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DE60314264T2 - Penetrationsresistente personenschutzartikel - Google Patents

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DE60314264T2
DE60314264T2 DE2003614264 DE60314264T DE60314264T2 DE 60314264 T2 DE60314264 T2 DE 60314264T2 DE 2003614264 DE2003614264 DE 2003614264 DE 60314264 T DE60314264 T DE 60314264T DE 60314264 T2 DE60314264 T2 DE 60314264T2
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DE
Germany
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yarns
article according
puncture resistant
resistant article
fibers
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE2003614264
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English (en)
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DE60314264D1 (de
Inventor
Minshon J. Chesterfield CHIOU
Larry John Chesterfield PRICKETT
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication date
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Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft durchschlagfeste Lebensschutz- bzw. Personenschutzartikel speziell stichfeste Personenschutzartikel, und konkreter gegen Metallspitzen und ballistische Geschosse durchschlagfeste Personenschutzartikel.
  • 2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Neue durchschlagfeste Artikel befinden sich in ständiger Entwicklung, da ständig Standards und Anforderungen übernommen oder aktualisiert werden, um Schutz gegen lebensbedrohende Kräfte zu bieten.
  • Im September 2000 gab das National Institute of Justice (NIJ) den NIJ-Standard-0115.00 mit dem Titel "Stab Resistance of Personal Body Armor" (Stichfestigkeit von Personenschutzpanzerung) und den NIJ-Standard-0101.04 mit dem Titel "Ballistic Resistance of Personal Body Armor" (Schußfestigkeit von Personenschutzpanzerung) heraus. Angesichts dieser neuen Standards besteht ein Bedarf an leichter, bequemer und flexibler Schutzkleidung, die eine verbesserte Durchdringungs- bzw. Durchschlagsfestigkeit gegen Stichbedrohungen oder gegen Stichbedrohungen und ballistische Bedrohungen aufweist, die täglich getragen werden kann und hinreichenden Schutz bietet, wie z. B. für Strafanstalten, Polizei, Militär und andere Sicherheitsoffiziere je nach ihren spezifischen Dienstanforderungen und ihrer Arbeitsumgebung.
  • Die US-Patente 5 578 358 (von Foy et al.,) und 5 622 771 (von Chiou et al.,), die den relevantesten Stand der Technik darstellen, offenbaren stichfeste Artikel aus gewebten Aramidgarnen, die eine besondere Kombination aus dem Titer des Garns und dem Stoffdichtefaktor des aus dem Garn hergestellten Gewebes aufweisen. Diese Patente verwenden Garne mit einer Festigkeit von mindestens 30 Joule pro Gramm.
  • Das US-Patent 6 103 646 von Chiou offenbart gegen Metallspitzen und ballistische Geschosse durchschlagfeste bzw. stich- und schußfeste Artikel. Diese Artikel weisen stichfeste Lagen und schußfeste Lagen auf, wobei die stichfesten Lagen an der Außenseite oder Angriffseite des Artikels liegen.
  • Das US-Patent 5 565 264 von Howland offenbart ein Schutzgewebe, das äußerst dicht gewebt ist. Das heißt, die Garnquerschnitte sind durch Weben zu annähernd quadratischen Formen verformt worden, um eine außerordentlich dichte ineinandergreifende Struktur zu bilden und einer Garnverschiebung zu widerstehen.
  • Die US-Patente 5 837 623 und 5 976 996 , beide von Howland, offenbaren Schutzgewebesubstrate aus äußerst dicht gewebten Garnen, einschließlich Stapelgarnen. Diese Patente lehren, daß Stapelgarne nur dort verwendet werden, wo das Gewebe eine leichte Zug- oder Reißbeanspruchung erfährt und daß durch Verwendung einer Beschichtung auf Gewebe seine Steifigkeit erhöht und sein Verhalten gegen Zug- und Reißbeanspruchung verbessert werden kann. Der in diesen Patenten offenbarte Deckfaktor von dicht gewebten Stoffen ist signifikant hoch, d. h. er liegt in der Größenordnung von 130% bis 140%. Die in diesen Patenten offenbarten Stoffdichtefaktoren sind größer als 1,15. Derartige Gewebe sind im allgemeinen sehr steif, haben ungeachtet der verwendeten Garntypen mangelnde Drapierfähigkeit und begrenzte Flexibilität wegen des äußerst dicht gewebten Gewebesubstrats.
  • Angesichts der obigen Tatsachen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten flexiblen leichten Artikel bereitzustellen, der gegen Metallspitzen und wahlweise auch gegen ballistische Geschosse durchschlagfest ist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft einen durchschlagfesten Personenschutzartikel, der aufweist:
    mehrere flexible stichfeste Lagen mit einer Flächendichte von 0,5 bis 6,0 Kilogramm pro Quadratmeter, wobei jede Lage aus Gewebe besteht;
    wobei das Gewebe einen Stoffdichtefaktor von 0,75 bis 1,15 aufweist und aus Garnen besteht;
    wobei die Garne einen Titer von 500 dtex oder weniger, eine Reißfestigkeit von 3 bis 20 Gramm pro dtex und eine Reißenergie von 8 bis weniger als 30 Joule pro Gramm aufweisen, wobei die Garne ferner Stapelfasern aufweisen; und
    wobei die Stapelfasern einen Titer von 0,2 bis 7,0 dtex pro Faser aufweisen.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung zusätzlich eine zweite Gruppe von Lagen auf, die schußfest sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen umfassender verständlich, die wie folgt beschrieben werden.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines durchschlagfesten Personenschutzartikels mit stichfesten Lagen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die 2A-C zeigen schematische Darstellungen eines vermischten Stapelgarns, eines gezwirnten Stapelgarns bzw. eines vermischten endlosen Multifilgarns.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines durchschlagfesten Personenschutzartikels mit stichfesten Lagen und schußfesten Lagen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist auf durchschlagfeste Personenschutzartikel gerichtet, einschließlich stichfester Personenschutzartikel und stich- und schußfester Personenschutzartikel.
  • In einer Ausführungsform weist der durchschlagfeste Personenschutzartikel 10 mehrere flexible stichfeste Lagen 12, 14 aus Gewebe auf. In 1 bezeichnet die Zahl 14 die dritte oder weitere Lagen, die wahlweise in dem Artikel enthalten sein können. Das Gewebe besteht aus Garnen. Die Garne weisen Stapelfasern auf.
  • (1) LAGEN
  • Der Artikel 10 enthält mehrere flexible stichfeste Lagen 12, 14.
