Баллистически устойчивые изделия

Баллистически устойчивые изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к баллистически устойчивым изделиям, к листам, подходящим для использования при изготовлении баллистически устойчивых изделий, к упаковке объединенных листов и к способу изготовления баллистически устойчивого изделия.

В области техники известны баллистически устойчивые изделия. Они являются доступными в многочисленных различных модификациях. С одной стороны, существуют мягкие баллистические изделия, например, для применения в баллистически устойчивых жилетах. С другой стороны, существуют формованные изделия, служащие, например, в качестве экранов в другом типе баллистически устойчивых жилетов или в качестве бронешлемов. Далее, баллистически устойчивые изделия применяют в автомобилях, зданиях и других объектах, предназначенных для оказания помощи при защите людей, животных или товаров от баллистического удара.

В области техники баллистически устойчивые изделия часто содержат пакет листов, содержащих высокопрочные волокна, такие как арамид или полиэтилен. В зависимости от применения листы могут быть совместно спрессованы с образованием формованного изделия или скреплены совместно по краям с образованием мягкого баллистически устойчивого изделия. Существует необходимость в баллистически устойчивом изделии с улучшенными свойствами.

Было предложено использование различных материалов в противобаллистических панелях.

WO2005098343 описывает броневую систему с упрочненной ударной панелью и задней панелью. Материалы, упомянутые как подходящие для ударной панели, включают гранит, керамическую плитку, кирпич, стекло и отвержденный бетон. С другой стороны, некоторые из материалов, упомянутые как подходящие для упаковочной панели, включают стекло, арамид, полиэтилен, углерод и металлические материалы.

WO2008048301 направлено на композиционный материал для формирования гибкого пуленепробиваемого бронежилета, содержащего, по меньшей мере, один волокнистый слой, содержащий сетку из высокопрочных волокон. Высокопрочными волокнами могут быть ПЭ волокна и арамидные волокна наряду с, по меньшей мере, 8 другими типами волокон. Этот документ, в основном, упоминает, что нити и ткани могут состоять из одного или более различных волокон, хотя предпочтительно, чтобы они были одинаковыми.

Было обнаружено, что существенное улучшение в характеристиках баллистических материалов можно получить, если применять комбинацию двух типов высококачественных материалов, а именно, с одной стороны, арамидного материала, и с другой стороны, высокомолекулярного полиэтилена. Соответственно, изобретение имеет отношение к баллистически устойчивому изделию, содержащему пакет листов, содержащих усиливающие элементы линейного растяжения, причем направление элементов линейного растяжения внутри пакета не является однонаправленным, причем некоторые из элементов линейного растяжения являются элементами линейного растяжения, содержащими высокомолекулярный полиэтилен, и некоторые из элементов линейного растяжения содержат арамид.

Элементы линейного растяжения

В контексте настоящего описания словосочетание элемент линейного растяжения относится к объекту, наибольший размер которого, длина, является больше, чем второй наименьший размер, ширина, и наименьший размер, толщина. Более конкретно, отношение между длиной и шириной, как правило, составляет, по меньшей мере, 10. Максимальное отношение является не критическим для изобретения и будет зависеть от параметров обработки. В качестве основного значения можно упомянуть максимальное отношение длины к ширине, равное 1000000.

Соответственно, элементы линейного растяжения, применяемые в изобретении, охватывают мононити, комплексные нити, нитки, ленты, полоски, нити из штапельного волокна и другие вытянутые объекты, имеющие регулярное или нерегулярное поперечное сечение.

В одном варианте осуществления изобретения элемент линейного растяжения является волокном, то есть объектом, длина которого больше, чем ширина и толщина, в то время как ширина и толщина находятся в пределах одинакового размерного интервала. Более конкретно, отношение между шириной и толщиной, как правило, находится в интервале от 10:1 до 1:1, еще более конкретно между 5:1 и 1:1, еще более конкретно между 3:1 и 1:1. Как будет понятно специалисту, волокна могут иметь более или менее круглое поперечное сечение. В этом случае ширина является наибольшим размером поперечного сечения, в то время как толщина является самым коротким размером поперечного сечения.

