Mehrschichtiges schusssicheres Gebilde

Abstract

 Ein Material mit hoher Widerstandskraft gegen auf es mit hoher Geschwindigkeit auftreffende Projektile besteht im wesentlichen aus mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten, von denen sich jede aus Aramidgarnen zusammensetzt. Innerhalb mindestens einer Schicht sind die Aramidgarne gelegt und miteinander verbunden und in mindestens einer anderen Schicht sind die Aramidgarne gewebt. Die gelegten Aramidgarne können sowohl als Endlosgarne als auch als Nichtendlosgarne ausgebildet sein. Gleichfalls können auch die gewebten Aramidgarne sowohl als Endlosgarne als auch als Nichtendlosgarne ausgebildet sein.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Material mit hoher Widerstandskraft gegen auf es mit hoher Geschwindigkeit auftreffende Projektile, das aus mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten besteht, von denen jede sich aus Aramidgarnen zusammensetzt.

[0002] Schußsichere Jacken werden heute üblicherweise aus Aramidfasern hergestellt. Diese Aramidfasern werden miteinander verwebt. Von den dabei entstehenden Geweben werden mahrere Lagen übereinander gelegt und mindestens zum Teil miteinander verbunden.

[0003] Derartige Jacken haben den Nachteil, daß die Schußsicherheit nur durch eine relativ große Anzahl von Gewebeschichten erreicht wird. Bei einem direkten Beschuß mit einer durchschlagkräfigten Munition muß bei unverbundenem Gewebe aus Aramid-Fasern mit ca. 23 übereinander liegenden Gewebeschichten gerechnet werden. Diese Vielzahl von Schichten verursacht zudem ein erhebliches Gewicht. Darüber hinaus ist der Dämpfungseffekt eines derartigen Materials relativ gering, so daß ein die Kleidung tragender Mensch von einem Geschoß zwar nicht unmittelbar verletzt wird, aber einen relativ großen Schlag auf seineKörpergewebe davonträgt (Traumaeffekt), in einem Bereich, der unterhalb der jeweiligen Aufschlagstelle des Geschosses liegt.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Material der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß eine hohe Sicherheit gegen auftreffende Projektile auch mit einer geringen Anzahl von übereinander liegenden Schichten erreicht wird.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aramidgarne mindestens einer Schicht gelegt und miteinander verbunden sind und die Aramidgarne einer anderen Schicht gewebt sind.

[0006] In diesem Material folgen gewebte und multiaxial gelegte Schichten in regelmäßiger oder unregelmäßiger Reihenfolge aufeinander. Durch diese einander abwechselnden Schichten wird eine besondere Schußsicherheit des Materials dadurch erreicht, daß das auf das Material auftreffende Projektil auf seinem Wege der Durchdringung des Materials sich ständig anderen Gewebeformationen konfrontiert sieht. Außerdem tritt ein günstiges Ablaufen des Impulses auf, der durch das Auftreffen des Geschosses ausgelöst wird. Zudem sind die ungekrümmten Fasern höher belastbar als die gekrümmten.

[0007] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die gelegten Aramidgarne sowohl aus Nichtendlosgarnen als auch aus Endlosgarnen bestehen. Zweckmäßig ist auch eine regelmäßige oder unregelmäßige Folge von Schichten mit gelegten bzw. gewebten Garnen. Erstaunlicherweise haben Versuche ergeben, daß das Eindringen von Geschossen/Splitter durch die zusätzliche Verwendung nicht endloser Garne, welche Verwendung finden in gewebten und gelegten Schichten, stärker verzögert wird, als wenn nur endlose Garne diese Schichten bilden. Erstaunlich sind diese Versuchsergebnisse insbesondere deshalb, weil es sich sowohl bei den endlosen als auch bei den nicht endlosen Garnen um dasselbe Grundmaterial handelt, nämlich Aramidgarne.

[0008] Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.

[0009] In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine schematische räumliche Darstellung von zwei sich teilweise überlappenden Schichten,

Fig. 2: eine schematische räumliche Darstellung von vier sich teilweise überlappenden Schichten,

Fig. 3: eine schematische Darstellung von zwei sich teilweise einander überlappenden Schichten,

Fig. 4: einen Querschnitt durch ein aus mehreren Schichten bestehendes Material,

Fig. 5: eine Draufsicht auf ein Gewebe
und

Fig. 6: einen Querschnitt durch einen Materialaufbau.

