisticky odolného kompozitu podle nároku 1, vyznačený tím, že pro vytvoření homí vrstvy ochranného pancíře se použijí dílce o požadovaných rozměrech a tloušťce z oxidu hlinitého nebo z karbidu křemíku, které jsou mezi sebou pospojovány kyanoakrylátovým lepidlem.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-140A CZ2016140A3 (cs) | 2016-03-10 | 2016-03-10 | Způsob výroby balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranný pancíř |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-140A CZ2016140A3 (cs) | 2016-03-10 | 2016-03-10 | Způsob výroby balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranný pancíř |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306737B6 CZ306737B6 (cs) | 2017-05-31 |
| CZ2016140A3 true CZ2016140A3 (cs) | 2017-05-31 |
Family
ID=59021106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-140A CZ2016140A3 (cs) | 2016-03-10 | 2016-03-10 | Způsob výroby balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranný pancíř |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2016140A3 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL105800A (en) * | 1992-07-09 | 1996-05-14 | Allied Signal Inc | Objects and vehicles are resistant to penetration and explosion |
| GB9307233D0 (en) * | 1993-04-07 | 1993-06-02 | Courtaulds Aerospace Ltd | Ceramic ballistic amour |
| US6890638B2 (en) * | 2002-10-10 | 2005-05-10 | Honeywell International Inc. | Ballistic resistant and fire resistant composite articles |
| BRPI0710941B1 (pt) * | 2006-04-26 | 2019-07-09 | Dsm Ip Assets B.V. | Folha de material de múltiplas camadas e artigo de resistência balística |
| EA014989B1 (ru) * | 2006-04-26 | 2011-04-29 | ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. | Лист многослойного материала, способ его получения и изделие |
| CN202511707U (zh) * | 2011-12-16 | 2012-10-31 | 宁波荣溢化纤科技有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯/碳化硅复合防弹板 |
| CN104142094A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-11-12 | 江苏威罗赛针织服饰有限公司 | 复合竹碳针织面料防弹衣 |
-
2016
- 2016-03-10 CZ CZ2016-140A patent/CZ2016140A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ306737B6 (cs) | 2017-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7964267B1 (en) | Ballistic-resistant panel including high modulus ultra high molecular weight polyethylene tape | |
| DK2679947T3 (en) | STACK OF LAW NO. 1 AND LAW NO. 2, A PANEL AND A SHOOTING ARTICLE INCLUDING THE STACK OR PANEL | |
| EP2109530B1 (en) | Process for obtaining a ballistic-resistant moulded article | |
| US7976932B1 (en) | Ballistic-resistant panel including high modulus ultra high molecular weight polyethylene tape | |
| US20120186433A1 (en) | Protective shield material | |
| JP2010530052A6 (ja) | 高弾性超高分子量ポリエチレンテープを含む耐弾道性パネル | |
| RS63636B1 (sr) | Meki balistički otporni pancir | |
| CN101479558B (zh) | 多层材料板及其制造方法 | |
| KR101913234B1 (ko) | 복수의 강성 요소들을 포함하는 다층형 구조를 갖춘 탄도 방탄물 | |
| US7972679B1 (en) | Ballistic-resistant article including one or more layers of cross-plied uhmwpe tape in combination with cross-plied fibers | |
| Jabbar et al. | Composite fabrication and joining | |
| CN110500918A (zh) | 微米尺度无机粉末逐层复合阶梯防刺树脂片及其制备方法与用途 | |
| CZ2016140A3 (cs) | Způsob výroby balisticky odolného kompozitu pro osobní ochranný pancíř | |
| US20220034632A1 (en) | A Reinforced Armor And A Process For Reinforcing An Armor By Composite Layering | |
| CN104105597B (zh) | 由超高分子量聚乙烯带制成的层合件 | |
| KR101559513B1 (ko) | 일방향 아라미드 시트와 폴리에틸렌 필름을 이용한 방탄복 및 이의 제조방법 | |
| US12235083B1 (en) | Ballistic personal protective equipment (PPE) body armor and methods of producing the same | |
| KR20140130220A (ko) | 다층 재료 시트 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20240310 |