Для волокон ширина и толщина составляют, как правило, по меньшей мере, 1 мкм, более конкретно, по меньшей мере, 7 мкм. В случае комплексных нитей ширина и толщина могут быть вполне крупными, например, вплоть до 2 мм. Для мононитей ширина и толщина вплоть до 150 мкм может быть более традиционной. В качестве конкретного примера можно упомянуть волокна с шириной и толщиной в интервале, равном 7-50 мкм.

В изобретении лента определяется как объект, длина которого, то есть, наибольший размер объекта, является больше, чем ширина, второй наименьший размер объекта, и толщина, то есть наименьший размер объекта, в то время как ширина в свою очередь больше, чем толщина. Более конкретно, отношение между длиной и шириной, как правило, составляет, по меньшей мере, 2. В зависимости от ширины ленты и размера пакета отношение может быть больше, например, по меньшей мере, 4 или, по меньшей мере, 6. Максимальное отношение является не критическим для изобретения и будет зависеть от параметров обработки. В качестве основного значения можно упомянуть максимальное отношение длины к ширине, равное 200000. Отношение между шириной и толщиной, как правило, составляет более чем 10:1, в частности более чем 50:1, еще более конкретно более чем 100:1. Максимальное отношение между шириной и толщиной является не критическим для изобретения. Как правило, оно составляет не более 2000:1.

Ширина ленты, как правило, составляет, по меньшей мере, 1 мм, более конкретно, по меньшей мере, 2 мм, еще более конкретно, по меньшей мере, 5 мм, более конкретно, по меньшей мере, 10 мм, даже более конкретно, по меньшей мере, 20 мм, даже более конкретно, по меньшей мере, 40 мм. Ширина ленты составляет, как правило, не более 200 мм. Толщина ленты составляет, как правило, по меньшей мере, 8 мкм, в частности, по меньшей мере, 10 мкм. Толщина ленты составляет, как правило, не более 150 мкм, более конкретно не более 100 мкм. В одном варианте осуществления применяют ленты с высокой линейной плотностью. В настоящем описании линейная плотность выражается в дтекс. Это является массой в граммах 10000 м пленки. В одном варианте осуществления применяют ленты с линейной плотностью, равной, по меньшей мере, 3000 дтекс, в частности, по меньшей мере, 5000 дтекс, более конкретно, по меньшей мере, 10000 дтекс, даже более конкретно, по меньшей мере, 15000 дтекс или даже, по меньшей мере, 20000 дтекс.

Обнаружено, что использование лент является особенно привлекательным в рамках изобретения, так как это дает возможность изготавливать баллистические материалы с очень хорошими баллистическими характеристиками, хорошим сопротивлением отслаиванию и низкой массой единицы поверхности. Это относится в частности к полиэтилену.

Там, где в настоящем описании упоминаются массовые проценты элементов линейного растяжения, это всегда предназначено для ссылки на высокопрочный компонент подобного элемента, а именно полиэтилена, арамида или другого высокопрочного полимера. Считают, что любые покрытия или отделка, присутствующие на элементе линейного растяжения, принадлежат к связующему материалу.

Состав пакета

Пакет в соответствии с изобретением включает листы, содержащие элементы линейного растяжения. В рамках настоящего описания термин лист относится к отдельному листу, содержащему элементы линейного растяжения, причем лист можно индивидуально комбинировать с другими соответствующими листами. Лист может содержать или может не содержать связующий материал, как будет объяснено далее.

Листы, содержащие элементы линейного растяжения, применяемые в пакете в соответствии с изобретением, можно составить различным образом.

В одном варианте осуществления листы получают посредством сплетения элементов линейного растяжения. В одном варианте осуществления в качестве основы и утка применяют ленты. В другом варианте осуществления в качестве основы или утка применяют ленты, и волокна применяют в качестве утка или основы. В дополнительном варианте осуществления волокна применяют в качестве как основы, так и утка.

Сплетение можно применять для изготовления листов, которые содержат полиэтилен, а не арамид, например только полиэтилен, и листов, которые содержат арамид, а не полиэтилен, например только арамид. Его можно также применять для изготовления листов, которые содержат как элементы линейного растяжения, содержащие арамид, так и элементы линейного растяжения, содержащие полиэтилен. В одном варианте осуществления тканый лист содержит в качестве основы или утка один из полиэтиленового и арамидного элементов линейного растяжения и другой из полиэтиленового и арамидного элементов линейного растяжения в качестве утка или основы. Также возможно применять комбинацию арамидных элементов линейного растяжения и полиэтиленовых элементов линейного растяжения в основе или в утке, или как в основе, так и в утке.

