Mehrschichtiges Panzerschutzmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Panzerschutzmaterial (1) beinhaltend eine ein- oder vielstückige keramische oder metallische Schicht (2), welcher in Beschussrichtung gesehen eine hintere Stützschicht (6) aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder kohlefaserverstärktem Kunststoff nachgeordnet ist.
Die Erfindung sieht vor, dass der keramischen oder metallischen Schicht (2) in Beschussrichtung gesehen eine vordere Stützschicht (4) aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder kohlefaserverstärktem Kunststoff vorgeordnet ist. Hierdurch wird die Stahl- oder Keramikschicht zwischen der vorderen und der hinteren Stützschicht optimal in einen Verbund eingebettet und abgestützt. Dies schützt insbesondere das Keramik- oder Stahlmaterial vor schädlichen, durch einen wiederholten Impact von Geschossen hervorgerufenen Schwingungen, indem die höhere Steifigkeit der Struktur die Schwingungsamplituden reduziert.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Panzerschutzmaterial beinhaltend eine einoder vielstückige keramische oder metallische Schicht, welcher in Beschussrichtung gesehen eine hintere Stützschicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und/oder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) nachgeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.

[0002] Durch Panzerschutzmaterial können terrestrische und flugfähige Fahrzeuge wie beispielsweise Flugzeuge, Helikopter und Satelliten sowie potentiell gefährdete Personen gegen Impact bzw. ballistische Bedrohungen geschützt werden. Im Bereich der Luft- und Raumfahrt sind vor allem Panzerschutzmaterialien mit einem günstigen Masse-Schutz-Verhältnis von Vorteil. Zur Zerstörung der Projektile sind im Bereich des zivilen terrestrischen Fahrzeugschutzes insbesondere auf speziellen Stahlsorten basierende Schichten im Einsatz, während im militärischen, wie auch im Bereich des Personenschutzes keramische Schichten verwendet werden.

[0003] Auf Keramik basierendes Panzerschutzmaterial weist gegenüber Stahllösungen ein geringeres Flächengewicht bei gleicher Schutzleistung auf. Dem steht das bessere Multi-Hit-Verhalten des Stahls entgegen. Darunter versteht man den Erhalt der projektilstoppenden Eigenschaften bei mehrfachem Impact in geringen Trefferabständen. Bei Panzerschutzmaterial mit Stahlschicht liegen diese Abstände typischerweise im Bereich von Abständen, die dem dreifachen Durchmesser des Geschosses entsprechen. Bei Verwendung einer keramischen Schicht liegt der tolerierbare Trefferabstand etwa im Bereich des 8- bis 10-fachen des Durchmessers des Geschosses.

[0004] Allen Lösungen, bei denen das Geschoss bzw. der Geschosskern zunächst gebrochen werden muss, ist gemein, dass Sie aus mindestens zwei Schichten mit unterschiedlichen Funktionen bestehen. Dabei hat eine vordere, der Beschussbeanspruchung zugewandte Schicht, welche beispielsweise aus Stahl oder Keramik besteht, die Aufgabe, das Geschoss weitestgehend zu zersplittern. Eine weitere Schicht, das sogenannte Backing übernimmt die Funktion des Auffangens von Geschosssplittern, sowie die Absorption der restlichen kinetischen Energie. Die Schichten können einander unmittelbar kontaktieren und sind miteinander verklebt oder sie stehen in einem geschotteten System in definiertem Abstand zueinander.

[0005] In der gattungsbildenden DE 41 14 809 A1 ist ein geschoßfestes Plattenmaterial beschrieben, mit einer Frontschicht aus sechseckförmigen Keramikplatten, welcher in Beschussrichtung gesehen eine erste harte Laminatlage aus verdichtetem GFK-Material nachgeordnet ist. Unter Zwischenfügung einer Klebefolie wird eine zweite Laminatlage aus GFK-Material vorgesehen, die gegenüber der ersten Laminatlage weicher ist. Durch die hintere, als Stützschicht wirkende harte Laminatlage soll die Keramikschicht abgestützt werden, wenn diese von einem Geschoss bzw. von beim Aufschlag entstehenden Geschosssplittern durchschlagen wird. Die nachgeordnete, weichere Laminatlage soll als Fangschicht das Geschoss bzw. die Geschosssplitter auffangen, ohne dabei zu zerreißen.

