Предложен способ получения однослойного композитного изделия, содержащего однонаправленное множество высококачественных полиолефиновых волокон, который включает следующие стадии: размещение волокон в копланарной, параллельной ориентации, укрепление волокон для того, чтобы получить однослойное композитное изделие; этот способ включает стадию растяжения волокон после стадии размещения волокон и до или после стадии укрепления волокон.

[0001] Способ получения однослойного композитного изделия, содержащего однонаправленное множество высококачественных полиолефиновых волокон, который включает следующие стадии:

[0002] Способ получения однослойного композитного изделия по п.1, в котором для укрепления используют пластиковый матричный материал.

[0003] Способ получения однослойного композитного изделия по п.2, в котором волокна укрепляют путем внедрения волокон частично или полностью в пластиковый матричный материал.

[0004] Способ получения однослойного композитного изделия по одному из пп.1-3, в котором растяжение волокон происходит за счет увеличения скорости транспорта волокон, находящихся в технологической линии для производства однослойного композитного изделия.

[0005] Способ получения однослойного композитного изделия по п.4, в котором увеличение скорости транспорта осуществляют путем транспорта волокон, по меньшей мере, через первый и, по меньшей мере, последующий второй транспортирующий валки, причем второй транспортирующий валок имеет тангенциальную скорость на поверхности валка выше, чем тангенциальная скорость на поверхности первого валка.

[0006] Способ получения однослойного композитного изделия по п.4 или 5, в котором скорость транспорта увеличивается не более чем в 3 раза.

[0007] Способ получения однослойного композитного изделия по одному из пп.4-6, в котором скорость транспорта увеличивается по меньшей мере в 1,05 раза.

[0008] Способ получения однослойного композитного изделия по одному из пп.1-7, в котором стадию растяжения волокон проводят после укрепления волокон.

[0009] Способ по одному из пп.1-8, в котором высококачественные полиолефиновые волокна имеют прочность по меньшей мере 1,2 ГПа и модуль по меньшей мере 40 ГПа.

[0010] Способ по одному из пп.1-9, в котором высококачественные полиолефиновые волокна получают способом прядения из геля.

[0011] Способ по одному из пп.1-9, в котором высококачественные полиолефиновые волокна представляют собой волокна из высокомолекулярного линейного полиэтилена, имеющего средневесовую молекулярную массу по меньшей мере 400000 г/моль.

[0012] Способ получения крестообразно прослоенного композитного изделия, в котором по меньшей мере одну пару однослойных композитных изделий, полученных по способу согласно одному из пп.1-11, пакетируют таким образом, что направление волокон в каждом однослойном композитном изделии повернуто относительно направления волокон в соседнем монослое.

[0013] Однослойное композитное изделие, которое получают по способу согласно одному из пп.1-11.

[0014] Однослойное композитное изделие по п.13, содержащее высококачественное полиолефиновое волокно, имеющее относительное растяжение при разрыве меньше чем 1,4, причем относительное растяжение при разрыве измеряют при 150 °С и скорости деформации 0,2 мин-1.

[0015] Однослойное композитное изделие по п.13, которое имеет значение v50 по меньшей мере 380 м/с, в случае получения гибкого композитного изделия, имеющего воздушную плотность между 1,95 и 2,05 кг/м2, при выстреле из парабеллума 9 мм, массе пули 8 г, по стандарту STANAG 2920, при этом гибкое композитное изделие содержит пакет однослойных композитных изделий.

[0016] Крестообразно прослоенное композитное изделие, которое имеет значение v50 по меньшей мере 380 м/с при выстреле из парабеллума 9 мм, массе пули 8 г, по стандарту STANAG 2920, при этом изделие содержит пакет однослойных композитных изделий по одному из пп.13-15.

[0017] Гибкое баллистически стойкое изделие, предпочтительно пуленепробиваемый жилет, содержащее пакет однослойных композитных изделий по одному из пп.13-15, при этом баллистически стойкое изделие имеет значение SEA по меньшей мере 300 Дж ∙м2/кг при выстреле из парабеллума 9 мм, массе пули 8 г, по стандарту STANAG 2929.

