Баллистические панели и способы их изготовления

Баллистические панели и способы их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Рассматривается оболочка для гибкого пуленепробиваемого элемента. Также рассматриваются баллистические панели, содержащие оболочку и гибкий пуленепробиваемый элемент. Оболочка содержит слоистый материал, который скреплен по периметру, а также с поверхностью пуленепробиваемого элемента, за счет чего оболочка крепится к пуленепробиваемому элементу.

Уровень техники

Баллистические материалы, при впитывании значительного количества воды или иной жидкости, могут утрачивать значительную часть своих способностей по остановке пуль. Один из подходов по защите от впитывания воды заключается в обработке каждого слоя баллистического материала водоотталкивающим составом. Хотя подобный подход в определенной степени позволяет уменьшить количество впитываемой воды, он делает баллистический материал более жестким, снижая его гибкость и удобство при использовании. Другой подход заключается в укрытии баллистического материала водонепроницаемым элементом; однако не пропускающие воздух водонепроницаемые материалы увеличивают тепловую нагрузку на человека, носящего их на себе, снижая комфортность при носке. Кроме этого, любая значительная влажность, существующая на производстве, либо значительное количество воды, проникающей через незаметные микроотверстия или трещины, образующиеся при нормальной носке, могут задерживаться внутри не пропускающей воздух оболочки и потенциально снижать баллистическую защиту.

Известно помещение баллистического материала внутрь оболочки, изготовленной из таких материалов как нейлон. Оболочки, изготовленные из других материалов, таких как нейлон в комбинации с политетрафторэтиленом, используются для улучшения воздухопроницаемости, снижая при этом воздействие на баллистический материал пота или других жидкостей, способных повлиять на защитные свойства баллистического материала. У некоторых оболочек имеются швы для скрепления нескольких листов материала между собой. Баллистический материал помещается внутрь оболочки, образуя зазор между оболочкой и баллистическим материалом.

Баллистические материалы зачастую помещаются в матерчатый держатель, с имеющимися у него несколькими лямками, крепящимися вокруг плеч и торса владельца.

Раскрытие изобретения

Предлагается баллистическая панель, содержащая пуленепробиваемый элемент и оболочку, состоящую из слоистого материала, содержащего (i) подложечный слой, а также (ii) внутренний скрепляющий слой, причем оболочка скреплена по меньшей мере с одной поверхностью пуленепробиваемого элемента при помощи внутреннего скрепляющего слоя слоистого материала. Оболочка также содержит слой второго материала, примыкающий к противоположной поверхности пуленепробиваемого элемента, с которым скреплен слоистый материал. Второй материал скреплен со слоистым материалом по периметру пуленепробиваемого элемента, образуя шов по периметру, за пределами кромки пуленепробиваемого элемента. Также рассматривается способ изготовления баллистической панели, равно как способ стабилизации пуленепробиваемого элемента внутри оболочки. Рассматриваются, например, баллистические панели, обладающие длительной водоотталкивающей способностью и улучшенными баллистическими показателями. Также рассматривается способ улучшения баллистических показателей пуленепробиваемого элемента.

Краткое описание чертежей

Функционирование настоящего изобретения станет более понятно из последующего описания совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:

На фиг.1 показан вид в вертикальной проекции внешней поверхности по одному из вариантов выполнения рассматриваемой баллистической панели.

На фиг.2A показан вид в сечении по одному из вариантов выполнения рассматриваемой баллистической панели.

На фиг.2B показан вид частично в сечении по одному из вариантов выполнения рассматриваемой баллистической панели.

На фиг.3 показан вид в сечении по одному из вариантов выполнения слоистого материала, используемого в рассматриваемой баллистической панели.

На фиг.4 показан вид в сечении по одному из вариантов выполнения слоистого материала, используемого в рассматриваемой баллистической панели.

На фигурах 5A-5D показаны виды в сечении вариантов выполнения материалов, используемых при формировании пуленепробиваемых элементов, применяемых в рассматриваемых пуленепробиваемых панелях.

На фиг.6A показан вид в сечении схематически показанного этапа процесса изготовления рассматриваемой баллистической панели по типовому варианту осуществления.

На фиг.6B показан вид в сечении схематически показанной рассматриваемой баллистической панели.

На фиг.7A показан вид в сечении схематически показанного этапа процесса изготовления рассматриваемой баллистической панели по типовому варианту осуществления.

