DE69207780T2 - Schussfestes mischgewebe - Google Patents

Schussfestes mischgewebe

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Description

    Bereich der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft ein Gewebe, das insbesondere schußfest ist, worin die Füllgarnfasern in dem Gewebe so gewählt werden, daß sie zäher sind und eine höhere Reißdehnung aufweisen als die Kettgarnfasern in dem Gewebe.
    • Beschreibung des Standes der Technik
  • In dem Kanadischen Patent Nummer 1,034,842, ausgestellt am 18. Juli 1978 auf Grund der Anmeldung durch Weinberger, wird ein Gewebe offenbart, das schußfest ist und einander unähnliche Fasern in der Kett- und in der Schußrichtung aufweist. Der offensichtliche Grund für die einander unähnlichen Fasern in diesem Patent war jedoch, daß unähnliche Wellmuster auf den einander entgegengesetzten Seiten des Gewebes zustandegebracht werden sollten. Die Fasern sollen in dem Schußgarn "schwammartig und in dem Kettgarn "relativ hart" sein, wobei nichts weiter angegeben ist zur Bedeutung von "schwammartig" und "relativ hart". Es scheint, daß die Verbesserung an dem Gewebe in den unterschiedlichen Wellmustern auf den einander entgegengesetzten Seiten des Gewebes bestehen.
  • In der Europäischen Fatentanmeldung 310,199, veröffentlicht am 5. April 1989 auf Grund der Anmeldung durch Hoogenboom et al., wird ein schußfestes Gewebe offenbart, worin das Kettgarn und das Füllgarn aus unterschiedlichen Polymeren hergestellt sind und das Kettgarn außerdem so gewählt ist, daß es eine größere Reißdehnung aufweist als das Füllgarn.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Gewebe mit ausgeglichenen schußfestmachenden Eigenschaften geschaffen, umfassend ein Kettgarn aus Fasern mit einer Reißdehnung, die größer ist als etwa 2,2 % und nicht weniger beträgt als 6,0 %; und ein Füllgarn aus Fasern mit einer Reißdehnung, die größer ist als die der Kettgarnfasern.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Fasern mit hoher Festigkeit werden seit langem verwendet, um Gewebe zu weben, die gute Schußfestigkeiten aufweisen. Natürlich wird ständig nach Verbesserungen an solchen Geweben gesucht, und diese Erfindung betrifft solche Verbesserungen. Die Gewebe gemäß dieser Erfindung weisen Schußfestigkeiten auf, die besser sind als die Schußfestigkeiten von ähnlichen, vor dieser Erfindung bekannten Geweben.
  • Zum Zwecke des Verständnisses dieser Erfindung bezeichnet "Kettgarn" die Garne in einem Gewebe, die in Längsrichtung und parallel zu der Webkante verlaufen und mit den Füllgarnen verwebt werden.
  • Mit "Füllgarn" sind die Garne in einem Gewebe gemeint, die in Querrichtung und von Webkante zu Webkante verlaufen und mit den Kettgarnen verwebt werden.
  • Wie man glaubt, bieten Fasern, die eine große Reißdehnung auf weisen, bessere Schutzeigenschaften gegen Schüsse bei einer gegebenen Festigkeit. Außerdem wurde bei der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß die Schußfestigkeiten eines Gewebes verbessert werden können, wenn Fasern verwendet werden, die in der Füllgarnrichtung (Querrichtung) eine größere Reißdehnung aufweisen als in der Kettgarnrichtung (Längsrichtung).