[0018] Жесткое баллистически стойкое изделие, предпочтительно пуленепробиваемый жилет, содержащее пакет однослойных композитных изделий по одному из пп.13-15, при этом баллистически стойкое изделие имеет значение SEA по меньшей мере 300 Дж ∙м2/кг при выстреле из парабеллума 9 мм, массе пули 8 г, по стандарту STANAG 2929.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения однослойного композитного изделия, содержащего множество однонаправленных полиолефиновых волокон высокого качества, причем этот способ включает следующие стадии:

размещение волокон в копланарной, параллельной ориентации,

укрепление волокон с целью получения однослойного композитного изделия.

Кроме того, это изобретение относится к однослойному композитному изделию и к баллистически стойкому изделию, содержащему однослойное композитное изделие. Баллистически стойкие изделия могут быть использованы, например, в защитных шлемах, в качестве вставок в пуленепробиваемых жилетах, как армирование на военных автомобилях и в баллистически стойких панелях.

Уровень техники

Баллистически стойкое изделие этого типа раскрыто в документе ЕР-А-833742. Известное баллистически стойкое изделие уже обеспечивает хорошую защиту от ударов снарядов, таких как шрапнель или пули. Уровень защиты можно охарактеризовать количественно с помощью поглощения энергии (E _abs ) или удельного поглощения энергии (SEA) - измеренного количества энергии, которое может быть поглощено изделием при ударе снаряда на единицу воздушной плотности изделия.

Хотя известное баллистически стойкое изделие уже обеспечивает хорошую защиту от ударов снарядов, еще существует большая потребность в баллистически стойких изделиях, которые могут обеспечить повышенную степень защиты от ударов снарядов различного типа, особенно от снарядов в виде пуль.

Поэтому целью изобретения является разработка способа получения однослойного композитного изделия, которое при использовании в баллистически стойком изделии обеспечивает улучшенную защиту.

Неожиданно эта цель достигается путем предоставления способа получения однослойного композитного изделия, причем этот способ включает стадию растяжения волокон после стадии размещения в копланарной, параллельной ориентации и до или после стадии укрепления волокон в однослойном композитном изделии.

Баллистически стойкие изделия, содержащие композит, полученный по способу согласно изобретению, демонстрируют существенно улучшенную защиту. Такой уровень защиты не может быть получен путем простого дополнительного растяжения любых волокон в процессе получения волокон. Одна из причин заключается в том, что при дополнительном вытягивании волокон в процессе получения часто происходит обрыв волокон, что является нежелательным для плавного процесса получения волокон с высоким и постоянным уровнем качества.

Благодаря неожиданно высокому уровню достигнутой защиты, теперь доступны не только изделия с еще более высоким уровнем защиты при заданной массе изделия, но также изделия, обеспечивающие такой же уровень защиты, как для известного изделия при существенно меньшей массе. Малая масса на единицу поверхности имеет большое значение для многих областей применения. Например, это имеет значение в области индивидуальных средств защиты, таких как защитные каски, экраны, обувь и т.п. Малая масса также является существенной для применения в баллистически стойких изделиях, например в вертолетах, легковых автомобилях и высокоскоростных, весьма маневренных боевых военных автомобилях.

В контексте настоящего изобретения однослойное композитное изделие означает слой существенно копланарных, параллельных волокон, которые укреплены таким образом, что они сохраняют свою копланарную, параллельную ориентацию. Предпочтительно для укрепления используется пластик, например, путем внедрения волокон частично или полностью в пластик, который в этом случае служит в качестве матричного материала и связывает волокна вместе. Такие однослойные композитные изделия и способы получения таких однослойных композитных изделий раскрыты, например, в документах ЕР-В-0191306 и WO 95/00318. Однослойное композитное изделие может быть получено, например, путем вытягивания ряда волокон из бобин волокон, расположенных на раме волоконных бобин поверх гребнечесальной машины таким образом, что они ориентированы копланарным, параллельным образом в одной плоскости, и затем волокна закрепляются в этом копланарном, параллельном направлении, например, путем внедрения волокон в пластиковый матричный материал.

Растяжение волокон может иметь место за счет увеличения скорости транспорта волокон, находящихся в технологической линии для производства однослойных композитных изделий. Предпочтительно это осуществляется путем транспорта волокон, по меньшей мере, через первый и, по меньшей мере, последующий второй транспортирующий валки, причем второй транспортирующий валок имеет тангенциальную скорость на поверхности валка выше, чем тангенциальная скорость на поверхности первого валка. Скорость волокон равна тангенциальной скорости транспортирующих валков на их поверхности, которая равна произведению угловой скорости валков на их радиус.

