DE4008741C2 - Zusammengesetzte keramische Panzerung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Zusammengesetzte keramische Panzerung und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte keramische
Panzerung mit einer Vielzahl von plattenförmigen keramischen
Fliesen, die allseitig von Stoff umhüllt sind, welcher voll
ständig mit aushärtendem Kunstharz getränkt ist.
Eine zusammengesetzte keramische Panzerung der genannten Art
ist beispielsweise aus der FR 2 602 038 bekannt, in welcher
keramische Platten durch ein Überkreuzspannen von Stoff
streifen, welche mit aushärtendem Kunstharz imprägniert
sind, auf einem Trägermaterial voneinander getrennt aufge
bracht werden. Das Spannen der Stoffstreifen erfolgt dabei
in der Weise, daß zwei zueinander senkrechte Stoffstreifen
meandrierend jeweils eine Keramikplatten"reihe" bzw. Kera
mikplatten"spalte" umwickeln.
Ferner ist aus der DE 36 14 068 A1 ein ballistischer Schutz
mit einer Durchschußsicherung aus durchschußsicherem Gewebe
bekannt, bei welchem auf die äußere Oberfläche der Durch
schußsicherung eine Deckschicht direkt und unlösbar in Form
einer Umwickelung aufgetragen wird.
Ferner ist eine zusammengesetzte keramische Panzerung beste
hend aus plattenförmigen Keramikfliesen aus der US 3,444,033
bekannt. Die darin beschriebene keramische Panzerung ist in
ihrer Herstellung sehr teuer, da es mit Schwierigkeiten
verbunden ist, die keramischen Fliesen in die Matrix mit
einem gewissen Abstand voneinander einzubetten, um bei einem
Geschoßaufschlag auf die Panzerung eine Stoß-Fortpflanzung
von einer Fliese zur nächsten zu vermeiden.
Des weiteren ist eine zusammengesetzte keramische Panzerung
aus der US 3,859,892 bekannt, in welcher ein Schutz freilie
gender Keramikplattenkanten durch Umwickelung mit Glasfaser
gewebe gezeigt wird.
Ferner wird in der US 3,563,836 eine zusammengesetzte Panze
rung offenbart, die aus einer Vielzahl von kleinen metalli
schen Plättchen besteht, welche in eine aus einem Elastomer
bestehende Matrix eingebettet sind.
Letztendlich offenbart die FR 1 578 342 eine Panzerungsvor
richtung, bei welcher zwischen zwei Platten ein aus Metall
drähten bestehendes Polster angeordnet ist, wobei jedes der
zusammen das Polster bildenden Kissen aus in Längsrichtung
zusammengerollten gestreckten Bändern besteht und die Kissen
mit ihrer Wickelachse senkrecht zu den Platten angeordnet
und miteinander zur Bildung des Polsters verbunden sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine verbesserte zusammengesetzte keramische Panzerung und
ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, um einen
relativ leichtgewichtigen Schutz zu ermöglichen, der kosten
günstig herzustellen ist und aus dem größere Oberflächen
hergestellt werden können, die auch leicht zu reparieren
sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die
umhüllten Fliesen zusammen mit dem aushärtendem Kunstharz
eine selbsttragende Matrix bilden und daß der Stoff aus zwei
Streifen besteht, die in zueinander senkrechten Richtungen
in mehreren Lagen um jede einzelne Fliese gewickelt sind,
wobei die gewickelten Stoffstreifen die Fliesen voneinander
und von den Oberflächen der Kunstharzmatrix trennen.
Typischerweise sind die Fliesen rechteckig, bevorzugt qua
dratisch.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Stoff gewebt und
besteht aus Glas- oder Polyamid-Kunststoffasern.
Das Verfahren zur Herstellung zusammengesetzter keramischer
Panzerungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das
allseitige Umwickeln der plattenförmigen keramischen Fliesen
mit Stoff, das Einbringen der umwickelten Fliesen in eine
hohle Form, wobei der Stoff die Fliesen untereinander und
von der Wandung der Form trennt, und das Einleiten eines
Kunstharzes in die hohle Form, um den Stoff zu durchdringen
und eine Matrix zu bilden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im fol
genden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer zusammengesetzten kerami
schen Panzerung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die zusammengesetzte kera
mische Panzerung längs der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer keramischen
Fliese, die verdeutlicht, auf welche Art ein er
ster Gewebestreifen um die rechteckige, vorzugs
weise quadratische Fliese gewickelt wird,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die verdeutlicht,
auf welche Art ein zweiter Gewebestreifen senk
recht zum ersten Gewebestreifen um die Fliese ge
wickelt wird,
Fig. 5 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Dar
stellung der Fliese, nachdem sie komplett vom er
sten und zweiten Gewebestreifen senkrecht zuein
ander bewickelt wurden, und
Fig. 6 einen partiellen Schnitt durch eine Form und die
keramische Panzerung, die in der Form hergestellt
wird.
Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, besteht die zusammen
gesetzte keramische Panzerung 10 aus mehreren plattenförmi
gen Keramikfliesen 12, von denen jede einzelne entgegenge
setzte Oberflächen 14 und mehrere Seitenflächen 16 aufweist.
Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, ist jede Fliese 12 um ihre
Oberflächen 14 und Seiten 16 mit Stoff 18 umwickelt. Eine
Kunstharzmatrix 20 durchdringt den Stoff 18 und schließt
somit die Fliesen 12 ein, wie nachfolgend genauer beschrie
ben. Diese Kunstharzmatrix weist entgegengesetzte Stirnflä
chen 22 und mehrere Seitenflächen 24 auf. Der gewickelte
Stoff 18 trennt die Fliesen 12 voneinander und von den Ober
flächen 22 und Seitenflächen 24 der Kunstharzmatrix 20.
Die keramischen Fliesen 12 der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeig
ten zusammengesetzten keramischen Panzerung 10 sind vonein
ander genügend weit getrennt, so daß sich ein von einem
aufschlagenden Projektil herrührender Stoß nicht von einer
Fliese zur nächsten fortpflanzt, jedoch nahe genug beiein
ander, so daß das abzuwehrende Projektil nicht zwischen die
Fliesen eindringen kann.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die keramischen Fliesen
12 rechteckig, vorzugsweise quadratisch, so daß die Herstel
lung einer quadratischen zusammengesetzten Panzerung zur
Einfügung in größere Platten ermöglicht wird. Abhängig von
der benötigten Plattengestalt können auch längliche recht
eckige Fliesen zur Verarbeitung in größeren Platten verwen
det werden. Solche größeren Platten ermöglichen eine leichte
Reparatur größerer Oberflächen durch Auswechseln einer Plat
te mit einer oder mehreren durch auftreffende Projektile
zerbrochenen Fliesen.
Wie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist, besteht der Stoff 18
vorzugsweise aus zwei Gewebestreifen 26 und 28, die senk
recht zueinander um jede einzelne Fliese gewickelt sind.
Der erste Streifen 26 wird wie in Fig. 3 gezeigt, in einer
ersten Richtung um die Fliese 12 gewickelt und, wie in
Fig. 4 gezeigt, mehrmals gewickelt, um den gewünschten Ab
stand zu erhalten, der in der gezeigten Ausführungsform mit
drei Windungen erreicht wird.
Der zweite Gewebestreifen 28 wird, wie in Fig. 4 und 5 ge
zeigt, senkrecht zum ersten Gewebestreifen 26 über diesen
gewickelt. Dieser zweite Gewebestreifen 28 wird ebenfalls
mehrfach gewickelt, um den gewünschten Abstand zu erreichen,
der in der gezeigten Ausführungsform mit drei Windungen
erreicht wird. Beide Stoffstreifen 26 und 28 haben eine
Breite, die der Länge der Seitenflächen 16 der Fliese 12
entspricht, so daß die umwickelte Fliese vollständig bedeckt
ist, ohne daß unnötiger Stoff benutzt wird. Auf diese Art
können auch längliche rechteckige Formen mit Stoffstreifen
unterschiedlicher Breiten entsprechend den Seitenlängen der
länglichen rechteckigen Fliesen umwickelt werden.
Wie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist, ist der Stoff vorzugs
weise gewebt und besteht aus zueinander senkrechten Faser
bündeln (rovings) 30 und 32, die aus verschiedenen Materia
lien hergestellt sein können, vorzugsweise jedoch aus Glas
fasern, welche kostengünstig sind und dennoch die Eigen
schaft besitzen, von den meisten für die Matrix 20 verwende
ten Kunstharzen nicht aufgelöst zu werden. Kunststoffasern
können ebenfalls verwendet werden, vorzugsweise Fasern aus
Polyamidkunststoffen, wie zum Beispiel Kevlar-Fasern.
