Гибкая структура, защищающая от баллистических снарядов

009576 Изобретение касается структуры, защищающей от баллистических снарядов, указанная структура содержит набор пакетов гибких элементов, содержащих по меньшей мере один слой с сеткой из высокопрочных волокон. Кроме того, изобретение относится к изделию, защищающему от баллистических снарядов и содержащему указанную структуру, и к способу изготовления указанной структуры. Подобная структура, защищающая от баллистических снарядов, также называемая баллистической бронепанелью или пакетом, приведена в патенте США 3971072. Эта патентная публикация описывает легкое средство бронезащиты, включающее в себя структуру, содержащую внешнюю оболочку из тонкого металла, и набор пакетов гибких слоев из баллистической ткани, образованной сотканными непрерывными комплексными нитями, указанные слои связаны по всей площади соединительными или закрепляющими средствами, например стежками, которые тянутся непрерывными линиями, указанные линии находятся друг от друга на расстоянии не более 3/4 дюйма (19 мм) и не менее 1/8 дюйма (3,2 мм). Утверждается, что благодаря такому сшиванию или другому скреплению нескольких слоев, уменьшается искривление тыльной стороны мишени указанной структуры. Такая защищающая от баллистических снарядов гибкая структура, также называемая многослойным материалом и предназначенная для защиты от баллистических снарядов, помимо прочего описана в публикации США 2001/0021443 А 1. В этой публикации описан гибкий многослойный материал, содержащий множество слоев, состоящих из ткани,содержащей волокна с высокими эксплуатационными свойствами, причем все слои соединены друг с другом. Соединение указанных слоев достигается благодаря склеивающимся местам, причем в каждом слое площадь, покрытая клеящим веществом, составляет примерно от 10 до 95%. Количество клеящего вещества составляет от 5 до 35% от волокна, содержащегося в двух соединенных друг с другом слоях. Обычно структура, защищающая от баллистических снарядов, не используется сама по себе, она применяется в качестве части изделия, защищающего от баллистических снарядов, такого как пуленепробиваемый жилет или в качестве компонента других профилированных частей, используемых для защиты, включая различного рода мягкую бронеодежду. Обычно структура или бронепанель вставляется в чехол, который изготовлен из обычных одежных тканей, таких как нейлон или хлопок. Структура, защищающая от баллистических снарядов, может быть закреплена в чехле или может выниматься из него. Искривление тыльной стороны мишени, также называемое запреградной деформацией - это термин,используемый для обозначения деформации тыльной поверхности структуры или изделия, защищающего от баллистических снарядов; указанная поверхность расположена у тела владельца, а указанная деформация вызывается воздействием снаряда. Структура может остановить ударяющий снаряд, например пулю, т.е. снаряд может не пройти полностью сквозь материал, но большая ударная энергия снаряда и ударное воздействие, результатом которых является локальная деформация, может привести к серьезным травмам тела или внутренних органов, которые называют тупыми травмами или просто травмами. Вопрос уменьшения степени тяжести тупой травмы стоит со времени введения современных мягких средств бронезащиты тела, например пуленепробиваемых жилетов. В указанных средствах бронезащиты используются волокна с высокими эксплуатационными свойствами, такие как арамиды, например,кевлар (Kevlar) или тварон (Twaron), полиэтилен со сверхвысокой молярной массой (ПСВММ, например, динеема (Dyneema) или спектра (Spectra или поли(п-фенилен 2,6-бензобисоксазол) (ПБО,например, зилон (Zylon. Большинство стандартов эффективности средств бронезащиты тела обращают внимание на способность задерживания пули, а также количественно определяют максимально допустимую степень тяжести травмы. Стандарт 0101.04 Национального института юстиции США (НИЮ) разделяет мягкие средства бронезащиты тела на три основные категории: IIA, II и IIIA (в порядке увеличения уровня защиты). Средство бронезащиты уровня IIA защищает от 9-миллиметровых пуль с закругленной головкой и сплошной цельнометаллической оболочкой номинальной массой 8,0 г, ударяющих при минимальной скорости 332 м/с, и от пуль калибра 40 Смит-Вессон со сплошной цельнометаллической оболочкой, номинальной массой 11,7 г, ударяющих при минимальной скорости 312 м/с. Средство