На фиг.7B показан вид в сечении схематически показанной рассматриваемой баллистической панели.

На фиг.8 показан вид в вертикальной проекции внешней поверхности баллистической панели, на котором изображен шаблон выстрелов, используемый для проверки пробиваемости и глубины вмятин в соответствии с рассматриваемым методом.

На фиг.9 показан вид в вертикальной проекции внешней поверхности баллистической панели, на котором изображен шаблон выстрелов, используемый для проверки V-50 в соответствии с рассматриваемым методом.

На фиг.10 показан вид в вертикальной проекции внешней поверхности по одному из вариантов выполнения рассматриваемой баллистической панели.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан вид в вертикальной проекции, а на фиг.2A показан вид в сечении примера по одному из вариантов выполнения баллистической панели (10), которая содержит внешнюю поверхность (11), обращенную во время использования в сторону от тела владельца, внутреннюю поверхность (12), обращенную во время использования в направлении тела владельца, а также кромку (13) баллистической панели, проходящую по периметру баллистической панели (10). Баллистическая панель (10) содержит пуленепробиваемый элемент (20) и оболочку (30).

Пуленепробиваемый элемент (20) содержит первую поверхность (21), вторую поверхность (22), а также кромку (23) пуленепробиваемого элемента, проходящую по периметру пуленепробиваемого элемента (20). Оболочка (30) содержит слоистый материал (31), пример которого приведен на фиг.3. Как показано на фигурах 2A и 2B (на фиг.2B показан вид частично в сечении), оболочка (30) прикреплена, по меньшей мере, к одной, первой или второй поверхности (21, 22) пуленепробиваемого элемента (20) при помощи одного или более скрепляющих слоев (24), скрепляющих между собой, по меньшей мере, какую-то одну, первую или вторую поверхность, пуленепробиваемого элемента (20) и оболочку (30). За счет скрепления между собой пуленепробиваемого элемента с оболочкой пуленепробиваемый элемент стабилизируется внутри оболочки, а перемещение пуленепробиваемого элемента внутри оболочки во время использования или обслуживания значительно уменьшается или исключается. Это предотвращает провисание, группирование или формирование складок у пуленепробиваемого элемента внутри оболочки, что потенциально может уменьшать поверхностную защиту или образовывать сминания, что может приводить к появлению участков с ослабленной защитой.

Слоистый материал (31) по одному из вариантов выполнения содержит подложечный слой, например внешний слой (32) из текстильной ткани и внутренний скрепляющий слой (33) для скрепления слоистого материала с пуленепробиваемым элементом (20). Слоистый материал (31) также может содержать рассмотренные здесь дополнительные слои. Слоистый материал расположен на пуленепробиваемом элементе (20) таким образом, чтобы внешний матерчатый слой (32) был повернут в другую сторону от пуленепробиваемого элемента (20), а внутренний скрепляющий слой (33) был расположен таким образом, чтобы он был обращен в сторону пуленепробиваемого элемента (20).

Внешний матерчатый слой (32) может быть вязаным, нетканым или тканым текстильным материалом и может содержать волокна, содержащие полиэфир, нейлон, арамид, подобные тем, что предлагаются под торговой маркой Nomex®, хлопок или смеси волокон, содержащие волокна, по меньшей мере, одного из указанных типов. Для формирования слоистого материала, общий вес которого составляет примерно от 3 унций/ярд² (102 г/м²) до примерно 80 унций/ярд (2731,56 г/м²), может использоваться текстильный материал, вес которого колеблется примерно от 1 унции/ярд² (34,13 г/м²) до примерно 6 унций/ярд² (204 г/м²). Между тем, по другим вариантам выполнения для формирования рассматриваемых здесь баллистических панелей может использоваться слоистый материал, вес которого составляет примерно от 2 унций/ярд² (68,28 г/м²) до 10 унций/ярд² (341,44 г/м²). По другому варианту выполнения внешний материал может быть водонепроницаемым и содержать, например, водонепроницаемое покрытие.

Внутренний скрепляющий слой (33) состоит из скрепляющего материала для крепления слоистого материала (31) к пуленепробиваемому элементу и может быть в виде прерывающегося внутреннего скрепляющего слоя или монолитной или микропористой пленки, у которой имеется или отсутствует разделительная подкладка. Пленка может содержать пленки из выдувного термопластичного полиуретана (TPU), подобного тому, что поставляется фирмой Bayer MaterialScience, LLC (г.Уэтли, Массачусетс). Скрепляющая пленка, содержащая разделительную подкладку, включает в себя литой полиуретан, подобный тому, что предлагается фирмой Omniflex, Inc. (г.Гринфилд, Массачусетс).