  • Die stichfesten Lagen 12, 14 weisen kombiniert eine Flächendichte von 0,5 bis 6,0 kg/m2 und vorzugsweise von 1,0 bis 5,0 kg/m2 auf. Wenn die Flächendichte der Lagen weniger als 0,5 beträgt, bieten die Lagen 12, 14 unzureichenden Lebensschutz. Wenn die Flächendichte der mehreren kombinierten Lagen größer als 6,0 kg/m2 beträgt, werden die kombinierten Lagen 12, 14 normalerweise zu massig, schwer und steif, wodurch sie unbequem zu tragen sind. Wenn die Flächendichte zu groß ist, hindert sie den Träger, sich schnell zu bewegen und zu manövrieren und führt bei längerem Tragen zu erheblicher Ermüdung des Trägen.
  • Je größer die Zahl der Lagen 12, 14, desto größer ist die Flächendichte der kombinierten Lagen 12, 14. Je niedriger der Titer der Stapelgarne, welche die Gewebe der Lagen 12, 14 bilden, desto größer ist die Zahl der Lagen 12, 14, die mit einer akzeptierbaren Flächendichte der kombinierten Lagen 12, 14 verwendet werden können. Wenn zum Beispiel die Gewebe aus Stapelgarn von 220 dtex sowohl in Kett- als auch in Schußrichtung bestehen, liegt die Anzahl der Gewebelagen 12, 14 im Bereich von 3 bis 50. Wenn dagegen die Gewebe aus Stapelgarn von 110 dtex sowohl in Kett- als auch in Schußrichtung bestehen, liegt die Anzahl der Gewebelagen 12, 14 im Bereich von 6 bis 80.
  • Die Lagen 12, 14 können auf irgendeine Weise zusammengehalten oder verbunden werden, wie z.B. durch Zusammennähen, oder sie können zusammen gestapelt werden und z. B. in einer Gewebehülle oder einem Träger aufgenommen werden. Die Lagen 12, 14 können in Abschnitte unterteilt werden, die getrennt gestapelt und verbunden werden können, oder alle von den mehreren Lagen 12, 14 können als eine einzige Einheit gestapelt und verbunden werden. Vorzugsweise werden die Lagen 12, 14 oder die Lagenabschnitte an den Ecken oder an voneinander beabstandeten Punkten entlang den Kanten der Lagen 12, 14 miteinander verbunden und sind sonst im wesentlichen frei von Mitteln zum Zusammenhalten der Gewebelagen 12, 14. Alternativ können die Lagen 12, 14 oder die Lagenabschnitte an Punkten oder in kleinen Bereichen, die in Abständen von etwa 15 cm oder mehr angeordnet sind, aneinander befestigt werden. Die Bereitstellung einer beträchtlichen Beweglichkeit der Lagen 12, 14 bezüglich jeder benachbarten Lage, wie z. B. oben beschrieben, verbessert die Festigkeit gegen größere Stichkräfte, kann aber die Festigkeit gegen Geschosse vermindern.
  • Eine Kombination der Lagen 12, 14 oder der Lagenabschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung wird hergestellt, indem diese Fläche an Fläche zusammengelegt werden, nach Wunsch mit oder ohne dazwischen eingefügte andere Schichtmaterialien. Andere Schichtmaterialien, die mit den Lagen 12, 14 oder Lagenabschnitten eingefügt werden können, sind z. B. wasserdicht machende Materialien, stoßfeste Materialien und dergleichen.
  • (2) GEWEBE
  • Die Lagen 12, 14 bestehen aus Gewebe. Mit Gewebe ist irgendeine Gewebebindung gemeint, wie z. B. Leinwandbindung, Kreuzköperbindung, Panamabindung, Satinbindung, Köperbindung und dergleichen. Leinwandbindung ist am gebräuchlichsten.
  • Das Gewebe der Lagen 12, 14 ist "dicht gewebt"; was bedeutet, daß es einen Dichtefaktor von 0,75 bis 1,15 und vorzugsweise von 0,85 bis etwa 1,10 aufweist. Vorzugsweise weisen die dicht gewebten Stofflagen 12, 14 die folgende Beziehung zwischen dem Garntiter (dtex) und dem Stoffdichtefaktor auf: Y ≥ X 6,25·10–4 + 0,69 (1)wobei Y = Stoffdichtefaktor und X = Garntiter ist, wie in dem oben erwähnten US-Patent 5 578 358 offenbart.
  • "Stoffdichtefaktor" und "Deckfaktor" sind Bezeichnungen, die der Gewebedichte eines Stoffs gegeben werden. Der Deckfaktor ist ein berechneter Wert, der sich auf die Geometrie der Gewebebindung bezieht und den prozentualen Anteil der Bruttofläche eines Gewebes angibt, der durch Garne des Gewebes bedeckt wird. Der Deckfaktor kann auf verschiedene, dem Fachmann bekannte Weisen berechnet werden. Zum Beispiel kann zur Berechnung des Deckfaktors das folgende Verfahren angewandt werden (aus 'Weaving: Conversion of Yarns to Fabric' (Weben: Verarbeitung von Garnen zu Gewebe), Lord und Mohamed, veröffentlicht von Merrow (1982), S. 141-143):
    • dw
    = Breite von Kettgarn im Gewebe
    df
    = Breite von Schußgarn im Gewebe
    pw
    = Abstand von Kettgarnen (Enden pro Längeneinheit)
    pf
    = Abstand von Schußgarnen
    Deckfaktor in Kettrichtung = Cw, = dw/pw (2) Deckfaktor in Schußrichtung = Cf = df/pf (3)
    Figure 00040001
  • Die Breiten der Kett- und Schußgarne, dw und df, können auf verschiedene, dem Fachmann bekannte Weisen berechnet werden, wie z. B. gemäß den Lehren in "All-Fiber System Meets Needs Fabric Engineering" von J. B. Dickson, Bd. 102, S. 113-250, Textile World (1952).
  • In Abhängigkeit von der Bindungsart eines Gewebes kann der maximale Deckfaktor ziemlich niedrig sein, auch wenn die Garne des Gewebes dicht beieinander liegen. Aus diesem Grunde wird ein nützlicherer Indikator der Gewebedichte als "Stoffdichtefaktor" bezeichnet. Der Stoffdichtefaktor ist ein Maß für die Dichte einer Gewebebindung im Vergleich zur maximalen Gewebedichte als Funktion des Deckfaktors.
    Figure 00040002
  • Zum Beispiel beträgt der größte Deckfaktor, der ohne Verklemmen der Garne im Gewebe für ein Gewebe mit Leinwandbindung möglich ist, 0,75, und ein Gewebe mit Leinwandbindung mit einem aktuellen Deckfaktor von 0,68 wird daher einen Stoffdichtefaktor von 0,91 aufweisen, und ein Leinwandgewebe mit einem aktuellen Deckfaktor von 0,83 wird daher einen Stoffdichtefaktor von 1,1 aufweisen. Die bevorzugte Bindung für die praktische Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Leinwandbindung.
