EP2324320B1 - Penetrationshemmender artikel - Google Patents

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Publication number
EP2324320B1
EP2324320B1 EP09812698.0A EP09812698A EP2324320B1 EP 2324320 B1 EP2324320 B1 EP 2324320B1 EP 09812698 A EP09812698 A EP 09812698A EP 2324320 B1 EP2324320 B1 EP 2324320B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
penetration
sheath
article according
resistant article
package
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP09812698.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2324320A1 (de
Inventor
Christian Böttger
Jutta Meier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Aramid GmbH
Original Assignee
Teijin Aramid GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Aramid GmbH filed Critical Teijin Aramid GmbH
Priority to EP09812698.0A priority Critical patent/EP2324320B1/de
Publication of EP2324320A1 publication Critical patent/EP2324320A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2324320B1 publication Critical patent/EP2324320B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0471—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers
    • F41H5/0485—Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers all the layers being only fibre- or fabric-reinforced layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352—Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1362—Textile, fabric, cloth, or pile containing [e.g., web, net, woven, knitted, mesh, nonwoven, matted, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a penetration-inhibiting article comprising at least one package of laminates of at least one layer comprising fibers having a strength of at least 2000 MPa according to ASTM D-885 and at least one polymer material, wherein the at least one package is enclosed by a first separate protective cover.
  • Penetration inhibiting articles comprising laminates of fibers in a polymeric material are well known.
  • the document discloses WO 99/21446 A2 , which is considered as a starting point for the present invention, a ballistic resistant protective clothing comprising a plurality of fibers embedded in a polymeric material.
  • the stacked laminates may be provided with a woven sleeve, such as nylon or polyester fibers.
  • the risk of leakage of the projectile at the edge is particularly high, especially in the case of an angle bombardment of the penetration-inhibiting article.
  • a bullet which has already been slowed down by the penetration of laminates slips off the relatively smooth laminates and exits at the edge if it has too little energy to penetrate further laminates.
  • a bullet exiting in the periphery of the antiballistically effective package poses not only a risk of injury to the person carrying the penetration-inhibiting article, but also to persons who are in the vicinity of the wearer.
  • a penetration-inhibiting article comprising at least one package of laminates of at least one layer comprising fibers having a strength of at least 2000 MPa according to ASTM D-885 and at least one polymer material, wherein the at least one package is enclosed by a first separate protective cover and Furthermore, the at least one package is substantially completely enclosed by a second separate envelope, which is knitted or knitted in one piece or several pieces.
  • a penetration-inhibiting article is to be understood as meaning an article which has bullet-resistant and / or puncture-resistant properties.
  • fiber is intended to mean an elongated body whose longitudinal dimension is much larger than the transverse dimensions of width and thickness. Accordingly, the term “fiber” includes monofilaments, multifilaments, ribbon, yarn, strips, stacks and other forms of chopped, cut or discontinuous fibers and the like having regular or irregular cross sections. The term “fiber” also encompasses in each case a plurality of the abovementioned structures or the combination thereof.
  • the at least one package of laminates is also referred to below as an antiballistically effective package or package due to its anti-ballistic properties.
  • the package may also have anti-puncture properties.
  • the separate first protective cover is also referred to below as the protective cover.
  • the second separate wrapping can also only serve as cover to be named.
  • the sheaths as separate and listing a first protective sheath and a second sheath, it should be apparent that the protective sheath and sheath are two separate sheaths. A coating of the protective cover or the cover (completely or partially) should not be understood as an additional cover.
  • the one-piece or multi-piece knitted or knitted wrapper can also be referred to below as a one-piece wrapper, as a multi-piece wrapper or only as a wrapper.
  • a one-piece enclosure Under a one-piece enclosure is to be understood when the enclosure consists of only one piece and not a plurality of Umhüllungseinzelieri must be joined together to produce the envelope.
  • a one-piece enclosure is already made in the manufacture of one piece.
  • a round-knit hose is a one-piece covering in the sense of the invention.
  • this In the case of a knitted tube, this is preferably knitted so that the tube has no or only one open edge (passage).
  • a knitted or knitted hose having two or more passages in the form of open edges should be understood as integral in the context of the invention, if only the open edges must be closed to form the envelope (for example, by sewing).
  • An envelope which results from the fact that two or more individual parts are joined together, should not be understood as one piece in the sense of the invention.
  • a multi-piece wrapper according to the invention consists of individual parts which are assembled to produce the multi-piece wrapper.
  • a cover consisting of a front part and a back part, which are joined together, a multi-piece enclosure in the context of the invention.
  • a multi-piece wrapper may for example knitted by the meter, the front part and the back part being cut out of the meter.
  • the protective cover may consist of a water and dirt repellent and opaque material. Due to the protective cover preferably antiballistic material effective to be protected from moisture and sunlight. As the material, for example, an impermeable polymer film may be used for the protective cover.
  • the sheath consists at least in part of fibers having a strength of at least 900 MPa measured according to ASTM D-885.
  • the sheath consists at least in part of fibers having a tenacity of at least 1160 MPa as measured by ASTM D-885.
  • the sheath consists entirely of fibers having a strength of at least 900 MPa or the sheath consists entirely of fibers having a strength of at least 1160 MPa, more preferably the sheath consists wholly or partly of fibers having a strength of at least 2500 MPa, especially preferably at least 3000 MPa.
  • the strength of the fibers is measured according to ASTM D-885. If the sheath has, in addition to the fibers with the required minimum strength, further fibers, it is preferred if the other fibers have a lower strength. Although this advantageously avoids the edge leakage of a bullet through the use of high-strength fibers, the sheathing of the low strength fibers nevertheless does not become unnecessarily expensive or difficult.
  • the wrapper is substantially completely enclosed by the protective wrapper.
  • the antiballistic active package is preferably complete enclosed by the wrapping.
  • the protective cover is substantially completely enclosed by the enclosure. This means that the antiballistically effective package and the protective wrapper are substantially completely enclosed by the wrapper.
  • a substantially complete enclosure is to be understood when at least 80% of the surface of the object to be enclosed is enclosed. However, in a complete enclosure, the entire surface of the object to be enclosed is preferably enclosed.
  • the sheath fibers are polyethylene, polypropylene, aromatic polyamide, polybenzoaxazole, polybenzothiazole, polyester, polyamide, natural polymers or natural fibers (such as cotton or linen). It is also conceivable, if the envelope is made of more than one type of fiber or more than just one type of yarn.
  • the laminates are formed from fibers associated with one or more of the ultra high molecular weight polyethylenes, ultra high molecular weight polypropylenes, aromatic polyamides, polybenzoaxazoles, or polybenzothiazoles.
  • An example of a yarn of ultra high molecular weight polyethylene fibers is Spectra® or Dyneema®.
  • An example of an aromatic polyamide yarn is Twaron®.
  • the laminates it is possible for the laminates to be made from more than one type of fiber or more than one type of yarn.
  • the fibers for producing the sheath and the laminates are preferably in the form of yarn.
  • the yarns for making the cover and the laminates may be multifilament yarns, staple yarns or blends of multifilament and staple fibers.
  • the yarns preferably form a yarn layer in the laminate.
  • the yarns of the yarn layer are in a unidirectional structure in the laminates.
  • a possible example of a yarn layer in unidirectional structure is Twaron® LFT GF4 marketed by Teijin Aramid GmbH.
  • the yarns in the yarn layer are in a multidirectional structure or if the yarns are in the yarn layer as a fabric.
  • the package can be formed from laminates with yarns arranged unidirectionally in the yarn layer and from laminates with a fabric layer as the yarn layer.
  • the fabrics Twaron® T 751, T 730, CT 716, CT 732, CT 714, CT 704, CT 707, CT 709, CT 612, CT 613, CT 615 are preferred CT 736 and / or T 750 from Teijin Aramid GmbH. It is also conceivable that yarns with additional layers are used, wherein the additional layer should not be the polymer material.
  • the laminates preferably have a polymer material on each side of the yarn layer.
  • only one side of the yarn layer can comprise a polymer material or the polymer material is arranged between two yarn layers.
  • the polymeric material may be assigned to the group of thermoplastic polymers and / or elastomers and / or duromers. Also, mixtures of the polymer materials mentioned are conceivable.
  • the polymer material is placed or applied in the form of a film on the yarn layer and then pressed by means of heat and pressure with this to a laminate.
  • the polymer material can also be in the form of a matrix in which the yarns are embedded and which, for example, as a liquid coating completely or only partially applied to the yarns. Furthermore, it is possible that the yarns are already coated with polymer material before the formation of the yarn layer, so that a further use of polymer material is no longer necessarily necessary.
  • the laminates are preferably constructed as described in the document EP 1 241 432 A1 to be discribed. The publication EP 1 241 432 A1 is introduced as a reference and should be understood as part of the disclosure.