По отдельным вариантам выполнения внутренний скрепляющий слой (33) имеет скрепляющую пленку такой толщины, которая позволяет крепить оболочку (30) к пуленепробиваемому элементу (20) для уменьшения его перемещений, например, смещения или провисания, тем самым, стабилизируя пуленепробиваемый элемент (20) внутри оболочки (30) во время использования или обслуживания баллистической панели (10). В рассматриваемых баллистических панелях (10) толщина внутреннего скрепляющего слоя (33) может составлять примерно свыше 25 нм. По другим вариантам выполнения толщина внутреннего скрепляющего слоя (33) может быть больше или равна 35 нм, либо больше или равна 50 нм, либо больше или равна 60 нм, либо больше или равна 75 нм. В качестве внутренних скрепляющих слоев слоистого материала могут использоваться пленки, имеющие массу примерно свыше 30 г/кв.м (грамм на квадратный метр), либо примерно свыше 40 г/кв.м, либо примерно свыше 50 г/кв.м, либо примерно свыше 60 г/кв.м. По одному из вариантов выполнения внутренний скрепляющий слой состоит из полиуретановой пленки, имеющей массу примерно свыше 50 г/кв.м. Толщина и масса внутреннего скрепляющего слоя зависит от нескольких факторов, например, шероховатости поверхности или пористости пуленепробиваемого элемента, с которым скрепляется слоистый материал, либо от способности внутреннего скрепляющего слоя скрепляться с баллистическим материалом.

По отдельным вариантам выполнения слоистый материал (31) и пуленепробиваемый элемент (20) скреплены на значительной части поверхности пуленепробиваемого элемента (20) за счет непрерывного скрепления между внутренним скрепляющим слоем (33) и пуленепробиваемым элементом. По отдельным вариантам выполнения баллистическая панель (10) образована в тех местах, где внутренний скрепляющий слой (33) скрепляется с пуленепробиваемым элементом (20), по меньшей мере, на 15% площади поверхности пуленепробиваемого элемента (20). В настоящем документе оболочка и пуленепробиваемый элемент считаются интегрированными в том случае, если внутренний скрепляющий слой слоистого материала скреплен с пуленепробиваемым элементом более чем на 10% площади поверхности пуленепробиваемого материала. Баллистическая панель с имеющейся у нее интегрированной оболочкой и пуленепробиваемым элементом стабилизирована и имеет ограниченную свободу перемещений, например смещения или провисания, пуленепробиваемого элемента внутри оболочки во время использования или обслуживания. Так, по одному из рассматриваемых здесь вариантов осуществления предлагается способ стабилизации пуленепробиваемого элемента внутри оболочки за счет интегрирования пуленепробиваемого элемента и оболочки.

По другим вариантам осуществления скрепление между слоистым материалом (31) и пуленепробиваемым элементом (20) осуществляется примерно более чем на 20%, либо примерно более чем на 40%, либо примерно более чем на 60%, либо примерно более чем на 80%, либо примерно более чем на 90% площади поверхности пуленепробиваемого материала. По отдельным вариантам осуществления в тех местах, где слоистый материал (31) скреплен менее чем на всей площади поверхности пуленепробиваемого материала (20), используется слоистый материал, содержащий внутренний скрепляющий слой с прерывающимся скрепляющим материалом, например, в виде точек, сетки или линий. По одному из вариантов выполнения внутренний скрепляющий слой (33) содержит пленку, которая может подвергаться термической обработке, имеющую достаточную толщину для того, чтобы после оплавления вся площадь поверхности, примерно 100% первой (21) и второй (22) поверхностей пуленепробиваемого материала (20), скреплялись с внутренним скрепляющим слоем (33).

По отдельным вариантам осуществления степень гибкости может снижаться, по мере увеличения процента поверхности пуленепробиваемого материала скрепленной со слоистым материалом при помощи внутреннего скрепляющего слоя. Как вариант, если важна гибкость, целесообразно использовать внутренний скрепляющий слой (33) с толщиной менее чем или равной 125 µm, либо менее чем или равной примерно 100 µm, либо менее чем или равной примерно 90 µm.