  • (3) GARNE
  • Das Gewebe besteht aus Garnen. Die Garne haben einen Titer von 500 dtex oder weniger und vorzugsweise von mindestens 25 dtex. Die Garne haben eine Reißfestigkeit von 3 bis 20 Gramm pro dtex (g/dtex) und vorzugsweise von 5 bis 16 g/dtex. Die Garne haben eine Reißenergie (oder Zähigkeit) von 8 bis weniger als 30 Joule pro Gramm, und vorzugsweise von 10 bis 25 Joule pro Gramm (J/g). Die Garne weisen vorzugsweise eine Reißdehnung von mindestens 2,0% auf, und es gibt keinen bekannten oberen Grenzwert für die Reißdehnung. Eine Reißdehnung von weniger als 2,0% führt typischerweise zu einem spröden Garn.
  • Die Garne in den mehreren Gewebelagen weisen Stapelfasern auf. Siehe dazu 2A, die eine schematische Darstellung eines vermischten Stapelgarns zeigt. Die Garne können ausschließlich Stapelgarne sein. Das Gewebe kann jedoch aus mehreren Garnen hergestellt werden, die aus Stapelfasern und anderen Garnen bestehen, die endloses Multifilgarn aufweisen. Siehe 2C, die eine schematische Darstellung eines vertuschten endlosen Multifilgarns zeigt. Jeder Gewebeaufbau unter Verwendung sowohl von Stapelgarnen als auch von endlosen Multifilgarnen ist möglich, wie z. B. ein Gewebeaufbau (a) mit Stapelgarnen und endlosen Multifilgarnen, die in den Kett- und Schußrichtungen oder in beiden abwechseln, (b) mit zwei endlosen Multifilgarnen oder mehr, dann einem Stapelgarn in Kett- oder Schußrichtung oder in beiden Richtungen, oder (c) mit zwei Stapelgarnen oder mehr, dann einem endlosen Multifilgarn in Kett- oder Schußrichtung oder in beiden Richtungen.
  • Der Artikel 10 kann mehrere Lagen 12, 14 von Gewebe enthalten, die ausschließlich oder teilweise mit Stapelgarn hergestellt werden, und eine oder mehrere Lagen, die aus Gewebe bestehen, das ausschließlich aus endlosen Multifilgarn besteht. Zum Beispiel kann der Artikel 10 eine sich wiederholende Gruppe von einer oder mehreren Lagen aus endlosen Multifilgarn aufweisen, die neben einer oder mehreren Lagen 12, 14 gestapelt sind, die ausschließlich oder teilweise aus Stapelgarn bestehen.
  • Wenn der Artikel mindestens eine Gewebelage enthält, die aus Garn besteht, das endlose Multifilamente enthält, dann weist ein derartiges Gewebe vorzugsweise einen Stoffdichtefaktor von mindestens 0,75 auf, und ein solches Garn hat einen Titer von weniger als 500 dtex.
  • Ferner können die Garne, die zur Herstellung eines Gewebes in einer Lage oder in verschiedenen Lagen eingesetzt werden, aus einem einzigen Polymer, aus verschiedenen Polymeren, einem Copolymer, verschiedenen Copolymeren oder Gemischen daraus bestehen. Geeignete Polymere und Copolymere werden hierin beschrieben.
  • Die Garne können gezwirnt sein und einen Zwirnungsgrad im Bereich mit einem Drehungsfaktor von nicht mehr als 5 aufweisen. Siehe 2B, die eine schematische Darstellung eines gezwirnten Stapelgarns zeigt Mit Drehungsfaktor sind die Drehungsverhältnisse im Garn in Drehungen pro Zoll mm Quadratwurzel der Fadenstärke gemeint. Gezwirnt bedeutet effektiv, daß ein Ende des Garns festgehalten wird und das andere Ende um die Längsachse des Garns gedreht oder in Drehung versetzt wird, um dem Garn eine Zwirnung zu geben. Ein gezwirntes Garn weist einen Drehungsfaktor auf, der sich wie folgt berechnen läßt: Drehungsfaktor = tpi·√(Denier)/73 (7) = tpc·√(dtex)/30,3 (8) = tpi/√(Baumwollnummer)Drehungsfaktor = tpi·√(Denier)/73 (7) = tpc·√(dtex)/30,3Drehungsfaktor = tpi·√(Denier)/73 (7) = tpc·√(dtex)/30,3 (8) = tpi/√(Baumwollnummer) (9)(8) = tpi/√(Baumwollnummer) (9)(9)mit:
    • tpi
    = Drehungen pro Zoll
    tpc
    = Drehungen pro Zentimeter, und
    Baumwollnummer
    = Anzahl von 840-yard-Garnsträngen, die für ein Gewicht von 1 lb (453,6 g) erforderlich sind.
  • Die Garne können mehrere gefachte (d. h. mehrfädige) und gezwirnte Garne aufweisen. Wenn zwei Garne gefacht und gezwirnt werden, dann werden sie als zweifädiges Garn bezeichnet. Die Zwirnung des gefachten Garns ist einer etwaigen Zwirnung der Einzelgarne im gefachten Garn entgegengesetzt. Ein oder mehrere gefachte Garne können ein endloses Multifilgarn sein.
  • Die Anzahl der Garne oder Enden in Kett- und Schußrichtung kann gleich oder verschieden sein. Der Titer der Garne oder Garnenden in Kett- und Schußrichtung oder sogar in der gleichen Richtung kann gleich oder unterschiedlich sein. Je größer der Titer der Garne im Gewebe, desto kleiner ist die Anzahl der Garnenden pro Längeneinheit, die benötigt werden, um einen hinreichenden Personenschutz bei akzeptierbarer Flexibilität und Bequemlichkeit bereitzustellen.
  • (4) FASERN
  • Die Garne bestehen aus Stapelfasern. Für die hier gegebenen Zwecke ist der Begriff "Faser" als relativ flexibler, makroskopisch homogener Körper mit hohem Länge-Breite-Verhältnis quer über seine Querschnittsfläche und senkrecht zu seiner Länge definiert. Der Faserquerschnitt kann von beliebiger Form sein, ist aber typischerweise rund. Der Begriff "Filament" wird austauschbar mit dem Begriff "Faser" benutzt.
  • Die Stapelfasern können vermischt sein, das Garn kann gezwirnt sein, oder beides. Wenn ein Garn aus "vermischten" Stapelfasern besteht, bildet es eine verfestigte Einheit aus diskontinuierlichen Fasern, die entlang der Garnlänge vermischt oder verwirrt sind, um die Einheit des Garns aufrechtzuerhalten.
  • Die Stapelfasern weisen einen Titer von 0,2 bis 7,0 dtex pro Faser auf, und vorzugsweise von 0,4 bis 5,0 dtex pro Faser.
  • Die Stapelfasern haben (a) eine im wesentlichen gleichmäßige Länge, (b) eine veränderliche oder zufällige Länge, oder (c) Teilmengen der Stapelfasern haben eine im wesentlichen gleichmäßige Länge und die Stapelfasern in den anderen Teilmengen haben unterschiedliche Längen, wobei die Stapelfasern in den Teilmengen miteinander vermischt sind, um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung zu bilden.