  • Obwohl die Theorie der Wirkungsweise dieser Erfindung nicht vollständig ist, was eigentlich auch nicht notwendig ist, besteht die Meinung, daß die dynamische Verformung, die sich während des Einschlages eines Schusses in einem Gewebe vollzieht, im allgemeinen asymmetrisch ist, da während des Webens des Gewebes die Füllgarne mit mehr Spannung in das Gewebe eingearbeitet werden als die Kettgarne. Mit anderen Worten, die Füllgarne binden sich weniger in die Gewebestruktur ein als die Kettgarne, und deshalb werden die Füllgarne bei dem Einschlag eines Schusses so gestreckt, daß sie vor den Kettgarnen reißen. Dieses Problem ist besonders erheblich bei Verwendung von Garnen, die eine relativ geringe Reißdehnung von etwa 6,0 % oder weniger aufweisen. Wird ein Gewebe mit Füllgarnen mit einer Reißdehnung verwendet, die größer ist als die Reißdehnung bei den Kettgarnen, wird das beschriebene Problem gemildert.
  • Das Gewebe gemäß der Erfindung wird zwar vorzugsweise unter Verwendung von Garnen aus Para-Aramid und Copolymeren von Para- Aramid hergestellt, insbesondere aus Poly(p-phenylenterephthalamid), Garne aus anderen, allgemein in schußfesten Geweben verwendeten Materialien können jedoch hierin ebenfalls verwendet werden. Es können hochmodulige Fasern mit geringer Dehnung und großer Festigkeit aus Polyolefinen mit einem hohen Molekulargewicht, wie z. B. aus gelgesponnenem Polyethylen, oder aus hoch orientiertem Nylon oder Poly(vinylalkohol) oder dergleichen verwendet werden.
  • Garne zur Verwendung bei dieser Erfindung sollten 55 - 3000 Denier aufweisen und vor dem Verweben eine Festigkeit von mindestens 18 gpd sowie einen Modul von mindestens 350 gpd und nach dem Verweben eine Festigkeit von mindestens 12 gpd, einen Modul von mindestens 200 gpd und eine Reißdehnung von mindestens 2,2 % aufweisen. "gpd" bedeutet Gramm pro Denier. Diese Eigenschaften sind zwar geeignet zur allgemeinen Kennzeichnung von für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten Fasern, es versteht sich jedoch, daß die Reißdehnung bei den Füllgamfasern größer sein muß als die Reißdehnung bei den Kettgarnfasern. Die Reißdehnung bei den Füllgarnfasern sollte vorzugsweise mindestens 110 % der Reißdehnung bei den Kettgarnfasern betragen.
  • Obwohl die Leistungsfähigkeit eines speziellen Garns eine Funktion sowohl der Festigkeit als auch der Bruchdehnung ist, können die Gewebe gemäß dieser Erfindung unter Verwendung von Kett- und von Füllgarnen aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, solange die Festigkeiten der Garne unter den Reißbedingungen beim Einschlag von Schüssen innerhalb von einigen Gramm pro Denier beieinander liegen und die Reißdehnung des Füllgarns größer ist als die des Kettgarns.
  • Die Gewebe gemäß dieser Erfindung können unter Anwendung einer beliebigen, üblicherweise für schußfestmachende Zwecke verwendeten Bindung hergestellt werden. Die am häufigsten angewandten Bindungsmuster sind die Leinwandbindung und die Würfelbindung; weitere Bindungsmuster und Variationen an diesen Muster sind sicher ebenfalls geeignet. Spezifische Beispiele für solche Variationen sind sogenannte Grätenmusterbindungen, Atlasbindungen und Köperbindungen.
  • "Deckfaktor" ist eine Bezeichnung, die der Dichte der Bindung in einem Gewebe gegeben wurde. Der Deckfaktor ist ein errechneter Wert, der sich auf die Geometrie der Bindung bezieht und den Prozentsatz der Gesamtoberfläche eines Gewebes angibt, die durch Garne des Gewebes bedeckt ist. Die zur Errechnung des Deckfaktors benutzte Gleichung (aus "Weaving: Conversion of Yarns to Fabric", Lord and Mohamed, veröffentlicht von Merrow (1982), Seiten 141 - 143) lautet folgendermaßen:
  • dw = Breite des Kettgarns in dem Gewebe
  • df = Breite des Füllgarns in dem Gewebe
  • Pw = Teilung der Kettgarne (Fäden pro Längeneinheit)
  • Pf = Teilung der Füllgarne Abgedeckte Gesamtfläche Gewebedeckfaktor Eingeschlossene Fläche
  • Das Gewebe gemäß dieser Erfindung sollte einen Deckfaktor von 0,6 bis 0,95 besitzen. Gewebe mit einem Deckfaktor von weniger als 0,6 wären zu locker zum wirksamen Schutz vor Schüssen, und die Garne in dem Gewebe, die einen Deckfaktor von mehr als 0,95 besitzen, sind wahrscheinlich durch die Belastungen während des Webens geschwächt worden.