Кроме этого, что касается слоистого материала, то внутренний скрепляющий слой (33) крепится непосредственно к внешнему матерчатому слою (32) при помощи любой подходящей известной технологии ламинирования. Как вариант, по одному из вариантов выполнения, приведенному в качестве примера на фиг.4, слоистый материал (31) содержит средний, термоустойчивый полимерный слой (34), расположенный между внутренним скрепляющим слоем (33) и внешним матерчатым слоем (32). Термоустойчивый полимерный слой (34) может использоваться в тех случаях, когда внутренний скрепляющий слой (33) крепится к пуленепробиваемому элементу при помощи термоскрепления. Поэтому подходящий термоустойчивый полимерный слой (34) имеет температуру плавления выше температуры плавления внутреннего скрепляющего слоя (33), который расплавляется для крепления слоистого материала (31) к пуленепробиваемому элементу (20). Термоустойчивый полимерный слой (34) также может использоваться для предотвращения расплавления внутреннего скрепляющего слоя (33) во внешнем матерчатом слое (32) после подачи тепла для осуществления скрепления.

Внешний матерчатый слой (32), внутренний скрепляющий слой (33), а также необязательно термоустойчивый полимерный слой (34) могут соединяться при помощи непрерывного слоя (36) или прерывистых клеевых креплений, таких как точки (35) или комбинации соединительных скреплений, изображенных в качестве примера на фиг.4. Может использоваться любой подходящий процесс соединения между собой внешнего матерчатого, внутреннего скрепляющего и необязательно термоустойчивого полимерных слоев слоистого материала, такой как, например, глубокая ламинация, синтезирующее скрепление, скрепление путем распыления клея и т.п. В случае использования глубокой ламинации для скрепления слоев между собой, клей может наноситься непрерывно в качестве отдельных точек (35) для соединения двух слоев между собой, обеспечивая при этом оптимальную воздухопроницаемость скрепленных слоев. В случае использования воздухопроницаемого клея допустимо наносить клей на примерно от 5% до примерно 60% поверхности. В отдельных случаях допустимо наносить клей примерно на 80%, либо примерно на 90%, либо даже примерно на 100% поверхности.

Для обеспечения устойчивости к загрязнениям можно использовать маслостойкие и/или химически стойкие материалы. Например, по одному из вариантов выполнения внешний матерчатый слой может содержать текстильный материал с покрытием, причем покрытие способно останавливать проникновение воды или химических веществ. По другому варианту выполнения необязательный средний термоустойчивый полимерный слой (34) может быть химически устойчивым листом или барьерной пленкой, обеспечивающей защиту для расположенного снизу пуленепробиваемого элемента (20). Слоистый материал (31), содержащий барьерную пленку, может препятствовать прохождению жидкости через оболочку (10), обеспечивая водонепроницаемость и/или защиту от попадания токсичных химических веществ. Слоистый материал считается водонепроницаемым, если он пройдет рассматриваемые здесь испытания на водонепроницаемость (по Сутеру). Рассматриваемые здесь слоистые материалы также могут быть устойчивы к проникновению химических веществ, таких как серная кислота и/или гидравлической жидкости, причем «устойчивость к проникновению химических веществ» определяется на основании рассматриваемых здесь способов испытаний. Рассматриваемые здесь слоистые материалы также могут быть водонепроницаемы после их загрязнения химическими веществами, такими как DEET (N, N-диэтил-мета-толуамид), а также жидкостью Норре®, причем «водонепроницаемость после загрязнения» определяется на основании рассматриваемых здесь способов испытаний.

По одному из вариантов выполнения лист из пористого фторуглерода, например, пленка, содержащая фторполимер, такой как политетрафторэтилен (ПТФЭ), наиболее подходит в качестве барьерной пленки, используемой в качестве среднего термоустойчивого полимерного слоя (34), причем помимо водонепроницаемости и устойчивости к воздействию химических веществ должна обеспечиваться воздухопроницаемость. К числу подходящих фторполимеров относятся экспандированные фторполимеры, которые после обработки могут образовывать пористую или микропористую мембранную структуру. Мембраны из экспандированпого ПТФЭ (эПТФЭ), которые были экспандированы для создания сетки из волоконец, соединяющих полимерные узлы для формирования микроструктуры могут использоваться в качестве среднего термоустойчивого полимерного слоя (34), например, благодаря гибкости, малого веса, прочности, водоотталкивающей способности и воздухопроницаемости подобных материалов. Мембраны из экспандированного ПТФЭ могут изготавливаться известным образом, например, в соответствии с идеями изобретения, защищенного патентом США №3,953,566 (на имя Гор).