  • Geeignete Stapelfasern haben eine Länge von 1 bis 30 cm. Stapelfasern, die durch Kurzstapelverfahren hergestellt werden, ergeben eine Faserlänge von 1 bis 6 cm.
  • Die Stapelfasern können durch irgendein Verfahren herstellt werden. Die Stapelfasern können durch Reißspinnen von endlosen Fasern gebildet werden, wodurch Stapelfasern mit verformten Querschnitten entstehen, die als Kräuselfasern wirken. Die Stapelfasern können aus endlosen geraden Fasern geschnitten werden, wodurch gerade (d. h. nicht gekräuselte) Stapelfaser entsteht, oder sie können zusätzlich aus gekräuselten endlosen Fasern geschnitten werden, die eine sägezahnförmige Kräuselung in Längsrichtung der Stapelfaser aufweisen, wobei die Häufigkeit der Kräuselung (oder der sich wiederholenden Krümmung) nicht mehr als 8 Kräuselungen pro Zentimeter betragt.
  • Die Fasern können in unbeschichteter oder beschichteter oder auf andere Weise vorbehandelter (z. B. vorgestreckter oder wärmebehandelter) Form vorhanden sein. Im Fall der Verwendung von Polyaramidfaser ist eine Beschichtung oder sonstige Vorbehandlung der Faser im allgemeinen nicht notwendig.
  • Reißgesponnene Stapelfasern können durch Reißen eines Spinnkabels oder eines Bündels endloser Filamente in einem Reißspinnvorgang mit einer oder mehreren Reißzonen hergestellt werden, die einen vorgeschriebenen Abstand aufweisen, wodurch eine zufällige veränderliche Masse von Fasern mit einer mittleren Schnittlänge entsteht, die durch die Einstellung der Reißzonen gesteuert wird. Solche Garne haben gewöhnlich Reißfestigkeiten im Bereich von 4 bis 15 Gramm pro Denier (g/den) (d. h. etwa 3 bis 13,5 g/dtex), in Abhängigkeit von der mittleren Faserlänge. Reißgesponnene Fasern werden nicht gekräuselt, da der Prozeß der Faser durch Zurückschnellen und anschließende Druckverformung nach dem Reißen einen Kräuselungsgrad verleiht.
  • Stapelfasern gemäß der vorliegenden Erfindung können unter Anwendung herkömmlicher, dem Fachmann bekannter Lang- und Kurzstapelringspinnverfahren zu Garnen verarbeitet werden. Für Kurzstapelfaser werden typischerweise Spinnfaserlängen nach dem Baumwollsystem von 3/4 Zoll bis 2 1/4 Zoll (d. h. 1,9 bis 5,7 cm) verwendet. Für Langstapelfaser werden typischerweise Spinnfasern nach dem Kammgarn- oder Wollesystem von bis zu 6 1/2 Zoll (d. h. 16,5 cm) verwendet. Dies ist jedoch nicht als Einschränkung auf das Ringspinnen gedacht, da die Garne auch durch Luftdüsenspinnen, OE-Spinnen und viele andere Spinnarten gesponnen werden können, die Stapelfaser zu brauchbaren Garnen verarbeiten.
  • Die reißgesponnenen Stapelfasern haben typischerweise eine Länge bis zu 7 Zoll (d. h. 17,8 cm) und können unter Anwendung herkömmlicher reißgesponnener Kabel-Kammzug-Stapelverfahren hergestellt werden. Stapelfasern mit maximalen Längen bis zu etwa 20 Zoll (d. h. 51 cm) sind durch Verfahren möglich, wie sie beispielsweise in der Internationalen Patentveröffentlichung WO 0077283 beschrieben werden. Mittels Filamentverwirrung durch Luftdüsen werden so Garne aus verfestigten Fasern zu Spinngarnen mit einer Reißfestigkeit im Bereich von 3 bis 7 g/dtex verarbeitet. Diese Garne können eine sekundäre Zwirnung aufweisen, d. h. sie können nach der Bildung gezwirnt werden, um dem Garn mehr Reißfestigkeit zu verleihen, in welchem Fall die Reißfestigkeit im Bereich von 10 bis 18 g/den (d. h. 9 bis 17 g/dtex) liegen kann. Reißgesponnene Stapelfasern erfordern normalerweise keine Kräuselung, da der Prozeß der Faser einen Kräuselungsgrad verleiht.
  • Die Verwendung von Garnen, die aus Stapelfasern statt aus endlosen Fasern bestehen, bietet zahlreiche Vorteile. Wenn Garne aus Stapelfasern verwendet werden, kann man Artikelspezifikationen mit größerer Vielfalt an Garntitern entwerfen, als dies bei endlosen Multifilgarnen möglich ist. Hersteller von endlosen Filamentgarnen stellen nur eine begrenzte Anzahl von Garntitern her. Die Umstellung eines Spinnverfahrens von der Erzeugung eines Garns mit einem Titer auf einen anderen Titer führt zu Verlust an Produktionszeit und Arbeitskosten. Um ein Garn mit einem Titer zu produzieren, das zuvor nicht hergestellt wurde, sind zusätzliche Kosten erforderlich, wie z. B. für die Konstruktion und Installation notwendiger Spinndüsen und andere Änderungen an Verfahrensausrüstungen, die unter Umständen benötigt werden. Garne aus Stapelfasern können jedoch aus Garnen hergestellt werden, die aus verschiedenen Endlosfasern bestehen.
  • Außerdem sind Stapelgarne mit einem Titer von weniger als 500 dtex wesentlich billiger als endlose Multifilgarne. Ferner ist der Bedarf an endlosen Multifilgarnen mit bestimmten Titern unter Umständen größer als die Kapazität für die Herstellung derartiger Garne. Wenn dies der Fall ist, können endlose Multifilgarne mit anderen Titer mit Herstellungskapazitätsüberschuß oder hohem Lagerbestand verwendet werden, um die gewünschten Stapelgarne mit erheblichen Kosteneinsparungen herzustellen.
  • Feiner ermöglicht die Verwendung von Garnen, die aus Stapelfasern bestehen, die Herstellung von Garnen mit einer innigen Mischung aus Hochleistungsfasern, die aus unterschiedlichen Polymeren oder Copolymeren bestehen. Dies ist bei den heutigen Fertigungsanlagen zur Herstellung endloser Multifilgarne nicht durchführbar.
  • Die Verwendung von Stapelgarnen erhöht außerdem die Fähigkeit, einen Artikel an die Konturen der Körperform des Trägers anzupassen.
  • FASERPOLYMER
  • Die Fasern bestehen aus Polyamidfasern, Polyolefinfasern, Polybenzoxazolfasern, Polybenzothiazolfasern, Poly{2,6-diimidazo[4,5-4',5'-e]pyridinylen-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen}-Faser (PIPD-Faser), oder Gemischen daraus. Vorzugsweise bestehen die Fasern aus Polyamid.
