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EP1370821B1 - Durchdringungshemmendes material - Google Patents

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Publication number
EP1370821B1
EP1370821B1 EP02735119A EP02735119A EP1370821B1 EP 1370821 B1 EP1370821 B1 EP 1370821B1 EP 02735119 A EP02735119 A EP 02735119A EP 02735119 A EP02735119 A EP 02735119A EP 1370821 B1 EP1370821 B1 EP 1370821B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
threads
layer
fabric
penetration
linear density
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02735119A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1370821A1 (de
Inventor
Christian Böttger
Achim Fels
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Aramid GmbH filed Critical Teijin Aramid GmbH
Priority to ES02735119T priority Critical patent/ES2303856T3/es
Priority to EP02735119A priority patent/EP1370821B1/de
Priority to SI200230718T priority patent/SI1370821T1/sl
Publication of EP1370821A1 publication Critical patent/EP1370821A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1370821B1 publication Critical patent/EP1370821B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00—Woven fabrics designed to make specified articles
    • D03D1/0035—Protective fabrics
    • D03D1/0052—Antiballistic fabrics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
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    • F41H5/02—Plate construction
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    • Y10T442/3667—Composite consisting of at least two woven fabrics bonded by an interposed adhesive layer [but not two woven fabrics bonded together by an impregnation which penetrates through the thickness of at least one of the woven fabric layers]

Definitions

  • the present invention relates to a penetration-resistant material.
  • EP-A-1 241 432 (Priority document of this application) describes a penetration-resistant material comprising at least one double layer of fabrics, characterized in that the double layer comprises a first and a second fabric layer, the first fabric layer having a first thread set comprising at least 65% of the fabric weight comprising a thread density of 3.5 to 20 threads / cm and a thread denier of at least 210 dtex and a second thread set comprising a thread density of 0.5 to 16 threads / cm and a thread denier of at least 50 dtex, wherein the second set of threads to the first set of threads extends transversely and the ratio of the thread density of the first set of threads to the thread density of the second set of threads> 1, wherein the second layer of fabric comprises a first set of threads comprising a thread density of 0.5 to 16 threads / cm and a thread denier of at least 50 dtex and a second at least 65% of the fabric weight comprehensive thread set comprising a thread density vo n
  • the WO-0042246A forms a basis for claim 1.
  • EP-B 0 397 696 describes a composite material with resistance to impact, so a penetration-resistant material.
  • the material consists of one or more layers, wherein at least one of the mentioned layers contains a network of filaments in a matrix.
  • the filaments have an equivalent filament diameter. By this is meant the diameter of a circle having the same cross-sectional area as the average cross-sectional area of the filaments in the layer.
  • the filaments form a thread that can be shaped as a fabric.
  • EP-B 0 397 696 teaches that for the penetration-inhibiting effect on the ratio of layer thickness D to equivalent filament diameter F arrives. According to this teaching, the best penetration-inhibiting effect results in terms of the v 50 value when said ratio is close to one.
  • the present invention has the object of providing a further penetration-inhibiting material.
  • a penetration-resistant material comprising at least one layer of thickness D, wherein the layer comprises a first and a second fabric layer, wherein the first and second fabric layers are bonded to a binder, wherein the first fabric layer is at least 65% of the fabric weight forming a first thread set comprising a thread density of 3.5 to 20 threads / cm, a thread denier of at least 210 dtex and the filaments forming filaments having a filament diameter F 1 and a second thread set comprising a thread density of 0.5 to 16 threads / cm and a Thread denier of at least 50 dtex, wherein the second set of threads to the first set of threads at an angle of> 0 ° to 90 ° and the ratio of the thread density of the first set of threads to the thread density of the second set of threads> 1, wherein the second fabric layer a first set of threads comprising a thread density of 0.5 to 16 threads / cm and a thread denier of at least 50 dtex and
  • filament diameter means the average diameter of the filaments over their length. If the filament cross-sections are not circular, F 1 and F 2 are respectively the diameters of circles having the same cross-sectional area as the average cross-sectional area of the filaments over their length.
  • the thickness of the layer is measured according to DIN EN ISO 5084 at a load of 0.1 N / cm 2 .
  • D / F 1 and D / F 2 are 16 to 36.
  • D / F 1 D / F 2 .
  • the ratio of the thread denier of the first set of threads to the denier of the second set of threads of the first fabric layer and the thread denier of the second set of threads to the denier of the first set of threads of the second fabric layer is> 1, more preferably> 4.2 and more particularly preferably> 5.9.
  • At least one of the second thread sets of the first fabric layer and the first thread sets of the second fabric layer comprises 0.5 to 8 threads / cm.
  • the binder used in the penetration-inhibiting material according to the invention is preferably one selected from the group of thermoplastics, elastomers or thermosets or a mixture of at least two of these groups, wherein as thermoplastics polyolefins such as polyethylene such as LDPE, polypropylene, polyamide, polyester or mixtures of these polymers or thermoplastic Elastomers are particularly preferred as elastomers rubber, silicone and the like and as thermosets epoxy, polyester, phenolic and vinyl ester resins.