По одному из вариантов выполнения термоустойчивый полимерный слой содержит экспандированный политетрафторэтилен (ПТФЭ) с микроструктурой, отличающейся наличием узлов, соединенных между собой волоконцами, причем поры пористой пленки расположены достаточно плотно для обеспечения непроницаемости для жидкостей и достаточно открыты для того, чтобы обеспечивать рассеяние паров влаги через пленку. По одному из вариантов выполнения пористая пленка изготовлена из первого компаундирующего полимера политетрафторэтилена (ПТФЭ), способного создавать при растягивании структуру из узлов и волоконец. Полимер может быть смешан с алифатической углеводородной смазывающей экструзионной добавкой, такой как уайтспирит. Затем полимер может быть сформирован в виде цилиндрических гранул и пасты, выдавливаемой известным образом для получения требуемой формы, такой как, например, лепты или мембраны, которая может быть каландрирована до нужной толщины между валками, а затем термически высушена для удаления смазки. Высушенное изделие может быть экспандировано или растянуто в машине и/или в поперечном направлении, например, в соответствии с идеями изобретения, защищенного, например, патентом США №3.953,566, для получения экспандированного ПТФЭ. Затем структура экспандированного ПТФЭ может быть аморфно закреплена путем нагрева изделия выше точки плавления кристаллической структуры ПТФЭ, примерно до 343°-375°С.

В случаях, когда слоистый материал (31) может быть загрязнен веществами, снижающими водонепроницаемость, либо снижающими способность слоистого материала препятствовать попаданию токсичных химических веществ, на барьерную пленку также может наноситься полимерное покрытие с низкой поверхностной энергией. К числу подходящих покрытий с низкой поверхностной энергией относятся покрытия, описанные в опубликованной патентной заявке США №2007/0272606. По другому варианту выполнения термоустойчивый полимерный слой (34) может выступать в качестве барьерной пленки. Кроме этого, по меньшей мере, на одну из поверхностей термоустойчивого полимерного слоя (34), содержащего мембранный слой из эПТФЭ, может быть нанесено монолитное, воздухопроницаемое полимерное покрытие для обеспечения устойчивости к воздействию масла, секретов сальных желез или устойчивости к проникновению химических веществ.

По одному из вариантов выполнения, со ссылкой на фиг.4, термоустойчивый полимерный слой (34) в виде пористой барьерной пленки из эПТФЭ с монолитным полимерным покрытием (37), приклеен на внешний матерчатый слой (32) при помощи точечно нанесенного клея (35), скрепляющего сторону барьерной пленки, содержащей монолитное покрытие (37), непосредственно с внутренней поверхностью (38) внешнего матерчатый слоя (32). Один из примеров подходящего покрытия содержит непрерывное, непористое покрытие из полиуретана, нанесенное на микропористый эПТФЭ, в соответствии с патентом США №4,194,041, в виде слоя плотностью примерно 12 г/м². В другом примере, материал монолитного полимерного покрытия, используемый в качестве барьерной пленки, содержит полиуретан, содержащий гидрофильный форполимер типа GA-1 (фирмы DOW Chemical, г.Мидлэнд, Мичиган), вулканизируемый при помощи аминового отвердителя. По одному из вариантов выполнения термоустойчивый полимерный слой содержит слой эПТФЭ с непрерывным, непористым покрытием, вес которого составляет около 0.85 унций/ярд² (29 г/м²).

По дополнительному варианту выполнения термоустойчивый полимерный слой (34) является барьерной пленкой в форме композитного материала, содержащего первый мембранный слой из эПТФЭ, а также второй мембранный слой из эПТФЭ. По одному из вариантов выполнения первый мембранный слой из эПТФЭ содержит монолитное полимерное покрытие, а второй мембранный слой из эПТФЭ может примыкать либо к стороне первого мембранного слоя из эПТФЭ с монолитным покрытием, либо к стороне первого мембранного слоя из эПТФЭ, расположенной оппозитно монолитному покрытию. Воздухопроницаемые пористые мембраны из эПТФЭ и композитные пленки из эПТФЭ, имеющие минимальную скорость проникновения водяных паров (MVTR) около 13000 г/м²/24 часа, могут использоваться в том случае, если требуется высокая воздухопроницаемость слоистого материала.