    • Testverfahren
  • Denier. Der Denier-Wert eines Garns wird bestimmt, indem eine bekannte Länge des Garns gewogen wird. Denier ist definiert als das Gewicht in Gramm von 9000 Metern des Garns.
  • In der üblichen Praxis werden der gemessene Denier-Wert einer Garnprobe, die Testbedingungen und die Kennzeichnung der Probe vor dem Beginn eines Tests in einen Computer eingegeben; der Computer zeichnet die Spannungs-Dehnungs-Kurve des Garns auf, wenn es reißt, und errechnet dann die Eigenschaften.
  • Zugeigenschaften. Die auf Zugeigenschaften zu testenden Garne werden zuerst konditioniert und dann auf eine Drehungszahl von 1,1 gedreht. Die Drehungszahl (TM) eines Garns ist definiert als:
  • TM = (Drehungen/Zoll) / (5315/Denier des Garns)-1/2
  • Die zu testenden Garne werden bei 25 ºC und 55 % relativer Feuchtigkeit mindestens 14 Stunden lang konditioniert, und bei diesen Bedingungen werden die Zugfestigkeitstest ausgeführt. Es werden die Festigkeit (Reißfestgkeit), die Dehnung (Reißdehnung) und die Moduli bestimmt, indem die Testgarne auf einem Instron-Testgerät (Instron Engineering Corp.), Canton, Mass.) zerrissen werden.
  • Festigkeit, Dehnung und Anfangsmodul nach der Definition in ASTM D2101-1985 werden bestimmt unter Verwendung von Garneinspannlängen von 25,4 cm
  • und einer Dehnungsgeschwindigkeit von 50 % Dehnung /min. Der Modul wird errechnet aus der Schräge der Spannungs-Dehnungs-Kurve bei 1 % Dehnung und ist gleich den Spannungen in Gramm bei 1 % Dehnung (absolut) mal 100, dividiert durch den Denier-Wert des Testgarns.
  • Schußfestigkeit. Schußfestigkeitstests an mehrlagigen Gewebeteilen nach MIL-STD-662D werden folgendermaßen vorgenommen: Eine zu testende Gewebeauflage wird in eine Probenhalterung gegeben, die die Auflage fest und senkrecht zu der Flugbahn der Testgeschosse hält. Die Geschosse sind fragmentsimulierende Projektile von 17 grains (MIL-P-46593) und werden abgefeuert von einer Testwaffe, die die Geschosse mit verschiedenen Geschwindigkeiten abschießen kann. Der erste für jede Auflage abgefeuerte Schuß ist bestimmt für die Geschwindigkeit des Geschosses, die als die wahrscheinliche Schußfestigkeitsgrenze (V&sub5;&sub0;) eingeschätzt wird. Wenn der erste abgefeuerte Schuß einen vollständigen Durchschuß durch die Auflage zeigt, gilt der nächste abgefeuerte Schuß für eine Geschwindigkeit des Geschosses von etwa 15,2 Metern (50 feet) pro Sekunde weniger,
  • damit die Auflage teilweise durchschossen wird. Dagegen ist der nächste abgefeuerte Schuß, wenn der erste abgefeuerte Schuß zu keinem Durchschuß oder teilweisen Durchschuß führt, für eine Geschwindigkeit von etwa 15,2 Metern (50 feet) pro Sekunde mehr, damit es zu einem vollständigen Durchschuß kommt. Nachdem ein teilweiser und ein vollständiger Durchschuß des Geschosses eingetreten ist, wird die darauffolgende Geschwindigkeit so lange um etwa 15,2 Meter (50 feet) pro Sekunde erhöht oder verringert, bis genug Schüsse abgefeuert sind, um die Schußfestigkeitsgrenze (V&sub5;&sub0;) für dieses Stoffteil bestimmen zu können.