  • two or more of the above-mentioned polymers as well as their mixtures may serve as binders in the penetration-resistant material according to the invention.
  • the binder may consist of the same polymer or polymer mixture in all layers of the penetration-resistant material according to the invention. But it is also possible that the binder in different layers of the penetration-resistant material according to the invention consists of various polymers or polymer mixtures of the aforementioned type.
  • the first set of threads of the first layer of fabric and the second set of threads of the second layer of fabric consists of high strength and preferably high modulus yarns selected from one of the aramid, polyethylenes or poly-p-phenylenebenzobisoxazole groups among the aramids, the p-aramids are particularly preferred, in particular polyparaphenylene terephthalamide.
  • the second set of threads of the first fabric layer and the first set of threads of the second fabric layer of any thread material with usually lower strength than the first set of threads of the first fabric layer and the second set of threads of the second fabric layer, such as cotton, viscose, flax , Hemp, polyacrylic or similar.
  • the second set of threads of the first fabric layer and the first set of threads of the second fabric layer are selected from yarns of one of the groups of polyesters, polyethylenes, polypropylenes or aramids.
  • the planar yarns have high strength and high modulus.
  • the first set of threads of the first fabric layer and the second set of threads of the second fabric layer consists of aramid threads and the second set of threads of the first fabric layer and the first set of threads of the second fabric layer of polyester threads.
  • the yarn denier of the first yarn set of the first fabric layer and the second yarn set of the second fabric layer is 210 to 6720 dtex, preferably 420 to 3360 dtex, 420 to 1680 dtex and in particular 550 to 1100 dtex.
  • a yarn denier of 840 dtex has proven itself for this purpose.
  • the yarn denier of the second yarn set of the first fabric layer and the first yarn set of the second fabric layer is 50 to 280 dtex, particularly preferably 80 to 210 dtex.
  • a thread denier for the second thread set of the first fabric layer and the first thread set of the second fabric layer of 140 dtex has proven to be favorable.
  • the first thread set of the first fabric layer and the first thread set of the second fabric layer are warp threads and the second thread set of the first fabric layer and the second thread set of the second fabric layer are weft threads.
  • a protective layer e.g. consists of a thermoplastic, thermoset or elastomer or of a mixture of the aforementioned polymers.
  • the layer is applied to protect the outside (s) of the material from excessive abrasion and to improve the ballistic effect.
  • the penetration-resistant material according to the invention consists of at least one layer of the type described above.
  • the number of layers required for a particular ballistic protective action can be readily ascertained by the skilled person, for example by bombardment tests and determination of the v 50 value of the material.
  • the preparation of the penetration-resistant material according to the invention may e.g. be carried out by first selecting one of the already described first and second fabric layers and one of said binders, wherein the binder is preferably used in the form of a film. Then, according to the specific purpose of the penetration-resistant material, the first and second layers of fabric and the binder film are stacked in a certain sequence. For example, layers are formed and pressed in the sequence binder film / first fabric layer / binder film / second fabric layer / binder film for the softballistic. For hard ballistics, e.g.
  • the binder films which point outwards during the formation of the layers generally form a protective layer for the underlying fabric layer after being pressed.
  • a static press is suitable for pressing. The pressing in the static press is preferably carried out at a temperature in the range of 80 to 220 ° C, a pressure of 5 to 100 bar and for a time of 15 to 150 seconds per layer. Thereafter, the heating of the press is turned off.
  • the total thickness is first measured and the determined value is divided by the number of layers, whereby the thickness D of a layer is determined in the penetration-resistant material according to the invention. Finally, with the already defined equivalent filament diameter F, the ratio D / F is determined.
  • a penetration resistant material a) (see line a of Table 1) is prepared as follows:
  • a fabric which consists of poly-paraphenylene terephthalamide warp threads (Twaron ® from Teijin Twaron) (with those in row a) of Table 1, values for linear density, thread count, and filament diameter F and of polyester weft threads trade name TREVIRA ® from Hoechst) with a yarn titer of 140 dtex and a yarn density of 2 threads / cm.
  • Twaron ® poly-paraphenylene terephthalamide warp threads
  • TREVIRA ® polyester weft threads
  • a fabric which consists of poly-paraphenylene terephthalamide weft threads (Twaron ® from Teijin Twaron) (with those in row a) of Table 1, values for linear density, thread count, and filament diameter F and of polyester warp threads trade name TREVIRA ® from Hoechst) with a filament titer of 140 dtex and a thread density of 4 threads / cm.
  • Twaron ® poly-paraphenylene terephthalamide weft threads
  • TREVIRA ® polyester warp threads
  • the binder used is an LDPE film available under the name LDPE flat film, transparent, 10 ⁇ m from EKB Kunststoffe.
