FI85120C - Skottsaekert laminat. - Google Patents

Description

85120

Luodinkestävä laminaatti

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen luodinkestävä laminaatti.

Jo pian erittäin lujien aramidi-kuitujen kehityksen jälkeen alettiin kokeilla lujuuden ja moduulin suhteen huomattavasti tunnettuja kemiallisia kuituja paremmista aramidi-kuiduista valmistettujen kudosten käyttökelpoisuutta suojatäytteinä luotien pysäyttämisessä. Tällöin voitiin käyttää verrattuna % polyamidikudoksiin, joilla on sama pidätyskyky erilaisten ammusten kohdalla, olennaisesti pienempää painoa tai vastaavasti painon ollessa sama voitiin saada aikaan selvästi parempia ballistisia tuloksia. Suojaliivien ja vastaavien ammuksia vastaan tarkoitettujen panssarointien valmistusta varten esiintyi ensi kerran aramidikuiduista valmistettujen kudosten kanssa materiaaleja, jotka tarjoavat tähän asti käytettyihin teräksestä valmistettuihin panssarointeihin verrattuna selviä etuja, nimittäin edullisempi paino-/teho-käyttäytyminen ja lisäksi teräspanssariliivien haittojen eliminoiminen. Teräspanssariliivit ovat näet joko jäykkiä tai epämukavia tai niissä ei ole suomurakenteen johdosta mitään pintaisotrooppista pidätyskykyä ja ne aiheuttavat lisäksi vielä käytössä melua ja muita epämukavuuksia.

Tämänhetkinen tekniikan taso esittää, että voidaan valmistaa suojaliivejä, joissa on ainoana pidätyselementtinä määrätty määrä aramidikuitukudoksista koostuvia kerroksia ja jotka pystyvät pysäyttämään pehmeäsydämisiä revolveri- ja pistoo-liammuksia aina noin 500 m/s nopeuksiin asti. Tarvittava V kerrosmäärä riippuu pääasiassa kudoksen laadusta, ammuksen nopeudesta ja ammuksen muodosta.

Ylimääräisillä terästäytteillä muodostuu teräksen ja sen taakse järjestettyjen aramidikudoskerrosten yhdistelmästä pidätysjärjestelmä, jossa on yksinään käytettyyn teräkseen 2 85120 verrattuna edullisemmat ominaisuudet ja joka pystyy pysäyttämään (riippumatta käytettyjen terästäytteiden paksuudesta ja laadusta) pistoolin kovia ammuksia tai - kovemman teräksen kanssa - kivääreistä ammuttuja pehmesydäraisiä tai kova-sydämisiä ammuksia. Tällöin on aramidikudoksella ennen kaikkea se edullinen ominaisuus, että se pysäyttää hyvin kovassa materiaalissa muodoltaan muuttuneiden tai sirpaleiksi hajonneiden ammusten kimmahduksen tai vastaavasti läpitunkeutumisen .

Suojaliivien valmistuksen teknisessä toteutuksessa aramidi-kuiduista todettiin hyvin pian, että määrätyn ammuslaadun sieppaamiseksi tarvittava kudoskerrosten määrä voitiin pitää silloin pienempänä, kun oli varmistettu, että yksittäiset kerrokset oli järjestetty mahdollisimman pienellä etäisyydellä toisistaan tiiviisti päällekkäin. Tämä tiivis kerros-järjestys johti esimerkiksi kerrosmäärän ollessa 15 - 30, kuten on tarpeen asiaankuuluvien ammusten yhteydessä, liivien käytössä määrätyssä määrin epäjärjestykseen ja etenkin ensimmäisenä pidätetty laukaus saa tällaisessa suojapaketis-sa aikaan sen, että yksittäiset kerroset siirtyvät huomattavasti toistensa suhteen ja sekaantuvat, niin että ensimmäiselle osumalle muodostuu ainoastaan pienentynyt pidätysteho.

Tästä syystä todettiin jo heti näiden suojapakettien kehityksen kuluessa, että kerrosten kiinnitys keskenään esim. ompelemalla parantaa etenkin toisen ja kolmannen laukauksen pidä-tystehoa, vaikkakin ompeleminen aiheuttaa pakostakin kudos-kerrosten läpipistämisen ommelkohdissa. Ompeleraiseen voidaan käyttää esim. verkkorasteria 10 ja 50 mm:n välein tai myös yhdensuuntaisesti kulkevia, sinikäyrän tapaisia ompeleita (DE-hakemusjulkaisu 29 31 110).

Näin ompelemalla tasaisesti päällekkäin lujitetut kerrospa-ketit aiheuttivat jatkossa samoin vielä haittoja, koska taipuessaan vartalon muotoon vartaloon päin olevalla sivulla muodostuu materiaalilitistymiä, jotka saattavat yksittäiset kerrokset selvästi suuremmalle etäisyydelle li 3 85120 toisistaan. Ääritapauksessa voi siten kerrospakettien kokonaispaksuus kaksinkertaistua litistymiskohdissa. Tästä muodostuu pienempi pidätysteho, s.o. kaarevassa tilassa esiintyi läpilaukauksia kerrospaketteihin, joissa ei tasaisessa tilassa pääse tapahtumaan läpilaukauksia. Sisäänpäin muodostuvat kohoumat johtavat tämän lisäksi määrättyyn epämukavuuteen käytön aikana. Tästä syystä on ehdotettu (DE-hakeraus-julkaisu 30 34 547) tämän haitan eliminoisemiseksi, että kerrosten ornpeleminen keskenään suoritetaan niin, että ommeltaessa muodostuu haluttu, vartalon muotoon sovitettu muoto taitteettoraasti ja ilman kaareutumisia ("muototikkaus"). Tällä tavalla saadaan aikaan se, että vartalon muotoon sovitetuilla paketeilla on samat ballistiset ominaisuudet, jotka esiintyvät litteänä olevassa tasaisessa paketissa. Muototik-kauksen avulla on suojaliivit esikiinnitetty käyttäjän vartalolla muotoon, joka muodostaa myös laukauksen käytännön tapauksessa mahdollisimman parhaan pidätystehon. Myös käyt-tömukavuus mahdollistetaan vasta muototikkauksen avulla.