К числу других материалов, подходящих для использования в качестве термоустойчивого полимерного слоя (34), относятся другие пленки, такие как, например, пластиковая пленка. Подходящие пластиковые пленки включают в себя пленки, содержащие полиуретан, силикон или полиэфир. В случае если слоистый материал (31) крепится к пуленепробиваемому элементу (20) при помощи термоскрепления, температура плавления пластиковой пленки должна быть выше температуры плавления скрепляющей пленки, используемой в качестве внутреннего скрепляющего слоя (33).

Рассматриваемые здесь слоистые материалы (31) могут быть воздухопроницаемыми, имея MVTR свыше 1000, либо свыше 2000, либо свыше 3000, либо свыше 4000, либо свыше 5000 при испытаниях в соответствии с описанным здесь методом.

По другим вариантам выполнения могут быть сформированы слоистые материалы, которые непроницаемы для водяных паров. Материал считается непроницаемым для водяных паров, если скорость проникновения водяных паров составляет менее 1000 г/м²/24 часа. Непроницаемый слоистый материал (31) может быть выполнен таким образом, чтобы непроницаемым для водяных паров был внешний слой, либо непроницаемым для водяных паров был внутренний слой, либо и внутренний и внешний слой, оба, были непроницаемы для влаги. В качестве материалов, подходящих для формирования непроницаемого для водяных паров слоя в виде непроницаемой для водяных паров пленки, могут использоваться полиэтилен или поливинилхлорид. Слоистый материал, содержащий непроницаемый для водяных паров внешний слой может иметь проницаемый для водяных паров внутренний скрепляющий слой в виде термопластичной полиуретановой (TPU) пленки. По альтернативному варианту выполнения непроницаемый слоистый материал содержит проницаемый для водяных паров внешний слой, такой как, например, тканый нейлон, а также непроницаемый для водяных паров внутренний слой. По еще одному варианту выполнения непроницаемый слоистый материал содержит непроницаемый для водяных паров внешний слой и внутренний скрепляющий слой в виде контактного клея, такого как, например, клей, предлагаемый под торговой маркой Scotch-Grip™ (фирмы 3М™.)

Со ссылкой на фиг.2A, баллистическая панель (10) содержит покрытие (30), содержащее рассматриваемый здесь слоистый материал, а также гибкий пуленепробиваемый элемент (20), предлагаемый разными поставщиками. Подходящий пуленепробиваемый элемент содержит несколько слоев пуленепробиваемых материалов. Баллистические материалы могут содержать нетканые, однонаправленные волокна, а также тканую пряжу, содержащую, например, арамидные волокна, такие как, например п-арамид, полиэтилен со сверхвысоким молекулярным весом, полиамид, а также комбинацию из них. На фиг.5A изображен один из примеров листа нетканого баллистического материала, на котором показан вид в сечении двух слоев нетканых (50) однонаправленных волокон (51 и 51'), а также полимера (52), расположенного вокруг волокон. На фиг.5B изображен вид в сечении примера слоя нетканого баллистического материала (53), содержащего тканые пучки (54, 55) волокон, в которых, по одному из вариантов выполнения, волокна необязательно могут быть окружены полимером.

Пуленепробиваемый элемент (20) состоит из нескольких слоев нетканых, однонаправленных баллистических материалов (фиг.5A), слоев тканых баллистических материалов (фиг.5C), либо комбинации из слоев тканных и нетканых пуленепробиваемых материалов (5d). По одному из вариантов выполнения пуленепробиваемый элемент (20) содержит примерно двадцать два слоя тканого баллистического материала (53). По другому варианту выполнения пуленепробиваемый элемент (20) содержит четыре слоя тканого баллистического материала (50) и 24 листа нетканого однонаправленного материала (50). Помимо слоев из нетканых и/или тканых волокон многослойный пуленепробиваемый элемент также может содержать слои из других материалов, в том числе полимеров, таких как, например, поликарбонат, полиэтилен и т.п. К числу гибких пуленепробиваемых материалов также относятся материалы, предлагаемые под торговыми марками "Kevlar®", "Twaron®", "GoldShield®", "Dyneema®" и "Spectra®", которые могут использоваться в качестве пуленепробиваемого элемента для рассматриваемых здесь баллистических панелей.