[0010] Ein Material mit einer hohen Widerstandskr aft gegen auf es mit hoher Geschwindigkeit auftreffende Projektile besteht aus zwei Schichten 1, 2, die sich gegenseitig überlappen. Die obere Schicht liegt mit ihrer der unteren Schicht 2 zugewandten Oberfläche unmittelbar auf deren der Schicht 1 zugewandten Oberfläche 3 auf. Die Schicht 2 besteht aus gelegten Aramidgarnen 4 die einander parallel verlaufend sich durch die Schicht 2 erstrecken. Die Aramidgarne 4 sind untereinander vernäht. Die gelegten Aramidgarne 4 verlaufen schräg zu Seitenkanten 6 beziehungsweise Längskanten 7, die sie unter einem vorgegebenen Winkel schneiden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die gelegten Aramidgarne 4 parallel zu einer der Kanten 6, 7 verlaufen. Soweit sie einen Winkel mit einer der Kanten 6, 7 bilden, kann dieser ein spitzer Winkel 8 oder einer stumpfer Winkel sein.

[0011] Die auf der unteren Schicht 2 aufliegende obere Schicht besteht aus einem Gewebe 1o aus Aramidgarnen 11. Dabei können für die Herstellung des Gewebes 1o verschiedene Webarten Berücksichtigung finden. Die Aramidgarne 11 des Gewebes 1o erstrecken sich parallel zu einer Seitenkante 12 der Schicht und damit senkrecht zu deren Längskante 13. Es ist jedoch auch denkbar, die einzelnen Aramidgarne 11 unter einem vorgegebenen Winkel schräg zu den Kanten 12, 13 verlaufen zu lassen.

[0012] In Richtung eines auf das Material auftreffenden Projektils 14 kann entweder die Schicht 1 oder die Schicht 2 außen liegen und von dem Projektil 14 zuerst getroffen werden. Je nach der dem Projektil 14 innewohnenden kinetischen Energie kann es die erste Schicht 1 durchdringen. Nachdem das Geschoß die Aramidgarne 15, 16, 17, 18 im Bereich seines Auftreffens passiert hat und dabei auch seinen Querschnitt durch Deformierung, die dadurch zustande kommt, daß das Geschoß an seiner Spitze plattgedrückt wird, vergrößert hat, trifft es in der Schicht 2 auf eine vergrößerte Anzahl von Garnen beziehungsweise Fasern, welche einerseits die Deformier ung vergrößern und andererseits den Widerstand gegen das Eindringen des Geschoßes sehr rasch erhöhen. Das Geschoß kann somit in der Schicht 2 schon aufgefangen werden. Durch die Wucht des Geschosses reißen die Fasern. Zum Teil je nach der Form des Geschosses werden die Fasern auch verdrängt.

[0013] Es ist auch möglich, mehr als zwei Schichten übereinander anzuordnen. Dabei kann die Reihenfolge der Schichten in der Weise vorgesehen sein, daß jeweils einer aus gelegten Aramidgarnen bestehenden Schicht eine Schicht aus gewebten Aramidgarnen folgt. Es ist jedoch auch denkbar, mehrere Schichten 19, 2o, beispielsweise zwei Schichten von gelegten Aramidgarnen 4 zu kombinieren und diesen Schichten 19, 2o eine gleiche oder andere Anzahl von aus gewebten Aramidgarnen 15, 16, 17, 18 bestehenden Schichten den Schichten 19, 2o aus gelegten Aramidgarnen 4 folgen zu lassen. Dabei können einerseits sowohl die aus gelegten Aramidgarnen 4 bestehenden Schichten 19, 2o in Richtung des sich näherenden Projektils 14 aussen liegen. Es ist jedoch auch möglich, in Richtung des anfliegenden Projektils 14 die aus Gewebe 1o bestehenden Schichten aussen liegen zu lassen. Andererseits ist es auch denkbar, das Material auf seiner dem zu schützenden Objekt benachbarten Innenseite , die der Richtung des anfliegen den Projektils 14 abgewandt ist, entweder aus Schichten 19, 2o herzustellen, die aus gelegten Aramidgarnen 4 bestehen oder aus Geweben 1o der Aramidgarne 11 hergestellt sind.