  • Wenn das Polymer Polyamid ist, wird Aramid bevorzugt. Mit "Aramid" ist ein Polyamid gemeint, in dem mindestens 85% der Amidbindungen (-CO-NH-) direkt an zwei aromatische Ringe gebunden sind. Geeignete Aramidfasern werden beschrieben in 'Man-Made Fibers – Science and Technology', Bd. 2, Abschnitt mit dem Titel 'Fiber-Forming Aromatic Polyamides' (Faserbildende aromatische Polyamide), S. 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968. Aramidfasern werden außerdem in den US-Patenten 4 172 938 ; 3 869 429 ; 3 819 587 ; 3 673 143 ; 3 354 127 und 3 094 511 offenbart.
  • Zusatzstoffe können zusammen mit dem Aramid verwendet werden, und es hat sich gezeigt, daß bis zu 10 Gew.-% anderes Polymermaterial mit dem Aramid vermischt werden kann, oder daß Copolymere verwendet werden können, die bis zu 10% eines anderen Diamins aufweisen, das für das Diamin des Aramids substituiert ist, oder bis zu 10% eines anderen Disäurechlorids aufweisen, das für das Disäurechlorid des Aramids substituiert ist.
  • Das bevorzugte Aramid ist para-Amid, und Poly(p-phenylenterephthalamid) (PPD-T) ist das bevorzugte para-Amid. Mit PPD-T ist das Homopolymer gemeint, das aus der Mol-für-Mol-Polymerisation von p-Phenylendiamin und Terepthaloylchlorid entsteht, und außerdem Copolymere, die durch Beimengen kleiner Anteile anderer Diamine zu dem p-Phenylendiamin und kleiner Anteile anderer Disäurechloride zu dem Terephthaloylchlorid entstehen. Als allgemeine Regel können andere Diamine und andere Disäurechloride in Anteilen bis zu etwa 10 mol-% des p-Phenylendiamins oder des Terephthaloylchlorids eingesetzt werden, oder vielleicht in etwas höheren Anteilen, wobei nur vorausgesetzt wird, daß die anderen Diamine und Disäurechloride keine reaktionsfähigen Gruppen aufweisen, welche die Polymerisationsreaktion stören. PPD-T bedeutet außerdem Copolymere, die durch Beimengen anderer aromatischer Diamine und anderer aromatischer Disäurechloride entstehen, wie z. B. von 2,6-Naphthaloylchlorid oder Chlor- oder Dichlorterephthaloylchlorid oder 3,4'-Diaminophenylether.
  • Wenn das Polymer ein Polyolefin ist, werden Polyethylen oder Polypropylen bevorzugt. Mit Polyethylen ist ein überwiegend lineares Polyethylenmaterial mit vorzugsweise einem Molekulargewicht von mehr als einer Million gemeint, das geringe Anteile einer Kettenverzweigung oder Comonomere enthalten kann, die 5 modifizierende Einheiten pro 100 Hauptketten-Kohlenstoffatome nicht übersteigen, und das außerdem als Beimischung nicht mehr als etwa 50 Gew.-% eines oder mehrerer polymerer Zusatzstoffe enthalten kann, wie z. B. Alken-1-Polymere, besonders Polyethylen niedriger Dichte, Polypropylen und dergleichen, oder Zusatzstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, wie z. B. Antioxidationsmittel, Gleitmittel, Ultraviolett-Abschirmungsmittel, Färbemittel und dergleichen, die gewöhnlich beigemischt werden. Dies ist gewöhnlich als gestrecktkettiges Polyethylen (ECPE) bekannt.
  • Entsprechend ist Polypropylen ein überwiegend lineares Polypropylenmaterial mit einem Molekulargewicht von vorzugsweise mehr als einer Million. Lineare Polyolefinfasern mit hohem Molekulargewicht sind im Handel erhältlich. Die Herstellung von Polyolefinfasern wird in US 4 457 985 diskutiert.
  • Polybenzoxazol (PBO) und Polybenzothiazol (PBZ) sind geeignet, wie z. B. in WO 93/20400 beschrieben. Polybenzoxazol und Polybenzothiazol bestehen vorzugsweise aus Grundeinheiten mit den folgenden Strukturen:
    Figure 00090001
  • Die dargestellten, mit den Stickstoffatomen verbundenen aromatischen Gruppen können zwar heterocyclisch sein, sind aber vorzugsweise carbocyclisch; und sie können zwar kondensierte oder unkondensierte polycyclische Systeme sein, sind aber vorzugsweise einzelne sechsgliedrige Ringe. Die in der Hauptkette der Bisazole dargestellte Gruppe ist zwar die bevorzugte Paraphenylengruppe, aber diese Gruppe kann durch irgendeine zweiwertige organische Gruppe ausgetauscht werden, welche die Herstellung des Polymers nicht stört, oder durch gar keine Gruppe. Zum Beispiel kann diese Gruppe eine aliphatische Gruppe mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, Tolylen, Biphenylen, Bisphenylenether und dergleichen sein.
  • Das zur Herstellung von erfindungsgemäßen Fasern verwendete Polybenzoxazol und Polybenzodiazol sollte mindestens 25 und vorzugsweise mindestens 100 Struktureinheiten aufweisen. Die Herstellung der Polymere und das Spinnen dieser Polymere werden in der oben erwähnten internationalen Patentveröffentlichung WO 93/20400 offenbart.
  • ARTIKEL
  • Die Artikel gemäß der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise völlig aus Gewebe aufgebaut, ohne steife Platten oder Plättchen und ohne Matrixharze, welche die Gewebestoffe imprägnieren. Infolgedessen sind die erfindungsgemäßen Artikel flexibler und leichter als durchschlagfeste Konstruktionen nach dem Stand der Technik, die einen vergleichbaren Schutz bieten.
  • Der Artikel 10 gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht vorzugsweise mindestens der Stufe 1, stärker bevorzugt der Stufe 2 und am stärksten bevorzugt der Stufe 3 der Stichfestigkeitsanforderung, wie im NIJ-Standard-0115.00 mit dem Titel "Stab Resistance of Personal Body Armor" (Stichfestigkeit von Personenschutzpanzerung) vom September 2000 beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind zahlreiche Artikelspezifikationen möglich, die diesem Standard genügen. Wenn z. B. die Gewebe in den Lagen aus Stapelgarnen von 220 dtex sowohl in Kett- und als auch in Schußrichtung hergestellt werden, kann die Anzahl von Stapelfasern oder -enden in den Kett- und Schußrichtungen 60 bis 90 betragen, und in Abhängigkeit von der Anzahl der Stapelfasern oder -enden, die in diesem Bereich ausgewählt werden, kann die Anzahl der Lagen 3 bis 50 betragen. Entsprechende Varianten von Artikelspezifikationen existieren, wenn Stapelfasern von unterschiedlichem Titer verwendet werden.