Также возможно применять элементы линейного растяжения, которые содержат в тканом листе как арамид, так и полиэтилен.

Можно использовать различные общепринятые способы плетения. Элемент утка может пересекать один, два или более элементов основы, и можно использовать последовательные элементы утка попеременно или параллельно. Один вариант осуществления в этом отношении представляет собой гладкое переплетение, в котором основа и уток выравниваются так, чтобы они образовали простой перекрещивающийся рисунок. Это получают посредством пропускания каждого элемента утка над и под каждым элементом основы, причем каждый ряд чередуется, получая большое количество переплетений. Дополнительный вариант осуществления основан на атласном переплетении. В этом варианте осуществления один или более элементов утка перемещаются над элементом основы или наоборот, два или более элемента основы перемещаются над единичным элементом утка. Еще один дополнительный вариант осуществления происходит от саржевого переплетения. В этом варианте осуществления один или более элементов основы попеременно перемещаются над и под двумя или более элементами утка регулярно повторяющимся образом. Это производит визуальный эффект прямого или прерывистого диагонального “ребра” ткани. Еще один дополнительный вариант осуществления основан на переплетении рогожка. Переплетение рогожка, по существу, является таким же, как гладкое переплетение за исключением того, что два или более волокна основы попеременно переплетаются с двумя или более волокнами утка. Расположение двух основ, пересекающих два утка, обозначается как 2×2 рогожка, но нет необходимости, чтобы расположение волокна было симметричным. Следовательно, возможно иметь 8×2, 5×4 и подобное. Еще один дополнительный вариант осуществления основан на ложном перевивочном переплетении. Ложное перевивочное переплетение является вариантом гладкого переплетения, в котором случайные элементы основы с регулярными интервалами, но обычно несколько элементов отдельно, отклоняются от чередующегося переплетения снизу и сверху и вместо этого переплетают каждые два или более элементов. Это происходит с подобной частотой в направлении утка, и весь эффект представляет собой ткань с увеличенной толщиной, более грубой поверхностью и дополнительной пористостью.

Каждый тип переплетения имеет связанные с ним характеристики. Например, когда применяют систему, в которой уток пересекает один или небольшое количество элементов основы, и отдельные элементы утка применяют с чередованием или почти чередуя, лист будет содержать относительно большое количество переплетений. Переплетение в этом контексте представляет собой точку, где элемент утка пролегает от одной стороны листа, стороны А, до другой стороны листа, стороны В, и соседний элемент утка пролегает от стороны В до стороны А листа. Там, где применяют систему, в которой уток пересекает один или ограниченное количество элементов основы или наоборот, где основа пересекает один или ограниченное количество элементов утка, будет существовать большое количество отклоняющихся линий. Отклоняющиеся линии возникают, где один элемент пролегает от одной стороны листа до другой стороны. Она образуется краем элемента пересечения. В то же время, не желая быть связанными ни с какой теорией, полагают, что эти отклоняющиеся линии вносят вклад в рассеяние ударной энергии в направлении X-Y листа. В рамках контекста изобретения применение гладких переплетений может быть предпочтительным, так как их сравнительно легко изготавливать и так как они являются однородными в том, что поворот на 90° не изменит природу материала, в комбинации с удовлетворительными баллистическими характеристиками.

Подходящие способы переплетений известны в технике. Для упоминания только одного примера для привлекательного способа переплетения ленты ссылка дается на ЕР 1354991.

В одном варианте осуществления изобретения элементы линейного растяжения в листе являются ориентированными однонаправлено, и направление элементов линейного растяжения в листе смещается по отношению к направлению элементов линейного растяжения других листов в пакете, более конкретно по отношению к направлению элементов линейного растяжения в соседних листах. Хорошие результаты достигнуты, когда общее смещение внутри пакета достигает, по меньшей мере, 45°. Предпочтительно общее смещение внутри пакета достигает приблизительно 90°. В одном варианте осуществления изобретения пакет содержит соседние листы, в которых направление элементов линейного растяжения в одном листе перпендикулярно направлению элементов линейного растяжения в соседних листах. В этом варианте осуществления лист можно предоставить параллельным выравниванием элементов линейного растяжения и затем заставить элементы линейного растяжения склеиться, например, посредством температуры и давления или посредством применения связующего материала.