[0006] Häufig basieren bei gewichtsoptimierten Ansätzen die Lösungen auf einer Kombination einer Keramikschicht und einem Backing auf Gewebebasis beispielsweise aus Aramid oder Dyneema. Der minimal mögliche Trefferabstand solcher Systeme liegt jedoch über dem angestrebten und mit Stahl realisierbaren. Grund ist zum einem die begrenzte Scherfestigkeit des Klebers zwischen Keramik und dem Gewebe und zum anderen die Schädigung der Keramik und die damit verbundene Abnahme der Steifigkeit des Gesamtsystems bei wiederholtem Auftreffen von Geschossen. Weiterhin reicht auch bei Verwendung von Stahlschichten die Steifigkeit gegenüber Geschossen mit hoher kinetischer Energie und hoher Härte oft nicht mehr aus.

Aufgabe der Erfindung

[0007] Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges Panzerschutzmaterial der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass es bei möglichst geringem Gewicht eine höhere Schutzleistung insbesondere bei Mehrfachbeschuss gewährleistet. Außerdem soll ein kostengünstiges Verfahren zu seiner Herstellung bereitgestellt werden.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 14 gelöst.

Vorteile der Erfindung

[0009] Indem gemäß Anspruch 1 der keramischen oder metallischen Schicht in Beschussrichtung gesehen eine vordere Stützschicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) vorgeordnet ist, wird die Stahl- oder Keramikschicht zwischen der vorderen und der hinteren Stützschicht optimal in einen Verbund eingebettet und abgestützt. Dies schützt insbesondere das Keramik- oder Stahlmaterial vor schädlichen, durch einen wiederholten Impact von Geschossen hervorgerufenen Schwingungen, indem die höhere Steifigkeit der Struktur die Schwingungsamplituden reduziert. Ein besonderer Vorteil der aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und/oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) bestehenden Stützschichten liegt außerdem in deren Anpassungsfähigkeit an gekrümmte oder abgewinkelte Flächen, so dass das erfindungsgemäße Panzermaterial universell, zum Schutz beliebig geformter Oberflächen einsetzbar ist.

[0010] Gemäß dem Herstellungsverfahren von Anspruch 14 wird auf die der Beschussbeanspruchung zugewandte Oberfläche der keramischen oder metallischen Schicht die vordere Stützschicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff und/oder auf die von der Beschussbeanspruchung abgewandte Oberfläche der keramischen oder metallischen Schicht die hintere Stützschicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder kohlenstoff-faserverstärktem Kunststoff aufgebracht, indem Glasfasergewebe und/oder Kohlenstofffasergewebe zur Ausbildung mit Binder imprägnierter Faserstoffmatten (Prepregs bzw. Nasslaminate) mit einem Binder, insbesondere mit einem Binderharz imprägniert werden, und die imprägnierten Prepregs bzw. Nasslaminate während eines Aushärtezeitraums thermisch und/oder durch elektromagnetische Strahlung ausgehärtet und zumindest während eines Teils des Aushärtezeitraums gegen eine oder beide Oberflächen der keramischen oder metallischen Schicht gepresst werden. Hierdurch wird ein Heißpressprozess verwirklicht, bei welchem der aushärtende Binder der beidseitig angeordneten Faserstoffmatten für einen Stoffschluss mit der Oberfläche der Keramik- bzw. der Stahlschicht sorgen, ohne dass zusätzlich ein Klebstoff verwendet werden müsste. Durch das beidseitige Pressen können außerdem in vorteilhafter Weise während eines einzigen Verfahrensschritts beide Stützschichten, die vordere und die hintere Stützschicht auf die Keramik- bzw. Stahlschicht aufgebracht werden.

[0011] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den Patentansprüchen 1 und 14 angegebenen Erfindung möglich.

[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die keramische oder metallische Schicht von der vorderen Stützschicht und der hinteren Stützschicht vollständig ummantelt, insbesondere an den Stirnflächen. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise ein besonders steifer und fester Zusammenhalt des Verbundes gegeben.