Со ссылкой на фиг.6, для формирования баллистической панели (10) первая часть (31) и вторая часть (31') рассмотренного выше слоистого материала располагаются таким образом, чтобы они укрывали как первую, так и вторую поверхности (21, 22) пуленепробиваемого элемента (20). Части (31, 31') слоистого материала имеют достаточно большой размер для того они выходили за кромку (23), проходящую по периметру пуленепробиваемого элемента (20). Внутренний скрепляющий слой (33) каждой, первой и второй частей слоистого материала, примыкает к первой (21) и второй (23) поверхностям пуленепробиваемого элемента (20), а внешний тканый слой (32) расположен снаружи. Слоистый материал (21) скреплен с пуленепробиваемым элементом за счет крепления внутреннего скрепляющего слоя (33) к первой или второй поверхностям, либо к обеим, первой и второй поверхностям (21, 22).

Кроме этого области каждой из частей слоистого материала (31), выходящие за кромку (23) пуленепробиваемого элемента (20), скреплены между собой за счет соприкосновения и скрепления с внутренним скрепляющим слоем (33) каждой из частей слоистого материала непосредственно за пределами кромки (23) пуленепробиваемого элемента, образуя шов (25) по периметру. Части слоистого материала непрерывно скреплены между собой по всему периметру пуленепробиваемого элемента. За счет скрепления между собой внутренних скрепляющих слоев первой (31) и второй (31') частей слоистого материала по всему периметру образуется покрытие, содержащее непрерывный шов (25) по периметру. Со ссылкой на фиг.2A ширина шва (25) по периметру измеряется как расстояние между концом (28) шва (25), находящегося ближе всего к кромке (23) пуленепробиваемого элемента, и концом (29) шва (25) по периметру, находящегося ближе всего к кромке (23) периметра оболочки. По одному из вариантов выполнения ширина шва по периметру составляет около 10 мм или более; по другому варианту выполнения ширина шва по периметру составляет около 15 мм или более. По другим вариантам выполнения ширина шва по периметру превышает 20 мм, либо превышает 25 мм.

Термообработка может использоваться для скрепления оплавлением первой и второй частей (31, 31') слоистого материала с пуленепробиваемым элементом (20), а также для формирования шва (25) по периметру, у которого внутренний скрепляющий слой (33) является оплавляемым. Таким образом, рассматривается способ изготовления баллистической панели, по которому слоистый материал и пуленепробиваемый элемент скрепляются, образуя баллистическую панель, при помощи технологи термообработки. Термообработка включает в себя подачу тепла и давления, радиочастотную или ультразвуковую сварку и т.п. По одному из вариантов выполнения, приведенному в качестве примера на фиг.6A, слоистый материал (31) и пуленепробиваемый элемент (20) расположены в виде пакета, таким образом, чтобы слоистый материал полностью укрывал пуленепробиваемый элемент, а также, чтобы слоистый материал (31) выходил за кромку (23) пуленепробиваемого элемента. На фигурах 6A и 6B процесс включает в себя этапы, во время которых слоистый материал (31) и пуленепробиваемый элемент (20) скрепляются между собой за счет подачи тепла и давления (60) при помощи нагретого пресса (61). Слоистый материал (31) скрепляется по всей площади поверхности, по меньшей мере, какой-то одной, первой или второй поверхностей (21, 22) пуленепробиваемого элемента. Тепло и давление также подаются к первой и второй частям (31, 31') слоистого материала за пределами кромки (23) пуленепробиваемого элемента, термоспрессовывая части слоистого материала непосредственно между собой и образуя непрерывный шов по периметру. Тепло и давление также могут подаваться к пакету для формирования прерывистого скрепления (24) при помощи термопресса, создающего локальный нагрев менее чем всей поверхности (21, 22) пуленепробиваемого элемента. Например, могут использоваться нагревающий элемент или обогреваемая плита, подающие тепло в виде решетки, как это показано на фиг.10, для образования скрепления (24) в виде решетки или иной геометрической формы, причем менее 100% внутреннего скрепляющего слоя скрепляется с поверхностью (21, 22) пуленепробиваемого элемента. Температура подаваемого тепла равна или превышает температуру плавления оплавляемых внутренних скрепляющих слоев. По одному из процессов тепло подается на пакет при температуре примерно свыше 150°С, хотя по другим способам может использоваться температура примерно от 120°С до 180°С. По дополнительному процессу на пакет подается давление, по меньшей мере, в 1 psi; хотя по другим способам может использоваться давление примерно от 1.0 до 40 psig.