Vorzugsweise wird für die Matrix 20 ein wärmebeständiges
Kunstharz, wie zum Beispiel Polyester- oder Epoxydharz,
verwendet, so daß die Panzerplatte auch unter Erhitzung ihre
strukturelle Unversehrtheit bewahrt. Obwohl nur eine Schicht
von gewebeumwickelten Keramikfliesen 12 gezeigt ist, ist es
ebenso möglich, zwei oder mehrere Lagen von Fliesen zu ver
wenden, wobei die Abstände zwischen den Platten entweder in
einer Linie liegen oder zueinander versetzt sind.
Das Verfahren zur Herstellung der in Fig. 1 und 2 gezeigten
zusammengesetzten keramischen Panzerung 10 beginnt mit dem
Umwickeln der plattenförmigen keramischen Fliesen 12 mit dem
Stoff 18, der sich über alle Oberflächen 14 und Seitenflä
chen 16 der Fliese erstreckt. Diese so umwickelten Fliesen
werden dann, wie in Fig. 6 gezeigt, in eine hohle Kammer 34
einer Form 36 plaziert, wobei der gewickelte Stoff 18 die
Fliesen voneinander und von der Formwandung 38, die die
Kammer 34 umgibt, trennt. Daraufhin wird ein flüssiges
Kunstharz durch einen Einlaß 40 in die Kammer 34 eingelei
tet, welches vor dem Aushärten den Stoff 18 durchdringt und
somit die Matrix 20 bildet, die die Fliesen 12 umgibt und
gegenüberliegende Oberflächen 22 und Seitenflächen 24 auf
weist, von denen die Fliesen durch das Gewebe getrennt sind.
Ein Überlaufkanal 42 ermöglicht den Austritt von überschüs
sigem Kunstharz aus der Kammer 34.
Die Form 36 weist eine untere Platte 44, Seitenplatten 46
und eine obere Platte 48 auf. Die untere Platte 44 hat Aus
nehmungen 50, die die unteren Enden der Seitenplatten 46
aufnehmen. Diese Ausnehmungen wiederum haben Dichtungsnuten
zur Aufnahme von Dichtungen 52, welche vorzugsweise als
doppelseitiges Schaumband zur Positionssicherung der Seiten
platten in den Ausnehmungen 50 ausgebildet sind. Die obere
Platte 48 ist abnehmbar, um das Einlegen der gewickelten
keramischen Fliesen in die hohle Form und die Entnahme der
gegossenen zusammengesetzten keramischen Panzerung 10 zu
ermöglichen. Eine geeignete, schematisch dargestellte Klam
mer 54 wird zum Festhalten der Deckplatte 48 in ihrer Posi
tion benutzt, wobei entlang dem oberen Ende der Seitenplat
ten 46 in darin befindlichen Nuten und in einer Nut in der
Deckplatte eine periphere Abdichtung liegt, um eine dichte
Verbindung zu gewährleisten.
Die Fliesen können sowohl manuell als auch automatisch von
einer Maschine mit Stoff umwickelt werden.
Claims (5)
1. Zusammengesetzte keramische Panzerung mit einer Viel
zahl von plattenförmigen keramischen Fliesen, die all
seitig von Stoff umhüllt sind, welcher vollständig mit
aushärtendem Kunstharz getränkt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die
umhüllten Fliesen (12) zusammen mit dem aushärtendem
Kunstharz eine selbsttragende Matrix (20) bilden und
daß der Stoff (18) aus zwei Streifen (26, 28) besteht,
die in zueinander senkrechten Richtungen in mehreren
Lagen um jede einzelne Fliese (12) gewickelt sind,
wobei die gewickelten Stoffstreifen (26, 28) die Flie
sen (12) voneinander und von den Oberflächen (22, 24)
der Kunstharzmatrix (20) trennen.
2. Zusammengesetzte keramische Panzerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Fliesen (12) rechteckig, bevorzugt quadratisch sind.
3. Zusammengesetzte keramische Panzerung nach einem der
Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stoff (18) gewebt ist.
4. Zusammengesetzte keramische Panzerung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Gewebe aus Glas- oder Polyamid-Kunststoffasern besteht.
5. Verfahren zur Herstellung einer zusammengesetzten kera
mischen Panzerung (10) nach einem der Ansprüche 1-4,
nach dem
- a) plattenförmige keramische Fliesen (12) allseitig mit Stoff (18) umwickelt werden,
- b) die umwickelten Fliesen (12) in eine hohle Form (36) gelegt werden, wobei der Stoff (18) die Flie sen (12) untereinander und von der Wandung (38) der Form (36) trennt und
- c) ein Kunstharz in die hohle Form (36) eingeleitet wird, um den Stoff (18) zu durchdringen und eine Matrix (20) zu bilden.
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