[0013] Von Vorteil ist die Verwendung von glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder kohlenstoff-faserverstärktem Kunststoff für die vordere und/oder die hintere Stützschicht auch, wenn die keramische oder metallische Schicht mindestens lokal von einer ebenen Platte abweicht und eine Krümmung und/oder eine Abwinkelung aufweist und/oder wenn die Schichtdicke der keramischen oder metallischen Schicht variabel ist. Denn die meist auf der Basis von Gelegen, Geweben, Gewirken oder Gestricken vorhandenen Faserkunststoffe lassen sich vor dem Aushärten leicht an unebene Formen anpassen. Besonders bevorzugt beinhaltet der glasfaserverstärkte Kunststoff und/oder der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff ein unidirektionales Gelege aus um 90 Grad zueinander versetzt angeordneten Schichten paralleler Fasern.

[0014] Gemäß einer Weiterbildung weist die vordere Stützschicht und/oder die hintere Stützschicht einen auf das Volumen bezogenen Kohlenstoff- und/oder Glasfaseranteil von mindestens 10 % auf.

[0015] Gemäß einer weiterbildenden Maßnahme besteht die Matrix der vorderen Stützschicht und/oder der hinteren Stützschicht aus einem thermisch und/oder durch elektromagnetische Strahlung aushärtbaren Polymer, beispielsweise aus einem Phenolharz.

[0016] Bei Verwendung einer keramischen Schicht kann diese eine monolithische Keramik beispielweise aus Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid aufweisen. Alternativ kann auch eine faserverstärkte Keramik verwendet werden. Insbesondere wird eine gesinterte, oder durch Infiltration mit flüssigem Silizium hergestellte Keramik verwendet.

[0017] Faserverstärkte Keramiken können bevorzugt sog. C/SiC-Werkstoffe sein, bei denen vorzugsweise kohlenstoffbasierte Fasern, insbesondere Kohlenstoffasern oder Graphitfasern in einer überwiegend aus SiC, Si und C gebildeten Matrix gebunden sind. Die C/SiC-Verbundkeramiken können auch andere hochtemperaturbeständige Fasern umfassen, die neben Kohlenstoff noch weitere Elemente, wie beispielsweise Si, B, N, O oder Ti enthalten. Die Vorgehensweise zur Herstellung von C/SiC-Werkstoff ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein CFC-Werkstoff gebildet wird. Besonders bevorzugt ist die Herstellung von kurzfaserbündelverstärktem CFK (Kohlenstoffaserverstärkte Kunststoffe), bestehend aus mit einer carbonisierbaren Substanz und/oder mit Kohlenstoff beschichteten Kohlenstofffasern oder Faserbündeln und Füllstoffen und Bindern, der mit einem Kern zur gewünschten Form gepresst und ausgehärtet und hierauf carbonisiert und/oder graphitiert wird, so daß ein CFC- oder C/C- Formkörper als Zwischenprodukt entsteht. Dieser Formkörper wird im vorliegenden Fall als dünne Platte mit der gewünschten Dicke gefertigt. Das Basismaterial ist indessen nicht auf CFC-Werkstoffe beschränkt. Als Fasermaterial können ebenso auch weitere temperaturstabile Keramikfasern, insbesondere auf der Basis von SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, oder SiC, verwendet werden, die mit Kohlenstoff oder Graphit beschichtet wurden.

[0018] Das Plattenmaterial aus kohlenstoffaserverstärktem Kohlenstoffwerkstoff wird anschließend bei Temperaturen um etwa 1600 °C im Vakuum oder unter Inertgas mit einer Siliziumschmelze oder einer Siliziumlegierungsschmelze infiltriert, wodurch zumindest ein Teil des Kohlenstoffs der Matrix und/oder der Fasern in SiC umgewandelt wird. Neben Silizium können als weitere Bestandteile der Schmelze auch die Metalle der Nebengruppen I bis VIII verwendet werden, insbesondere Ti, Cr, Fe, Mo, B und Ni. Durch die Flüssiginfiltration des CFC-Formkörpers entsteht ein dichter, fester und sehr harter Formkörper aus C/SiC-Werkstoff enthaltend Fasern, im allgemeinen Kohlenstoffasern, mit einer Matrix aus überwiegend SiC, Si und C.

[0019] Alternativ kann die Matrix des Formkörpers ganz oder teilweise durch eine Gasphaseninfiltration (CVD oder CVI) erzeugt werden. Dann weist die Matrix einen relativ hohen SiC-Gehalt auf, typischerweise über 95%. Weiterhin kann die Herstellung der Matrix durch die Pyrolyse von Si-haltigen, präkeramischen Polymeren erfolgen, wie sie zum Beispiel durch die Pyrolyse von Polymeren entstehen, die eines oder mehrere der Elemente Si, B, C, N, P oder Ti enthalten.