  • Die Schußfestigkeitsgrenze (V&sub5;&sub0;) wird errechnet, indem das arithmetische Mittel einer gleichen Anzahl von mindestens drei der höchsten Aufschlaggeschwindigkeiten bei teilweisem Durchschuß und der niedrigsten Aufschlaggeschwindigkeiten bei vollständigem Durchschuß festgestellt wird, vorausgesetzt, daß eine Differenz von höchstens 38,1 Metern (125 feet) pro Sekunde zwischen der höchsten und der niedrigsten einzelnen Aufschlaggeschwindigkeit besteht.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • In den folgenden Beispielen wurden Gewebe unter Verwendung von verschiedenen Arten von Garnen gewebt, die aus Poly(p-phenylenterephthalamid) (PPD-T) hergestellt waren. Die Gewebe wiesen Würfel- und Leinwandbindungen in einer Vielzahl von Gewebedichten auf.
    • BEISPIEL 1
  • Es wurde ein Gewebe in Leinwandbindung mit 24 Gamfäden pro Zoll sowohl in der Kettgarn- als auch in der Füllgarnrichtung hergestellt. Das Garn in der Kettgarnrichtung wurde als Garn A bezeichnet, und das Garn in der Füllgarnrichtung wurde als Garn B bezeichnet. Beide Garne wiesen einen Denier-Wert von 1500 auf.
  • Das Garn A war dasjenige (PPD-T)-Aramidgarnerzeugnis, das von E. I. du Pont de Nemours and Company unter der Bezeichnung "Keviar K-29" vertrieben wird und einen Garn-Denier von 1500 besitzt und die Garnqualitäten Festigkeit, Reißdehnung und Modul (TEM) mit den Werten von 23,0 gpd bzw. 3,6 % bzw. 565 gpd aufweist.
  • Das Garn B war dasjenige PPD-T-Aramidgarnerzeugnis, das von E. I. du Pont de Nemours and Company unter der Bezeichnung "Kevlar K-119" vertrieben wird und einen Garn-Denier von 1500 besitzt und die Garnqualitäten Festigkeit, Reißdehnung und Modul (TEM) mit den Werten 24,4 gpd bzw. 4,4 % bzw. 448 gpd aufweist.
  • In dem Gewebe in diesem Beispiel wurde das Garn mit höherer Dehnung in der Füllgarnrichtung verwendet. Es wurden zwei Kontrollgewebe hergestellt - ein ganz aus dem Garn A gefertigtes und ein ganz aus dem Garn B gefertigtes. Die Schußfestigkeitstests erfolgten an Gewebeteilen, die durch Verwendung von sechs Lagen des Gewebes bei einer Gesamtflächendichte von 2,25 Kilogramm pro Quadratmeter (0,46 pounds pro Quadratfoot) hergestellt worden waren. Die Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt. Alle Gewebe wiesen einen Deckfaktor von 0,75 auf. TABELLE Schußfestigkeit Beispiel feet/s Meter/s Änderung V 3 % gegenüber Garnkontrollprobe A
    • BEISPIEL 2
  • Bei diesem Beispiel wurde ein Gewebe in Würfelbindung mit 35 Garnfäden pro Zoll in der Kettgarnrichtung und 34 Garnfäden pro Zoll in der Füllgarnrichtung hergestellt. Das Garn in der Kettgarnrichtung war das Garn A aus dem vorhergehenden Beispiel, und das Garn in der Füllgarnrichtung war das Garn B aus dem vorhergehenden Beispiel. Ein Kontrollgewebe wurde ganz aus dem Garn A hergestellt. Die Schußfestigkeitstests erfolgten an Stoffteilen, die unter Verwendung von 12 Lagen des Gewebes mit einer Gesamtflächendichte von 5,87 Kilogramm pro Quadratmeter (1,2 pounds pro Quadratfoot) hergestellt worden waren. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben. Alle Gewebe wiesen einen Deckfaktor von 0,89 auf. TABELLE Schußfestigkeit Beispiel (Meter/s) Änderung V 7 % gegenüber Kontrollgarn A
    • BEISPIEL 3
  • Bei diesem Beispiel wurde ein Gewebe in Leinwandbindung mit 64 Garnfäden pro Zoll sowohl in der Kettgarn- als auch in der Füllgarnrichtung hergestellt. Das Garn in der Kettgarnrichtung wurde als Garn C bezeichnet und das Garn in der Füllgarnrichtung war das Garn A, wie es in den vorhergehenden Beispielen gekennzeichnet wurde, nur daß es einen Denier-Wert von nur 200 aufwies.