  • each layer (sequence in each layer: binder film / first fabric layer / binder film / second layer of fabric / binder film) are each superimposed separately by release paper and placed in a press at a temperature of 120 ° C, a pressure of 25 bar for 25 minutes pressed. Thereafter, the heating of the press is turned off. Subsequently, the layers are separated from each other, the release paper is removed and the 23 layers are superimposed again and combined into a package. The thickness of each layer of the resulting package (designated a in Table 1) is measured according to DIN EN ISO 5084 at a load of 0.1 N / cm 2 . Finally, with the already defined filament diameter F, the ratio D / F is determined (see row a) of Table 1). In addition, Table 1 gives the basis weight of the package.
  • the antiballistic protective effect of the package a) is characterized by determining the v 50 value according to the technical guideline "Protective vests of the German police" with a caliber of 9 x 19 of the bullet type DM41 from DAG. The results are summarized in line a) of Table 1.
  • the materials b) and c) were prepared in the same manner as the material a), except that polyparaphenylene terephthalamide wefts having the values of filament denier, filament density and filament diameter shown in lines b) and c) of Table 1, respectively were used.
  • Table 1 material Basis weight [g / m 2 ] Thread titer [dtex] Thread density [cm -1 ] v 50 [m / s] D [mm] F [mm] D / F a) 5050 840 9.5 507 0.27 0.0087 31.0 b) 5060 930 9.5 483 0.28 0.0092 30.4 c) 5040 1680 5.5 462 0.35 0,012 29.2
  • Table 1 shows that materials with good v 50 values are obtained, although D / F is well above 12.8. Furthermore, it can be seen that with practically constant surface weight of the materials a) -c), the v 50 values even increase with increasing D / F ratio.
  • a penetration-resistant material d) (see Table 2) is prepared as follows:
  • a fabric which consists of poly-paraphenylene terephthalamide warp threads (Twaron ® from Teijin Twaron) having the conditions shown in Table 2, values for linear density, thread count, and filament diameter F and of polyester weft threads (trade name TREVIRA ® from Hoechst) with a Thread denier of 140 dtex and a thread density of 2 threads / cm used.
  • Twaron ® poly-paraphenylene terephthalamide warp threads
  • Table 2 values for linear density, thread count, and filament diameter F and of polyester weft threads (trade name TREVIRA ® from Hoechst) with a Thread denier of 140 dtex and a thread density of 2 threads / cm used.
  • a fabric which consists of Polyparaphenylenterephthalamid wefts (Twaron ® Teijin Twaron) with the values given in Table 2 for denier, thread density and filament diameter F and polyester warp yarns (trade name TREVIRA ® Hoechst) with a Thread denier of 140 dtex and a thread density of 4 threads / cm used.
  • the binder used is a binder film available under the name LDPE No. 251-50 from Caplast Kunststoff kaus GmbH, which is applied as a one-sided coating to each fabric layer.
  • the antiballistic protective effect of plate d) is characterized by determination of the v 50 value according to EN 1063 class B3, Klaiber .357, Magnum full-sheath cone pointed (Geco), bullet type VMKS by Dynamit Nobel. The results are summarized in Table 2. ⁇ u> Table 2: ⁇ / u> Plate. Grammage. [g / m 2 ] Thread titer [dtex] Thread density. [cm -1 ] v 50 [m / s] D [mm] F [mm] D / F d) 6900 930 9.5 496 0.19 0.0092 20.6
  • Table 2 shows that a good v 50 material is obtained, although D / F is well above 12.8.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein durchdringungshemmendes Material.
  • EP-A-1 241 432 (Prioritäts dokument dieser Anmeldung) beschreibt ein durchdringungshemmendes Material umfassend mindestens eine Doppelschicht von Geweben, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Doppelschicht eine erste und eine zweite Gewebelage umfasst, wobei die erste Gewebelage einen mindestens 65 % des Gewebegewichtes bildenden ersten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 3,5 bis 20 Fäden/cm und einen Fadentiter von wenigstens 210 dtex und einen zweiten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 0,5 bis 16 Fäden/cm und einen Fadentiter von wenigstens 50 dtex enthält, wobei der zweite Fadensatz zum ersten Fadensatz transversal verläuft und das Verhältnis der Fadendichte des ersten Fadensatzes zur Fadendichte des zweiten Fadensatzes > 1 ist, wobei die zweite Gewebelage einen ersten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 0,5 bis 16 Fäden/cm und einen Fadentiter von wenigstens 50 dtex und einen zweiten wenigstens 65 % des Gewebegewichtes umfassenden Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 3,5 bis 20 Fäden/cm und einen Fadentiter von wenigstens 210 dtex enthält, wobei der zweite Fadensatz zum ersten Fadensatz transversal verläuft und das Verhältnis der Fadendichte des zweiten Fadensatzes zur Fadendichte des ersten Fadensatzes > 1 ist und wobei der erste und zweite Fadensatz der ersten Gewebelage parallel zum ersten bzw. zweiten Fadensatz der zweiten Gewebelage verläuft.