  • polyethylene-based copolymer such as Candal® available from Lorica Research Limited, or a polycarbonate may be used.
  • the envelope has a plurality of surface regions, wherein the surface regions preferably differ from one another.
  • the surface areas differ from each other with regard to the present basis weight, the present elasticity, the yarns used, the titer of the yarns used and / or the bonds used.
  • the surface areas may also differ from each other in terms of the mesh density present therein.
  • surface areas with different properties can thus be formed within the enclosure.
  • the edge region of the sheath has a higher basis weight and / or a greater elasticity than the central region of the sheath.
  • the edge region can be more stable, elastic and / or stronger than the central region of the sheath by the yarn or the binding occurring therein. It is also conceivable that standing threads are incorporated in the edge region.
  • the edge region it is possible for the edge region to have a higher number of stitches and / or wales compared to the central region. By these measures, only the area (edge area) of the enclosure is designed accordingly, which should prevent lateral leakage of the projectile.
  • the central area may be less stable, less elastic and / or less areal weighted and thereby made lighter and cheaper.
  • the central region of the envelope has a higher basis weight and / or greater elasticity than the edge region of the envelope.
  • the textile fabric (knitted or knitted fabric) from which the sheath is produced may generally have a basis weight of between 100 g / m 2 and 700 g / m 2 .
  • the basis weight is preferably determined by means of a single-layer material sample, the material sample having approximately the same margins as the central region.
  • the entire wrapper or only surface portions of the wrapper may be made of a multifilament yarn having a yarn denier of 210 dtex to 3360 dtex.
  • the envelope has at least one opening into which the antiballistically effective package is introduced.
  • the casing has a multiplicity of passages which arise during the production of the casing and which must be closed after production, these are preferably sewn.
  • the closure of the passages takes place in such a way that no connecting seams occur in the edge region of the envelope for this purpose.
  • the front part or the back part can be made longer, so that the closure is closed by placing the longer part over the passage and onto the shorter part of the wrapper.
  • the longer part is preferably located in the central area on the shorter part.
  • the longer part of the wrapper is then sewn in the central region with the shorter part of the wrapper, so that the connecting seam lies in the central region of the wrapper.
  • the individual pieces of the wrapper can be connected to one another, for example, in the edge region.
  • the enclosure preferably has no passages.
  • An envelope without passages is an envelope that is already made in the production without open edges.
  • a fabric produced by flat knitting represent a sheath without passages when all edges of the envelope are already closed by the flat knitting.
  • Such a casing is provided with an opening after manufacture, with the opening provided for the introduction of the antiballistically effective package.
  • This opening is not to be regarded as a passage (or passage opening) of the enclosure. The opening may remain open after the introduction of the antiballistically effective package. However, if the opening should be closed, the opening can be sewn or glued or the opening is covered or covered by an overlapping area self-closing.
  • the yarns have a tenacity of 3380 MPa according to ASTM D-885 and the yarn preferably has a yarn denier of 550 dtex. If the edge region is made of a different yarn than the central region, it would be conceivable that the central region is made of lower strength yarns and / or lower cost yarns compared to the edge region.
  • the central region may consist of polyester yarns, cotton yarns, viscose gauzes, or mixtures of said yarns.
  • FIG. 1 Fig. 3 schematically shows a casing 1 for an antiballistically effective package 6 (in FIG. 1 not shown).
  • the enclosure 1 has a peripheral region 4 and a central region 5, the different Form surface areas of the enclosure 1.
  • the edge region 4 may, for example, due to the fibers used or the bonds occurring therein have a higher stability or a higher elasticity than the central region 5. Since the central region 5 has to have substantially no antiballistic properties, the central region 5 may for example have a lower basis weight as the edge region 4 and made of non-antiballistically effective yarns. As a result, the envelope 1 is lighter overall and cheaper to manufacture.
  • the edge region 4 can be, for example, 6 cm to 25 cm, particularly preferably 10 cm to 18 cm, very particularly preferably 13 cm to 15 cm wide.
  • the envelope 1 has been knitted in one piece, wherein in the areas 3, the stitches are suspended to achieve a rounding. This results in a one-piece enclosure 1 without any passage openings.
  • the sheath 1 can be produced, for example, on a flat knitting machine.
  • the front part and the back part of the one-piece casing 1 are knitted in one work step. In order to connect the front part and the back part, the stitches in the area 3 are transferred.
  • the edge region 4 can be knit smoothly on the right.
  • the envelope 1 preferably has an opening 2 through which the antiballistically active package 6 is introduced into the enclosure 1.
  • the opening 2 can be closed after insertion of the antiballistically effective package 6, for example by a seam or by gluing.
  • an antibotistically active yarn is preferably used as sewing thread and the seam is kept as small as possible.
  • the seam is displaced into the central region 5.
  • the envelope may for example be made entirely of yarns of poly (p-phenylene terephthalamide).
  • FIG. 2 is shown schematically a cross section of a part of an antiballistically effective Pact 6 with a part of a casing 1 according to the invention.
  • the antiballistically effective package 6 consists of a plurality of laminates 7, which lie within the antiballistically active package 6 on each other.
  • the laminates 7 are introduced into the self-contained casing 1 through an opening 2, so that the laminates 7 and thus the antiballistically active package 6 are completely enclosed by the casing 1.
  • the edge region 4 of the casing 1 extends above and below the laminates 7 and along the edges of the laminates 7.
  • the edge region of the laminates 7 is consequently bordered by the edge region 4 of the casing 1.
  • all edge regions of the laminates 7 above and below the edges and along the edges of the edge region 4 of the enclosure 1 are enclosed or enclosed. If a projectile slides laterally, upwards or downwards on a laminate 7 of the antiballistic-active package 6, the projectile is stopped by the edge region 4 of the integral casing 1.
  • FIG. 3 schematically a section of a stitch pattern for a one-piece enclosure 1 is shown.
  • the section shown here describes the knitting pattern for a part of an edge region 4 of the wrapping 1.
  • An edge region of the back part A is produced by the combination of a row of stitches consisting of stitches and handles and a course consisting only of stitches.
  • the series B describes by way of example the production of the front part and the series C describes by way of example the production of the back part, whereby front part and back part of the cover 1 are produced in one operation on a flat knitting machine.
  • FIG. 4 is shown schematically an antiballistically effective package 6 with a sheath 1 after a bombardment attempt.
  • the antiballistically active package 6 and the enclosure 1 were fired four times, each bullet hole I, II, III, and IV being marked with a cross in a circle.
  • the double arrows each indicate a distance R, wherein the distance R is the removal of a bullet hole from the edge of the casing 1 or of the antiballistically active package 6.
  • the antiballistically effective package 6 Before the antiballistically effective package 6 is bombarded, it is together with the enclosure 1 from the in FIG. 4 shown rotated in direction D or in direction E, wherein the angle of rotation is 45 ° (see standard HOSDB, bullet HG 2).
  • the antiballistic effective package 6 and the envelope 1 In bombardment tests, which are to lead to the bullet holes I and III, the antiballistic effective package 6 and the envelope 1 is rotated in the direction E.
  • the antiballistically active package 6 and the envelope 1 are rotated in the direction D.
  • the antiballistically effective packages formed from laminates, were the same in the bombardment tests and in the puncture resistance test both for the comparative examples and for the examples.
  • Pro-Tector consists of a para-aramid multifilament yarn 930dtex f1000, type 2040, which is woven into a fabric (Twaron® CT 709, from Teijin Aramid GmbH), with a thermoplastic film on both sides of the fabric called Candal® from the company Lorica Research Limited is laminated.
  • the yarns for making the fabric had a tenacity of 3380 MPa measured according to ASTM D-885.
  • the Fabric has a canvas 1/1 bond, a basis weight of 200 g / m 2 and a thread count per cm of 10.5 in the warp and weft directions.
  • Example 1 the antiballistically active package was placed in a one-piece knitted wrapper, the antiballistically effective package being completely enclosed by the one-piece wrapper.
  • the yarn Twaron® 550dtex f500, type 2040 Teijin Aramid GmbH was used for the production of the envelope.
  • the yarn for making the sheath had a strength of 3380 MPa measured according to ASTM D-885.
  • the wrapping was knitted using the programmable flat knitting machine CMS 530 from H. Stoll GmbH & Co. KG, with stitches being used to connect the front part of the wrapping with the back part of the wrapping.
  • the edge area of the wrapper was made with a combination of stitches and handles, as in the FIG.
  • the antiballistically effective package was inserted through an opening 20 cm in length into the enclosure. The opening was in the edge region of the enclosure and was then not closed.
  • the weight of the antiballistically effective package with the wrapper according to the invention was 1193 g.