В одном варианте осуществления, где элементами линейного растяжения являются волокна, лист можно изготовить посредством параллельного выравнивания волокон и затем предоставления связующего материала между волокнами в количестве, достаточном, чтобы вызвать приклеивание волокон.

Там, где элементами линейного растяжения являются ленты, существует ряд возможностей для получения подходящих листов посредством параллельного выравнивания лент. В одном варианте осуществления предоставляется единичный лист параллельных лент, которые затем прилипают друг к другу с применением связующего материала, аналогично тому, что было описано выше для волокон.

В другом варианте осуществления предоставляется лист посредством предоставления параллельных лент перекрывающимся образом и затем обеспечения прилипания лент друг к другу. В одном варианте осуществления ленты выравнивают таким образом, что первый продольный край ленты находится ниже ленты, прилегающей на одной стороне, и второй продольный край ленты находится выше соседней ленты на другой стороне (конструкция кровельной черепицы). В другом варианте осуществления ленты выравнивают по типу укладки кирпичей, где на первой стадии предоставляется первый лист параллельных лент и на второй стадии предоставляется второй лист лент параллельно лентам в первом слое, где ленты во втором слое являются смещенными по сравнению с лентами в первом слое. При желании можно предоставить третий и дополнительные листы лент. Затем ленты объединяют с образованием листа, применяя температуру и давление, посредством применения связующего материала или посредством их комбинации.

Также возможно изготовить лист посредством сначала предоставления листа из лент или волокон, выровненных в первом направлении, затем предоставления слоя из лент или волокон, выровненных во втором направлении под углом к первому направлению, и затем сцепление/склеивание слоев вместе с образованием листа.

При желании волокна и ленты можно применять в комбинации в единичном листе. В одном варианте осуществления лист содержит полиэтиленовые элементы линейного растяжения, а не арамидные элементы линейного растяжения. В другом варианте осуществления лист содержит арамидные элементы линейного растяжения, а не полиэтиленовые элементы линейного растяжения. В дополнительном варианте осуществления лист содержит как арамидные элементы линейного растяжения, так и полиэтиленовые элементы линейного растяжения. Еще раз, также возможно применять элементы линейного растяжения, которые содержат как арамид, так и полиэтилен.

Как указано выше, основная характеристика баллистически устойчивого изделия по изобретению состоит в том, что некоторые из элементов линейного растяжения являются элементами линейного растяжения, содержащими высокомолекулярный полиэтилен, и некоторые из элементов линейного растяжения содержат арамид. Очевидно, кроме элементов линейного растяжения только из полиэтилена или только арамида изобретение также охватывает применение элементов линейного растяжения, содержащих как арамид, так и полиэтилен. В качестве примера можно упомянуть применение гибридных волокон.

Баллистически устойчивое изделие по изобретению может содержать дополнительные типы высокоэффективных элементов линейного растяжения, например, элементы линейного растяжения жидкокристаллического полимера и высоко ориентированных полимеров, таких как сложные полиэфиры, поливиниловые спирты, полиолефинкетон (РОК), полибензобисоксазолы, полибенз(обис)имидазолы, поли{2,6-диимидазо[4,5-b:4,5-e]-пиридинилен-1,4(2,5-дигидрокси)фенилен} (PIPD или M5) и полиакрилонитрил. Однако для сохранения системы настолько простой, насколько возможной, считается предпочтительным, чтобы элементы линейного растяжения в баллистически устойчивом изделии были, по меньшей мере, на 80 мас.% составлены полностью из арамида и полиэтилена, в частности, по меньшей мере, на 90 мас.%, более конкретно, по меньшей мере, на 95 мас.%. В одном варианте осуществления элементы линейного растяжения в баллистически устойчивом изделии состоят, по существу, из арамидного материала и полиэтилена.