Tällainen muototikattu paketti omaa taivutettaessa tasaisella pinnalla sitten luonnollisesti samat haitat paisuman ja kerrosetäisyyden johdosta ulkosivulla yhdistettynä huonompaan pidätystehoon, kun yritetään ampua makaavassa tilassa.

Myös niitä käyttötapauksia varten, joissa jäykkä liitos ei ole mikään haitta tai se on jopa välttämätön, on yritetty saada aikaan liimaamalla kerrokset keskenään luodinkestävä paketti. Tällöin osoittautuu, että ensinnäkin tarvittavan liimamäärän johdosta muodostuu ylimääräinen paino, joka ei edistä laukausten pidätystehoa ja että tämän lisäksi pidätysteho on jopa pienempi kudoskerrospakettien ommeltuun tai ompelemattomaan tilaan verrattuna.

Myös GFK-tekniikan tavoin on yritetty tehdä aramidikudosten kerrosliitäntöjä epoksidi-, polyesteri-, fenoli- tai PUR-hartsien avulla^ Kudoksen tai vastaavasti lankojen läpikos-tutuksen aiheuttaman jäykän upotuksen johdosta muodostuu kuitenkin myös tässä huomattavan hartsiosuuden aiheuttaman 4 85120 painon lisäyksen lisäksi selvästi huonommat pidätystehot (DE-hakerausjulkaisut 28 39 151, 31 19 786).

Firma Du Pontin, aramidikuitujen valmistajan, taholta on esitetty, että kovien ballistiikkapakettien upotus on yritettävä saada aikaan vähäisellä hartsimäärällä (esim. 22...38 %), koska siten pidätysteho ei ole niin huono kuin yksinomaan kerrostetuissa kudoskerroksissa. Kaikissa tähän asti tunnetuissa tapauksissa on kuitenkin hartsiupotuksen johdosta olemassa olennaisesti epäedullisempi pidätystehon suhde painoon verrattuna käsittelemättömään, kerrostettuun kudoskerrospakettiin tai ommeltuun kudoskerrospakettiin.

Keksinnön tehtävänä on tästä syystä kehittää edelleen alussa mainitun tyyppistä laminaattia siten, että siinä on parempi pidätysteho verrattuna kerrostettuihin, ommeltuihin tai hartseilla kostutettuihin kudoskerrospaketteihin.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki-osan tunnusmerkeillä.

Keksinnön mukaisesti saadaan aikaan laminaatti, jolla on tunnettuihin kerrosrunkoihin verrattuna huomattavasti parempi pidätyskyky korkean nopeuden omaavan osumaimpulssin suhteen. Siten tällaiset laminaatit voivat tulla toimeen huomattavasti pienemmällä kudoskerrosten määrällä, niin että näin näiden laminaattien painoa voidaan huomattavasti vähentää samoin kuin myös valmistuskustannuksia. Yllättävästi tämä voidaan saada aikaan niin, että on järjestetty mahdollisimman pieni sideainemäärä kudoskerrosten väliin, jolloin kudoskerroksilla on mahdollisimman pieni etäisyys toistensa suhteen ja samanaikaisesti haitataan mahdollisimman vähän yksittäisten kerrosten tekstiilistä kudosluonnetta. Keksinnön mukaisesti on tällöin todettu, että aramidikuitujen korkea lujuus ja korkea moduuli yhdessä suuren yksit-täiskapillaarimäärän ja niiden toistensa suhteen esiintyvän liikkuvuuden johdosta ovat määrääviä tekijöitä, jotka saavat aikaan ammusten pysäyttämisen. Etenkin moduulin aikaansaama n 5 85120 lujuuden kasvu suuren nopeuden omaavan osumaimpulssin yhteydessä voi vaikuttaa ainoastaan silloin täysin, kun suuremmassa osassa langoista ja paljon suuremmassa kapillaarien osuudessa on vielä paikallinen liikkuvuus.

Kudoksen valmistukseen käytetyt aramidilangat koostuvat tavanomaisesti useista sadoista monofiilisistä säkeistä tai kapillaareista, jotka on yhdistetty kiertämällä tai kiertämättä kulloinkin kyseessä olevaksi langaksi. Keksinnön mukaisesti on todettu, että yksinomaan langan ulkopinnan muodostavat säikeet on päällystettävä sideaineella, kun taas langan ulkopinnan jälkeen järjestettyjen säikeiden, jotka muodostavat ydinlangan, tulee olla olennaisesti vapaasti liikkuvia, siis ilman sideainetta. Siten paljon suurempi säikeiden osuus pidetään liikkuvana putkimaisessa verkostossa, kun taas kudoskerrosten kokonaisjärjestelmä on kiinnitetty tila-tai pintarakenteessaan.

Siten ammuksen osuessa osa ammusenergista otetaan vastaan kiinnitetyllä tilaverkostolla ja sen delaminoinnilla, kun taas muu osa voidaan absorboida kiinnittämättömillä, sisällä olevilla säkeillä, jotka voivat absorboida ammusenergian vapaan liikkuvuutensa ansiosta.

Laminaatin kerroksittain muodostetussa rakenteessa voidaan nähdä, että ammuksen osumakohdasta lähtevät langat siirtyvät selvästi jopa 20 mm kudokseen sisälle.

Tämä keksinnön mukaisten laminaattien absorptiokyky muodostaa huomattavan parannuksen verrattuna tunnettuihin lami-naatteihin, jotka on kostutettu kokonaan sideaineilla, s.o. joissa koko langan läpi kulkee sideaine. Kuten jo on keksinnön mukaisesti osoittautunut, on tällaisessa, sideaineella kostutetussa langassa huomattavasti huonontunut pidätyskyky, mikä johtunee siitä, että yksittäiskapillaarit eivät voi vastaanottaa kiinteän kiinnityksensä johdosta enää koko pituudellaan osumaimpulssia, mikä johtaa yksittäissäikeiden huomattavasti aikaisempaan repeytymiseen. Tästä syystä on 6 85120 tällaisissa kostutetuissa aramidilangoissa huonompi pidätyskyky verrattuna laminaatteihin, jotka koostuvat irtonaisista aramidi kuiduista.