С целью снижения проскальзывания волокон на поверхности валка площадь контакта волокон с валком предпочтительно является большой. Наиболее предпочтительно используются два ряда валков, имеющих одну и ту же тангенциальную скорость в ряду, в первом ряду, содержащем первый транспортирующий валок, и во втором ряду, содержащем второй транспортирующий валок.

Очень хорошие результаты получаются, если тангенциальная скорость второго валка самое большое в три раза больше тангенциальной скорости первого валка. Более предпочтительно тангенциальная скорость второго валка не более чем в два раза, наиболее предпочтительно не более чем в 1,5 раза больше тангенциальной скорости первого валка. Предпочтительно тангенциальная скорость второго валка по меньшей мере в 1,05 раза, более предпочтительно по меньшей мере в 1,10 раза, еще более предпочтительно по меньшей мере в 1,15, наиболее предпочтительно по меньшей мере в 1,25 раза больше тангенциальной скорости первого валка.

Волокна могут быть растянуты при любой температуре, если эта температура не настолько высока, что волокна потеряют свои механические свойства. Поэтому предпочтительно волокна растягиваются при температуре ниже 160 °С. В случае если волокна основаны на высокомолекулярном полиэтилене, то предпочтительно волокна растягивают при температуре ниже 155 °С. С целью снижения усилий, которые надо приложить для растяжения волокон, растяжение проводят при повышенной температуре, например между 60 и 160 °С. Предпочтительно волокна растягиваются при температуре выше 140 °С, более предпочтительно выше 145 °С.

Хорошие результаты получаются, если сразу после растяжения волокна быстро охлаждают до пониженной температуры, предпочтительно ниже 100 °С, более предпочтительно ниже 80 °С, наиболее предпочтительно ниже 60 °С. Быстрое охлаждение выгодно проводится путем охлаждения волокон на втором транспортирующем валке или на дополнительном валке, сразу после второго транспортирующего валка. Кроме того, можно охлаждать волокна путем опрыскивания волокон водосодержащей эмульсией пластикового матричного материала. Волокна можно выдерживать при температуре растяжения приблизительно в течение от 10 с до почти 5 мин. В этом случае растяжение начинается в ходе нагревания волокон до температуры растяжения или, по возможности, сразу после нагрева волокон до этой температуры. Нагревание волокон можно просто осуществить путем прохождения волокон через печь, которая расположена в технологической линии, между первым и вторым транспортирующими валками. Предпочтительно в ходе нагревания и охлаждения, до и после стадии растяжения, волокна держат под натяжением.

В способе получения однослойного композитного изделия согласно изобретению могут быть использованы волокна, которые заранее были покрыты полимером, отличающимся от пластикового матричного материала, например, для того чтобы защитить волокна во время манипуляций, или с целью получения улучшенной адгезии волокон на пластиковом матричном материале.

Укрепление волокон путем внедрения в пластиковый матричный материал может быть осуществлено путем нанесения одной или нескольких пленок пластика сверху, снизу или с обеих сторон плоскости волокна, и затем этот материал пропускают вместе с волокном через ряд нагретых прижимных валков. Однако предпочтительно волокна укрепляются путем их покрытия небольшим количеством жидкого вещества, содержащего пластиковый матричный материал. Это дает преимущество, поскольку достигается более быстрая и лучшая пропитка волокон. Жидкое вещество может быть, например, раствором, дисперсией или расплавом пластика. Если при получении однослойного композитного изделия используется раствор или дисперсия пластика, то способ также включает в себя выпаривание растворителя или диспергирующего агента.

Кроме того, способы укрепления могут включать прилипание пластиковой пленки на одной или обеих поверхностях слоя волокон, прилипание пластиковых лент на одной или обеих поверхностях слоя волокон. В этом случае волокна закрепляются только в малой степени.