Как правило, массовый процент арамида составляет, по меньшей мере, 1%, более конкретно, по меньшей мере, 5%, даже более конкретно, по меньшей мере, 10%, еще более конкретно, по меньшей мере, 15%, все еще более конкретно, по меньшей мере, 20% от общей массы применяемых элементов линейного растяжения. Массовый процент арамидных элементов линейного растяжения составляет, как правило, не более 60%, более конкретно не более 50%, еще более конкретно не более 40%. В одном варианте осуществления массовый процент арамида составляет между 1 и 20 мас.% от общей массы элементов линейного растяжения, применяемых в пакете, более конкретно между 1 и 10 мас.%, причем балансом предпочтительно является UHMWPE. В другом варианте осуществления массовый процент арамида составляет между 15 и 40 мас.%, в частности между 15 и 30 мас.%, причем балансом предпочтительно является UHMWPE. Как правило, массовый процент UHMWPE составляет, по меньшей мере, 10%, более конкретно, по меньшей мере, 15%, даже более конкретно, по меньшей мере, 20%, от общей массы применяемых элементов линейного растяжения. В одном варианте осуществления массовый процент UHMWPE элементов может составлять, по меньшей мере, 40%, по меньшей мере, 50% или даже, по меньшей мере, 60%, в частности, по меньшей мере, 80%, более конкретно, по меньшей мере, 90%, даже более конкретно, по меньшей мере, 95%. Как правило, массовый процент полиэтилена будет составлять не более 99%. Распределение арамидных и полиэтиленовых элементов линейного растяжения по всему пакету можно осуществлять различным образом. В одном варианте осуществления пакет содержит листы, которые содержат как полиэтиленовые элементы линейного растяжения, так и арамидные элементы линейного растяжения. В другом варианте осуществления пакет содержит листы, которые содержат полиэтиленовые элементы линейного растяжения и не содержат арамидные элементы линейного растяжения и/или листы, которые содержат арамидные элементы линейного растяжения и не содержат полиэтиленовые элементы линейного растяжения.

В одном варианте осуществления полиэтиленовые элементы линейного растяжения и арамидные элементы линейного растяжения распределяются однородно по толщине пакета. То есть, когда пакет расщепляют вдоль плоскости параллельной к плоскости пакета, состав двух или более частей, полученных таким образом, является одинаковым.

В другом варианте осуществления полиэтиленовые элементы линейного растяжения и арамидные элементы линейного растяжения распределяются неоднородно по толщине пакета. То есть, когда пакет расщепляют вдоль плоскости параллельной плоскости пакета, состав двух или более частей, полученных таким образом, является различным.

В одном варианте осуществления пакет или формованная панель, полученная из пакета посредством прессования листов вместе, содержит слои с различными составами, в которых каждый слой может состоять из одного или более листов. Например, пакет может содержать два слоя, три слоя или более слоев, где слои имеют отличающиеся составы от слоев, прилегающих к ним. Каждый слой может содержать комбинацию листов на основе полиэтилена и листов на основе арамида, но также может быть слой только из полиэтилена или слой только из арамида.

В одном варианте осуществления изделие содержит слой, который содержит более чем 50 мас.% полиэтиленовых элементов линейного растяжения, и слой, который содержит более чем 50 мас.% арамидных элементов линейного растяжения. Например, слой с высоким содержанием полиэтилена может, как правило, содержать более чем 50 мас.% листов на основе полиэтилена и менее чем 50 мас.% листов на основе арамида.

В одном варианте осуществления, слой, который содержит более чем 50 мас.% полиэтиленовых элементов линейного растяжения, дополнительно также обозначают как слой с высоким содержанием полиэтилена, содержит более чем 60% указанных элементов, или более чем 70% указанных элементов, или более чем 80%, или более чем 90%, или более чем 95%. В одном варианте осуществления указанный слой состоит, по существу, из полиэтиленовых элементов линейного растяжения.

Слой с высоким содержанием полиэтилена предпочтительно присутствует на ударной поверхности изделия или рядом с ней, предпочтительно на ударной поверхности формованной панели, где он может служить для измельчения пули. В одном варианте осуществления слой, который содержит более чем 50 мас.% арамидных элементов линейного растяжения, дополнительно также обозначенный как слой с высоким содержанием арамида, содержит более чем 60% указанных элементов, или более чем 70% указанных элементов, или более чем 80%, или более чем 90%. В одном варианте осуществления указанный слой состоит, по существу, из арамидных элементов линейного растяжения. В одном варианте осуществления этот слой присутствует ниже (от ударной стороны) слоя с высоким содержанием полиэтилена. В этом варианте осуществления слой с высоким содержанием арамида может служить для улавливания фрагментов пуль и/или снижения повреждений. Арамидный слой дополнительно вносит вклад в предохранение целостности панели при пулевом ударе.