бронезащиты уровня II защищает от 9-миллиметровых пуль с закругленной головкой и сплошной цельнометаллической оболочкой, номинальной массой 8,0 г, ударяющих при минимальной скорости 358 м/с,и от пуль 357 магнум с баллистическим наконечником и мягкой головной частью номинальной массой 10,2 г, ударяющих при минимальной скорости 427 м/с. Средство бронезащиты уровня IIIA защищает от 9-миллиметровых пуль с закругленной головкой и сплошной цельнометаллической оболочкой номинальной массой 8,0 г, ударяющих при минимальной скорости 427 м/с и от полуоболочечных пуль 44 магнум с выемкой в головной части номинальной массой 15,6 г, ударяющих при минимальной скорости 427 м/с. Уровни III и IV относятся к жестким средствам бронезащиты, которые защищают от ружейного выстрела. Средства бронезащиты уровня IIIA обычно используются полицейскими, участвующими в операциях, связанных с большим риском, таких как вручение ордера, освобождение заложников и для защиты. На практике эффективность таких сертифицированных НИЮ бронежилетов часто дополнительно увеличивают, прикрепляя добавочные накладки или пластины (обычно размером 85 дюйм) от травм на грудь,так как считается, что при защите с использованием бронежилетов уровня IIIA максимальная степень-1 009576 тяжести травмы (44 мм) слишком высока. Пластины от травм могут быть мягкими и изготовлены из того же материала, что и защитные бронепанели бронежилета или могут быть жесткими и изготовлены из различных материалов, включая металлические листы. Однако в любом случае имеется недостаток, заключающийся в увеличении толщины, веса и уменьшении удобства бронежилета при носке. Уменьшению степени тяжести травмы при использовании баллистических панелей в мягких средствах бронезащиты, не предполагающих использование дополнительных накладок от травм, посвящено большое количество патентных публикаций. В патенте США 4413357 предлагается структура, состоящая из пачки плотно сплетенных тканей из волокон арамида, по меньшей мере одного тонкого слоя из гибкой поликарбонатной обшивки и слоя мягкого, сравнительно толстого пенопласта (от передней стороны к задней стороне панели). В европейском патенте 131447 А ослабляющий травмы слой, изготовленный из перьев, пенопласта или войлока, расположен между передним и задним слоями баллистической ткани, вся структура скрепляется стежками или другим способом. В европейском патенте 172415 А описана структура, которая содержит несколько слоев текстиля и гаситель ударного воздействия с трехмерным строением и вафлеобразной поверхностью, причем пустоты составляют по меньшей мере 90% объема и толщина равна 5-30 мм. В патенте США 5059467 описана баллистическая бронепанель для тела, содержащая передний и задний неметаллические слои, которые защищают от удара и между которыми расположена полоска,ограничивающая герметично закрытое пространство с воздухом внутри, например полиуретановый пенопласт с закрытыми ячейками. Документ WO 92/06840 А 1 относится к структуре, состоящей из пакета из гибкого баллистического материала и усиливающей панели, сцепленной с самым внутренним слоем пакета, причем баллистический материал может быть изготовлен, например из арамидных волокон, а панель может представлять собой поликарбонатный экструдированный лист. В патентной публикации WO 96/24816 А 1 описана защитная структура, содержащая слой гибкого пенопласта, толщина которого составляет 10 мм, причем пенопласт сочетается с тканевыми слоями. В канадском патенте 2169415 А описаны войлочные слои, применяемые для поддержания воздушного зазора между пакетами из слоев материала из однонаправлено ориентированных арамидных волокон. В патенте США 6103641 предложена специальная подкладочная ткань, у которой лицевая и тыльная стороны связаны и удерживаются моноволокнами на расстоянии 12-30 мм одна от другой. В патенте США 6319862 описана многослойная защитная структура, содержащая передний пакет слоев из высокопрочных волокон, например арамидных волокон, которые закрыты по меньшей мере одним экструдированным листом термопластичного полиэстра, и дополнительный пакет из таких слоев,закрытых по меньшей мере одним листом термопластичного полиэстра. Недостаток структуры, известной из патента США 3971072, заключается в том, что часто выполненные стежки снижают гибкость, а также могут уменьшить сопротивляемость баллистическим снарядам. Другие упомянутые выше структуры содержат дополнительные слои, которые увеличивают толщину и/или вес структуры. Таким образом, в рассматриваемой отрасли существует необходимость в легкой структуре, защищающей от баллистического снаряда и сочетающей в себе гибкость с высоким уровнем защиты от баллистического снаряда и низкой степенью тяжести тупой травмы. Согласно настоящему изобретению предлагается структура, в которой элементы, доля которых по массе составляет от 5 до 50%, содержат соединительные средства, связывающие соседние элементы во множестве мест, распределенных по поверхности элементов, причем связанные элементы находятся в части структуры, расположенной с тыльной стороны, т.