Siten keksinnön mukaisesti on saatu aikaan laminaatti useista kudoskerroksista sideaineen pienemmällä määrällä, joka on lujitettu niin, että saadaan aikaan määrätty kerrosten keskinäinen erotuslujuus, joka toisaalta riittää takaamaan kestävän kerrossidoksen, mutta joka toisaalta ei ole niin suuri, että osuva ammus pystyy erottamaan osuman kohdalla tavallaan kerroksen toisensa jälkeen laminaatista ja tällöin se hajottaa lisäksi energiaansa.

Muut yksityiskohdat, tunnusmerkit ja sovellutusrauodot on selitetty seuraavassa selityksessä piirustukseen viitaten.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti suurennettuna leikkausta sideaineella varustetusta kudoksesta, jolloin on esitetty vain yksi lankasuunta.

Kuvio 2 esittää laminaattia kuvion 1 kaltaisena esityksenä, jolloin nähdään vain kolme kerrosta suurennettuna.

Kudoksen valmistamiseksi laminaatin valmistusta varten käytetään aramidi-kuitua, jota toimittaa esimerkiksi firma Du Pont nimityksellä KEVLAR tai firma Enkä AG. Siten voidaan edullisesti käyttää firma Du Pontin aramidituotteita KEVLAR 29 tai 49. Tällaisissa aramidisäielangoissa on useita yksit-täissäkeitä, jolloin säikeiden (kapillaarien) määrä voi olla 134 - 10.000.

Keksinnön mukaisiin tarkoituksiin on tällöin osoittautunut erityisen hyväksi aramidi-materiaali KEVLAR 29. Tässä materiaalissa käytetään edullisesti lankaa, jossa on 267 - 1.000, etenkin noin 666 yksittäislankaa (1.110 dtexin mukaisesti).

Toisaalta voidaan käyttää kuitenkin myös muita, tavanomaisesta aramidimateriaalista koostuvia lankoja. Edullisesti käytetyllä KEVLAR 29:llä on tällöin 4 ί:η venymiskyky, ennen kuin se murtuu, ja 59 GPa:n kimmomoduuli.

li 7 85120

Voidaan kuitenkin käyttää myös muita suurmoduulikuituja. Edelleen muutamat laminaattipaketin lankakerrokset tai ku-doskerrokset voidaan muodostaa myös muista synteettisistä kuiduista, esim. polyamidi langoista. Mitä tulee painoon, on kuitenkin etusijalla yksinomaan aramidilankojen käyttö. Mitä tulee kustannuksiin, on mahdollista korkeintaan 25 paino-l:n osuus muista kuin aramidikuiduista.

Edellä esitetyllä aramidilankamateriaalilla valmistetaan tavanomaisella tavalla kudos, jolloin työskennellään edullisesti palttinasidoksella. Toisaalta ovat kuitenkin myös muut sidokset mahdollisia, esimerkiksi panama-, toiraikas-, satiini-, atlassidos ja vastaavat, jolloin tarvitaan tarkoituksen mukaisesti vastaavasti enemmän lankaa/cm, jotta saadaan palttinaa varten esitettyyn lankalukuun verrattuna yhtä tiheä kudos.

Keksinnön mukaisesti on osoittautunut, että etusijalla käytetyssä palttinasidoksessa valitaan mahdollisimman tiheä lankasäätö peruskudoskerrosten valmistusta varten. Siten palttinasidoksilla tapahtuvaa kutomista varten yksittäisissä tittereissä (laminaateissa) tulevat kysymykseen seuraavat lankaluvut (KEVLAR 29):

Titteri Vähimmäislankaluku/cm Optimaalinen lanka- loimessa ja kuteessa määrä/cm 420 dtex 16 19 1100 dtex 11 12 1670 tex 9 10 2200 dtex 8 9 3300 dtex 7 9

Vielä suurempi lankasäätö/cm kudoksissa on tosin juuri ja juur*i mahdollista joissakin tapauksissa kudontateknillises-;·' ti, mutta jo vahingollista optimaalisille ballistisille orai- naisuuksille, kcfska vielä suuremmassa tiivistyksessä valmistuksen yhteydessä esiintyvät lankavahingot eivät tuota teoreettista lujuuden kasvua suuremman lankamäärän yhteydessä.

β 85120

Erittäin edullinen on siis kudos, joka koostuu KEVLAR 29-aramidilangoista 1100...1250 dtex:llä, jolloin esiintyy kulloinkin noin 12 lankaa loimessa ja kuteessa/cm.

Sideaineena voidaan käyttää termoplasteja, jotka voidaan mahdollisesti verkkouttaa. Tällöin on otettava huomioon, että käytetyn sideaineen viskositeetti ei ole liian pieni, jotta sideaineen tunkeutuminen aramidilankoihin estyy. Tämä koskee sekä sideaineen mahdollista levitystä yksittäisten kudoskerrosten pinnalle että myös sulatusviskositeettiä puristustapahtumassa.

Käytetään siis polymeerisiä orgaanisia sideaineita, jotka pehmenevät termisesti ja mahdollisesti kovettuvat tämän jälkeen termisesti. Edullisesti käytetään sellaisia sideaineita, jotka ovat huoneenlämpötilassa olennaisesti kuivia (ei tahmeita), niin että kudos voidaan varastoida sideainepääl-lysteellä tai vastaavasti laminaattivalmistuksen välikerroksilla varustettuna ja käsitellä se näin edelleen ongelmitta.

Sideaineen levitys kudokselle voi tapahtua yksi- tai molemminpuolisesti liuoksesta tai dispersiosta, jolloin liuotin tai vastaavasti vesi kuivataan täydellisesti pois.

Nestemäisen sideaineen levityksen lisäksi on myös mahdollista kuivalevitys, esimerkiksi sideaineen levitys kalvon muodossa, joka levitetään kuumien kalanteritelojen avulla kudoksen päälle. Tavanomaisesti tässä tapahtumassa laminoidaan edellä vastaavasta sideaineesta koostuva kalvo myöhemmin esitettyinä raäärinä/kudoksen pinta kudokselle tai vastaavasti sijoitetaan kaksinkertaisessa paksuudessa kudoskerrosten väliin ennen laminointia. Laminaattipaketin kudoskerrosten väliin voidaan sijoittaa myös edullisesti kalvoja, joissa ei ole täysipintaista rakennetta, esimerkiksi verkko- tai ritilämuodossa olevia kalvoja.