Следует отметить, что в этом пункте и в остальной части описания до тех пор, пока не указано иначе, массовые проценты одного типа элемента линейного растяжения являются массовыми процентами, вычисленными на основе всех элементов линейного растяжения в слое, исключая связующий материал. Таким образом, слои, состоящие, по существу, из полиэтиленовых элементов линейного растяжения или арамидных элементов линейного растяжения, могут содержать связующий материал. В одном варианте осуществления слой с высоким содержанием арамида, как установлено выше, присутствует на верху изделия, особенно в случае формованных изделий, таких как защитные средства или, в частности, каски. Этот слой может служить для обеспечения увеличенной твердости изделию и для улучшения его огнестойкости. В этом варианте осуществления может быть предпочтителен пакет по меньшей мере из трех слоев, где верхний слой является слоем с высоким содержанием арамида, второй слой является слоем с высоким содержанием полиэтилена и третий слой снова является слоем с высоким содержанием арамида.

В дополнительном варианте осуществления предусматривается пакет, который содержит снизу ударной стороны, слой с высоким содержанием полиэтилен, и слой, содержащий равные количества полиэтилена и арамида. Его можно необязательно комбинировать с одним или более слоями с высоким содержанием арамида, которые могут содержать различные количества арамида.

В дополнительном варианте осуществления предусматривается пакет, который содержит, по меньшей мере, два слоя с высоким содержанием полиэтилена, где первый слой с высоким содержанием полиэтилена имеет более высокое содержание полиэтилена, чем второй слой. Первый слой с высоким содержанием полиэтилена может находиться ближе к ударной поверхности пакета, чем второй слой. Альтернативно, второй слой (то есть слой с более низким содержанием полиэтилена) может быть ближе к ударной поверхности пакета. Его можно необязательно комбинировать с одним или более слоями с высоким содержанием полиэтилена и/или слоями с высоким содержанием арамида, которые могут содержать различные количества полиэтилена или арамида, соответственно.

Как правило, пакет будет содержать 10-99 мас.%, в частности, 10-90 мас.%, слоев с высоким содержанием полиэтилена в расчете от общего пакета и 1-90 мас.%, в частности 10-90 мас.%, слоев с высоким содержанием арамида в расчете от общего пакета. В одном варианте осуществления пакет содержит, по меньшей мере, 30 мас.% слоев с высоким содержанием полиэтилена (которые могут находиться в одном или более отдельных слоях), предпочтительно, по меньшей мере, 40 мас.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 50 мас.%, даже более предпочтительно, по меньшей мере, 60 мас.%, даже более предпочтительно, по меньшей мере, 80 мас.%, даже более предпочтительно, по меньшей мере, 90 мас.%, даже более предпочтительно, по меньшей мере, 95 мас.%. В другом варианте осуществления пакет содержит, по меньшей мере, 5 мас.% слоев с высоким содержанием арамида, в частности, по меньшей мере, 10 мас.%, более конкретно, по меньшей мере, 15 мас.% и даже более конкретно 20 мас.% слоев с высоким содержанием арамида.

Для полиэтилена элементы линейного растяжения предпочтительно являются полиэтиленовыми лентами. Для предпочтительной ширины и толщины описания лент ссылку делают на то, что сформулировано выше для лент в общем. Важно, чтобы ленты, подходящие для применения в баллистических применениях, имели высокий предел прочности при растяжении, высокий модуль упругости при растяжении и высокое энергопоглощение, отраженное в высокой энергии разрушения. Предпочтительно, чтобы ленты обладали прочностью при растяжении, равной, по меньшей мере, 1,0 ГПа, модулем упругости при растяжении, равным, по меньшей мере, 40 ГПа, и энергией разрушения при растяжении, равной, по меньшей мере, 15 Дж/г.