  • Die WO-0042246A bildet eine Grundlage für den Anspruch 1.
  • EP-B 0 397 696 beschreibt einen Verbundwerkstoff mit Widerstandsfähigkeit gegen Einschlag, also ein durchdringungshemmendes Material. Das Material besteht aus einer oder mehreren Schichten, wobei mindestens eine der erwähnten Schichten ein Netzwerk aus Filamenten in einer Matrix enthält. Die Filamente besitzen einen äquivalenten Filamentdurchmesser. Damit ist der Durchmesser eines Kreises gemeint, der die gleiche Querschnittsfläche hat wie die durchschnittliche Querschnittsfläche der Filamente in der Schicht. Die Filamente bilden einen Faden, der als Gewebe geformt sein kann. EP-B 0 397 696 lehrt, dass es für die durchdringungshemmende Wirkung auf das Verhältnis von Schichtdicke D zu äquivalentem Filamentdurchmesser F ankommt. Gemäß dieser Lehre resultiert die beste durchdringungshemmende Wirkung ausgedrückt als v50-Wert, wenn besagtes Verhältnis nahe 1 liegt. Je größere Werte dieses Verhältnis annimmt, desto schlechter wird gemäß EP-B 0 397 696 die durchdringungshemmende Wirkung des Materials. Bei einem D/F-Verhältnis von 12,8 hat die durchdringungshemmende Wirkung bereits so stark abgenommen, dass EP-B 0 397 696 noch größere Werte des Verhältnisses scheut.
  • Angesichts des bestehenden Bedarfs an weiteren Materialien mit guten durchdringungshemmenden Eigenschaften stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein weiteres durchdringungshemmendes Material zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein durchdringungshemmendes Material umfassend mindestens eine Schicht der Dicke D, wobei die Schicht eine erste und eine zweite Gewebelage umfasst, wobei die erste und die zweite Gewebelage mit einem Bindemittel verbunden sind, wobei die erste Gewebelage einen mindestens 65 % des Gewebegewichtes bildenden ersten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 3,5 bis 20 Fäden/cm, einen Fadentiter von wenigstens 210 dtex und die Fäden bildenden Filamenten mit einem Filamentdurchmesser F1 und einen zweiten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 0,5 bis 16 Fäden/cm und einen Fadentiter von wenigstens 50 dtex enthält, wobei der zweite Fadensatz zum ersten Fadensatz in einem Winkel von > 0° bis 90° verläuft und das Verhältnis der Fadendichte des ersten Fadensatzes zur Fadendichte des zweiten Fadensatzes > 1 ist, wobei die zweite Gewebelage einen ersten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 0,5 bis 16 Fäden/cm und einen Fadentiter von wenigstens 50 dtex und einen zweiten wenigstens 65 % des Gewebegewichtes umfassenden Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 3,5 bis 20 Fäden/cm, einen Fadentiter von wenigstens 210 dtex und die Fäden bildenden Filamenten mit einem Filamentdurchmesser F2 enthält, wobei der zweite Fadensatz zum ersten Fadensatz in einem Winkel von > 0° bis 90° verläuft und das Verhältnis der Fadendichte des zweiten Fadensatzes zur Fadendichte des ersten Fadensatzes > 1 ist und wobei der erste und zweite Fadensatz der ersten Gewebelage parallel zum ersten bzw. zweiten Fadensatz der zweiten Gewebelage verläuft, und wobei das Verhältnis von D/F1 und D/F2 14,5 bis 40 beträgt.
  • Dabei bedeutet der Begriff Filamentdurchmesser den durchschnittlichen Durchmesser der Filamente über ihre Länge. Falls die Filamentquerschnitte nicht kreisförmig sind, bedeuten F1 und F2 jeweils die Durchmesser von Kreisen, welche die gleiche Querschnittsfläche haben wie die durchschnittliche Querschnittsfläche der Filamente über ihre Länge.
  • Folgt man der Lehre von EP-B 0 397 696 , wird bei einem D/F-Verhältnis > 12,8 die durchdringungshemmende Wirkung des Materials unattraktiv schlecht. Angesichts der Lehre von EP-B 0 397 696 würde ein vor die vorstehend genannte Aufgabe gestellter Fachmann erwarten, das die bereits wenig oberhalb von D/F = 12,8 schlechten v50-Werte bei einer weiteren Erhöhung des D/F-Verhältnisses noch schlechter werden. Keinesfalls würde daher der Fachmann erwarten, dass bei Werten des D/F-Verhältnisses deutlich oberhalb von 12,8 überhaupt attraktive v50-Werte resultieren. Und völlig außerhalb des Vorstellungsvermögens des Fachmann würde es liegen, wenn im Bereich des D/F-Verhältnisses deutlich oberhalb von 12,8 die v50-Werte mit steigendem Wert des D/F-Verhältnisses sogar noch ansteigen. Jedoch genau dieses Verhalten des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials wurde gefunden, wie die Beispiele der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Die Dicke der Schicht wird gemäß DIN EN ISO 5084 bei einer Belastung von 0,1 N/cm2 gemessen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials beträgt D/F1 und D/F2 16 bis 36.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials ist D/F1 = D/F2.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials ist das Verhältnis des Fadentiters des ersten Fadensatzes zum Fadentiter des zweiten Fadensatzes der ersten Gewebelage und des Fadentiters des zweiten Fadensatzes zum Fadentiter des ersten Fadensatzes der zweiten Gewebelage > 1, besonders bevorzugt > 4,2 und ganz besonders bevorzugt > 5.9.