Стадия растяжения волокон может быть проведена до или после укрепления волокон. Предпочтительно волокна растягиваются после укрепления. В этом случае степень растяжения волокон может быть весьма высокой, причем еще сохраняется плавное протекание процесса. В случае растяжения до укрепления волокон хорошие результаты получаются, если волокна растягивают и удерживают в напряженном состоянии, в то время как выполняют стадию укрепления волокон путем нанесения пластикового матричного материала. В ходе стадии растяжения одновременно растягивают предпочтительно по меньшей мере 10 волокон, более предпочтительно по меньшей мере 25, еще более предпочтительно по меньшей мере 50 и еще более предпочтительно по меньшей мере 75 волокон.

Специалистам в этой области техники известны высококачественные полиолефиновые волокна. Эти волокна имеют продолговатую форму, причем их размер в длину больше, чем поперечные размеры по ширине и толщине. Термин "волокно" включает элементарную нить, комплексную нить, ленту, полосу, волокно, пряжу штапельного волокна и другие продолговатые объекты, имеющие постоянное или переменное поперечное сечение. Для использования волокон в баллистически стойких изделиях существенно, чтобы волокна были баллистически эффективными; более конкретно, для этого требуется, чтобы они имели высокий предел прочности на разрыв, высокий модуль растяжения и/или высокое поглощение энергии. Предпочтительно, чтобы волокна имели предел прочности на разрыв по меньшей мере 1,2 ГПа и модуль растяжения по меньшей мере 40 ГПа.

Гомополимеры и сополимеры полиэтилена и полипропилена являются особенно подходящими в качестве полиолефинов для получения высококачественных полиолефиновых волокон. Более того, применяемые полиолефины могут содержать небольшое количество одного или нескольких других полимеров, в том числе других полимеров 1-алкенов.

Предпочтительно, чтобы армирующие волокна в однослойном композитном изделии представляли собой высокомолекулярный линейный полиэтилен, имеющий средневесовую молекулярную массу по меньшей мере 400000 г/моль, более предпочтительно средневесовую молекулярную массу по меньшей мере 800000 г/моль, еще более предпочтительно имеющий средневесовую молекулярную массу по меньшей мере 1200000 г/моль. Наиболее предпочтительно высокомолекулярный линейный полиэтилен в армирующих волокнах имеет средневесовую молекулярную массу по меньшей мере 2500000 г/моль.

Здесь термин линейный полиэтилен означает полиэтилен, имеющий менее одного бокового ответвления на 100 атомов углерода, предпочтительно менее одного бокового ответвления на 300 атомов углерода.

Предпочтительно используют полиэтиленовые волокна, состоящие из полиэтиленовых нитей, полученных способом прядения из геля, который описан, например, в патентах GB-A-2042414 и GB-A-2051667. По-существу, этот способ включает приготовление раствора полиолефина с высокой характеристической вязкостью, прядение нитей из раствора при температуре выше, чем температура растворения, охлаждение нитей ниже температуры гелеобразования, таким образом, чтобы происходило гелеобразование, и вытягивание нитей до, во время или после удаления растворителя.

Форма поперечного сечения нитей в настоящем изобретении может быть выбрана путем подбора формы прядильного отверстия.

Предпочтительно используют комплексные нити сверхвысокомолекулярного линейного полиэтилена с характеристической вязкостью по меньшей мере 5 дл/г, измеренной в декалине при температуре 135 °С, титром пряжи по меньшей мере 50 денье, причем пряжа имеет предел прочности на разрыв по меньшей мере 25, более предпочтительно по меньшей мере 30, еще более предпочтительно по меньшей мере 32, даже более предпочтительно по меньшей мере 34 cH/dtex (0,34 Н/0,1 г/1000 м пряжи) и модуль растяжения по меньшей мере 1000 cH/dtex (10 Н/0,1 г/1000 м пряжи). Предпочтительно отношение длины к поперечному сечению нити, по большей мере, равно трем. Найдено, что применение этих волокон еще больше улучшает высокий уровень защиты баллистически стойких изделий согласно изобретению.

Пластиковый матричный материал может полностью или частично состоять из полимерного материала и необязательно может содержать наполнители, которые обычно используются для полимеров. Этот полимер может быть термореактивным, или термопластичным, или является их смесью. В одном предпочтительном варианте осуществления применяется мягкий пластик, в частности предпочтительно, чтобы пластиковый матричный материал был эластомером с модулем растяжения (при 25 °С) не более чем 41 МПа. Предпочтительно удлинение при разрыве пластика превышает удлинение при разрыве армирующих волокон. Удлинение при разрыве матрицы предпочтительно составляет от 3 до 500%.