  • a wrapper according to Example 1 was produced, but this then cut open in the edge region, so that a front part and a back were created. The front part and the back part were then sewn together again in the edge region, using two circumferential lockstitch seams.
  • the sewing thread used was aramid yarn 840dtex, f1000, type 2000.
  • the weight of the wrapper and the antiballistically effective packet was 1411 g.
  • the central area of the Envelope had a basis weight of 326 g / m 2 .
  • the edge area of the envelope had a basis weight of 395 g / m 2 .
  • the wrapper for Example 3 was made in one piece with a flat knitting machine by the same method and in the same manner as the wrapper for Example 1.
  • the yarn used for the wrapper was a blend yarn of 50% cotton and 50% acrylic with a fineness Nm28 / 2 used. Such yarns are offered for example by the companies AS Schaefer yarn GmbH or WGF.
  • the weight of the wrapper and the antiballistically effective packet was 1423 g.
  • the total weight of the wrap was 133g.
  • the antiballistically effective package was completely enclosed by a comparative enclosure.
  • the reference wrapper consisted of a wrapper front and a wrap back, both cut from fabric layers.
  • the wrapper front and wrap back were sewn together using an 840dtex f1000, Type 2000 aramid yarn, using two circumferential lockstitch seams in the edge area.
  • the fabric plies for the wrapper front and the wrapper back were made by means of a rapier loom of an aramid yarn 550 dtex f500, type 2040.
  • the fabric layers for the comparative sheath had a 1/1 plain weave and a warp and weft count of 110 per 10cm.
  • Such fabric layers are known, for example, under the name CT 612 from Teijin Aramid GmbH.
  • the weight of the comparative wrapper with the antiballistically effective package was 1339 g.
  • the comparative cladding had no central area and no edge area with different properties.
  • the antiballistically effective package was constructed like the antiballistically effective packages of Examples and Comparative Example 1. However, the antiballistic package for Comparative Example 2 was not enclosed by a wrapper or a comparative wrapper.
  • the antiballistically active packages were introduced for the examples and the comparative example 1 through an opening in the sheaths or in the comparison sheath, wherein the antiballistic active packages were completely enclosed by the sheaths or the comparative sheath.
  • the openings were located in the envelopes of the examples 3.5 cm from the lower edge of the peripheral edge.
  • a portion of the suture was left open for connection of the front and the back to allow insertion of the antiballistically effective package. This portion of the suture was sutured after insertion of the antiballistically effective package and prior to bombardment of the package.
  • the antiballistically effective packages with the respective sheaths according to Comparative Example 1, the examples and the antiballistic effective package according to Comparative Example 2 were bombarded according to the British standard HOSDB, class HG 2 from a distance of 5 m. All antiballistically effective packages were bombarded in such a way that the bullet holes I, II, III and IV emerged, whereby - as in the description of FIG. 4 stated - the anti-biotactic package and the serving were turned accordingly in D or E direction.
  • the resulting trauma was determined by means of a Roma plasticine block, also on the shelling side opposite side of the laminates, but was arranged outside the envelope.
  • the bombardment tests were carried out for the examples and for the comparative example at an angle of 45 °.
  • a one-piece or multi-piece wrap can prevent edge leakage when the one-piece or multi-piece wrap is knitted.
  • Example 3 it is clear from Example 3 that, even when using yarns that are not actually effective for producing a knitted casing, at least in 50% of the cases, a lateral projectile discharge from the casing and thus from the penetration-inhibiting article can be prevented.
  • a cover made of antiballistically effective yarns which however was produced by the sewing of two fabric layers (Comparative Example 1), can not prevent the edge escape of a projectile.
  • Comparative Example 2 is intended to illustrate that, when a laminate package is bombarded as an antiballistically effective package at an angle of 45 °, the projectiles emerge laterally from the antiballistically active package. Without wrapping the antiballistically effective packets according to the invention, the projectile then also exits from the penetration-inhibiting article, which results in a risk of injury to the wearer or bystanders.
  • the ammunition used in the bombardment test 1 is generally less severely deformed when the laminates strike and strike through Ammunition type TMF / REM (bombardment test 2). As a result, the risk of edge leakage of the projectile from the antiballistically effective package is greater than in the bombardment used in the bombardment test 2.
  • bombardment with TMF / REM ammunition packages according to Examples 2 and 3 has been dispensed with. In bombardment test 2, therefore, only one package with a casing constructed in accordance with Example 1 and one package with a comparison casing - as described in Comparative Example 1 - were shot at.
  • the projectiles In the bombardment tests, the projectiles first penetrate the cladding and several of the laminates during an angle bombardment, which reduces the kinetic energy of the projectiles and consequently slows them down. If its kinetic energy is too low to penetrate another laminate, the bullet will slide off the laminate.
  • the envelopes according to the invention are formed in the edge region so that such a projectile can be intercepted or stopped. As a result, the projectile remains within the envelope according to the invention and thus within the antiballistically effective package.
  • Example 1 An article as constructed in Example 1 and an article as constructed in Comparative Example 2 (ie without wrapping), were tested for stab protection, the test was carried out according to the British standard HOSDB.
  • the protection class to be tested was the KR 1.
  • the puncture protection was checked with a knife, the knife with an energy of 36 Joule on the antiballistic effective package with wrapping (Example 1) or without wrapping (Comparative Example 2) fell.
  • the foam layer was in Example 1 within the envelope positioned.
  • Table 3 shows the penetration of the article according to Example 1 and Comparative Example 2.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen penetrationshemmenden Artikel umfassend mindestens ein Paket von Laminaten aus mindestens einer Lage umfassend Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 2000 MPa nach ASTM D-885 und mindestens einem Polymermaterial, wobei das mindestens eine Paket von einer ersten separaten Schutzhülle umschlossen ist.
  • Penetrationshemmende Artikel umfassend Laminate aus Fasern in einem Polymermaterial sind allgemein bekannt. Beispielsweise offenbart die Druckschrift WO 99/21446 A2 , die als Ausganspunkt für die vorliegende Erfindung angesehen wird, eine ballistisch widerstandsfähige Schutzbekleidung umfassend eine Vielzahl von Fasern, die in einem Polymermaterial eingebettet sind. Die aufeinander gelegten Laminate können mit einer gewebten Hülle, beispielsweise aus Nylon oder Polyesterfasern, versehen sein.
  • Bei derartigen penetrationshemmenden Artikeln ist jedoch, insbesondere bei einem Winkelbeschuss des penetrationshemmenden Artikels, die Gefahr eines Austrittes des Geschosses am Rand besonders hoch. Ein - bereits durch das Durchdringen von Laminaten - abgebremstes Geschoss rutscht nämlich an den relativ glatten Laminaten ab und tritt am Rand aus, wenn es zu wenig Energie aufweist, um weitere Laminate zu durchschlagen. Ein im Randbereich des antiballistisch wirksamen Pakets austretendes Geschoss stellt nicht nur ein Verletzungsrisiko für die Person dar, die den penetrationshemmenden Artikel trägt, sondern auch für Personen, die sich in der Nähe des Trägers aufhalten.
  • Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen penetrationshemmenden Artikel der eingangs genannten Art bereit zustellen, bei dem dieser Nachteil aus dem Stand der Technik beseitigt oder zumindest verringert wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch einen penetrationshemmenden Artikel umfassend mindestens ein Paket von Laminaten aus mindestens einer Lage umfassend Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 2000 MPa nach ASTM D-885 und mindestens einem Polymermaterial, wobei das mindestens eine Paket von einer ersten separaten Schutzhülle umschlossen ist und weiterhin das mindestens eine Paket im Wesentlichen vollständig von einer zweiten separaten Umhüllung umschlossen ist, die einstückig oder mehrstückig gestrickt oder gewirkt ist.
  • Unter einem penetrationshemmenden Artikel soll ein Artikel verstanden werden, der Geschosshemmende- und/oder Stichschutzeigenschaften aufweist.
  • Unter dem Begriff "Faser" soll ein länglicher Körper verstanden werden, dessen Längsabmessung viel größer ist als die Querabmessungen Breite und Dicke. Entsprechend umfasst der Begriff "Faser" Monofilamente, Multifilamente, Band, Garn, Streifen, Stapel und sonstige Formen von gehackten, geschnittenen oder diskontinuierlichen Fasern und dergleichen mit regelmäßigen oder unregelmäßigen Querschnitten. Dabei umfasst der Begriff "Faser" auch jeweils mehrere der vorstehenden genannten Gebilde oder die Kombination davon.
  • Das mindestens eine Paket von Laminaten wird auf Grund seiner antiballistischen Eigenschaften im Folgenden auch als antiballistisch wirksames Paket oder als Paket bezeichnet. Trotz der Bezeichnung antiballistisch wirksames Paket kann das Paket auch Stichschutzeigenschaften aufweisen.