[0020] Bevorzugte Anwendungen des erfindungsgemäßen Panzerschutzmaterials betreffen den ballistischen Schutz in Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen, als Einlage oder integraler Bestandteil von Schutzwesten sowie als Satelliten-Schutzschild. Bei allen diesen Anwendungen ist besonders das geringe Gewicht von glasfaserverstärktem Kunststoff oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff von Vorteil. Für die letzt genannte Verwendung als Satelliten-Schutzschild ist vor allem eine Keramik basierend auf C/SiC-Werkstoff wegen der hohen Temperaturbeständigkeit von Vorteil.

[0021] Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den Pressvorgang und das Aushärten gleichzeitig auf die von der Beschussbeanspruchung weg weisende Oberfläche der hinteren Stützschicht eine insbesondere Aluminium, Aramid oder Dyneema beinhaltende Auffangschicht aufgebracht. Dann können mit einem einzigen Pressvorgang vier Schichten, nämlich die vordere Stützschicht, die Keramik- oder Stahlschicht, die hintere Stützschicht sowie die Auffangschicht miteinander verbunden werden, wobei jeweils durch den aushärtenden Binder der die vordere und hintere Stützschicht bildenden Prepregs der Stoffschluss zwischen den einzelnen Schichten zustandekommt.

[0022] Alternativ können einzelne oder sämtliche der genannten Schichten auch mittels Flüssigkleber oder Klebefolie miteinander verklebt werden.

Zeichnungen

[0023] Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Schnittdarstellung eines Panzermaterials gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0024] Im Rahmen des Herstellungsverfahrens des in der Figur gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Panzermaterials 1 wird eine ca. 12 mm dicke, mit Kohlenstofffasern verstärkte Keramikplatte 2, insbesondere eine Platte aus einer C/SiC-Verbundkeramik mit den Abmessungen 350 mm x 400 mm auf der von der Beschussbeanspruchung weg weisenden Oberfläche mit 12 Lagen eines unidirektionales Gelege aus um 90 Grad zueinander versetzt angeordneten Schichten paralleler Kohlenstofffasern unmittelbar belegt. Auf der gegenüberliegenden, der Beschussbeanspruchung zugewandten Oberfläche der Keramikplatte werden 2 Lagen des vorzugsweise gleichen unidirektionalen Geleges unmittelbar zur Anlage gebracht.

[0025] Beide Gelege werden vor dem oder gleichzeitig mit dem Auflegen auf die Keramikschicht 2 mit einem thermisch und/oder durch elektromagnetische Strahlung aushärtbaren Polymer, insbesondere mit einem Phenolharz als Binder imprägniert, um mit dem Binder imprägnierte Faserstoffmatten, sog. Prepregs auszubilden, bei welchen die Matrix aus dem Polymer besteht.

[0026] Die Aushärtung der Prepregs zu CFK (Kohlenstoffaserverstärkter Kunststoff) findet vorzugsweise mittels eines üblichen Autoklavprozesses statt, bei welchem die die Keramikschicht 2 umschließenden, imprägnierten Prepregs beispielsweise unter einer Aushärtetemperatur in einem Bereich zwischen 50 °C bis 180 °C und unter Pressen gegen die Keramikschicht ausgehärtet werden. Während des Aushärtevorgangs entsteht eine Adhäsion bzw. ein Stoffschluss der Prepregs mit den Oberflächen der Keramikschicht 2, indem der anfangs noch viskose Binder in die raue Oberflächenstruktur der Keramikschicht eindringt und nach einiger Zeit erstarrt bzw. aushärtet. Dabei bildet das der Keramikschicht in Beschussrichtung vorgeordnete, ausgehärtete Prepreg eine vordere Stützschicht 4 und das der Keramikschicht 2 in Beschussrichtung nachgeordnete, ausgehärtete Prepreg eine hintere Stützschicht 6 aus. Besonders bevorzugt kann während des Herstellprozesses die Keramikschicht von der vorderen Stützschicht und der hinteren Stützschicht vollständig ummantelt werden, insbesondere an den Stirnflächen.