[0014] Bei den Aramidgarnen 4,11, 15, 16, 17, 18 kann es sich einerseits um Nichtendlosgarne 23 handeln. Diese Nichtendlosgarne 23 sind gesponnene Fasern aus Aramidgarnen 4, 11, 15, 16, 17, 18. Es ist jedoch auch denkbar, die Aramidgarne 4, 11, 15, 16, 17, 18 als Endlosgarne 24 zu verwenden (extrudierte Garne). Dabei können sowohl die Aramidgarne 15, 16, 17, 18 der Gewebe 1o als auch die gelegten Aramidgarne4 entweder als Endlosgarne 24 oder als Nichtendlosgarne 23 ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, daß sich Schichten 1,2; 19, 2o, 21, 22; einander ablösen, von denen jeweils eine aus Endlosgarnen 24 und die andere aus Nichtendlosgarnen 23 besteht. Darüber hinaus sind jedoch auch andere Kombinationen möglich, bei denen mehrere Schichten 1, 2; 19, 2o; 21, 22 aufeinander folgend entweder aus Nichtendlosgarnen 23 oder Endlosgarnen 24 bestehen, auf die eine gleiche Anzahl Schichten 1, 2; 19, 2o; 21, 22 aus Endlosgarnen 24 folgen.

[0015] Schichten 19; bei denen die Aramidgarne 4 in eine Richtung verlaufen, können kombiniert werden mit Schichten 2o, bei denen die Aramidgarne 4 in einem anderen Winkel, beispielsweise rechtwinklig zu den Aramidgarnen 4 der benachbarten Schichten 19; verlaufen.

[0016] In Verbindung mit Metallblechen, insbesondere Stahlblechen oder Keramikplatten beziehungsweise Keramikplättchen, welche zum Beispiel auf der Schicht 1 aufliegen oder mit der Schicht 1 durch einen Kleber, zum Beispiel einem Elastomer, verbunden sind, kann auch eine harte Panzerung entstehen, welche sich dann als Platten oder in Form von Formteilen zum Beispiel zu Helmen verarbeiten läßt. Die Keramikschicht wird von Platten beziehungsweise Plättchen gebildet, die mit ihren Rändern aneinander stoßen. Darüber hinaus ist es möglich, sowohl die Keramikschicht als auch die Bleche zusätzlich mit einer Schicht aus Kunststoffen33 zu kombinieren. Die Kunststoffe 33 können in unmittelbarer Beschichtung auf den Blechen aufliegen. Es ist jedoch auch möglich, zwischen den Kunststoffen 33 und den Blechen die Schichten der Aramidgarne anzuordnen. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß in Richtung des auftreffenden Projektils 14 das Blech zuerst liegt. Die Anbringung eines Bleches auf der dem zu schützenden Objekt zugewandten Innenseite ist nicht zulässig.

[0017] Das die Endlosgarne 24 gegenseitig miteinander verbindende Medium kann aus einem Kleber bestehen. Es ist jedoch auch möglich, die gelegten Endlosgarne beziehungsweise Nichtendlosgarne durch Garne(39) miteinander zu vernähen. Als Kleber kommt ein Elastomer, beispielsweise ein Kautschuk-Kleber in Betracht. Ein derartiger Kleber kann auch dazu Verwendung finden, um die einzelnen Schichten 1, 2; 19, 2o; 21, 22; miteinander zu verbinden.

[0018] Je nach Einsatzzweck kann die Anzahl der Schichten 1, 2; 19, 2o; 21, 22; variiert werden. Das Material kann bis zu hundert Schichten aufweisen.Im Regelfall wird für die Herstellung eines zweiten Schutzes, der beispielsweise als Kleidung Verwendung findet, eine Anzahl von sechs bis achtzehn Schichten verwendet. Diese Schichten müssen zur Aufrechterhaltung ihrer Fähigkeit, Projektile nicht in sie eindringen zu lassen, gegen Feuchtigkeit und UV-Bestrahlung geschützt werden. Zu diesem Zwecke werden die Schichten 1, 2, 19, 2o, 21, 22, auf ihren Oberflächen 3 mit einer Verpakkung versehen, die aus einem wasserundurchlässigen Material besteht. Dieses ist auch gegen UV-Bestrahlung beständig. Diese Verpackung wird in einer Lage auf die Oberfläche 3 aufgebracht werden. Sie trägt zum Schutz gegen Projektile 14 nur in sehr geringem Umfange bei und wird nicht als Schicht 1, 2; 19, 2o; 21, 22; angesehen.

[0019] Folgende Beispiele zeigen Aufbauten von bewährten Materialien, ohne daß sie eine bevorzugte Auswahl darstellen:
1)

[0020] Bei dem in Figur 4 dargestellten Material bestehen die Schichten A und B aus gelegten Aramidgarnen 4 mit endlosen Garnen 24. Die Schichten C und D sind als Gewebe 1o von Aramidgarnen 11 ausgebildet, welche endlos oder nicht endlos sein können. Die Schicht E besteht aus gewebten Endlosgarnen 24, die Schicht F aus gelegten Aramidgarnen 4, die als Endlosgarne 24 ausgebildet sind. Diese Schichten A bis F sind auf ihren beiden Oberflächen abgedeckt von je einer Verpackung G und H, die die Schichten A bis F gegen Feuchtigkeit und UV-Einstrahlung schützen. Schließlich ist auf der Verpackung G eine Schicht I aufgebracht, die mit einer harten Deckschicht 3o versehen ist und gegen das Eindringen spitzer Gegenstände, beispielsweise von Stichwaffen, schützt.