Lopuksi myös kuirtumatot, joissa on termisesti pehmeneviä kuituja (sulatuskuituja), soveltuvat hyvin sidoksen muodostamiseksi määrätyissä tapauksissa.

Il 9 85120 Näiden levitysmenetelmien yhteydessä on kuitenkin todettava, että keksinnön mukaiset edut saavutetaan ainoastaan silloin, kun larainaatissa noudatetaan myöhemmin esitettäviä sideaineen määräyksikköjä kudoksen pintayksikköä kohti.

Käyttökelpoisiin sideaineisiin kuuluvat termisesti pehmenevät hartsit, kuten polyeteeni, polyvinyylihartsit, kuten PVC, PVA ja vastaavat, polymetyylimetakrylaatti, polyakry-laatit, polykarbonaatti, nitriilikautsu, polyisobutyleeni, polyuretaanit, polyamidit ja niiden kopolymeerit.

Edulliseksi on osoittautunut liuotettu, sivelykelpoinen polyakrylaatti.

Edellä mainittujen termoplastien lisäksi voidaan käyttää kuitenkin myös termisesti kovettuvia polymeerejä, esimerkiksi polyuretaaneja tai fenolihartseja.

Sideaine on järjestetty ainoastaan tilallista järjestystä ja kiinnitystä varten. Laminaatin ammusten pidätyskyky on määrätty olennaisesti aramidikapillaareilla, sideaineen levitystavalla yksittäisille araraidilangoille ja yksittäisten kerrosten delaminointitapahtumalla. Siten siis sideaineen laadulla on pikemminkin toisarvoinen merkitys, vaikkakin myös sideaineen tartuntaominaisuudet aramidipinnalle ja sideaineen elastisuus ovat merkittäviä. Sikäli etusijalla ovat sideaineet, joilla on suurempi elastisuus, verrattuna sideaineisiin, joilla on pienempi elastisuus. Edelleen etusijalla ovat ne sideaineet, joilla on suurempi tartuntakyky aramidilangan pintaan.

Keksinnön mukaiset kokeet tehokkaiden sideainemäärien selvittämiseksi ovat osoittaneet, että keksinnön mukaisten tulosten saavuttamiseksi on noudatettava hyvin ahtaita rajoja. Tällöin on kaksi parametriä etusijalla, nimittäin sideaineraäärä laminaatissa ja paine, jolla laminoitavat ku-doskerrokset on puristettava yhteen. Tämän lisäksi kuitenkin myös otettava huomioon se lämpötila, jossa sideaineen sulaminen alkaa tai vast, sideaineen kovettumistapahtuma tapahtuu, ja se aika, jona laminointitapahtuma tapahtuu.

ίο 8 5120

Kudosten yhteydessä, jotka oli valmistettu markkinoilta saatavilla aramidilangoilla, todettiin, että parhaimmat luodin-pidätystehot saatiin silloin, kun esim. kudoksen kahden kerroksen välissä, jossa oli kulloinkin 12 lankaa loimessa ja kuteessa/cm 1100 dtex:stä, jotka painoivat kukin noin 250.. .270 g, käytetään 20—30 g sideainetta neliömetriä kohti, s.o. kudoksen kummallekin sivulle levitetään edullisesti 10...15 g sideainetta. Tämä tarkoittaa, että kaikkiaan on käytettävä noin 7...13 paino-ί sideainetta suhteessa laminaatin koko painoon.

Pienempi, alle 7 t:n sideainemäärä suhteessa laminaatin painoon muodostaa useimmiten pienemmän tartunnan, joka voi johtaa huonompiin pidätystehoihin. Tämän lisäksi näin pienien määrien asianmukainen, tasainen levitys on mahdollisesti teknillisesti ongelmallista.

Erinomainen pidätyskyky saadaan aikaan sideaineen 7... 13 paino-t:n määrälle suhteessa kudoksen tai vastaavasti lami-naattipaketin koko painoon, jolloin on mainittava etenkin 7.. .9.5 paino-t:n määrä.

Sideaineen yli 13··*20 paino-t:n määrät suhteessa laminaatin koko painoon tuottavat jo luodin pidätyskyvyn selvän laskun, mutta ne ovat tapauksesta riippuen rakenteellisessa kudos-pinnassa tarpeen levityksen tasaisuuden suhteen laminaatti-paketin yksittäisten kudoskerrosten pituudella ja leveydellä, mutta niitä ei kuitenkaan suositella.

Kuten edellä jo mainittiin, sideaine voidaan levittää tavanomaisilla menetelmillä aramidikudoksen kummallekin pinnalle, esimerkiksi voidaan käyttää vastaavan viskositeetin omaavan sideaineen liuosta hyvän kiinnityksen aikaansaamiseksi ja liian syvän tunkeutumisen estämiseksi lankakapil-laarien reunakerrosten yli. Tällöin on otettava huomioon, että erikoistapauksessa jonkin sideaineen tyypin tai vast, sideaineen levitysmuodon yhteydessä käytettävän sideaineen määräoptimi voi hieman vaihdella.

li n 85120 Päällystetty kudos leikataan käyttötarkoituksen mukaisesti ja leikatut kudoskerrokset pinotaan päällekkäin ja asetetaan sinänsä tunnettuun lämmitettävään muottipuristimeen. Tämä rauottipuristin puristaa laminaattipaketin kaikkiin haluttuihin muotoihin, niin että voidaan siis valmistaa tasaisia la-minaatteja, monoaksiaalisesti suunnattuja laminaattipakette-ja (kaarevia kilpiä, panssareita ja vastaavia) ja kolraidi-mensionaalisesti suunnattuja laminaatteja (kypäriä ja vastaavia). Tällaisessa muottipuristimessa vielä kovettumaton laminaatti, joka koostuu päällekkäin kerrostetuista, sideaineilla varustetuista aramidikuitukudoksista, puristetaan määrätyssä paineessa kokoon ja samanaikaisesti kuumennetaan laminointilämpötilaan.