[0027] Vorzugsweise wird im Rahmen des Press- und Aushärtevorgangs gleichzeitig auf die von der Beschussbeanspruchung weg weisenden Oberfläche der hinteren Stützschicht eine insbesondere Aluminium, Aramid oder Dyneema beinhaltende Auffangschicht 8 mit einer Dicke von ca. 10 mm aufgebracht. Dann können mit einem einzigen Pressvorgang vier Schichten, nämlich die vordere Stützschicht 4, die Keramik- oder Stahlschicht 2, die hintere Stützschicht 6 sowie die Auffangschicht 8 miteinander verbunden werden.

[0028] Alternativ wird der Press- und Aushärtevorgang auf die vordere Stützschicht 4, die Keramikschicht 2 und die hintere Stützschicht 8 beschränkt. Die Auffangschicht 8 in Form eines ca. 10 mm dicken Backings aus Aramidgewebe kann auch auf den derart vorbereiteten Schichtkörper aufgeklebt werden.

[0029] Aufgrund der vor der Aushärtung flexiblen Materialeigenschaften der Prepregs können die vordere Stützschicht 4 und/oder die hintere Stützschicht 6 und evtl. auch das Backing 8 anstatt auf eine ebene Keramikschicht 2 auch auf eine mindestens lokal von einer ebenen Platte abweichende und eine Krümmung und/oder eine Abwinkelung aufweisende und/oder bezüglich der Schichtdicke variierende Keramikschicht 2 aufgebracht werden.

[0030] Das Panzermaterial wies ein Flächengewicht von weniger als 45 kg/m² auf und wurde in Beschussversuchen entsprechend der Beschussklasse FB 7 getestet. Die Ergebnisse zeigten eine deutliche Steigerung der Steifigkeit gegenüber Panzermaterial ohne vordere, glas- oder kohlenstoffaserverstärkte Stützschicht 4. Die durch das Auftreffen des Projektils entstandenen Primär-, aber vor allem die Sekundarschädigungen in der Keramikplatte wurden demgegenüber stark reduziert. Bei der Ausführungsform mit aufgeklebtem Backing 8 konnten die Belastungen auf die Klebeverbindung zwischen der hinteren Stützschicht 6 und dem Backing 8 derart verringert werden, dass die sonst zu beobachtenden teilweisen oder ganzflächigen Ablösungen des Backings 8 ausblieben, wodurch das Panzermaterial 1 auch bei Mehrfachbeschuss intakt blieb und das Multihit-Verhalten stark verbessert wurde. Insgesamt wurde durch die genannten Maßnahmen nicht nur die flächengewichtsbezogene Schutzleistung erhöht, sondern es konnte auch die Haftung des Backings 8 am Rest des ballistischen Systems wesentlich verbessert werden.

[0031] Bei den weiteren Ausführungsformen wurden jeweils nur die im folgenden explizit beschriebenen Merkmale des Panzermaterials verändert, bei ansonsten gleichem Aufbau wie beim bevorzugten Ausführungsbeispiel.

[0032] So wurde die kohlenstoffaserverstärkte Keramikplatte 2 der bevorzugten Ausführungsform durch eine Platte aus monolithischer Keramik ersetzt, welche beispielsweise aus Aluminiumoxid besteht. Die Abmessungen der Keramik betrugen ca. 250 mm x 350 mm, die Dicke 8 mm.

[0033] Eine Fortbildung der eingangs beschriebenen Ausführungsform sah vor, die kohlenstoffaserverstärkte Keramikplatte 2 durch eine Platte aus ballistischen Stahl mit einer Dicke von ca. 8 mm zu ersetzen.

[0034] Gemäß einer Weiterbildung wurde die keramische Schicht 2 des Panzermaterials 1 aus einzelnen Keramikkacheln mit den Abmessungen 20 mm x 20 mm x 8 mm aufgebaut, die in für ballistische Systeme bekannter Weise aneinander gelegt wurden, um eine Keramikstruktur mit den Abmessung von 300 mm x 300 mm zu bilden.

[0035] Bei einer weiteren Ausführungsform war die Keramikschicht 2 gekrümmt ausgebildet und insbesondere in Ihrer Geometrie dem Radlauf eines Kraftfahrzeugs angeglichen, wobei die aus flexiblen Faser-Gelegen bestehende vordere und hintere Stützschicht 4, 6 vor dem Aushärten leicht an diese gekrümmte Form anpassbar sind.