Термореактивные и термопластичные полимеры, которые подходят для однослойного композитного изделия, приведены, например, в документе WO-A-91/12136 (от с. 15, строка 26 до с. 21, строка 23). Предпочтительно в качестве матричного материала из группы термореактивных полимеров выбирают виниловые эфиры, ненасыщенные полиэфиры, эпоксидные или фенольные смолы. Эти термореактивные полимеры обычно находятся в виде монослоя в частично отвержденном состоянии (так называемая стадия В), до того как пакет монослоев отверждается во время сжатия баллистически стойкого изделия. Из группы термопластичных полимеров в качестве матричного материала предпочтительно выбирают полиуретановые, поливиниловые, полиакриловые, полиолефиновые или термопластичные, эластомерные блок-сополимеры, такие как полиизопрен-полиэтилен-бутилен-полистирольные или полистирол-полиизопрен-полистирольные блок-сополимеры.

Содержание пластикового матричного материала в однослойном композитном изделии выбирают достаточно малым, например, чтобы сохранить вес предпочтительно меньше чем 30 мас.% относительно общего веса монослоя. Более предпочтительно содержание матричного материала составляет меньше 20 мас.%, наиболее предпочтительно оно составляет меньше 10 мас.%.

Кроме того, настоящее изобретение относится к однослойному композитному изделию, которое можно получить по способу согласно изобретению, как изложено выше.

Изобретение также относится к изделию, содержащему высококачественное полиолефиновое волокно, имеющее относительное растяжение при разрыве меньше чем 1,4, предпочтительно меньше чем 1,35, более предпочтительно меньше чем 1,30, более предпочтительно меньше чем 1,25, более предпочтительно меньше чем 1,20, более предпочтительно меньше чем 1,15, наиболее предпочтительно меньше чем 1,1, причем относительное растяжение при разрыве измерено при температуре 150 °С и при скорости деформации 0,2 мин ^-1 .

Предпочтительно такое изделие представляет собой однослойное композитное изделие, как определено выше. Более предпочтительно такое изделие включает однослойное композитное изделие, как определено выше.

Кроме того, предпочтительным изделием является крестообразно прослоенное композитное изделие, которое включает по меньшей мере одну пару однослойных композитных изделий согласно изобретению, причем в каждом однослойном композитном изделии направление волокон в крестообразно прослоенном изделии согласно изобретению поворачивается относительно направления волокон в соседнем однослойном композитном изделии. Хорошие результаты достигаются, когда этот угол вращения доходит по меньшей мере до 45 °. Предпочтительно угол вращения доходит приблизительно до 90 °.

Кроме того, предпочтительные изделия включают баллистически стойкое изделие для использования в качестве защитного средства. Известно, каким образом получают такие баллистически стойкие изделия, содержащие однослойное композитное изделие.

Обычно на первой стадии получают пакет, содержащий несколько однослойных композитных изделий. Предпочтительно направление волокон в каждом однослойном композитном изделии в баллистически стойком изделии согласно изобретению поворачивается относительно направления волокон в соседнем монослое. Предпочтительно пакет выполнен из крестообразно прослоенных композитных изделий согласно изобретению. Предпочтительно однослойные композитные изделия в крестообразно прослоенном композитном изделии взаимосвязаны, например, путем каландрирования. Выбирают достаточно высокие условия каландрирования, такие как температура и давление, для того чтобы предотвратить расслаивание однослойного композитного изделия, хотя, с другой стороны, не слишком высокие, для того чтобы предотвратить ухудшение свойств волокна, например, вследствие плавления волокон. Типичный диапазон температур предпочтительно находится между 75 и 155 °С, а типичное давление предпочтительно может составлять по меньшей мере 0,05 МПа. Ухудшение свойств волокна впоследствии отражается как ухудшение противобаллистических характеристик. Хорошие параметры температуры и давления могут быть подобраны специалистом в этой области техники при некотором стандартном экспериментировании в указанном выше диапазоне.