  • Das Garn C war dasjenige Poly(p-phenylenterephthalamid)-Aramidgarnerzeugnis, das von E. I. du Pont de Nemours and Company unter der Bezeichnung "Kevlar K-49" vertrieben wird und einen Garn- Denier von 200 besitzt und die Garnqualitäten Festigkeit, Reißdehnung und Modul (TEM) mit den Werten 24,3 gpd bzw. 2,2 % bzw. 965 gpd aufweist. Das Garn A wies die Garnqualitäten Festigkeit, Reißdehnung und Modul (TEM) mit den Werten 24,7 gpd bzw. 2,93 % bzw. 800 gpd auf.
  • In dem Gewebe in diesem Beispiel wurde das Garn mit größerer Dehnung in der Füllgarnrichtung verwendet. Die Schußfestigkeitstests erfolgten an Stoffteilen mit 26 Lagen des Gewebes bei einer Gesamtflächendichte von 3,12 Kilogramm pro Quadratmeter (0,64 pounds pro Quadratfoot). Ein Kontrollgewebe wurde ganz aus dem Garn A mit einem Denier-Wert von 1000 hergestellt, und die Schußfestigkeitstests erfolgten an Stoffteilen des Kontrollbeispiels mit 11 Lagen bei einer Gesamtflächendichte von 3,08 Kilogramm pro Quadratmeter (0,63 pounds pro Quadratfoot). Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben. Der Deckfaktor bei dem Gewebe mit den Garnen von 200 Denier betrug 0,70, und der Deckfaktor bei dem Gewebe mit den Garnen von 1000 Denier betrug 0,74. TABELLE Schußfestigkeit Beispiel (Meter/s) Änderung V 4,7 % gegenüber Kontrollgarn A

Claims (7)

1. Schußfestes Gewebe mit Kett- und Füllgarnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettgarnfasern eine Reißdehnung von mehr als 2,2 % aufweisen und die Füllgarnfasern eine Reißfestigkeit besitzen, die größer ist als die der Kettgarnfasern.
2. Gewebe nach Anspruch 1, worin die Kettgarnfasern eine Reißdehnung von 2,2 % bis 6,0 % aufweisen.
3. Gewebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Fasern des Kettgarns und des Füllgarns eine Festigkeit von mehr als 12 Gramm pro Denier und einen Modul von mehr als 200 gpd aufweisen.
4. Gewebe nach Anspruch 3, worin die Fasern des Kettgarns und des Füllgarns Aramidfasern sind.
5. Gewebe nach Anspruch 4, worin das Aramid Poly(p-propylenterephthalamid) ist.
6. Gewebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, aufweisend einen Cover-Faktor von 0,6 bis 0,95.
7. Gewebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Kettgarnfasern und die Füllgarnfasern, bevor sie zu dem Gewebe verwebt werden, eine Festigkeit von mehr als 18 gpd und einen Modul von mehr als 350 gpd aufweisen.
DE69207780T 1991-11-26 1992-11-25 Schussfestes mischgewebe Expired - Lifetime DE69207780T2 (de)

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