Tällöin valitaan sellainen paine, että kudoskerrokset tai vast, langat ovat mahdollisimman tiiviisti vastakkain, jolloin on kuitenkin etenkin otettava huomioon se, että ei tapahdu mitään sulaneen sideaineen tunkeutumista lankojen läpi. Jo noin 3 bar:n paineella saadaan käyttökelpoisia la-minaattituloksia. Parhaimmat tulokset ovat 8...20 bar:n alueella. Tämän ylittävät paineet eivät paranna vaikutusta; pikemminkin pidätysteho huononee, kun sideainemäärä on samanaikaisesti keski- tai yläalueella, s.o. yli 10 paino-t, koska liian korkeassa paineessa puristetaan tällöin liian paljon sideainetta lankojen kapillaarien välitiloihin ja siten kostuttamattoma kapillaariosuus kudoksessa laskee. Tämän lujittamattoman kapillaariosuuden tulee olla suhteessa langan poikkileikkauskokoon vähintään noin 60 %, mieluummin >75

On siis todettava, että liian korkea paine tai liian korkea lämpötila laminaatin puristamisen yhteydessä johtaa yksittäissäkeistä koostuvien aramidilankojen läpikostumi-*- seen, siis näiden lankojen impregnointiin, mikä on haital lista pidätysteholle.

Lämmön siirto voi tapahtua vastaavasti esiläraraitetyillä puristimen levyillä tai myös suurtaajuuden tai mikroaaltoener- 12 85 1 20 gian avulla. Tällöin lämpötila valitaan niin, että sideaine pehmenee varmasti ja siitä tulee juoksevaa tai vast, se kovettuu, mikäli käytetään kovettuvaa hartsia. Yleensä käytetään 120...l80°C:n, mieluummin 150...170°C:n lämpötiloja. Tällöin on otettava huomioon, että lämpötila riippuu tietenkin käytetyn sideaineen laadusta. Mikäli tällaisen sideaineen tulee sulaa tai vastaavasti kovettua korkeammissa tai matalammissa lämpötiloissa, voidaan käyttää tietenkin vastaavasti korkeampia tai matalampia lämpötiloja. Etusijalla oleva alue pätee keksinnön mukaisesti parhaimpana pidetylle polymeraatille.

Viipymäajat lämmitetyssä puristimessa riippuvat olennaisesti lämmitysajasta, johon vaikuttaa sideaineen määrä ja määrätyssä määrin laminoitavan paketin kerrosmäärä. Tällöin on otettava huomioon etenkin tämän paketin lämmönjohtokyky, joka vaikuttaa paketin sulamis- tai vastaavasti kovetus-tapahtumaan. Joka tapauksessa on varmistettava, että sideaine aktivoituu täysin jokaisessa kerroksessa. Tavanomaisesti tarvitaan 5...12 minuutin viipymäajat tavanomaisesti kuumennetussa puristimessa, jotta laminaattipaketin keskiosassa saavutetaan se lämpötila, joka tarvitaan sideaineen juoksetta-miseksi tai vastaavasti verkkoutetuissa sideaineissa verk-koutusprosessin käynnistämiseksi. Lisäksi tulee noin 10...15 minuutin jäähdytysaika vähintään alle 80°C:seen, ennen kuin muotista poisto, siis puristimen purkaminen voidaan käynnistää.

Tällaista viipymäaikaa voidaan tietenkin lyhentää huomattavasti, kun käytetään sideainetta, joka on sulatettu suur-taajuus- tai mikroaaltoenergialla.

Kuten edellä jo selitettiin, yllä esitettyjä laminaattipa-ketteja ei voida valmistaa ainoastaan tasaisina levyinä, vaan myös pallomaisessa muodossa; tällöin on huolehdittava sopivilla laitteilla, esimerkiksi vastaavasti muodostetuilla puristuslevyillä varustetulla puristimella siitä, että mahdollisimman tasainen lämmönsiirto ja mahdollisimman isostaat- 13 851 20 tinen paineen jako on taattu. Näin valmistetuilla kaarevilla tai kulmikkailla laminaattipaketei11a on periaatteessa samat edulliset ominaisuudet kuin tasomaisilla paketeilla.

Puristimessa tapahtuvan valmistuksen yhteydessä on tärkeää, että laminaattipaketti jäähdytetään pitkälti ennen paineenkevennystä. Näin kudoskerrokset säilyvät puristetussa muodossaan, ilman että ne voivat siirtyä erilleen. Jäähtymisen jälkeen poistetun laminaatin paksuutena on noin 50...80, mieluummin 60...75¾ edellä kerrostetuista kerroksista ja siinä on näiden kerrosten suhteen selvä jäykkyys. Se on kuitenkin voiman vaikutuksella vielä hieman elastisesti muotoaan muuttava. Edullisesti näin käsitellyn laminaattipaketin ilmaosuus (vähennetty sideaineosuus) puristetussa tilassa on 10...25, mieluummin 15...20 tilavuus-^

Leikattaessa näin saatuun laminaattipakettiin voidaan todeta leikkausreunan laadusta, että vielä huomattava osa kuitu-kapillaareista pysyy liikkuvana kudoskerroksissa ja työntyy villavana kuituhuopana (huopapurseena) leikkausreunan yli. Tämä on keksinnön eräs olennainen kriteeri, mikä ilmenee myös siten, että keksinnön mukaisesti valmistettua laminaat-tia ei voida leikata tai sahata erityisen hyvin. Tämä on täysin vastakohtana niihin laminaattipaketteihin, jotka on kostutettu sideaineella. Tällaiset täysin impregnoidut lami-naattipaketit voidaan sahata tai leikata kuten kappale puuta, ilman että reunoissa esiintyy huopapurseita. Tämä nähdään jo siitä, että tällaisten pakettien leikkausreunat ovat usein täysin sileitä.