  • Ferner umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials wenigstens einer der zweiten Fadensätze der ersten Gewebelage und der ersten Fadensätze der zweiten Gewebelage 0,5 bis 8 Fäden/cm.
  • Als Bindemittel dient im erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Material vorzugsweise ein aus der Gruppe der Thermoplaste, Elastomere oder Duroplaste oder einer Mischung wenigstens zweier dieser Gruppen ausgewähltes Polymer, wobei als Thermoplaste Polyolefine wie z.B. Polyethylen wie etwa LDPE, Polypropylen, Polyamid, Polyester oder Mischungen dieser Polymere oder thermoplastische Elastomere, als Elastomere Gummi, Silikon und dergleichen und als Duroplaste Epoxy-, Polyester-, Phenol- und Vinylester-Harze besonders bevorzugt sind. Jedoch können im erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Material auch zwei oder mehrere der vorstehend genannten Polymere wie auch deren Mischungen als Bindemittel dienen.
  • Das Bindemittel kann in allen Schichten des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials aus dem gleichen Polymer bzw. Polymergemisch bestehen. Es ist aber auch möglich, dass das Bindemittel in verschiedenen Schichten des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials aus verschiedenen Polymeren bzw. Polymergemischen der vorstehend genannten Art besteht.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials besteht der erste Fadensatz der ersten Gewebelage und der zweite Fadensatz der zweiten Gewebelage aus Garnen hoher Festigkeit und vorzugsweise hohen Moduls, die aus einer der Gruppen der Aramide, Polyethylene oder Poly-p-phenylenbenzobisoxazole ausgewählt sind, wobei unter den Aramiden die p-Aramide besonders bevorzugt sind, insbesondere Polyparaphenylenterephthalamid.
  • Im Prinzip kann der zweite Fadensatz der ersten Gewebelage und der erste Fadensatz der zweiten Gewebelage aus jedem beliebigen Fadenmaterial mit in der Regel geringerer Festigkeit als der erste Fadensatz der ersten Gewebelage und der zweite Fadensatz der zweiten Gewebelage bestehen, wie beispielsweise aus Baumwolle, Viskose, Flachs, Hanf, Polyacryl oder ähnliche. Bevorzugt sind der zweite Fadensatz der ersten Gewebelage und der erste Fadensatz der zweiten Gewebelage aus Garnen aus einer der Gruppen der Polyester, Polyethylene, Polypropylene oder Aramide ausgewählt. Vorzugsweise weisen die ebengenanten Garne eine hohe Festigkeit und einen hohen Modul auf.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials besteht der erste Fadensatz der ersten Gewebelage und der zweite Fadensatz der zweiten Gewebelage aus Aramidfäden und der zweite Fadensatz der ersten Gewebelage und der erste Fadensatz der zweiten Gewebelage aus Polyesterfäden.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials beträgt der Fadentiter des ersten Fadensatzes der ersten Gewebelage und des zweiten Fadensatzes der zweiten Gewebelage 210 bis 6720 dtex, bevorzugt 420 bis 3360 dtex, 420 bis 1680 dtex und insbesondere 550 bis 1100 dtex. Ein Fadentiter von 840 dtex hat sich hierfür bestens bewährt.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials beträgt der Fadentiter des zweiten Fadensatzes der ersten Gewebelage und des ersten Fadensatzes der zweiten Gewebelage 50 bis 280 dtex, besonders bevorzugt 80 bis 210 dtex. Ein Fadentiter für den zweiten Fadensatz der ersten Gewebelage und den ersten Fadensatz der zweiten Gewebelage von 140 dtex hat sich als günstig herausgestellt.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen durchdringungshemmendeh Materials sind der erste Fadensatz der ersten Gewebelage und der erste Fadensatz der zweiten Gewebelage Kettfäden und der zweite Fadensatz der ersten Gewebelage und der zweite Fadensatz der zweiten Gewebelage Schußfäden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials ist mindestens eine der Außenseiten des Materials mit einer Schutzschicht versehen, die z.B. aus einem Thermoplast, Duroplast oder Elastomer oder aus einer Mischung der eben genannten Polymere besteht. Die Schicht wird aufgebracht, um die Außenseite(n) des Materials vor übermäßigem Abrieb zu schützen und die ballistische Wirkung zu verbessern.