  • Der Artikel 20, wie in 3 dargestellt, kann wahlweise eine zweite Gruppe von Lagen 22 aufweisen, die widerstandfähig gegen ballistische Geschosse sind. In 3 bezeichnet die Zahl 24 die dritte oder weitere gegen ballistische Geschosse widerstandsfähige bzw. schußfeste Lagen, die wahlweise in dem Artikel enthalten sein können. Der erfindungsgemäße Artikel 20 erfüllt vorzugsweise mindestens die Schußfestigkeitsbedingung vom Typ IIA, starker bevorzugt vom Typ II und am stärksten bevorzugt vom Typ IIIA, wie im NIJ-Standard-0101.04 mit dem Titel "Ballistic Resistance of Personal Body Armor" (Schußfestigkeit von Personenschutzpanzerung) vom September 2000 beschrieben. Hierbei kann jede dem Fachmann bekannte, gegen ballistische Geschosse widerstandsfähige bzw. schußfeste Lage verwendet werden. Für verschiedene schußfeste Lagen können unterschiedliche Materialien oder Konstruktionen verwendet werden. Geeignete schußfeste Lagen werden in den US-Patenten 6 119 575 und 6 195 798 und der Internationalen Patentveröffentlichung WO 01/96111 A1 beschrieben.
  • Der Begriff "Artikel" wird hierin benutzt, um mindestens zwei flexible stichfeste Lagen zu bezeichnen, wie hierin beschrieben. Dieser Artikel kann mindestens zwei Lagen enthalten, die gegen ballistische Geschosse widerstandsfähig bzw. schußfest sind. Der Artikel kann andere Lagen oder Materialien enthalten, wie z. B. wasserdichtmachende Materialien, Erschütterungsschutzmaterialien und Träger oder Hüllen oder Heftnähte oder Klebstoff, um Lagen zusammen zu halten.
  • Der Begriff "Lebensschutz" bzw. "Personenschutz" bedeutet, daß die Artikel gegen bestimmte lebensbedrohende Kräfte durchschlagfest sind, wie z. B. gegen Metallspitzen und vorzugsweise gegen ballistische Geschosse. Metallspitzen sind scharfe oder spitze Gegenstände, wie z. B. Eispickel. Der Begriff "Geschoß" wird hierin zur Bezeichnung einer Kugel oder eines anderen Gegenstands oder eines Bruchstücks davon benutzt, die (der) z. B. von einer Schußwaffe abgefeuert wird.
  • Personenschutzartikel schützen Teile des Körpers, deren schwere Verletzung zum Tode führen könnte. Solche Teile sind unter anderem der Oberkörper, die Weichteile, Hals und Kopf. An sich schließen Personenschutzartikel Schutzkleidung oder Körperpanzerung ein, welche diese Teile schützen, wie z. B. Westen, Jacken usw.
  • TESTVERFAHREN
  • In den nachstehenden Beispielen wurden die folgenden Testverfahren angewandt.
  • Titer. Der Titer eines Garns oder einer Faser wird durch Wagen einer bekannten Länge des Garns oder der Faser nach den in ASTM D1907-97 oder D885-98 beschriebenen Verfahren bestimmt. Dezitex oder "dtex" ist definiert als das Gewicht in Gramm von 10000 Meter des Garns oder der Faser.
  • Zugfestigkeitseigenschaften. Die zu prüfenden Fasern werden konditioniert und dann nach den in ASTM D885-98 beschriebenen Verfahren auf Zugfestigkeit geprüft. Die Zähigkeit (Reißfestigkeit), Reißdehnung und der Elastizitätsmodul werden durch Reißen von Testfasern auf einem Instron-Testgerät geprüft.
  • Flächendichte. Die Flächendichte der Gewebelage wird nach dem Standard-Testverfahren gemäß ASTM D 3776-96 für die Masse pro Flächeneinheit (Gewicht) des Gewebes bestimmt. Die Flächendichte der Verbundstruktur wird durch die Summe der Flächendichten der einzelnen Lagen bestimmt.
  • Kräuselungshäufigkeit. Der Meßwert der Kräuselungshäufigkeit der hergestellten Stapelfaser wird nach dem Standard-Testverfahren von ASTM D 3937-01 (1995) bestimmt.
  • Schnittlänge. Der Meßwert der Länge und die Längenverteilung hergestellter Stapelfasern werden nach dem Standard-Testverfahren von ASTM D 5103-01 (1995) bestimmt.
  • Metallspitzen-Stichfestigkeit. Stichfestigkeitsprüfungen von mehrlagigen Stoffbahnen werden entsprechend dem NIJ-Standard-0115.00, "Stab Resistance of Personal Body Armor" (Stichfestigkeit von Personenschutzpanzerung) zum Klassifizieren der Stichfestigkeitsstufe gegen Metallspitzen, herausgegeben im September 2000, durchgeführt.
  • Schußfestigkeit. Ballistische Tests der mehrlagigen Stoffbahnen werden entsprechend dem NIJ-Standard-0101.04, "Ballistic Resistance of Personal Body Armor" (Schußfestigkeit von Personenschutzpanzerung), herausgegeben im September 2000, durchgeführt.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nun durch die folgenden konkreten Beispiele veranschaulicht.
  • HERSTELLUNG VON GARNEN
  • Es wurden die folgenden unterschiedlichen Garntypen aus Poly(p-phenylenterephthalamid)-Faser hergestellt, die im Handel von E. I. du Pont de Nemours and Company ("DuPont") unter dem Warenzeichen KEVLAR® erhältlich ist:
  • Garn #1:
  • Das Garn #1 ist ein Poly(p-phenylenterephthalamid)-Endlosfilamentgarn von 220 dtex, beziehbar von DuPont unter dem Warenzeichen KEVLAR®, mit einer Nennreißfestigkeit von 24,5 g/dtex, einem Nennmodul von 630 g/dtex, einer Nennreißdehnung von 3,4% und einem Nenntiter von 1,67 dtex pro Faser. Die Reißenergie des Garns beträgt 37,7 J/g, also mehr als 30 J/g.