[0036] Weiterhin wurde auch gekrümmtes, auf einer Keramikschicht 2 basierendes Panzermaterial 1 als Einlage einer Schutz- oder Panzerweste hergestellt. Das Gesamtschutzsystem als Kombination von Einlage und Westenliner wurde wie eingangs beschrieben getestet, wobei das Resultat entsprechend positiv ausfiel.

[0037] Gemäß einer weiteren Fortbildung wurde als Backing 8 ein Dyneema-Gelege eingesetzt. Denkbar ist auch eine vordere und/oder hintere Stützschicht 4, 6 aus einem mit Kohlenstoff- und Aramidfasern bzw. mit Kohlenstoff- und Glasfasern aufgebauten Hybridgewebe.

Ansprüche

1. Mehrschichtiges Panzerschutzmaterial (1) beinhaltend eine ein- oder vielstückige keramische oder metallische Schicht (2), welcher in Beschussrichtung gesehen eine hintere Stützschicht (6) aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und/oder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der keramischen oder metallischen Schicht (2) in Beschussrichtung gesehen eine vordere Stützschicht (4) aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und/oder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) vorgeordnet ist.

2. Panzerschutzmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische oder metallische Schicht (2) von der vorderen Stützschicht (4) und der hinteren Stützschicht (6) vollständig ummantelt ist, insbesondere an den Stirnflächen.

3. Panzerschutzmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische oder metallische Schicht (2) mindestens lokal von einer ebenen Platte abweicht und eine Krümmung und/oder eine Abwinkelung aufweist.

4. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der keramischen oder metallischen Schicht (2) variabel ist.

5. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Stützschicht (4) und/oder die hintere Stützschicht (6) einen auf das Volumen bezogenen Kohlenstoff- und/oder Glasfaseranteil von mindestens 10 % aufweist.

6. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstofffasern und/oder die Glasfasern in Form von Gelegen, Geweben, Gewirken oder Gestricken vorhanden sind.

7. Panzerschutzmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der glasfaserverstärkte Kunststoff (GFK) und/oder der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff (CFK) ein unidirektionales Gelege aus um 90 Grad zueinander versetzt angeordneten Schichten paralleler Fasern beinhaltet.

8. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix der vorderen Stützschicht (4) und/oder der hinteren Stützschicht (6) aus einem thermisch und/oder durch elektromagnetische Strahlung aushärtbaren Polymer besteht.

9. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Beschussrichtung gesehen der hinteren Stützschicht (6) eine Auffangschicht (8) nachgeordnet ist, welche insbesondere Aluminium, Aramid oder Dyneema beinhaltet.

10. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Schicht (2) eine monolithische Keramik oder eine faserverstärkte Keramik (C/SiC), insbesondere eine gesinterte, oder durch Infiltration mit flüssigem Silizium hergestellte Keramik beinhaltet.

11. Verwendung eines Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 als ballistischer Schutz in Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen.

12. Verwendung eines Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 als Einlage oder integraler Bestandteil von Schutzwesten.

13. Verwendung eines Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 als Satteliten-Schutzschild.

14. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Panzerschutzmaterials (1) beinhaltend eine ein- oder vielstückige metallische oder keramische Schicht (2), insbesondere eine von einer ebenen Platte abweichende, eine Krümmung und/oder eine Abwinkelung aufweisende und/oder bezüglich der Schichtdicke variable metallische oder keramische Schicht (2), dadurch gekennzeichnet, dass auf die der Beschussbeanspruchung zugewandte Oberfläche der keramischen oder metallischen Schicht (2) eine vordere Stützschicht (4) aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und/oder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) und/oder auf die von der Beschussbeanspruchung abgewandte Oberfläche der keramischen oder metallischen Schicht (2) eine hintere Stützschicht (6) aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und/oder kohlenstoff-faserverstärktem Kunststoff (CFK) aufgebracht wird, indem Glasfasergewebe und/oder Kohlenstofffasergewebe zur Ausbildung mit Binder imprägnierter Faserstoffmatten (Prepregs bzw. Nasslaminate) mit einem Binder, insbesondere mit einem Binderharz imprägniert werden, und die imprägnierten Prepregs bzw. Nasslaminate während eines Aushärtezeitraums thermisch und/oder durch elektromagnetische Strahlung ausgehärtet und zumindest während eines Teils des Aushärtezeitraums gegen eine oder beide Oberflächen der keramischen oder metallischen Schicht (2) gepresst werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische oder metallische Schicht (2) von der vorderen Stützschicht (4) und der hinteren Stützschicht (6) vollständig ummantelt wird, insbesondere an den Stirnflächen.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Pressvorgang und das Aushärten gleichzeitig auf die von der Beschussbeanspruchung weg weisende Oberfläche der hinteren Stützschicht (6) eine insbesondere Aluminium, Aramid oder Dyneema beinhaltende Auffangschicht (8) aufgebracht wird.