  • Die separate erste Schutzhülle wird im Folgenden auch nur Schutzhülle genannt. Ebenso kann die zweite separate Umhüllung im Weiteren auch nur Umhüllung genannt werden. Durch die Bezeichnung der Hüllen als separat und der Aufzählung einer erste Schutzhülle und einer zweiten Umhüllung soll jedoch deutlich werden, dass es sich bei der Schutzhülle und der Umhüllung um zwei - voneinander getrennte - Hüllen handelt. Eine Beschichtung der Schutzhülle oder der Umhüllung (vollständig oder teilweise) soll nicht als zusätzliche Hülle verstanden werden.
  • Die einstückig oder mehrstückige gestrickte oder gewirkte Umhüllung kann im Folgenden auch als einstückige Umhüllung, als mehrstückige Umhüllung oder nur als Umhüllung bezeichnet werden.
  • Unter einer einstückigen Umhüllung soll verstanden werden, wenn die Umhüllung lediglich aus einem Stück besteht und zur Herstellung der Umhüllung nicht eine Mehrzahl von Umhüllungseinzelteilen zusammengefügt werden müssen. Eine einstückige Umhüllung wird bereits bei der Herstellung aus nur einem Stück gefertigt. Beispielsweise ist ein rundgestrickter Schlauch eine einstückige Umhüllung im Sinne der Erfindung. Bevorzugt wird bei einem gestrickten Schlauch dieser so gestrickt, dass der Schlauch keine, beziehungsweise nur eine offene Kante (Durchlass) aufweist. Aber auch ein gestrickter oder gewirkter Schlauch, der zwei oder mehrere Durchlässe in Form von offenen Kanten aufweist, soll als einstückig im Sinne der Erfindung verstanden werden, wenn zur Bildung der Umhüllung lediglich die offenen Kanten geschlossen werden müssen (beispielsweise durch Vernähen). Eine Umhüllung, die dadurch entsteht, dass zwei oder mehr Einzelteile miteinander verbunden werden, soll nicht als einstückig im Sinne der Erfindung verstanden werden.
  • Eine mehrstückige Umhüllung im Sinne der Erfindung besteht aus Einzelteilen, die zur Herstellung der mehrstückigen Umhüllung zusammengefügt werden. Beispielsweise ist eine Umhüllung bestehend aus einem Vorderteil und einem Rückteil, die miteinander verbunden werden, eine mehrstückige Umhüllung im Sinne der Erfindung. Eine mehrstückige Umhüllung kann beispielsweise aus gestrickter Meterware hergestellt werden, wobei das Vorderteil und das Rückteil aus der Meterware ausgeschnitten werden.
  • Die Schutzhülle kann aus einem Wasser und Schmutz abweisenden und lichtundurchlässigen Material bestehen. Durch die Schutzhülle soll vorzugsweise antiballistisch wirksames Material vor Feuchtigkeit und Sonneneinstrahlung geschützt werden. Als Material kann für die Schutzhülle beispielsweise eine uvundurchlässige Polymerfolie verwendet werden.
  • Bevorzugt besteht die Umhüllung zumindest teilweise aus Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 900 MPa gemessen nach ASTM D-885.
  • In einer anderen Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn die Umhüllung zumindest teilweise aus Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 1160 MPa, gemessen nach ASTM D-885, besteht.
  • Weiterhin bevorzugt besteht die Umhüllung vollständig aus Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 900 MPa oder die Umhüllung besteht vollständig aus Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 1160 MPa, besonders bevorzugt besteht die Umhüllung vollständig oder teilweise aus Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 2500 MPa, ganz besonders bevorzugt von mindestens 3000 MPa. Die Festigkeit der Fasern wird dabei nach ASTM D-885 gemessen. Weist die Umhüllung neben den Fasern mit der geforderten Mindestfestigkeit noch weitere Fasern auf, ist bevorzugt, wenn die weiteren Fasern eine geringere Festigkeit aufweisen. Hierdurch kann zwar vorteilhaft der Randaustritt eines Geschosses durch die Verwendung von Fasern mit einer hohen Festigkeit verhindert werden, aber trotzdem wird die Umhüllung durch die Fasern mit geringer Festigkeit nicht unnötig teuer oder schwer.
  • Vorzugsweise ist die Umhüllung im Wesentlichen vollständig von der Schutzhülle umschlossen. Dabei ist das antiballistisch wirksame Paket bevorzugt vollständig von der Umhüllung umschlossen. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Schutzhülle im Wesentlichen vollständig von der Umhüllung umschlossen ist. Das bedeutet, dass das antiballistisch wirksame Paket und die Schutzhülle im Wesentlichen vollständig von der Umhüllung umschlossen wird.
  • Unter einer im Wesentlichen vollständigen Umschließung soll verstanden werden, wenn zumindest 80 % der Oberfläche des zu umschließenden Gegenstandes umschlossen wird. Bevorzugt wird jedoch bei einer vollständigen Umschließung die gesamte Oberfläche des zu umschließenden Gegenstandes umschlossen.
  • Vorzugsweise bestehen die Fasern für die Umhüllung aus Polyethylen, Polypropylen, aromatischen Polyamid, Polybenzoaxazol, Polybenzothiazol, Polyester, Polyamid, natürlichen Polymeren oder Naturfasern (wie beispielsweise Baumwolle oder Leinen). Weiterhin denkbar ist auch, wenn die Umhüllung aus mehr als nur einer Faserart oder mehr als nur einer Garnart hergestellt ist.
  • Vorzugsweise werden die Laminate aus Fasern gebildet, die einer oder mehreren der Gruppen der Polyethylene mit ultra hohem Molekulargewicht, der Polypropylene mit ultra hohem Molekulargewicht, der aromatischen Polyamide, der Polybenzoaxazole oder der Polybenzothiazole zugeordnet sind. Ein Beispiel für ein Garn aus Fasern aus Polyethylen mit einem ultra hohem Molekulargewicht ist Spectra® oder Dyneema®. Ein Beispiel für ein Garn aus aromatischem Polyamid ist Twaron®. Selbstverständlich ist es möglich, dass die Laminate aus mehr als nur einer Faserart oder mehr als nur einer Garnart hergestellt werden.
  • Die Fasern zur Herstellung der Umhüllung und der Laminate liegen bevorzugt in Form von Garn vor. Die Garne zur Herstellung der Umhüllung und der Laminate können Multifilamentgarne, Stapelfasergarne oder Mischungen aus Multifilament- und Stapelfasern sein.
  • Die Garne bilden bevorzugt im Laminat eine Garnlage.
  • Bevorzugt liegen die Garne der Garnlage in einer unidirektionalen Struktur in den Laminaten vor. Ein mögliches Beispiel für eine Garnlage in unidirektionaler Struktur ist Twaron® LFT GF4, das von der Firma Teijin Aramid GmbH vertrieben wird. Es ist jedoch auch bevorzugt, wenn die Garne in der Garnlage in einer multidirektionalen Struktur vorliegen oder wenn die Garne in der Garnlage als Gewebe vorliegen. Selbstverständlich können innerhalb des antiballistisch wirksamen Pakets auch unterschiedlich aufgebaute Laminate vorliegen. Beispielsweise kann das Paket aus Laminaten mit in der Garnlage unidirektional angeordneten Garnen und aus Laminaten mit einer Gewebelage als Garnlage, gebildet werden. Wenn die Garnlage in den Laminaten durch ein Gewebe gebildet wird, werden bevorzugt die Gewebe Twaron® T 751, T 730, CT 716, CT 732, CT 714, CT 704, CT 707, CT 709, CT 612, CT 613, CT 615, CT 736 und/oder T 750 der Firma Teijin Aramid GmbH verwendet. Es ist auch denkbar, dass als Garnlage Gewebe mit zusätzlichen Schichten verwendet werden, wobei die zusätzliche Schicht nicht das Polymermaterial sein soll.
  • Die Laminate weisen bevorzugt auf jeder Seite der Garnlage ein Polymermaterial auf. Selbstverständlich kann auch nur eine Seite der Garnlage ein Polymermaterial aufweisen oder das Polymermaterial ist zwischen zwei Garnlagen angeordnet. Bezüglich einem Polymermaterial zwischen zwei Garnlagen soll auf die Druckschrift WO 00/008411 A1 verwiesen werden, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit Teil der Offenbarung ist. Vorzugsweise kann das Polymermaterial der Gruppe der thermoplastischen Polymere und/oder der Elastomere und/oder der Duromere zugeordnet werden. Auch Mischungen der genannten Polymermaterialien sind denkbar. Das Polymermaterial wird beispielsweise in Form eines Films auf die Garnlage aufgelegt oder aufgebracht und anschließend mittels Hitze und Druck mit dieser zu einem Laminat verpresst.