В дополнительной стадии пакет может быть заключен в оболочку или соединен путем прошивания. Таким образом, получается гибкое баллистически стойкое изделие, например, для применения в пулестойких или пуленепробиваемых жилетах, т.е. оно подходит для ношения под обычной одеждой.

Баллистически стойкие изделия с очень высоким уровнем защиты получаются, если на пакет воздействуют повышенные температура и давление, так чтобы однослойные композитные изделия или крестообразно прослоенные композитные изделия склеивались путем формования. Эти изделия представляют собой жесткие баллистически стойкие изделия. Типичными примерами являются защитные каски, экраны, защитные панели для использования в автомобилях и летательных аппаратах, вставки, например, в пуленепробиваемых жилетах и др.

С помощью настоящего изобретения получают композитные изделия и баллистически стойкие изделия, дающие улучшенную защиту по сравнению с известными изделиями. Поэтому в одном аспекте изобретение также относится к однослойным композитным изделиям и к крестообразно прослоенным композитным изделиям, имеющим показатель v ₅₀ (значение скорости пуль, при которой отражаются 50% пуль) по меньшей мере 380 м/с, если получается гибкое композитное изделие, содержащее пакет однослойных композитных изделий или крестообразно прослоенных композитных изделий, имеющее воздушную плотность между 1,95 и 2,05 кг/м ² , и выстрел производится из парабеллума 9 мм, при массе пули 8 г, по стандарту STANAG 2920. Предпочтительно значение v ₅₀ составляет по меньшей мере 400 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 420 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 450 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 480 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 520 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 560 м/с, наиболее предпочтительно по меньшей мере 600 м/с. Следует понимать, что воздушную плотность можно увеличить за счет использования большего количества однослойных композитных изделий и/или крестообразно прослоенных композитных изделий, если требуются повышенные значения v ₅₀ .

В другом аспекте изобретение относится к гибкому баллистически стойкому изделию, предпочтительно к пуленепробиваемому жилету, имеющему показатель SEA по меньшей мере 300 Дж ∙м ² /кг, более предпочтительно по меньшей мере 350 Дж ∙м ² /кг, более предпочтительно по меньшей мере 400 Дж ∙м ² /кг, наиболее предпочтительно по меньшей мере 450 Дж ∙м ² /кг, при выстреле из парабеллума 9 мм, массе пули 8 г, по стандарту STANAG 2920.

В еще одном аспекте изобретение относится к жесткому баллистически стойкому изделию, при этом изделие имеет воздушную плотность между 1,9 и 2,1 кг/м ² и показатель v ₅₀ по меньшей мере 400 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 420 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 450 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 480 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 520 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 560 м/с, наиболее предпочтительно по меньшей мере 600 м/с, при выстреле из парабеллума 9 мм, массе пули 8 г, по стандарту STANAG 2920. Следует понимать, что воздушная плотность может быть повышена за счет использования большего количества однослойных композитных изделий и/или крестообразно прослоенных композитных изделий, если требуются повышенные значения v ₅₀ .

Настоящее изобретение будет дополнительно пояснено в примерах.

Измерения

Определение относительного растяжения при разрыве волокон в однослойном композитном изделии.

Из однослойного композитного изделия согласно изобретению отбирают образец, имеющий ширину 10 мм и длину 1 м, содержащий копланарные волокна одинаковой длины. Образец помещают в универсальную разрывную испытательную машину в шкафу при температуре 150 °С, при небольшом растяжении около 3% от разрывающей нагрузки, для того чтобы предотвратить сморщивание волокон. Когда в шкафу устанавливается температурное равновесие, образец вытягивают со скоростью деформации 0,2 мин ^-1 до разрушения образца. Относительное растяжение при разрыве представляет собой отношение длины образца при разрыве к длине исходного образца, который подвергают растяжению.

Величину определяют как среднее из пяти измерений.

Кроме того, можно получить единственное волокно из изделия и измерить растяжение при разрыве при той же температуре и скорости деформации.

Получение гибких или жестких баллистически стойких изделий.