Tällä tavoin valmistetussa laminaattipaketissa on parantunut ammusten pidätyskyky verrattuna tähän asti tunnettuihin ara-midi-langoista valmistettuihin laminaattipaketteihin. Näin voidaan vähentää kerrosmäärää määriteltyä pidätystehoa varten. Tarkempi vertailu tehon kasvun selvittämiseksi tuottaa, että laukaus 9 mm:n parabellumin pehmeäsydämisellä ammuksella ja 420 m/sek.:n keskimääräisellä nopeudella (vastaa 706 joulen luodin suuaukkoenergiaa) pidätetään varmasti la- 14 851 20 minaattipaketilla, jossa on 16 kudoskerrosta ja joka on varustettu keksinnön mukaisella tavalla sideaineella. Sitä vastoin tekniikan tason aramidikudospinnoissa on oltava joko 22 kerrosta (ommeltuna) tai 26 kerrosta (kerrostettuna) saman pidätystehon tuottamiseksi.

Mahdollisuudet biaksiaalisesti kaarevien laminaattipakettien valmistamiseksi ovat rajoitetut Kevlar-lankojen tai vastaavasti -kudosten pienen venymiskyvyn vuoksi; kun kaarevuuden kaarevuussäteet ovat molemmissa suunnissa 200 mm, tarvitaan mahdollisesti palatekniikkaa/leikkauksia optimaalisten lami-naattien puristusten aikaansaamiseksi jopa ideaalisessa isostaattisessa paineessa.

Edellä esitettyjen, ainoana elementtinä aramidikudoskerroksia sisältävien laminaattien käyttö ammusten pidättämiseen tulee etenkin silloin kysymykseen, kun on pysäytettävä pehmeä-ytimisiä luoteja, joissa on täysvaippa, osavaippa tai jotka ovat myös vaipattomia ja jotka ammutaan revolvereista, pistooleista tai konepistooleista korkeintaan n. 450 m/s nopeudella. Pehmeäytimisten luotien laadun, muodon, painon ja nopeuden mukaan käytetään laminaatteja, joiden paino on 4,0...7,5 kg/m2.

Yllä esitetyn laminaattirakenteen pintoja voidaan käyttää edullisesti, esim. ajoneuvojen, ovien ja kaikentyyppisten verhouksien, teknisten laitteiden koteloiden vahvistamiseksi ja verhoamiseksi, suojaliivien täytteinä, asiakirjasalkkujen ja matkalaukkujen luodinkestävinä täytteinä, poliisien kir-joitusalustoina (konsepteina), poliisien ja sotilaiden kil-pinä, sekä - mahdollisesti siirrettävinä - suojavalleina kaikenlaisten räjäytyskappaleiden sirpaleiden vaimentamiseksi; kaikentyyppisinä suojakypärinä ja muovin, puun tai me-talliprofiilien täytteinä.

Mainitut pehmeäytlmiset luodit muuttavat voimakkaasti muotoaan laminaatissa tapahtuvassa pidätystapahtumassa (normaalisti litistyvät), minkä johdosta osumapinta tavallaan suurenee, ’5 851 20 mikä edistää pidätystapahtumaa. Periaatteessa samalla tavalla voidaan pysäyttää myös räjähdyspanosten, pommien, räjähtävien ammusten ja käsigranaattien kappaleet (sirpaleet), mikäli niiden nopeus (tai vastaavasti osumaenergia) on ammusten pidätystehon puitteissa.

Periaatteessa nämä laminaattipaketit sopivat samoin kovayti-misten, käsiaseista korkeintaan noin 600 m/s:n nopeudella peräisin olevien ammusten pidättämiseksi. Kuitenkin tähän tarkoitukseen on käytettävä olennaisesti suurempia paksuuksia (22...40 mm) [olennaisesti enemmän laminaatin yksittäis-kerroksia (70...120)] tai vastaavasti n. 20...35 kg/m2:n painoja, niin että tällaisten pakettien korkeat kustannukset eivät ole edullisia huolimatta edullisesta painosta mahdollisesti taloudellisesti verrattuna yhdistelmiin, jotka koostuvat teräslevyistä ja/tai keramiikkalevyistä ja Kevlar-kudos-paketeista ja/tai laminaattipaketeista.

Esitetyt laminaattipaketit soveltuvat kuitenkin erinomaisesti rakenne-elementtinä teräs- ja/tai keramiikkalevyillä ul-: kosivulla varustettujen yhdistettyjen levyjen valmistukseen.

Tällöin laminaattipaketit muodostavat peruslevyn, jolle liimataan tai kiinnitetään muutoin sopivalla tavalla kovat luodinkestävät elementit. Tällaiset yhdistetyt levyt, joissa on kovetettua erikoisterästä tai keramiikkalevyjä, jotka koostuvat AlgC^sta, piikarbidista, piinitridistä, boorikarbidista tai boorinitridistä ja joiden paino on 25...50 kg/m2, soveltuvat pysäyttämään pehmeäytimisiä ja myös kovaytimisiä ammuksia - ammuttuina kivääreistä 800...1250 m/s:n nopeudella, siten, että ei tapahdu mitään luodin ulostuloa ja yksinomaan aramidikudoksesta koostuva takasivulla oleva laminaattipa-ketti saa pienen lommon (10-20 mm) - tai - mikäli luoti tulee ulos, sen jäämäenergia on enää niin pieni, että se pidätetään sen taakse järjestetyssä, aramidikudoskerroksista koostuvassa paketissa. Etenkin keksinnön mukaisten laminaat-tipakettien käytTtö peruslevynä keramiikkavahvistuksissa on edullista verrattuna metallisesta kova-alumiinista koostuvien peruslevyjen tai muoviin upotettujen lasikuitukudosten tai kovapuu/ristivanerista koostuvien peruslevyjen käyttöön.

ie 85120

Keksinnön raukaiset aramidikudoksista koostuvat larainaatit ovat etenkin myös lyömä- ja pistoaseiden vaikutuksen suhteen huomattavasti edullisempia kuin kerrostetut tai keskenään ommellut, aramidikudoskerroksista koostuvat paketit.