В одном варианте осуществления прочность при растяжении лент составляет, по меньшей мере, 1,2 ГПа, более конкретно, по меньшей мере, 1,5 ГПа, еще более конкретно, по меньшей мере, 1,8 ГПа, даже более конкретно, по меньшей мере, 2,0 ГПа. В особенно предпочтительном варианте осуществления прочность при растяжении составляет, по меньшей мере, 2,5 ГПа, более конкретно, по меньшей мере, 3,0 ГПа, еще более конкретно, по меньшей мере, 4 ГПа. В другом варианте осуществления ленты обладают модулем упругости при растяжении, равным, по меньшей мере, 50 ГПа. Модуль определяют в соответствии с ASTM D882-00. Более конкретно, ленты могут обладать модулем упругости при растяжении, равным, по меньшей мере, 80 ГПа, более конкретно, по меньшей мере, 100 ГПа. В предпочтительном варианте осуществления ленты обладают модулем упругости при растяжении, равным, по меньшей мере, 120 ГПа, даже более конкретно, по меньшей мере, 140 ГПа или, по меньшей мере, 150 ГПа. Модуль определяют в соответствии с ASTM D882-00.

В другом варианте осуществления ленты обладают энергией растяжения при разрушении, равной, по меньшей мере, 20 Дж/г, в частности, по меньшей мере, 25 Дж/г. В предпочтительном варианте осуществления полиэтиленовые ленты обладают энергией растяжения при разрушении, равной, по меньшей мере, 30 Дж/г, в частности, по меньшей мере, 35 Дж/г, более конкретно, по меньшей мере, 40 Дж/г, еще более конкретно, по меньшей мере, 50 Дж/г. Энергию растяжения при разрушении определяют в соответствии с ASTM D882-00, применяя скорость растяжения, равную 50%/мин. Ее вычисляют посредством интегрирования энергии на единицу массы под кривой нагрузка-удлинение.

Ниже будут представлены более подробно подходящие типы полиэтиленовых лент и волокон и способы их изготовления.

Арамидные элементы линейного растяжения могут быть волокнами или лентами. Волокна могут быть мононитью или комплексной нитью. Подходящие арамидные волокна состоят из арамидных нитей, обладающих сопротивлением разрыву, равным, по меньшей мере, 2,6 ГПа, более предпочтительно, по меньшей мере, 3,1 ГПа и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 3,6 ГПа, и модулем, равным, по меньшей мере, 60 ГПа, более предпочтительно, по меньшей мере, 75 ГПа и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 90 ГПа. В зависимости от количества нитей и типа приложенного изгиба изменяются свойства полученных таким образом скрученных волокон. В обычных условиях скрученные волокна обладают сопротивлением разрыву, равным, по меньшей мере, 2,1 ГПа, более предпочтительно, по меньшей мере, 2,6 ГПа, даже более предпочтительно, по меньшей мере, 3,1 ГПа и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 3,6 ГПа, и модулем, равным, по меньшей мере, 60 ГПа, более предпочтительно, по меньшей мере, 80 ГПа и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 100 ГПа.

В одном варианте осуществления применяют арамидные ленты. В одном варианте осуществления арамидные ленты получают параллельным выравниванием арамидных волокон и вызыванием их приклеивания с помощью связующего материала. Необязательно для удерживания волокон вместе их можно заставить приклеиться альтернативным или дополнительным предоставлением волокон утка. Подобный процесс изготовления лент описан в EP193478, US2004/081815 и WO2009/068541.

Конкретные варианты осуществления

Баллистический материал изобретения содержит пакет листов, содержащий усиливающие элементы линейного растяжения. Далее будет обсуждаться ряд конкретных вариантов осуществления изобретения.

В одном варианте изобретения пакет представляет собой прессованный пакет, в котором отдельные листы прилипают друг к другу с предоставлением баллистической панели, например, для применения в баллистических жилетах. В другом варианте осуществления пакет содержит подпакеты, например, из 2-10 листов. Подобные подпакеты могут быть прессованными подпакетами и/или гибкими подпакетами. Гибкий подпакет можно получить, например, посредством сшивания краев листов вместе. Прессованный подпакет может быть объединенной упаковкой ряда листов, например, от 2 до 8 листов, например, как правило, 2, 4 или 8 листов. Объединенный подпакет предназначен для обозначения того, что листы прочно присоединяются один к другому. Листы можно объединить посредством приложения тепла и/или давления, как известно в технике.

В другом варианте осуществления пакет содержит подпакеты, из, например, 2-10 листов, причем подпакеты объединяют на краях с образованием гибкого баллистического пакета.