  • Wie bereits erwähnt, besteht das erfindungsgemäße durchdringungshemmende Material aus mindestens einer Schicht der vorstehend bezeichneten Art. Die Zahl der Schichten, die für eine bestimmte ballistische Schutzwirkung benötigt wird, kann der Fachmann ohne weiteres ermitteln, etwa durch Beschussversuche und Bestimmung des v50-Wertes des Materials.
  • Die Herstellung des erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Materials kann z.B. dadurch erfolgen, dass zuerst eine der bereits beschriebenen ersten und zweiten Gewebelagen und eines der genannten Bindemittel ausgewählt werden, wobei das Bindemittel vorzugsweise in Form eines Films eingesetzt wird. Dann werden entsprechend dem speziellen Einsatzzweck des durchdringungshemmenden Materials die erste und zweite Gewebelage und der Bindemittelfilm in einer bestimmten Abfolge übereinandergeschichtet. Beispielsweise werden für die Softballistik Schichten in der Abfolge Bindemittelfilm / erste Gewebelage / Bindemittelfilm / zweite Gewebelage /Bindemittelfilm gebildet und verpresst. Für die Hartballistik werden z.B. Schichten in der Abfolge Bindemittelfilm / erste Gewebelage / Bindemittelfilm / zweite Gewebelage gebildet, wonach entsprechend der beabsichtigten ballistischen Schutzwirkung eine bestimmte Zahl der genannten Schichten übereinandergelegt und zu Platten verpresst werden. Auch bei der Herstellung der Schichten für die Softballistik können mehrere übereinandergelegte Schichten der oben genannten Art gleichzeitig verpresst werden, wenn durch geeignete Mittel wie beispielsweise durch Trennpapiere sicher gestellt ist, dass diese Schichten nach erfolgtem Verpressen wieder vereinzelt werden können. Die bei der Bildung der Schichten nach außen weisenden Bindemittelfilme bilden in der Regel nach dem Verpressen gleichzeitig eine Schutzschicht für die darunter liegende Gewebelage. Zum Verpressen eignet sich beispielsweise eine statische Presse. Das Verpressen in der statischen Presse geschieht vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 220 °C, einem Druck von 5 bis 100 bar und während einer Zeit von 15 bis 150 Sekunden pro Schicht. Danach wird die Heizung der Presse ausgeschaltet.
  • Zur Bestimmung der Schichtdicke bei einem Material, bei dem mehrere Schichten miteinander verpresst wurden (Hartballistik), wird zunächst die Gesamtdicke gemessen und der ermittelte Wert durch die Zahl der Schichten dividiert, wodurch die Dicke D einer Schicht im erfindungsgemäßen durchdringungshemmenden Material bestimmt ist. Schließlich wird mit dem bereits eingangs definierten äquivalenten Filamentdurchmesser F das Verhältnis D/F ermittelt.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher beschrieben.
    • Beispiel 1: Softballistik
  • Ein durchdringungshemmendes Material a) (s. Zeile a von Tabelle 1) wird wie im folgenden beschrieben hergestellt:
  • Als erste Gewebelage wird ein Gewebe eingesetzt, das aus Polyparaphenylenterephthalamid-Kettfäden (Twaron® der Firma Teijin Twaron) mit den in Zeile a) von Tabelle 1 angegebenen Werten für Fadentiter, Fadendichte und Filamentdurchmesser F und aus Polyester-Schussfäden (Handelsbezeichnung TREVIRA® der Firma Hoechst) mit einem Fadentiter von 140 dtex und einer Fadendichte von 2 Fäden/cm eingesetzt.
  • Als zweite Gewebelage wird ein Gewebe eingesetzt, das aus Polyparaphenylenterephthalamid-Schussfäden (Twaron® der Firma Teijin Twaron) mit den in Zeile a) von Tabelle 1 angegebenen Werten für Fadentiter, Fadendichte und Filamentdurchmesser F und aus Polyester-Kettfäden (Handelsbezeichnung TREVIRA® der Firma Hoechst) mit einem Fadentiter von 140 dtex und einer Fadendichte von 4 Fäden/cm eingesetzt.
  • Als Bindemittel dient ein unter der Bezeichnung LDPE Flachfolie, transparent, 10 µm von der Firma EKB Kunststoffe erhältlicher LDPE-Film.