Larainaattipakettien eräs edullinen sovellutusrauoto suojaliivien valmistamiseksi henkilösuojaa varten on sellainen, että aramidikudoksista valmistetaan suojatäytteitä suojaliivejä varten siten, että suorat tai vastaavasti hieman kaarevat pinnat puristetaan rinta- ja/tai selkäalueella vartalon muodon mukaisesti laminaatiksi keksinnön mukaisella tavalla, kun taas ulkonevat pinnat, jotka työntyvät vartalon sivupintoihin tai vastaavasti käsi- ja olka-alueelle, jäävät puristamatta ja ovat siten mukavia ja joustavia. Nämä ulkonevat pinnat voidaan ommella/tikata sitten tämän jälkeen ritilä-mäisestä tai vastaavalla tavalla keskenään mahdollisesti ylimääräisten kudoskerrosten kanssa - saman pidätystehon aikaansaamiseksi kuin laminoiduilla alueilla -, jolloin tarkoituksenmukaisesti orapeleminen suoritetaan "muototikkaukse-na” vartalon muodon mukaisesti.

Suojaliivitäytteissä, jotka on muodostettu tällä tavalla tarkalleen vartalon muodon mukaisesti ja joissa vain vähän muotoiltuja pintoja koostuu keksinnön mukaisesta laminaatista, on joko parantunut suojavaikutus laminoiduilla alueilla -mikäli aramidikudoksen kerrosraäärä on kaikkialla sama - tai kaikenkaikkiaan pienempi paino, mikäli suojan taso mitoitetaan koko pinnalla samaksi, koska tällöin laminoidut keskus-pinnat muodostetaan pienemmästä kerrosraäärästä. Tämän lisäksi saadaan tällöin se etu, että luotiosumat saavat aikaan laminaattipinnoilla ommeltuihin pintoihin verrattuna selvästi pienemmän pullistuman vartaloon - tai vastaavasti plastiliini- tai saippuaroöhkäleeseen testilaukauksessa.

Kuviossa 1 on esitetty sideaineella päällystetty kudosraina 10. Tästä nähdään ainoastaan kudelangat 12, jotka koostuvat useista kapillaareista 14. Langat 12 on pakattu sideaine-päällysteeseen 16, joka - kuten kuviosta 1 nähdään - peittää li 17 851 20 ainoastaan langan 12 reuna-alueen. Siten reuna-alueen 18 sisäpuolella olevat kapillaarit 14 ovat peittämättömiä ja ne voivat liikkua putkimaisessa kanavassa, joka muodostuu rengasmaisen reuna-alueen 18 johdosta, sekä toistensa suhteen että pitkittäisakselissaan vapaasti pitkähköllä alueella.

Kuviossa 2 on esitetty laminaattipaketti 20, joka koostuu useista päällystetyistä kudoskerroksista 10. Tästä esityksestä nähdään, että sideaine 16 on tunkeutunut samoin ainoastaan rengasmaiseen reuna-alueeseen puristustapahtumassa, ei kuitenkaan langan sisätilaan 22.

Esimerkit selventävät keksintöä. Mikäli toisin ei ole esitetty, koskevat osat painoa.

Esimerkki 1 KEVLAR 29:stä (1100 dtex, 666 yksittäistä kapillaaria; ei langan kiertoa) valmistetaan kudos, jossa on kulloinkin 12 lankaa loimessa ja kuteessa/cra. Kudoksen paino on noin 250 g/m^ ilman sideainepäällystä.

Osa tästä kudoksesta jää ilman sideainepäällystettä, kun taas kudoksen loppuosa päällystetään sideaineella seuraavasti:

Kudosraina ohjataa tekstiilinpäällystyskoneen läpi, jossa kudosrainalle levitetään itseverkkoutuvan akryylihartsin liuos sellaisena määränä, että liuottimen poistamisen jälkeen kudosrainan kummallekin puolelle on levitetty noin 12 g sideainetta. Levitys tapahtuu olennaisesti paineettomasti ja niin viskoosilla liuoksella, että ei tapahdu aramidi-kuitujen impregnoitumista. Kuivatuksen (liuottimen poistamisen) jälkeen päällystetty kudosraina esiintyy kuivassa (ei-tahmeassa) muodossa ja se voidaan kelata rullalle ja käsitellä myöhemmin edelleen.

' Näin päällystetty kudosraina voidaan leikata samalla tavalla kuin päällystämätön kudosraina, jolloin leikkausreunoihin '8 851 20 muodostuu huopapurseita, jotka johtuvat araraidilangan sitoutumattomista kapillaareista.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukainen päällystetty kudosraina leikataan useiksi yhtä suuriksi kappaleiksi, jolloin saadut kudoskerrokset kerrostetaan päällekkäin ja tämän jälkeen kuumennetaan lämmitettävässä puristimessa l60°C:n lämpötilaan ja saatetaan noin 10 baarin paineeseen. Käsittelyä jatketaan niin kauan, kunnes keskiosassa oleva kerros on lämmennyt varmasti tähän lämpötilaan. Yleensä tätä varten tarvitaan 16 kerroksen yhteydessä n. 3···5 minuuttia.

Tämän jälkeen muotti jäähdytetään huoneenlämpötilaan, jolloin paine säilytetään. Vasta sitten laminaattipaketti vapautetaan paineesta ja otetaan puristimesta.

Käsitellyn laminaattipaketin mitoista ottamalla huomioon käsittelemättömien kudoskerrosten paino ja päällystysaineen paino sekä niiden spesifiset painot voidaan laskea ilman ti-lavuusosa laminaattipaketissa, joka on tässä 17 tilavuus-ί.

Esimerkki 3

Esimerkin 2 mukaisesti valmistetaan laminaattipuristepaket-ti, jossa on 16 kerrosta, jolloin paketin koko on 400x400 mm. Tämän jälkeen se kiinnitetään plastiliinimöhkäleeseen PolizeifUhrungsakaderaie Hiltrupin ohjeiden mukaisesti ja siihen kohdistetaan laukaus 10 m:n etäisyydestä 9 mm:n parabellumin pehmeäytimisellä ammuksella, jonka keskimääräinen nopeus on 420 m/s (vastaa 706 joulen ammuksen suuaukko-energiaa). Ammutaan kulloinkin 10 laukausta, jolloin kulloinkin noudatetaan toisaalta yksittäisten osumien välillä ja toisaalta reunaan 50 mmm vähimmäisetäisyyttä.