  • Das Polymermaterial kann aber auch in Form einer Matrix vorliegen, in der die Garne eingebettet sind und die beispielsweise als flüssige Beschichtung vollständig oder nur teilweise auf die Garne aufgebracht wird. Weiterhin ist es möglich, dass die Garne vor der Bildung der Garnlage bereits mit Polymermaterial beschichtet werden, so dass eine weitere Verwendung von Polymermaterial nicht mehr zwangsläufig notwendig ist. Die Laminate sind bevorzugt so aufgebaut, wie sie in der Druckschrift EP 1 241 432 A1 beschrieben werden. Die Druckschrift EP 1 241 432 A1 wird als Referenz eingeführt und soll als Teil der Offenbarung verstanden werden.
  • Als Polymermaterial kann ein auf Polyethylen basierendes Copolymer, wie beispielsweise Candal® der Firma Lorica Research Limited, oder ein Polycarbonat verwendet werden.
  • Vorzugsweise weist die Umhüllung eine Mehrzahl von Flächenbereichen auf, wobei sich die Flächenbereiche bevorzugt voneinander unterscheiden. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Flächenbereiche dabei hinsichtlich des vorliegenden Flächengewichts, der vorliegenden Elastizität, der verwendeten Garne, des Titers der verwendeten Garne und/oder hinsichtlich der verwendeten Bindungen voneinander.
  • Weiterhin können sich die Flächenbereiche auch hinsichtlich der darin vorliegenden Maschendichte voneinander unterscheiden. In vorteilhafter Weise können so Flächenbereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften innerhalb der Umhüllung gebildet werden.
  • Bevorzugt weist die Umhüllung einen Randbereich und einen Zentralbereich auf, wobei der Randbereich die Kanten des antiballistisch wirksamen Pakets umschließt. Der Randbereich und der Zentralbereich können die unterschiedlichen Flächenbereiche der Umhüllung bilden. Weiterhin bevorzugt werden alle Kanten des antiballistisch wirksamen Pakets von dem Randbereich der Umhüllung im Wesentlichen vollständig umschlossen. Bei der im Wesentlichen vollständigen Kantenumschließung durch den Randbereich verläuft der Randbereich zunächst parallel zur Haupterstreckungsebene des Laminats in eine erste Richtung, dann im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Laminats an den Kanten des Laminats entlang und anschließend wieder parallel zur Haupterstreckungsebene des Laminats entgegengesetzt zur ersten Richtung. Die Kanten sind folglich von dem Randbereich vollständig eingefasst. In vorteilhafter Weise kann so verhindert werden, dass ein Geschoss trotz Kantenumschließung aus einer Lücke innerhalb der Kantenumschließung austritt und Personen verletzt.
  • Vorzugsweise weist der Randbereich der Umhüllung ein höheres Flächengewicht und/oder eine größere Elastizität auf als der Zentralbereich der Umhüllung. Der Randbereich kann beispielsweise durch das darin verarbeitete Garn oder der darin vorkommenden Bindung stabiler, elastischer und/oder fester sein als der Zentralbereich der Umhüllung. Denkbar ist auch, dass im Randbereich Stehfäden miteingearbeitet werden. Weiterhin ist es möglich, dass der Randbereich gegenüber dem Zentralbereich eine höhere Maschenreihen- und/oder Maschenstäbchenanzahl aufweist. Durch diese Maßnahmen wird nur der Flächenbereich (Randbereich) der Umhüllung entsprechend ausgelegt, der ein seitliches Austreten des Geschosses verhindern soll. Der Zentralbereich kann weniger stabil, weniger elastisch und/oder mit weniger Flächengewicht vorgesehen sein und dadurch leichter und billiger hergestellt werden. Es ist jedoch auch denkbar, wenn der Zentralbereich der Umhüllung ein höheres Flächengewicht und/oder eine größere Elastizität aufweist als der Randbereich der Umhüllung.
  • Das textile Flächengebilde (Gestrick oder Gewirk) aus dem die Umhüllung hergestellt wird kann allgemein ein Flächengewicht zwischen 100 g/m2 und 700 g/m2 aufweisen. Das Flächengewicht wird dabei bevorzugt an Hand einer einlagigen Materialprobe bestimmt, wobei die Materialprobe etwa gleich viel Randbereich wie Zentralbereich aufweist. Des weiteren kann beispielsweise die gesamte Umhüllung oder nur Flächenbereiche der Umhüllung aus einem Multifilamentgarn mit einem Garntiter von 210 dtex bis 3360 dtex hergestellt sein. Vorzugsweise weist die Umhüllung mindestens eine Öffnung auf, in die das antiballistisch wirksame Paket eingeführt wird.
  • Weist die Umhüllung eine Vielzahl von Durchlässen auf, die bei der Herstellung der Umhüllung entstehen und die nach der Herstellung geschlossen werden müssen, so werden diese bevorzugt vernäht. Bei dem Vernähen von solchen Durchlässen entstehen Verbindungsnähte. Bevorzugt erfolgt die Verschließung der Durchlässe so, dass hierzu keine Verbindungsnähte im Randbereich der Umhüllung entstehen. Beispielsweise kann bei einer mehrstückigen Umhüllung das Vorderteil oder das Rückteil länger gewählt werden, so dass zur Verschließung der Umhüllung der längere Teil über den Durchlass und auf den kürzeren Teil der Umhüllung gelegt wird. Der längere Teil liegt dabei bevorzugt im Zentralbereich auf dem kürzeren Teil auf. Der längere Teil der Umhüllung wird dann im Zentralbereich mit dem kürzeren Teil der Umhüllung vernäht, so dass die Verbindungsnaht im Zentralbereich der Umhüllung liegt.
  • Bei einer mehrstückigen Umhüllung können die Einzelstücke der Umhüllung beispielsweise im Randbereich miteinander verbunden werden. Bei einer einstückigen Umhüllung weist die Umhüllung bevorzugt keine Durchlässe auf. Eine Umhüllung ohne Durchlässe ist dabei eine Umhüllung, die bereits bei der Herstellung ohne offene Kanten gefertigt wird. Beispielsweise kann ein durch Flachstricken erzeugtes Gebilde eine Umhüllung ohne Durchlässe darstellen, wenn alle Kanten der Umhüllung durch das Flachstricken bereits verschlossen sind. Eine derartige Umhüllung wird nach der Herstellung mit einer Öffnung versehen, wobei die Öffnung für die Einführung des antiballistisch wirksamen Pakets vorgesehen ist. Diese Öffnung ist nicht als Durchlass (beziehungsweise Durchlassöffnung) der Umhüllung anzusehen. Die Öffnung kann nach der Einführung des antiballistisch wirksamen Pakets offen bleiben. Soll die Öffnung jedoch verschlossen werden, kann die Öffnung vernäht oder verklebt werden oder die Öffnung wird mittels eines Überlappungsbereichs selbstschließend verdeckt oder abgedeckt.
  • Vorzugsweise wird die Umhüllung und besonders bevorzugt der Randbereich der Umhüllung aus Garnen aus Poly(p-Phenylenterephtalamid), wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung TWARON® von der Firma Teijin Aramid GmbH vertrieben werden, hergestellt. Die Garne weisen eine Festigkeit von 3380 MPa nach ASTM D-885 auf und das Garn weist bevorzugt einen Garntiter von 550 dtex auf. Wird der Randbereich aus einem anderen Garn hergestellt als der Zentralbereich, wäre es denkbar, dass der Zentralbereich im Vergleich zu dem Randbereich aus Garnen mit einer geringeren Festigkeit und/oder aus Garnen mit einem geringeren Preis hergestellt ist. Beispielsweise kann der Zentralbereich aus Polyestergarne, Baumwollgarne, Viskosegrane oder Mischungen der genannten Garne bestehen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden mit Hilfe von Figuren näher beschrieben.
    • Figuren
    • Figur 1
    stellt schematisch eine einstückige Umhüllung für ein antiballistisch wirksames Paket dar.
    Figur 2
    stellt schematisch im Querschnitt einen Ausschnitt eines antiballistisch wirksamen Pakets mit einstückiger Umhüllung dar.
    Figur 3
    stellt schematisch einen Teilbereich eines Maschenbildes für eine einstückige Umhüllung dar.
    Figur 4
    stellt schematisch eine Umhüllung mit Einschusslöchern dar.