  • Garn #2:
  • Garn #2 ist nach dem Baumwollsystem ringgesponnenes KEVLAR®-Kurzstapelgarn von 660 dtex (englische Baumwollnummer 18/2 s) mit 1,67 dtex pro Filament (1,5 dpf). Die Reißenergie des Garns beträgt 11,5 J/g, also weniger als 30 J/g, aber mehr als 8 J/g, die Nennreißfestigkeit beträgt 7,8 g/dtex, und die Nennreißdehnung beträgt 4,05%. Dieses Garn wird unter Verwendung von rechtwinklig geschnittenen 4,8 cm-Stapelfasern von einheitlicher Länge mit 1,67 dtex pro Filament hergestellt. Diese Stapelfasern werden unter Anwendung der Kurzstapelspinntechnologie mit verschiedenen, dem Fachmann bekannten Ausrüstungen zu Garnen verarbeitet. Das zur Herstellung von Garn für dieses Beispiel angewandte Kurzstapel-Ringspinnverfahren beinhaltet (1) ein Kardierverfahren, wobei Stapelfasern in Krempelband umgewandelt werden, (2) ein Streckziehverfahren mit Mehrfachdurchlauf (Fadenbrecher-/Zwischen-/Feinstreckenziehen), wobei mehrere Krempelbänder zu Endstreckenband verarbeitet werden, (3) ein Vorspinnverfahren, wobei Endstreckenband zu Vorgarn verarbeitet wird, (4) ein Ringspinnverfahren, wobei Vorgarn zu Spinngarn ringgezwirnt wird, (5) ein Gespinstreinigungsverfahren, um unerwünschte Fehler aus dem Ringspinngarn zu entfernen, und (6) einen Aufwickelvorgang zum Formen eines Garnkörpers auf einer konischen Kreuzspule.
  • Garn #3:
  • Das Garn #3 ist ringgesponnenes KEVLAR®-Reißspinngarn von 220 dtex (englische Baumwollnummer 26,6/1 s) mit 1,67 dtex/Filament (1,5 dpf). Die Reißenergie des Garns beträgt 9,2 J/g, also erheblich weniger als 30 J/g, aber mehr als 8 J/g, die Nennreißfestigkeit beträgt 8,6 g/dtex, und die Nennreißdehnung beträgt 2,44%. Dieses Garn wird aus reißgesponnenen Stapelfasern von unterschiedlicher Länge mit 1,7 dtex/Filament mit einer typischen mittleren Länge zwischen 7 und 11 cm (etwa 3 bis etwa 5 Zoll) hergestellt. Diese Stapelfasern werden hergestellt und unter Anwendung von Kabel-Kammzug-Langstapel-Kammgarnringspinnverfahren mit verschiedenen, dem Fachmann bekannten Ausrüstungen zu Gespinsten verarbeitet. Das zur Garnherstellung für dieses Beispiel angewandte Verfahren beinhaltet (1) ein Reißspinnverfahren, wobei ein Kabel, das eine Vielzahl von Filamentgarnen enthält, zur Herstellung von "Kammzug" in zufällig verteilte Längen gestreckt und gerissen wird, (2) ein Stiftstreckverfahren mit Mehrfachdurchlauf, auch als Hecheln bekannt (Fadenbrecher-/Zwischen-/Feinstreckenziehen), wobei mehrere gerissene Krempelbänder oder "Kammzug" zu Endstreckenband verarbeitet werden, (3) ein Vorspinnverfahren, wobei Endstreckenband zu Vorgarn verarbeitet wird, (4) ein Ringspinnverfahren, wobei Vorgarn zu Spinngarn ringgezwirnt wird, (5) ein Gespinstreinigungsverfahren, um unerwünschte Fehler aus dem Ringspinngarn zu entfernen, und (6) ein Aufwickelverfahren zum Formen von Garnkörpern auf konischen Kreuzspulen.
  • Garn #4:
  • Das Garn #4 ist Poly(p-phenylenterephthalamid)-Filamentgarn von 930 dtex, beziehbar von DuPont unter dem Warenzeichen KEVLAR®, mit einer Nennreißfestigkeit von 24,1 g/dtex, einem Nennmodul von 630 g/dtex, einer Nennreißdehnung von 3,4% und einem Nenntiter von 1,67 dtex pro Faser. Die Reißenergie des Garns beträgt 44,3 J/g, also mehr als 30 J/g.
  • HERSTELLUNG VON LAGEN
  • Die obigen Garne werden zu Lagen der folgenden Gewebe für Tests bei verschiedenen Flächendichten verarbeitet:
    • (1) Gewebe in Leinwandbindung aus Garn #1 von 220 dtex wird mit 70 × 70 Enden pro Zoll (27,6 × 27,6 Enden pro cm) mit einem Stoffdichtefaktor von 1,0 hergestellt und als Kontrolle verwendet. Diese Lage wird als Lage "A" bezeichnet.
    • (2) Gewebe in Leinwandbindung aus Garn #2 von 660 dtex wird mit 34 × 34 Enden pro Zoll (13,4 × 13,4 Enden pro cm) mit einem Stoffdichtefaktor von 0,88 hergestellt. Diese Lage wird als Lage "B" bezeichnet.
    • (3) Gewebe in Leinwandbindung aus Garn #3 von 220 dtex wird mit 70 × 70 Enden pro Zoll (27,6 × 27,6 Enden pro cm) mit einem Stoffdichtefaktor von 1,0 hergestellt. Diese Lage wird als Lage "C" bezeichnet.
    • (4) Gewebe in Leinwandbindung aus Garn #4 von 930 dtex wird mit 26 × 26 Enden pro Zoll (10,2 × 10,2 Enden pro cm) mit einem Stoffdichtefaktor von 0,82 hergestellt. Diese Lage wird als Lage "D" bezeichnet.
  • ERFINDUNGSBEISPIEL 1 UND VERGLEICHSBEISPIELE 2, 3 UND 4
  • Im erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurden Gewebelagen "C" zu Proben von verschiedenen erfindungsgemäßen Verbundstrukturen verarbeitet, an denen Stichversuche mit Metallspitzen durchgeführt werden sollten. In den Vergleichsbeispielen 2, 3 und 4 wurden Gewebelagen "A", "B" und "D" zu Verbundstrukturen verarbeitet, an denen der Stichversuch mit Metallspitzen durchgeführt werden sollten. Durchzuführende Metallspitzen-Stichversuche basierten auf dem Testprotokoll für Stufe 1, wie im NIJ-Standard-0115.00 mit dem Titel "Stab Resistance of Personal Body Armor" (Stichfestigkeit von Personenschutzpanzerung) vom September 2000 beschrieben. Das Testprotokoll spezifiziert eine höchstzulässige Eindringtiefe von nicht mehr als 7 mm bei einem Test mit 24 Joule und von nicht mehr als 20 mm bei einem Test mit 36 Joule, um die Leistungsanforderung von Stufe 1 zu erfüllen. Ergebnisse der Stichversuche mit Metallspitzen sind in Tabelle 1 dargestellt. TABELLE 1
    Beispiel Nr. Garn-Reißenergie (J/g) Aufbau Flächendichte (kg/m2) Eindringtiefe (mm)
    bei 24 J bei 36 J
    Erfindungsbeispiel 1 9,2 26 Lagen "C" 3,2 0 (< 7) 15 (< 20)
    Vergleichsbeispiel 2 37,7 16 Lagen "A" 2,0 0 0
    Vergleichsbeispiel 3 11,5 32 Lagen "B" 7,0 19 22
    Vergleichsbeispiel 4 44,3 64 Lagen "D" 12,8 36 61
  • Ergebnisse des Stichversuchs mit Metallspitzen an dem erfindungsgemäßen Artikel zeigten eine gute Stichfestigkeit bei der NIJ-Stichfestigkeitsstufe 1 mit einer Flächendichte von 3,2 kg/m2, d. h. eine Eindringtiefe von weniger als 7 mm beim Test mit 24 Joule und von weniger als 20 mm beim Test mit 36 Joule, trotz der signifikant niedrigen Reißenergie des Garns, d. h. 9,2 J/g. Das Vergleichsbeispiel 2 zeigte zwar auch eine gute Stichfestigkeit, aber die erforderliche Reißenergie für das Garn war sehr hoch, d. h. höher als 30 Joule pro Gramm, was normalerweise in der Herstellung sehr kostspielig ist. Die Ergebnisse von Vergleichsbeispiel 3 bzw. Vergleichsbeispiel 4 zeigten selbst bei sehr hoher Flächendichte von 7,0 kg/m2 bzw. 12,8 kg/m2 eine sehr schlechte Stichfestigkeit gegen Metallspitzen.