Todetaan, että laminaattipuristepaketti, jossa on 16 kerrosta ja joka on valmistettu esimerkin 2 mukaisesti, ei sisällä 90 ja 25°:een ampumakulmassa varmasti mitään läpiampumisia.

19 85120

Vertailueslmerkki 1

Esimerkin 1 mukaisesti valmistettu kudos käsitellään päällystämättömässä tilassa ammuntapaketiksi, kuten esimerkissä 3 on esitetty. Tällöin kudoskerrokset kerrostetaan ompelematta tiiviisti päällekkäin.

Päällystysolosuhteet vastaavat esimerkissä 3 esitettyjä.

90°reen ammuntakulmassa tarvitaan 26 kerrosta luotien pidättämiseksi varmasti, kun taas 25°reen ammuntakulmassa tarvitaan 30 kerrosta.

Vertailuesimerkki 2

Vertailuesimerkki 1 toistetaan, jolloin kuitenkin kudoskerrokset ommellaan 30x30 mmm etäisyydellä ritiläverkostoksi DE-hakemusjulkaisun 29 31 110 mukaisesti vartalon muodon mukaisesti.

Todetaan, että 90°:een (25°reen) ammuntakulmassa tarvitaan 22 (26) kerrosta.

Vertailuesimerkki 3

Esimerkin 1 mukainen kudos varustetaan 50 grlla/m2 sideainetta (19 paino-imen levitys).

Tämän jälkeen valmistetaan esimerkin 2 mukainen laminaatti, mutta käyttämällä 56 baarin painetta.

Esimerkin 3 mukaisesti suoritetun ammuntakokeen tuloksena todettakoon, että 8 laukauksesta (9 mm parabellum; keskimääräinen nopeus 400 m/s) saadaan 7 läpilaukaisua.

Claims (17)

20 851 20

1. Luodinkestävän laminaatin valmistukseen tarkoitettu puo-livalmistekudos, joka koostuu aramidikuiduista, muista suur-moduulikuiduista tai mahdollisesti osittain muista synteettisistä kuiduista, tunnettu siitä, että ainakin yhteen kudoskerroksen pintaan on kuivakiinnitetty kesto-muovia oleva sideainekerros siten, että sideainekerros (16) on olennaisesti ainoastaan lankojen (12) ulkopinnalla ja lankojen (12) sisällä ei ole olennaisesti sideainetta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kudos, tunnettu siitä, että sideainetta on 10 - 15 g/m2.

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1-2 mukainen kudos, tunnettu siitä, että sideaine on akryylihartsiliuos, jonka viskositeetti on niin suuri, että aramidipunokset eivät kostu, ja että liuoksen sisältämä liuotin on poistettu kuivaamalla.

4. Luodinkestävä laminaatti, joka koostuu useista päällekkäisistä sideainekerroksilla yhteenliitetyistä kudoskerrok-sista, jotka koostuvat aramidikuiduista, muista suurmoduu-likuiduista tai mahdollisesti joistain muista synteettisistä kuiduista ja joka on valmistettu pinoamalla kudoskerrokset päällekkäin, puristamalla ne yhteen ja tämän jälkeen kuumentamalla jolloin sideaine pehmenee, tunnettu siitä, että sideainekerros (16) on olennaisesti ainoastaan lankojen (12) ulkopinnalla ja lankojen sisäosassa (22) ei ole sideainetta (16) .

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että lankakimppujen kostumaton kapillaariosuus on vähintään 65%.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että lankakimppujen kostumaton kapillaariosuus on vähintään 75%.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen laminaatti tunnettu siitä, että aramidilangan maksimivenymä on II 2i 85120 4% ja kimmomoduuli 59 GPa.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen laminaatti. tunnettu siitä, että aramidilangat koostuvat 666 yksittäisestä säikeestä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-8 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että kudos on kudottu palttinasidok-sessa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laminaatti, tunnet-t u siitä, että kudos on kudottu mahdollisimman tiiviissä lankasäädössä.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 9-10 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että kudoksessa on kulloinkin 12 lankaa loimessa ja kuteessa/cm/1100 dtex.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 4-11 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että sideainepitoisuus kahden vierekkäisen kudoskerroksen välissä on 20 - 30 g/m2.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 4-12 mukainen laminaatti, tunnettu siitä, että se sisältää 7...13, paino-% sideainetta suhteessa laminaattipakettiin.

14. Menetelmä luodinkestävän laminaatin valmistamiseksi useista kudoskerroksista, jotka koostuvat aramidikuiduista, muista suurmoduulikuiduista tai mahdollisesti osittain muista synteettisistä kuiduista, jotka kerrokset kiinnitetään toisiinsa sideaineella lämmittämällä sideaineella päällystettyjä kudoskerroksia paineessa, tunnettu siitä, että jokaisen kudoskerroksen ainakin yksi pinta sivellään liuotetulla kestomuovisella sideaineella ja liuotinaine poistetaan sideainekerroksesta, jolloin pinnalle jää tarttu-maton, kuiva ja kudoksen ulkopintaan kiinnittynyt sideaine-kerros, ja että näin valmistetuista kudoskerroksista tämän jälkeen työstetään edelleen laminaatti. 22 851 20

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että laminaattipaketti käsitellään 120...180°C:n lämpötilassa ja 3...20 baarin paineessa muottipuristimessa siten, että sideaine pehmenee ja muuttuu juoksevaksi, jolloin sen viskositeetti on sellainen, että sideaine ei tunkeudu oleellisesti lankojen sisään.

16. Patenttivaatimusten 14 - 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoiteainetta levitetään kudokselle sellainen määrä, että kudokselle jää kuivumisen jälkeen noin 10-15 g sideainetta/m2.

17. Patenttivaatimusten 14 - 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kudokselle levitetään itseverkkoutu-vaa akryylihartsia siveltävänä liuoksena tai dispersiona, josta sitten kuivataan kokonaan liuotinaine, tai vastaavasti vesi. li 23 851 20