  • 23 Schichten (Abfolge in jeder Schicht: Bindemittelfilm / erste Gewebelage / Bindemittelfilm / zweite Gewebelage / Bindemittelfilm) werden, jeweils getrennt durch Trennpapier übereinandergelegt und in einer Presse bei einer Temperatur von 120 °C, einem Druck von 25 bar 25 Minuten lang verpresst. Danach wird die Heizung der Presse ausgeschaltet. Anschließend werden die Schichten voneinander getrennt, das Trennpapier entfernt und die 23 Schichten wieder übereinandergelegt und zu einem Paket zusammengefasst. Die Dicke jeder Schicht des resultierenden Pakets (in Tabelle 1 mit a) bezeichnet) wird gemäß DIN EN ISO 5084 bei einer Belastung von 0,1 N/cm2 gemessen. Schließlich wird mit dem bereits eingangs definierten Filamentdurchmesser F das Verhältnis D/F ermittelt (s. Zeile a) von Tabelle 1). Zudem ist in Tabelle 1 das Flächengewicht des Pakets angegeben.
  • Die antiballistische Schutzwirkung des Pakets a) wird durch Bestimmung des v50-Wertes gemäß der technischen Richtlinie "Schutzwesten der deutschen Polizei" mit einem Kaliber von 9 x 19 des Geschosstyps DM41 der Firma DAG charakterisiert. Die Ergebnisse sind in Zeile a) von Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Ferner wurden die Materialien b) und c) auf die gleiche Weise wie Material a) hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass Polyparaphenylenterephthalamid-Schussfäden mit den in den Zeilen b) bzw. c) von Tabelle 1 angegebenen Werten von Fadentiter, Fadendichte und Filamentdurchmesser eingesetzt wurden. Tabelle 1:
    Material Flächengewicht [g/m2] Fadentiter [dtex] Fadendichte [cm-1] v50 [m/s] D [mm] F [mm] D/F
    a) 5050 840 9.5 507 0,27 0,0087 31,0
    b) 5060 930 9,5 483 0,28 0,0092 30,4
    c) 5040 1680 5,5 462 0,35 0,012 29,2
  • Tabelle 1 zeigt, dass Materialien mit guten v50-Werte erhalten werden, obwohl D/F weit oberhalb von 12,8 liegt. Ferner erkennt man, dass bei praktisch konstantem Flächengewicht der Materialien a)-c) die v50-Werte mit steigendem D/F-Verhältnis sogar noch ansteigen.
    • Beispiel 2: Hartballistik
  • Ein durchdringungshemmendes Material d) (s. Tabelle 2) wird wie im folgenden beschrieben hergestellt:
  • Als erste Gewebelage wird ein Gewebe eingesetzt, das aus Polyparaphenylenterephthalamid-Kettfäden (Twaron® der Firma Teijin Twaron) mit den in Tabelle 2 angegebenen Werten für Fadentiter, Fadendichte und Filamentdurchmesser F und aus Polyester-Schussfäden (Handelsbezeichnung TREVIRA® der Firma Hoechst) mit einem Fadentiter von 140 dtex und einer Fadendichte von 2 Fäden/cm eingesetzt.
  • Als zweite Gewebelage wird ein Gewebe eingesetzt, das aus Polyparaphenylenterephthalamid-Schussfäden (Twaron® der Firma Teijin Twaron) mit den in Tabelle 2 angegebenen Werten für Fadentiter, Fadendichte und Filamentdurchmesser F und aus Polyester-Kettfäden (Handelsbezeichnung TREVIRA® der Firma Hoechst) mit einem Fadentiter von 140 dtex und einer Fadendichte von 4 Fäden/cm eingesetzt.
  • Als Bindemittel dient ein unter der Bezeichnung LDPE Nr. 251-50 von der Firma Caplast Kunststoffverarbeitungs GmbH erhältlicher Bindemittelfilm, welches als einseitige Beschichtung auf jede Gewebelage aufgebracht wird.
  • 28 Schichten (Abfolge in jeder Schicht: Bindemittelbeschichtung/ erste Gewebelage /Bindemittelbeschichtung / zweite Gewebelage) werden übereinandergelegt und in einer statischen Presse bei einer Temperatur von 120 °C, einem Druck von 30 bar und während einer Zeit von 40 Minuten verpresst. Danach wird die Heizung der Presse abgeschaltet. Die Dicke der resultierenden Platte d) wird gemäß DIN EN ISO 5084 bei einer Belastung von 0,1 N/cm2 gemessen und der Messwert durch die Zahl der Schichten dividiert, wodurch die Dicke D einer Schicht der Platte d) erhalten wird (s. Tabelle 2). Schließlich wird mit dem bereits eingangs definierten Filamentdurchmesser F das Verhältnis D/F ermittelt (s. Tabelle 2). Zudem ist in. Tabelle 2 das Flächengewicht, der Platte d) angegeben.
  • Die antiballistische Schutzwirkung der Platte d) wird durch Bestimmung des v50-Wertes gemäß EN 1063 Klasse B3, Klaiber .357, Magnum Vollmantel Kegel Spitz (Geco), Geschosstyp VMKS von Dynamit Nobel charakterisiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2:
    Platte. Flächengewicht. [g/m2] Fadentiter [dtex] Fadendichte. [cm-1] v50 [m/s] D [mm] F [mm] D/F
    d) 6900 930 9,5 496 0,19 0,0092 20,6
  • Tabelle 2 zeigt, dass ein Material mit gutem v50-Wert erhalten wird, obwohl D/F weit oberhalb von 12,8 liegt.