В одном варианте осуществления пакет содержит, по меньшей мере, два подпакета, где первый подпакет является объединенным подпакетом и второй подпакет является гибким подпакетом, присутствующим ниже (от ударной стороны панели) первого подпакета. В этом варианте осуществления первый подпакет предпочтительно представляет собой слой с высоким содержанием полиэтилена, и второй подпакет представляет собой слой с высоким содержанием арамида.

В одном варианте осуществления пакет содержит прессованный подпакет листов, содержащий полиэтиленовые и/или арамидные элементы линейного растяжения, и гибкий подпакет, содержащий полиэтиленовые и/или арамидные элементы линейного растяжения. Гибкий подпакет можно, например, вшить в прессованный подпакет или вклеить в прессованный подпакет или подпакеты можно удерживать вместе на краях или посредством размещения их в мешке или покрытии.

По отношению к общему количеству элементов линейного растяжения в пакете в одном варианте осуществления пакет содержит 1-20 мас.% арамидных элементов линейного растяжения, в частности 1-10 мас.% и предпочтительно 80-99 мас.% полиэтиленовых элементов линейного растяжения, в частности 90-99 мас.% (все проценты рассчитаны от общей массы элементов линейного растяжения).

В другом варианте осуществления пакет содержит 15-40 мас.% арамидных элементов линейного растяжения, в частности 15-30 мас.% и предпочтительно 85-60 мас.% полиэтиленовых элементов линейного растяжения, в частности 85-70 мас.% (все проценты рассчитаны от общей массы элементов линейного растяжения).

В одном варианте осуществления изобретения баллистически устойчивое изделие представляет собой пакет, в частности формованный пакет, который содержит от верха (т.е. ударной лицевой стороны) до низа первый слой и второй слой, где первый слой содержит листы на основе полиэтиленовых элементов линейного растяжения, в частности полиэтиленовых лент. В этом варианте осуществления элементы линейного растяжения в первом слое состоят, по меньшей мере, из 70 мас.% полиэтилена, в частности, по меньшей мере, из 80 мас.%, еще более конкретно, по меньшей мере, из 90 мас.%, даже более конкретно, по меньшей мере, из 95 мас.%. В одном варианте осуществления элементы линейного растяжения в первом слое состоят, по существу, из полиэтилена. Для природы полиэтилена ссылка делается на предпочтения, выраженные в другом месте в этом документе. Там, где применяют полиэтиленовые ленты, предпочтительно, чтобы первый лист содержал 0-12 мас.% связующего материала. В то время как может требоваться некоторое количество связующего материала для приклеивания лент вместе, может не требоваться предоставление более чем 12 мас.% связующего материала и это может быть вредно по отношению к баллистическим свойствам панели.

Первый слой пакета предпочтительно составляет между 20 и 99 мас.% пакета. В одном варианте осуществления первый лист составляет между 30 и 90 мас.% пакета, в частности между 30 и 80 мас.%, более конкретно между 30 и 70 мас.% пакета, более конкретно между 40 и 60 мас.%. В другом варианте осуществления первый слой составляет между 50 и 99 мас.% пакета, в частности между 60 и 99 мас.%, более конкретно между 70 и 99 мас.%. В дополнительном варианте осуществления первый слой может составлять между 80 и 99 мас.%, более конкретно между 90 и 99 мас.% или даже между 95 и 99 мас.%.

Второй слой баллистического материала этого варианта осуществления содержит листы, которые содержат арамидные элементы линейного растяжения, в частности арамидные волокна. В этом варианте осуществления элементы линейного растяжения во втором слое состоят, по меньшей мере, из 70 мас.% арамидного материала, в частности, по меньшей мере, из 80 мас.%, еще более конкретно, по меньшей мере, из 90 мас.%. В одном варианте осуществления элементы линейного растяжения во втором слое состоят, по существу, из арамидного материала. Арамидные элементы линейного растяжения являются предпочтительно волокнами.

В слое с высоким содержанием арамида может также присутствовать связующий материал. В случае волокон это может быть, например, в интервале 5-30 мас.%, более конкретно в интервале 15 мас.%.

Баллистическая панель этого варианта осуществления, например, может удовлетворять требованиям класса II Стандарта NIJ-0101.04 P-BFS эксплуатационного испытания. В предпочтительном варианте осуществления удовлетворяет