  • In der Figur 1 ist schematisch eine Umhüllung 1 für ein antiballistisch wirksames Paket 6 (in Figur 1 nicht abgebildet) dargestellt. Die Umhüllung 1 weist einen Randbereich 4 und einen Zentralbereich 5 auf, die unterschiedliche Flächenbereiche der Umhüllung 1 bilden. Der Randbereich 4 kann beispielsweise auf Grund der verwendeten Fasern oder der darin vorkommenden Bindungen eine höhere Stabilität oder eine höhere Elastizität aufweisen, als der Zentralbereich 5. Da der Zentralbereich 5 im Wesentlichen keine antiballistischen Eigenschaften aufweisen muss, kann der Zentralbereich 5 beispielsweise ein geringeres Flächengewicht aufweisen als der Randbereich 4 und aus nicht antiballistisch wirksamen Garnen hergestellt sein. Hierdurch wird die Umhüllung 1 insgesamt leichter und billiger in der Herstellung. Der Randbereich 4 kann beispielsweise 6 cm bis 25 cm, besonders bevorzugt 10 cm bis 18 cm, ganz besonders bevorzugt 13 cm bis 15 cm breit sein. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Umhüllung 1 einstückig gestrickt worden, wobei in den Bereichen 3 die Maschen umgehängt sind zur Erreichung einer Rundung. Hierdurch entsteht eine einstückige Umhüllung 1, ohne dass Durchlassöffnungen entstehen. Um eine Umhüllung 1 ohne Durchlass herzustellen, kann die Umhüllung 1 beispielsweise auf einer Flachstrickmaschine hergestellt werden. Bei der Herstellung einer einstückigen Umhüllung 1 mit einer Flachstrickmaschine werden in einem Arbeitsschritt das Vorderteil und das Rückteil der einstückigen Umhüllung 1 gestrickt. Um das Vorderteil und das Rückteil miteinander zu verbinden werden die Maschen im Bereich 3 umgehängt. Alternativ hierzu kann bei einer gestrickten Umhüllung 1 der Randbereich 4 glatt rechts gestrickt werden. Die Umhüllung 1 weist bevorzugt eine Öffnung 2 auf, durch die das antiballistisch wirksame Paket 6 in die Umhüllung 1 eingeführt wird. Die Öffnung 2 kann nach dem Einführen des antiballistisch wirksamen Pakets 6 beispielsweise durch eine Naht oder durch Verkleben verschlossen werden. Bevorzugt wird als Nähgarn hierzu ein antiballistisch wirksames Garn verwendet und die Naht wird möglichst klein gehalten. Besonders bevorzugt ist jedoch, wenn die Naht in den Zentralbereich 5 verschoben wird. Es ist jedoch auch möglich, die Öffnung 2 so auszuführen, dass auf einer Seite der Öffnung 2 eine Art Lappen ausgebildet wird. Dieser Lappen kann dann, ähnlich dem Verschluss eines Briefumschlages, nach dem Einführen des antiballistisch wirksamen Pakets 6 in die Öffnung 2 eingeführt werden oder die Öffnung 2 verdecken. Hierdurch entsteht ein sich selbstverschließender Verschluss der Öffnung 2. Die Umhüllung kann beispielsweise vollständig aus Garnen aus Poly(p-Phenylenterephtalamid) hergestellt sein.
  • In der Figur 2 ist schematisch ein Querschnitt eines Teils eines antiballistisch wirksamen Paktes 6 mit einem Teil einer erfindungsgemäßen Umhüllung 1 dargestellt. Das antiballistisch wirksame Paket 6 besteht aus einer Vielzahl von Laminaten 7, die innerhalb des antiballistisch wirksamen Pakets 6 aufeinander liegen. Die Laminate 7 werden in die in sich geschlossene Umhüllung 1 durch eine Öffnung 2 eingeführt, so dass die Laminate 7 und somit das antiballistisch wirksame Paket 6 vollständig von der Umhüllung 1 umschlossen sind. Der Randbereich 4 der Umhüllung 1 verläuft dabei oberhalb und unterhalb der Laminate 7 und entlang der Kanten der Laminate 7. Der Kantenbereich der Laminate 7 wird folglich von dem Randbereich 4 der Umhüllung 1 eingefasst. Besonders bevorzugt werden alle Kantenbereiche der Laminate 7 oberhalb und unterhalb der Kanten sowie entlang der Kanten von dem Randbereich 4 der Umhüllung 1 umschlossen beziehungsweise eingefasst. Rutscht ein Geschoss seitlich, nach oben oder nach unten auf einem Laminat 7 des antiballistisch wirksamen Pakets 6 weg, wird das Geschoss durch den Randbereich 4 der einstückigen Umhüllung 1 aufgehalten.
  • In der Figur 3 ist schematisch ein Ausschnitt eines Maschenbildes für eine einstückige Umhüllung 1 dargestellt. Der dargestellte Ausschnitt beschreibt dabei das Strickmuster für einen Teil eines Randbereichs 4 der Umhüllung 1. Ein Randbereich des Rückteiles A wird durch die Kombination einer Maschenreihe bestehend aus Maschen und Henkeln und einer Maschenreihe bestehend nur aus Maschen hergestellt. Die Reihe B beschreibt beispielhaft die Herstellung des Vorderteils und die Reihe C beschreibt beispielhaft die Herstellung des Rückteils, wobei Vorderteil und Rückteil der Umhüllung 1 in einem Arbeitsgang auf einer Flachstrickmaschine hergestellt werden.
  • In der Figur 4 ist schematisch ein antiballistisch wirksames Paket 6 mit einer Umhüllung 1 nach einem Beschussversuch dargestellt. Auf das antiballistisch wirksame Paket 6 und die Umhüllung 1 wurde viermal geschossen, wobei jedes Einschussloch I, II, III, und IV mit einem Kreuz in einem Kreis gekennzeichnet ist. Die Doppelpfeile geben jeweils einen Abstand R an, wobei der Abstand R die Entfernung eines Einschusslochs von der Kante der Umhüllung 1 beziehungsweise des antiballistisch wirksamen Pakets 6 ist. Bevor das antiballistisch wirksame Paket 6 beschossen wird, wird es zusammen mit der Umhüllung 1 aus der in Figur 4 dargestellten Lage in Richtung D oder in Richtung E gedreht, wobei der Drehwinkel 45° beträgt (siehe hierzu Norm HOSDB, Beschussklasse HG 2). Bei Beschussversuchen, die zu den Einschusslöchern I und III führen sollen, wird das antiballistisch wirksame Paket 6 und die Umhüllung 1 in Richtung E gedreht. Für Beschussversuche zur Bildung der Einschusslöcher II und IV wird das antiballistisch wirksame Paket 6 und die Umhüllung 1 in die Richtung D gedreht.
  • Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher beschrieben.
    • Beispiele
  • Die antiballistisch wirksamen Pakete, gebildet aus Laminaten, waren bei den Beschussversuchen und bei der Stichschutzprüfung sowohl für die Vergleichsbeispiele als auch für die Beispiele gleich aufgebaut.
  • Jedes antiballistisch wirksame Paket bestand aus 26 aufeinander gelegten Lagen "Pro-Tector" der Firma TenCate. Pro-Tector besteht aus einem Para-Aramid Multifilamentgarn 930dtex f1000, Type 2040, das zu einem Gewebe (Twaron ® CT 709, der Firma Teijin Aramid GmbH) verwoben ist, wobei beidseitig auf das Gewebe eine thermoplastische Folie mit der Bezeichnung Candal ® der Firma Lorica Research Limited auflaminiert ist. Die Garne zur Herstellung des Gewebes hatten eine Festigkeit von 3380 MPa gemessen nach ASTM D-885. Das Gewebe weist eine Leinwand 1/1 Bindung, ein Flächengewicht von 200 g/m2 und eine Fadenzahl pro cm von 10,5 in Kett- und Schussrichtung auf.
    • Beispiel 1
  • Für das Beispiel 1 wurde das antiballistisch wirksame Paket in eine einstückige gestrickte Umhüllung eingelegt, wobei das antiballistisch wirksame Paket vollständig von der einstückigen Umhüllung umschlossen war. Für die Herstellung der Umhüllung wurde das Garn Twaron® 550dtex f500, Type 2040 der Firma Teijin Aramid GmbH verwendet. Das Garn zur Herstellung der Umhüllung hatte eine Festigkeit von 3380 MPa gemessen nach ASTM D-885. Gestrickt wurde die Umhüllung mit der programmierbaren Flach-Strickmaschine CMS 530 der Firma H. Stoll GmbH & Co.KG, wobei zur Verbindung des Vorderteils der Umhüllung mit dem Rückteil der Umhüllung Maschen umgehangen wurden. Der Randbereich der Umhüllung wurde mit einer Kombination aus Maschen und Henkeln, wie in der Figur 3 dargestellt, gestrickt, hatte eine Breite von 13 cm und ein Flächengewicht von 395 g/m2. Der Zentralbereich der Umhüllung wies eine Rechts-Links- Bindung und ein Flächengewicht von 326 g/m2 auf. Das antiballistisch wirksame Paket wurde durch eine Öffnung mit einer Länge von 20 cm in die Umhüllung eingeführt. Die Öffnung lag im Randbereich der Umhüllung und wurde anschließend nicht verschlossen. Das Gewicht des antiballistisch wirksamen Pakets mit der erfindungemäßen Umhüllung betrug 1193 g.