Claims (15)

  1. Durchdringungshemmendes Material umfassend mindestens eine Schicht der Dicke D, wobei die Schicht eine erste und eine zweite Gewebelage umfasst, wobei die erste und die zweite Gewebelage mit einem Bindemittel verbunden sind, wobei die erste Gewebelage einen mindestens 65 % des Gewebegewichtes bildenden ersten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 3,5 bis 20 Fäden/cm, einen Fadentiter von wenigstens 210 dtex und die Fäden bildenden Filamenten mit einem Filamentdurchmesser F1 und einen zweiten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 0,5 bis 16 Fäden/cm und einen Fadentiter von wenigstens 50 dtex enthält, wobei der zweite Fadensatz zum ersten Fadensatz in einem Winkel von> 0° bis 90° verläuft und das Verhältnis der Fadendichte des ersten Fadensatzes zur Fadendichte des zweiten Fadensatzes > 1 ist, wobei die zweite Gewebelage einen ersten Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 0,5 bis 16 Fäden/cm und einen Fadentiter von wenigstens 50 dtex und einen zweiten wenigstens 65 % des Gewebegewichtes umfassenden Fadensatz umfassend eine Fadendichte von 3,5 bis 20 Fäden/cm, einen Fadentiter von wenigstens 210 dtex und die Fäden bildenden Filamenten mit einem Filamentdurchmesser F2 enthält, wobei der zweite Fadensatz zum ersten Fadensatz in einem Winkel von > 0° bis 90° verläuft und das Verhältnis der Fadendichte des zweiten Fadensatzes zur Fadendichte des ersten Fadensatzes > 1 ist und wobei der erste und zweite Fadensatz der ersten Gewebelage parallel zum ersten bzw. zweiten Fadensatz der zweiten Gewebelage verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von D/F1 und D/F2 14,5 bis 40 beträgt.
  2. Durchdringungshemmendes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass D/F1 und D/F2 16 bis 36 beträgt.
  3. Durchdringungshemmendes Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass D/F1 = D/F2 ist.
  4. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Fadentiters des ersten Fadensatzes zum Fadentiter des zweiten Fadensatzes der ersten Gewebelage und des Fadentiters des zweiten Fadensatzes zum Fadentiter des ersten Fadensatzes der zweiten Gewebelage > 1 ist.
  5. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Fadentiters des ersten Fadensatzes zum Fadentiter des zweiten Fadensatzes der ersten Gewebelage und des Fadentiters des zweiten Fadensatzes zum Fadentiter des ersten Fadensatzes der zweiten Gewebelage > 4,2 ist.
  6. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Fadentiters des ersten Fadensatzes zum Fadentiter des zweiten Fadensatzes der ersten Gewebelage und des Fadentiters des zweiten Fadensatzes zum Fadentiter des ersten Fadensatzes der zweiten Gewebelage > 5,9 ist.
  7. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der zweiten Fadensätze der ersten Gewebelage und der ersten Fadensätze der zweiten Gewebelage 0,5 bis 8 Fäden/cm umfasst.
  8. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel aus einer der Gruppen der Thermoplaste, Elastomere oder Duroplaste oder aus einer Mischung wenigstens zweier dieser Gruppen ausgewählt ist.
  9. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fadensatz der ersten Gewebelage und der zweite Fadensatz der zweiten Gewebelage aus Garnen hoher Festigkeit bestehen, die aus einer der Gruppen der Aramide, Polyethylene oder Poly-p-phenylenbenzobisoxazole ausgewählt sind.
  10. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fadensatz der ersten Gewebelage und der erste Fadensatz der zweiten Gewebelage aus Garnen aus einer der Gruppen der Polyester, Polyethylene, Polypropylene oder Aramide ausgewählt sind.
  11. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fadensatz der ersten Gewebelage und der zweite Fadensatz der zweiten Gewebelage aus Aramidfäden und der zweite Fadensatz der ersten Gewebelage und der erste Fadensatz der zweiten Gewebelage aus Polyesterfäden besteht.
  12. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadentiter des ersten Fadensatzes der ersten Gewebelage und des zweiten Fadensatzes der zweiten Gewebelage 210 bis 6720 dtex beträgt.
  13. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadentiter des zweiten Fadensatzes der ersten Gewebelage und des ersten Fadensatzes der zweiten Gewebelage 50 bis 280 dtex beträgt.
  14. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fadensatz der ersten Gewebelage und der erste Fadensatz der zweiten Gewebelage Kettfäden und der zweite Fadensatz der ersten Gewebelage und der zweite Fadensatz der zweiten Gewebelage Schußfäden sind.
  15. Durchdringungshemmendes Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Außenseiten des Materials mit einer Schutzschicht versehen ist.
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