  • ERFINDUNGSBEISPIEL 5
  • Ballistische Versuche und Stichversuche mit Metallspitze, die an einer Probe durchzuführen sind, die aus 22 Lagen "C" an der Angriffsfläche und 16 Lagen "D" an der dem Körper zugewandten Innenfläche besteht, basieren auf dem ballistischen Testprotokoll der Stufe IIA, wie im NIJ-Standard-0101.04 mit dem Titel "Ballistic Resistance of Personal Body Armor" (Schußfestigkeit von Personenschutzpanzerung) vom September 2000 beschrieben, und auf der Stichfestigkeitsstufe 1 gegen Metallspitzen, wie im NIJ-Standard-0115.00 mit dem Titel "Stab Resistance of Personal Body Armor" (Stichfestigkeit von Personenschutzpanzerung) vom September 2000 beschrieben. Ergebnisse der Tests sind in der untenstehenden Tabelle 2 dargestellt. TABELLE 2
    Beispiel Nr. Flächendichte (kg/m2) Eindringtiefe (mm) NIJ-Stufe IIA, Rückseitenverformung (mm) V50 (m/s)
    bei 24 J bei 36 J 9 mm 357 mag 9 mm 357 mag
    Erf.-beisp. 5 5,9 0 (< 7) 13 (< 20) 35 (< 44) 41 (< 44) 455 409
  • Der Stichfestigkeitstest gegen Metallspitzen an den kombinierten Lagen dieser erfindungsgemäßen Probe zeigte eine sehr gute Stichfestigkeit im Vergleich zur NIJ-Stichfestigkeitsstufe 1, d. h. eine Eindringtiefe < 7 mm beim Test mit 24 Joule und < 20 mm beim Test mit 36 Joule. Ballistische V50- und Rückseitenverformungstests wurden gleichfalls an den kombinierten Lagen durchgeführt. Der erfindungsgemäße Probeartikel aus kombinierten Lagen wies einen guten ballistischen V50-Wert von 455 m/s gegen ein 9 mm-Geschoß und von 409 m/s gegen 40 S&W-Geschosse bei einer Rückseitenverformung von weniger als 44 mm sowohl gegen 9 mm- als auch gegen 40 S&W-Geschosse auf, um die ballistische NIJ-Stufe IIA zu erfüllen.

Claims (19)

  1. Durchschlagfester Lebensschutzgegenstand, der aufweist: mehrere flexible Lagen mit einer Flächendichte von 0,5 bis 6,0 Kilogramm pro Quadratmeter, wobei jede Lage aus Gewebe besteht; wobei das Gewebe einen Stoffdichtefaktor von 0,75 bis 1,15 aufweist und aus Garnen besteht; wobei die Garne einen Titer von 500 dtex oder weniger, eine Reißfestigkeit von 3 bis 20 Gramm pro dtex und eine Reißenergie von 8 bis weniger als 30 Joule pro Gramm aufweisen, wobei die Garne ferner Stapelfasern aufweisen; und wobei die Stapelfasern einen Titer von 0,2 bis 7,0 dtex pro Faser aufweisen.
  2. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Stapelfasern (a) eine im wesentlichen einheitliche Länge, (b) variable Länge aufweisen oder (c) Teilmengen der Stapelfasern im wesentlichen einheitliche Länge und die Stapelfasern in der (den) andern Teilmenge(n) unterschiedliche Längen aufweisen, wobei die Stapelfasern in den Teilmengen miteinander vermischt werden und eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung bilden.
  3. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Garne gezwirnt oder die Stapelfasern vermischt werden, oder beides.
  4. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Garne eine Zwirnung mit einem Drehungsfaktor von nicht mehr als 5 aufweisen.
  5. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 4, wobei die Garne aus mehreren Garnen zusammengesetzt sind, die gedoppelt und zusammengedreht sind.
  6. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Garne eine Reißenergie von 10 bis 25 Joule pro Gramm aufweisen.
  7. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Garne eine Reißfestigkeit von 5 bis 16 Gramm pro dtex aufweisen.
  8. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Stapelfasern eine Kräuselhäufigkeit von nicht mehr als 8 Kräuselungen pro Zentimeter aufweisen.
  9. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Stapelfasern aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyamidfasern, Polyolefinfasern, Polybenzoxazolfasern, Polybenzothiazolfasern, Poly{2,6-diimidazol[4,5-4',5'-e]pyridinylen-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen}-Fasern und Gemischen daraus besteht.
  10. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 9, wobei die Stapelfasern Aramidfasern aufweisen.
  11. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 10, wobei die Stapelfasern Poly(paraphenylenterephthalamid} aufweisen.
  12. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Stapelfasern einen Titer von 0,4 bis 5,0 dtex pro Faser aufweisen.
  13. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Lagen kombiniert eine Flächendichte von 1,0 bis 5,0 Kilogramm pro Quadratmeter aufweisen.
  14. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand mindestens die Leistungsanforderung der Stufe 1 gegen spitze Gegenstände erfüllt, wie im NIJ-Standard-0115.00 beschrieben.
  15. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, der ferner aufweist: eine zweite Schichtengruppe, die gegen ballistische Geschosse widerstandsfähig ist.
  16. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Gegenstand mindestens die ballistische Leistungsanforderung Typ IIA erfüllt, wie im NIJ-Standrad 0101.04 beschrieben.
  17. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Gewebe einen Stoffdichtefaktor von 0,85 bis 1,1 aufweist.
  18. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Gewebe zusätzlich durchgehendes Multifilgarn aufweist.
  19. Durchschlagfester Gegenstand nach Anspruch 1, der ferner mindestens eine Gewebelage aus Garn aufweist, das durchgehende Multifilamente enthält, wobei ein derartiges Gewebe einen Stoffdichtefaktor von mindestens 0,75 aufweist und derartiges Garn einen Titer von weniger als 500 dtex aufweist.
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