    • Beispiel 2
  • Für die Umhüllung gemäß des Beispiels 2 wurde eine Umhüllung gemäß des Beispiels 1 hergestellt, diese dann jedoch im Randbereich aufgeschnitten, so dass ein Vorderteil und ein Rückteil entstanden. Das Vorderteil und das Rückteil wurden anschließend wieder im Randbereich miteinander vernäht, wobei hierzu zwei umlaufende Doppelsteppstich-Nähte verwendet wurden. Als Nähgarn wurde Aramidgarn 840dtex, f1000, Type 2000 verwendet. Das Gewicht der Umhüllung und des antiballistisch wirksamen Pakets betrug 1411 g. Der Zentralbereich der Umhüllung wies ein Flächengewicht von 326 g/m2 auf. Der Randbereich der Umhüllung wies ein Flächengewicht von 395 g/m2 auf.
    • Beispiel 3
  • Die Umhüllung für das Beispiel 3 wurde mit einer Flachstrickmaschine einstückig nach dem gleichen Verfahren und in der gleichen Art hergestellt wie die Umhüllung für das Beispiel 1. Als Garn für die Umhüllung wurde jedoch ein Mischgarn aus 50% Baumwolle und 50% Polyacryl der Feinheit Nm28/2 verwendet. Solche Garne werden beispielsweise von den Firmen AS Schaefer Garne GmbH oder WGF angeboten. Das Gewicht der Umhüllung und des antiballistisch wirksamen Pakets betrug 1423 g. Das Gesamtgewicht der Umhüllung betrug 133g.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Für das Vergleichsbeispiel 1 wurde das antiballistisch wirksame Paket von einer Vergleichsumhüllung vollständig umschlossen. Die Vergleichsumhüllung bestand aus einem Umhüllungsvorderteil und einem Umhüllungsrückteil, die beide aus Gewebelagen ausgeschnitten wurden. Das Umhüllungsvorderteil und das Umhüllungsrückteil wurden mittels eines Aramidgarns 840dtex f1000, Type 2000 miteinander vernäht, wobei hierzu zwei umlaufende Doppelsteppstich-Nähte im Randbereich verwendet wurden. Die Gewebelagen für das Umhüllungsvorderteil und das Umhüllungsrückteil wurden mittels einer Greiferwebmaschine aus einem Aramidgarn 550 dtex f500, Type 2040 hergestellt. Die Gewebelagen für die Vergleichsumhüllung wiesen eine 1/1 Leinwandbindung und eine Fadenzahl in Kett- und Schussrichtung von 110 pro 10cm auf. Solche Gewebelagen sind beispielsweise unter der Bezeichnung CT 612 von der Firma Teijin Aramid GmbH bekannt. Das Gewicht der Vergleichsumhüllung mit dem antiballistisch wirksamen Paket betrug 1339 g. Die Vergleichsumhüllung wies keinen Zentralbereich und keinen Randbereich mit unterschiedlichen Eigenschaften auf.
    • Vergleichsbeispiel 2
  • Für das Vergleichsbeispiel 2 war das antiballistisch wirksame Paket aufgebaut wie die antiballistisch wirksamen Pakete der Beispiele und des Vergleichsbeispiels 1. Das antiballistische Paket für das Vergleichsbeispiel 2 wurde jedoch nicht von einer Umhüllung oder von einer Vergleichsumhüllung umschlossen.
  • Die antiballistisch wirksamen Pakete wurden für die Beispiele und das Vergleichsbeispiel 1 durch eine Öffnung in die Umhüllungen beziehungsweise in die Vergleichsumhüllung eingeführt, wobei die antiballistisch wirksamen Pakete von den Umhüllungen beziehungsweise der Vergleichsumhüllung vollständig umschlossen waren. Die Öffnungen befanden sich in den Umhüllungen der Beispiele 3,5 cm von der unteren Umbruchkante des Randbereiches entfernt. Bei der Vergleichsumhüllung wurde ein Teilbereich der Naht zur Verbindung des Vorderteils und des Rückteils offen gelassen, um das antiballistisch wirksame Paket einführen zu können. Dieser Teilbereich der Naht wurde nach der Einführung des antiballistisch wirksamen Pakets und vor dem Beschuss des Pakets durch Vernähen verschlossen.
  • Die antiballistisch wirksamen Pakete mit den jeweiligen Umhüllungen gemäß des Vergleichsbeispiels 1, der Beispiele und das antiballistisch wirksame Paket gemäß des Vergleichsbeispiels 2 wurden entsprechend der britischen Norm HOSDB, Klasse HG 2 aus einer Entfernung von 5 m beschossen. Alle antiballistisch wirksamen Pakete wurden dabei so beschossen, dass die Einschusslöcher I, II, III und IV entstanden, wobei - wie in der Beschreibung zur Figur 4 angegeben - das antiballistisch wirksame Paket und die Umhüllung entsprechend in D oder E Richtung gedreht wurden. Auf der der Beschussseite abgewandten Seite der Laminaten und innerhalb der Umhüllung wurden sowohl beim Vergleichsbeispiel als auch bei den Beispielen eine 5 mm Schaumlage der Firma Alanto Limited; Produktname: Protect-a-cell 1 Vinyl Nitrile, positioniert. Hinter den antiballistisch wirksamen Paketen und den Umhüllungen wurde das entstehende Trauma mittels eines Roma Plastilin-Blocks bestimmt, der ebenfalls auf der der Beschussseite abgewandten Seite der Laminate, aber außerhalb der Umhüllung angeordnet war. Die Beschussversuche wurden für die Beispiele und für das Vergleichsbeispiel unter einem Winkel von 45° durchgeführt.
    • Beschussversuch 1
    • Kaliber: 9 mm Para
    • Munition: VMR/DM11
    Tabelle 1
    V(m/s) R (Abstand Eintrittsstelle Geschoss- Kante Umhüllung) (cm) Verbleib des Geschosses
    Beispiel 1 424 11 Umhüllung
    Beispiel 1 428 11 Umhüllung
    Beispiel 1 425 11 Umhüllung
    Beispiel 1 420 11 Umhüllung
    Beispiel 2 420 11 Umhüllung
    Beispiel 2 425 11 Umhüllung
    Beispiel 2 427 11 Umhüllung
    Beispiel 2 422 11 Umhüllung
    Beispiel 3 423 11 Umhüllung
    Beispiel 3 421 12 Austritt aus Umhüllung
    Beispiel 3 424 11 Austritt aus Umhüllung
    Beispiel 3 425 12 Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 1 430 11 Austritt aus Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 1 421 11 Austritt aus Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 1 424 11 Austritt aus Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 1 423 11 Austritt aus Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 2 429 11 Austritt aus Paket
    Vergleichsbeispiel 2 421 11 Austritt aus Paket
    Vergleichsbeispiel 2 423 11 Austritt aus Paket
    Vergleichsbeispiel 2 431 11 Austritt aus Paket
  • Aus der Tabelle 1 wird deutlich, dass eine einstückige oder mehrstückige Umhüllung einen Randaustritt verhindern kann, wenn die einstückige oder mehrstückige Umhüllung gestrickt wurde. Insbesondere aus dem Beispiel 3 wird dabei deutlich, dass selbst bei der Verwendung von eigentlich nicht antiballistisch wirksamen Garnen zur Herstellung einer gestrickten Umhüllung zumindest in 50% der Fälle ein seitlicher Geschossaustritt aus der Umhüllung und somit aus dem penetrationshemmenden Artikel verhindert werden kann. Eine Umhüllung aus antiballistisch wirksamen Garnen, die jedoch durch das Vernähen von zwei Gewebelagen hergestellt wurde (Vergleichsbeispiel 1), kann hingegen den Randaustritt eines Geschosses nicht verhindern. Das Vergleichsbeispiel 2 soll verdeutlichen, dass bei einem Beschuss eines Laminatpakets als antiballistisch wirksames Paket unter einem Winkel von 45° die Geschosse seitlich aus dem antiballistisch wirksamen Paket austreten. Ohne erfindungsgemäße Umhüllung der antiballistisch wirksamen Pakete tritt das Geschoss dann auch aus dem penetrationshemmenden Artikel aus, wodurch ein Verletzungsrisiko für den Träger oder umstehende Personen resultiert.