[0021] In Figur 6 ist ein Hartschutz dargestellt. Dieser besteht zum Beispiel aus einem Stahlblech 32, hi nter dem eine Anzahl von Schichten aus Aramidfasern 4,11 angeordnet sind. Hinter dieser Schicht von Aramidfasern ist eine weitere Schicht vorgesehen, die aus Kunststoffen 33 besteht. Eine derartige Kombination von Schichten aus Stahlblechen 32, Aramidfasern 4,11 und Kunststoffen 33 kann beliebig häufig wiederholt werden, indem beispielsweise auf die Schicht von Kunststoffen eine weitere Schicht aus Stahlblechen 32, Schichten aus Aramidfasern 4,11 und eine Schicht aus Kunststoffen 33 folgt. Diese ist dem zu schützende Objekt zugewandt.

Ansprüche

1. Material mit hoher Widerstandskraft gegen auf es mit hoher Geschwindigkeit auftreffende Projektile, das aus mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten besteht, von denen jede sich aus Aramidgarnen zusammensetzt,dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidgarne (4,11) mindestens einer Schicht (1,2, 19, 2o, 21, 22, 25, 26, 27, 28) gelegt und miteinander verbunden sind und die Aramidgarne(15, 16, 17, 18) einer anderen Schicht gewebt sind.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gelegter Aramidgarne (4)Nichtendlosgarne (23) sind.

3. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gelegten Aramidgarne(4) Endlosgarne (24) sind.

4. Material nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Schicht mehrere Lagen von gelegten Aramidgarnen(4)miteinander verbunden sind.

5. Material nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidgarne(4) einer Schicht (19) unter einem bestimmten Winkel schräg zu den Aramidgarnen(4) einer anderen Schicht (2o) verlaufen.

6. Material nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gewebten Aramidgarne(11) Nichtendlosgarne (23) sind.

7. Material nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gewebten Aramidgarne (11) Endlosgarne (24) sind.

8. Material nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidgarne (4, 11) mit einer Umhüllung (36) versehen sind.

9. Material nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (36) wasserabstoßend ist.

1o. Material nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens eine gelegte Schicht (2, 19, 2o, 25, 26, 28) mindestens eine gewebte Schicht (1, 21, 2, 24) folgt.

11. Material nach Anspruch 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Anzahl gelegter Schichten (19, 2o) eine gleiche Anzahl gewebter Schichten (21, 22) folgt.

12. Material nach Anspruch 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Anzahl gelegter Schichten (19, 2o) eine andere Anzahl gewebter Schichten (21, 23) folgt.

13. Material nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des auftreffenden Projektils (14) zunächst mindestens eine gelegte Schicht (2, 19, 2o, 23, 24, 25, 26, 28) vorgesehen ist.

14. Material nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des auftreffenden Projektils (14) zunächst mindestens eine gewebte Schicht (1, 21, 22, 27) vorgesehen ist.

15. Material nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine seiner beiden einander weitgehend planparallel verlaufenden Oberflächen (3) von einem Blech bedeckt ist.

16. Material nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech mindestens einlagig auf der Oberfläche (3) aufliegt.

17. Material nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung auf Keramik besteht.

18. Material nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung mit der Oberfläche (3) verklebt ist.

19. Material nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech mit mindestens einer Schicht von Kunststoffen(33)kombiniert ist.

2o.Material nach anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Blech und den Kunststoffen (33) Schichten (1, 2; 19, 2o; 21, 22; 2 5, 26, 27, 28) aus Aramidgarnen (4, 11, 15, 16, 17, 18) angeordnet sind.

21. Material nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial zur Herstellung eines Kleidungsstückes flexibel ausgebildet ist.

22. Material nach Anspruch 1 bis 21, daß die gelegten Aramidgarne (4) (multiaxiale Gelege) durch Fäden (39) miteinander verbunden sind.

23.Material nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (1, 2; 19, 2o; 21, 22; 25, 26, 27, 28) durch einen Kleber miteinander verbunden sind.

24. Material nach Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Kombination von etwa hundert Schichten besteht.

Zeichnung