Получают пакет крестообразно прослоенных композитных изделий. Угол между направлением волокон в последующих монослоях в пакете всегда равен 90 °. Эти пакеты имеют воздушную плотность 2,0 ±0,1 кг/м ² и размеры 0,4 ×0,4 м. В случае гибкого баллистически стойкого изделия пакет крестообразно прослоенных композитных изделий крепится по периметру путем прошивания. В случае жесткого баллистически стойкого изделия пакет уплотняется в нагреваемом прессе при 120 °С и давлении 75 бар в течение 30 мин.

Определение величин v ₅₀ и удельного поглощения энергии (SEA).

Величину v ₅₀ баллистически стойких изделий определяют с использованием пуль из парабеллума 9 мм, по стандарту STANAG 2920. Величину SEA рассчитывают по формуле

где SEA означает удельное поглощение энергии (Дж ∙м ² /кг);

m - масса пули (8 г);

v ₅₀ означает скорость (м/с) пуль, при которой 50% пуль останавливаются баллистически стойким изделием;

AD означает воздушную плотность изделий (кг/м ² ).

Определение характеристической вязкости (ХВ).

Характеристическую вязкость определяют согласно методу РТС-179 (Hercules nc. Rev. Apr. 29, 1982) при 135 °С в декалине, время растворения составляет 16 ч, в качестве антиоксиданта используют DBPC в количестве 2 г/л раствора, путем экстраполяции вязкости, измеренной при различных концентрациях, к нулевой концентрации.

Сравнительный эксперимент А.

Используют однослойное композитное изделие, произведенное на фирме Dyneema ® SK 76, с использованием волокон 1760 dtex (0,1 г/1000 м пряжи). Получают слой из 4 монослоев, прослоенных крестообразно и имеющих на обеих сторонах покрытие из пленки полиэтилена сверхнизкой плотности (LLDPE). Этот слой имеет воздушную плотность 145 г/м ² , которая на 72% обусловлена волокнами, на 18% матричным материалом, который представляет собой смолу SIS, и на 10% пленками LLDPE.

Гибкие баллистические композитные изделия производят, получая пакет из 14 слоев и прошивая пакет по периметру. Изделия тестируют по стандарту STANAG 2920. Кроме того, определяют относительное растяжение при разрыве волокон. Результаты приведены в таблице.

Сравнительный эксперимент В.

Используют однослойное композитное изделие, произведенное на фирме Dyneema ® SK 76, с использованием волокон 1760 dtex (0,1 г/1000 м пряжи). Получают слой из 4 монослоев, прослоенных крестообразно. Этот слой имеет воздушную плотность 260 г/м ² , которая на 80% обусловлена волокнами и на 20% матричным материалом, который представляет собой смолу SIS. Жесткие баллистически стойкие изделия производят, получая пакет из 8 слоев и прессуя пакет, как указано выше.

Пример 1.

Повторяют сравнительный эксперимент А, однако в ходе производства однослойного композитного изделия, до нанесения матричного материала, волокна в однослойном композитном изделии растягивают до величины относительного растяжения 1,33. Воздушная плотность слоя составляет 113 г/м ² , причем баллистически стойкое изделие содержит 18 слоев. Результаты приведены в таблице.

Пример 2.

Повторяют сравнительный эксперимент А, однако в ходе производства однослойного композитного изделия, до нанесения матричного материала, волокна в однослойном композитном изделии растягивают до величины относительного растяжения 1,44. Воздушная плотность однослойного композитного изделия составляет 105 г/м ² , причем баллистически стойкое изделие содержит 19 слоев. Результаты приведены в таблице.

Пример 3.

Повторяют сравнительный эксперимент В, однако в ходе производства однослойного композитного изделия, до нанесения матричного материала, волокна в однослойном композитном изделии растягивают до величины относительного растяжения 1,33. Воздушная плотность слоя составляет 195 г/м ² , причем баллистически стойкое изделие содержит 10 слоев. Результаты приведены в таблице.

Пример 4.

Повторяют сравнительный эксперимент В, однако в ходе производства однослойного композитного изделия, до нанесения матричного материала, волокна в однослойном композитном изделии растягивают до величины относительного растяжения 1,44. Воздушная плотность слоя составляет 180 г/м ² , причем баллистически стойкое изделие содержит 11 слоев. Результаты приведены в таблице.

Из результатов, приведенных в таблице, ясно, что достигается существенное улучшение показателей v ₅₀ и SEA, причем эти показатели превышают те, что получены до сих пор (в уровне техники).