    • Beschussversuch 2
    • Kaliber: 0.357 Magnum
    • Munition: TMF/REM
  • Die im Beschussversuch 1 verwendete Munition wird im allgemeinen beim Auftreffen und Durchschlagen der Laminate weniger stark deformiert als die Munitionsart TMF/REM (Beschussversuch 2). Hierdurch ist die Gefahr eines Randaustrittes des Geschosses aus dem antiballistisch wirksamen Paket größer als bei der im Beschussversuch 2 verwendeten Munitionsart. Basierend auf diesem Wissen und der Tatsache, dass eine gestrickte Umhüllung bereits die sich weniger stark deformierende Munitionsart zurückgehalten hat, wurde auf einen Beschuss mit der Munition TMF/REM der Pakete mit Umhüllung gemäß der Beispiele 2 und 3 verzichtet. Im Beschussversuch 2 wurde somit lediglich ein Paket mit einer Umhüllung, aufgebaut gemäß des Beispiels 1, und ein Paket mit einer Vergleichsumhüllung - wie im Vergleichsbeispiel 1 beschrieben - beschossen. Tabelle 2
    V (m/s) R (Abstand Eintrittsstelle Geschoss- Kante Umhüllung) (cm) Verbleib des Geschosses
    Beispiel1 456 11 Umhüllung
    Beispiel 1 451 11 Umhüllung
    Beispiel 1 449 11 Umhüllung
    Beispiel 1 452 11 Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 1 442 11 Austritt aus Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 1 442 11 Austritt aus Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 1 447 11 Austritt aus Umhüllung
    Vergleichsbeispiel 1 448 11 Austritt aus Umhüllung
  • Auch im Beschussversuch 2 durchschlugen die Geschosse einige der Laminate, rutschen dann an den Laminaten ab und wurden durch die einstückige gestrickte Umhüllung (Beispiel 1) gestoppt. Ein Randaustritt der Geschosse konnte somit auch bei dieser Munitionsart bei allen Beschussversuchen durch die einstückig gestrickte Umhüllung verhindert werden. Bei einer gewebten Umhüllung hingegen konnte das Geschoss nicht gestoppt werden, durchschlug die Vergleichsumhüllung (Vergleichsbeispiel 1) und trat aus dem penetrationshemmenden Artikel aus. Trotz der Verwendung eines antiballistisch wirksamen Garns zur Herstellung der Vergleichsumhüllung kann somit ein Geschossrandaustritt und deshalb eine Verletzung von Personen nicht durch eine gewebte Vergleichsumhüllung verhindert werden.
  • Bei den Beschussversuchen durchdringen die Geschosse zunächst die Umhüllungen und mehrere der Laminate bei einem Winkelbeschuss, wodurch sich die kinetische Energie der Geschosse verringert und sie folglich abgebremst werden. Ist ihre kinetische Energie zu gering, um ein weiteres Laminat zu durchdringen, gleitet das Geschoss an dem Laminat ab. Die erfindungsgemäßen Umhüllungen sind im Randbereich so ausgebildet, dass ein solches Geschoss abgefangen beziehungsweise gestoppt werden kann. Hierdurch verbleibt das Geschoss innerhalb der erfindungsgemäßen Umhüllung und somit innerhalb des antiballistisch wirksamen Pakets.
    • Stichschutzprüfung
  • Ein Artikel wie im Beispiel 1 aufgebaut und ein Artikel, wie im Vergleichsbeispiel 2 aufgebaut (also ohne Umhüllung), wurden bezüglich des Stichschutzes geprüft, wobei die Prüfung nach der britischen Norm HOSDB erfolgte. Die zu überprüfende Schutzklasse war die KR 1. Die Überprüfung des Stichschutzes erfolgte mit einem Messer, wobei das Messer mit einer Energie von 36 Joule auf das antiballistisch wirksame Paket mit Umhüllung (Beispiel 1) beziehungsweise ohne Umhüllung (Vergleichsbeispiel 2) fiel. Auf der der Bedrohungsseite abgewandten Seite der Laminaten wurden im Beispiel 1 und im Vergleichsbeispiel 2 eine 5 mm Schaumlage der Firma Alanto Limited; Produktname: Protect-a-cell 1 Vinyl Nitrile, positioniert. Die Schaumlage war im Beispiel 1 innerhalb der Umhüllung positioniert. In Tabelle 3 ist die Penetration des Artikels gemäß Beispiel 1 und gemäß Vergleichsbeispiel 2 angegeben. Tabelle 3
    Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 2
    Penetration (mm) 7 10
    2 13
    0 13
    4
  • Aus der Tabelle 3 wird deutlich, dass die Umhüllung, aufgebaut wie in Beispiel 1 beschrieben, zu einer Verbesserung der Stichschutzeigenschaften eines Artikels führt. Es war für einen Fachmann völlig überraschend und nicht zu erwarten, dass eine gestrickte Umhüllung sowohl das Austreten von Geschossen aus einem Artikel verhindern kann, als auch die Stichschutzeigenschaften des Artikels verbessert. Da die Umhüllung die Penetration des Artikels gegenüber einem Artikel ohne Umhüllung verringert, ist es denkbar, dass das Paket aus Laminaten für einen vergleichbaren Stichschutz weniger Laminatlagen aufweisen muss als bei einem Artikel ohne Umhüllung nötig wäre. Hierdurch kann vorteilhaft das Gewicht des Pakets und somit auch das Gewicht des Artikels verringert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Umhüllung
    2
    Öffnung
    3
    Bereiche
    4
    Randbereich
    5
    Zentralbereich
    6
    antiballistisch wirksames Paket
    7
    Laminat
    A
    Randbereich des Rückteiles
    B
    Reihe
    C
    Reihe
    D
    Richtung
    E
    Richtung
    R
    Abstand (Einschussloch-Kante des antiballistisch wirksamen Pakets)
    I, II, III, IV
    Einschussloch

Claims (15)

  1. Penetrationshemmender Artikel umfassend mindestens ein Paket (6) von Laminater (7) aus mindestens einer Lage, umfassend Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 2000 MPa nach ASTM D-885 und mindestens einem Polymermaterial, wobei das mindestens eine Paket (6) von einer ersten separaten Schutzhülle umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Paket (6) im Wesentlichen vollständig von einer zweiten separaten Umhüllung (1) umschlossen ist, wobei die zweite separate Umhüllung (1) einstückig oder mehrstückig gestrickt oder gewirkt ist und es sich bei der Schutzhülle und der Umhüllung um zwei - voneinander getrennte - Hüllen handelt.
  2. Penetrationshemmender Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite separate Umhüllung (1) zumindest teilweise aus Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 900 MPa nach ASTM D-885 besteht.
  3. Penetrationshemmender Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite separate Umhüllung (1) zumindest teilweise aus Fasern mit einer Festigkeit von mindestens 1160 MPa nach ASTM D-885 besteht.
  4. Penetrationshemmender Artikel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite separate Umhüllung (1) im Wesentlichen vollständig von der ersten separaten Schutzhülle umschlossen ist.
  5. Penetrationshemmender Artikel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in den Laminaten (7) in einer unidirektionalen Struktur vorliegen.
  6. Penetrationshemmender Artikel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in den Laminaten (7) in einer multidirektionalen Struktur vorliegen.
  7. Penetrationshemmender Artikel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in den Laminaten (7) als Gewebe vorliegen.
  8. Penetrationshemmender Artikel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Laminate (7) einer oder mehreren der Gruppen der Polyethylene mit ultra hohem Molekulargewicht, der Polypropylene mit ultra hohem Molekulargewicht, der aromatischen Polyamide, der Polybenzoaxazole oder der Polybenzothiazole zugeordnet sind.
  9. Penetrationshemmender Artikel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der zweiten separaten Umhüllung (1) einer oder mehreren der Gruppen der Polyethylene, der Polypropylene, der aromatischen Polyamide, der Polybenzoaxazole, der Polybenzothiazole, der Polyester, der Polyamide, natürlichen Polymere oder der Naturfasern zugeordnet sind.
  10. Penetrationshemmender Artikel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial der Gruppe der thermoplastischen Polymere, Elastomere oder Duromere oder Mischungen hieraus zugeordnet ist.
  11. Penetrationshemmender Artikel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite separate Umhüllung (1) eine Mehrzahl von Flächenbereichen aufweist, wobei sich die Flächenbereiche unterscheiden.
  12. Penetrationshemmender Artikel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flächenbereiche hinsichtlich des vorliegenden Flächengewichts, der vorliegenden Elastizitäten, der verwendeten Garne, des Titers der verwendeten Garne und/oder hinsichtlich der verwendeten Bindungen voneinander unterscheiden.
  13. Penetrationshemmender Artikel nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite separate Umhüllung (1) einen Randbereich (4) aufweist, wobei der Randbereich (4) die Kanten des mindestens einen Paketes (6) umschließt.
  14. Penetrationshemmender Artikel nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite separate Umhüllung (1) einen Zentralbereich (5) aufweist.
  15. Penetrationshemmender Artikel nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite separate Umhüllung (1) mindestens eine Öffnung (2) aufweist, in die das mindestens eine Paket (6) einführbar ist.
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