17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei thermischer Aushärtung die Aushärtetemperatur in einem Bereich zwischen 50 °C bis 180 °C liegt.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.

1. Mehrschichtiges Panzerschutzmaterial (1) beinhaltend eine ein- oder vielstückige keramische oder metallische Schicht (2), welcher in Beschussrichtung gesehen eine hintere Stützschicht (6) aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der keramischen oder metallischen Schicht (2) in Beschussrichtung gesehen eine vordere Stützschicht (4) aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff vorgeordnet ist.

2. Panzerschutzmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische oder metallische Schicht (2) von der vorderen Stützschicht (4) und der hinteren Stützschicht (6) vollständig ummantelt ist, insbesondere an den Stirnflächen.

3. Panzerschutzmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische oder metallische Schicht (2) mindestens lokal von einer ebenen Platte abweicht und eine Krümmung und/oder eine Abwinkelung aufweist.

4. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der keramischen oder metallischen Schicht (2) variabel ist.

5. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Stützschicht (4) und/oder die hintere Stützschicht (6) einen auf das Volumen bezogenen Kohlenstoff- und/oder Glasfaseranteil von mindestens 10 % aufweist.

6. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstofffasern und/oder die Glasfasern in Form von Gelegen, Geweben, Gewirken oder Gestricken vorhanden sind.

7. Panzerschutzmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der glasfaserverstärkte Kunststoff und/oder der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff ein unidirektionales Gelege aus um 90° zueinander versetzt angeordneten Schichten paralleler Fasern beinhaltet.

8. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix der vorderen Stützschicht (4) und/oder der hinteren Stützschicht (6) aus einem thermisch und/oder durch elektromagnetische Strahlung aushärtbaren Polymer besteht.

9. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Beschussrichtung gesehen der hinteren Stützschicht (6) eine Auffangschicht (8) nachgeordnet ist, welche insbesondere Aluminium, Aramid oder Dyneema beinhaltet.

10. Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Schicht (2) eine monolithische Keramik oder eine faserverstärkte Keramik, insbesondere eine gesinterte, oder durch Infiltration mit flüssigem Silizium hergestellte Keramik beinhaltet.

11. Verwendung eines Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 als ballistischer Schutz in Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen.

12. Verwendung eines Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 als Einlage oder integraler Bestandteil von Schutzwesten.

13. Verwendung eines Panzerschutzmaterial nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 als Satelliten-Schutzschild.

14. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Panzerschutzmaterials (1) beinhaltend eine ein- oder vielstückige metallische oder keramische Schicht (2), insbesondere eine von einer ebenen Platte abweichende, eine Krümmung und/oder eine Abwinkelung aufweisende und/oder bezüglich der Schichtdicke variable metallische oder keramische Schicht (2), dadurch gekennzeichnet, dass auf die der Beschussbeanspruchung zugewandte Oberfläche der keramischen oder metallischen Schicht (2) eine vordere Stützschicht (4) aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff und/oder auf die von der Beschussbeanspruchung abgewandte Oberfläche der keramischen oder metallischen Schicht (2) eine hintere Stützschicht (6) aus glasfaserverstärktem Kunststoff und/oder kohlenstoff-faserverstärktem Kunststoff aufgebracht wird, indem Glasfasergewebe und/oder Kohlenstofffasergewebe zur Ausbildung mit Binder imprägnierter Faserstoffmatten mit einem Binder, insbesondere mit einem Binderharz imprägniert werden, und die imprägnierten Faserstoffmatten während eines Aushärtezeitraums thermisch und/oder durch elektromagnetische Strahlung ausgehärtet und zumindest während eines Teils des Aushärtezeitraums gegen eine oder beide Oberflächen der keramischen oder metallischen Schicht (2) gepresst werden.

Zeichnung