На фигурах 7A и 7B изображен другой процесс, при помощи которого слоистый материал (3, 3') и пуленепробиваемый элемент (20) скрепляются между собой прерывистым скреплением (73), образованным за счет подачи тепла (70) от источника (71) тепла с давлением или без давления, такого как паяльник, в несколько точек. Слоистый материал (31, 31') скрепляется с участками, по меньшей мере, какой-то одной, первой или второй поверхностей (21, 22) пуленепробиваемого элемента. По другому процессу прерывистое скрепление (73) может осуществляться за счет использования слоистого материала (31), который содержит внутренний скрепляющий слой с прерывистым скрепляющим материалом, например, в форме точек, решеток или линий. Тепло также подается к первой и второй частям (31, 31') слоистого материала за кромкой (23) пуленепробиваемого элемента, нагревая части слоистого материала для непосредственного скрепления между собой и образования непрерывного шва (25) по периметру.

По дополнительному варианту осуществления во время термообработки слои многослойного пуленепробиваемого элемента (20) синтезируются или расплавляются, соединяясь между собой.

Например, если пуленепробиваемый материал имеет многослойную структуру из слоев тканых и/или нетканых волокон, а также содержит термопластичные материалы, слои пуленепробиваемого элемента (20) могут становиться частично расплавленными и синтезированными между собой за счет оплавления термопластичных материалов во время этапов термообработки, дополнительно интегрируя между собой элементы баллистической панели. Так по одному из вариантов осуществления получают баллистическую панель, которая содержит покрытие, скрепленное с поверхностью пуленепробиваемого элемента, причем пуленепробиваемый элемент (20) является многослойной структурой, содержащей термопластичные материалы, а слои пуленепробиваемого элемента соединяются или синтезируются между собой при помощи термопластичного материала.

По одному из вариантов осуществления формируется баллистическая панель, содержащая водонепроницаемый слоистый материал, который используется для создания шва по периметру пуленепробиваемого элемента и скрепляется, по меньшей мере, с одной поверхностью пуленепробиваемого элемента. Баллистическая панель считается водонепроницаемый, если ее вес увеличивается менее чем примерно на 10% от ее первоначального веса после погружения в воду во время испытаний, рассматриваемых здесь для проверки водовпитываемости. По другому варианту осуществления формируется баллистическая панель, обладающая длительной водонепроницаемостью. Считается, что баллистическая панель обладает длительной водонепроницаемостью, если ее вес увеличивается менее чем примерно на 10% от ее первоначального веса после погружения в воду во время испытаний, рассматриваемых здесь для проверки водовпитываемости, после подготовки согласно рассматриваемому здесь способу по подготовке проверяемых панелей. По отдельным вариантам осуществления баллистические панели имеют водовпитываемость менее 5% от первоначального сухого веса.

Рассматриваемые здесь баллистические панели могут использоваться в стандартных держателях для баллистических панелей для формирования бронежилетов, бронированных элементов одежды и т.п. В свою очередь по другим вариантам осуществления, рассматриваемые здесь баллистические панели могут оснащаться лямками для крепления баллистических панелей непосредственно на теле владельца. Рассматриваемые здесь баллистические панели могут использоваться в других областях, где существует вероятность пулевого поражения, например в сухопутных, воздушных или водных транспортных средствах, а также для защиты оборудования, например, коммуникационного оборудования и для защиты горючих веществ, таких как, например, топливо или боеприпасы.

Конкретные рассматриваемые здесь варианты осуществления не следует рассматривать в качестве ограничивающих. Следует понимать, что возможно внесение и осуществление изменений и модификаций, не выходящих за пределы объема, определяемого в прилагаемой формуле изобретения.

Методика испытаний

Скорость проникновения водяных паров (MVTR)

Скорость проникновения водяных паров (MVTR) измерялась на образце слоистого материала в соответствии с требованиями ISO 5496 (2004). В ходе исследований примерно 70 мл насыщенного раствора соли, содержащего 35 весовых частей ацетата калия и 15 весовых частей дистиллированной воды, были помещены в 133 мл чашку из полипропилена с внутренним диаметром у горловины 6,5 см. Мембрана из экспандированного пол