е. со стороны, противоположной стороне, направленной к угрозе или к ударяющему снаряду. Структура, защищающая от баллистического снаряда, соответствующая изобретению, характеризуется заметно меньшей запреградной деформацией (и соответственно меньшей тупой травмой) при отсутствии дополнительных слоев, например так называемой направляющей травм, которые бы увеличили толщину и/или вес, при одновременном сохранении гибкости структуры или незначительном ее уменьшении. Другим преимуществом структуры, соответствующей изобретению, является то, что способность задерживания пули, например, выраженная значением V50, не ухудшается из-за применения соединительных средств. Еще одно преимущество состоит в том, чтоструктура, соответствующая изобретению,также обеспечивает улучшенную защиту от других угроз, таких как другие ударяющие объекты, например камни, или, например, защиту от падения. Обычные изделия, в которых целесообразно использовать структуру, соответствующую изобретению, включают в себя защитные средства для локтей, плечей, кистей, коленей, ног и т.д. Структура, защищающая от баллистического снаряда, содержит пакет из множества гибких элементов. Под гибким элементом понимается элемент, или лист, или (многослойный) слой, который если находится на плоской опоре, причем часть элемента длиной 20 см, выступающая за границы опоры, изгибается под собственным весом, то внешний край указанной выступающей неподдерживаемой части рас-2 009576 положен по крайней мере на 10 см ниже части элемента, находящейся на опоре. В пакете элементов эти элементы могут перемещаться или сдвигаться относительно друг друга по крайней мере по части их поверхности контакта. Благодаря этому перемещению элементов друг относительно друга пакет элементов может изгибаться или прогибаться, что, несомненно, предпочтительно для применения в мягких средствах бронезащиты. В этой структуре лицевой стороной является сторона, направленная к угрозе или к ударяющему снаряду, а тыльной или задней стороной является сторона, противоположная стороне, направленной к угрозе или к ударяющему снаряду, т.е. сторона, ближайшая к владельцу или защищаемому объекту. Лицевая сторона структуры, также называемая ударной стороной, содержит элементы, которые,по существу, не соединены друг с другом, т.е. элементы, которые не прикреплены или не приклеены друг к другу с помощью соединительных средств на значительной части их поверхностей, прилегающих друг к другу. Тем не менее, трудно обращаться и обрабатывать пакет из слоев, никак не связанных друг с другом. Для достижения некоторого уровня связанности структура может быть, например, прошита насквозь, предпочтительно настолько мало, насколько это возможно, например только по краям или по наружной кромке (в дополнение к соединительным средствам в элементах тыльной стороны). Такие соединительные средства применяются для оказания воздействия на баллистическую эффективность или на степень тяжести травмы. Другая возможность заключается в том, чтобы поместить структуру в гибкий чехол или кожух. Структура, защищающая от баллистического снаряда, включает в себя пакет из множества гибких элементов, содержащих по крайней мере один слой с сеткой из высокопрочных волокон. В рамках настоящего изобретения волокном называется удлиненное тело, длина которого значительно больше ширины и толщины. Таким образом, термин волокно включает в себя моноволокно,комплексную нить, ленту, полоску или тесьму и подобные объекты. Поперечное сечение волокна может быть как постоянным, так и изменяющимся. Под термином волокно понимаются как множества отдельных волокон, упомянутых выше, так и их сочетания. Высокопрочные волокна характеризуются пределом прочности на разрыв, составляющим по меньшей мере примерно 1,0 ГПа, и модулем упругости на растяжение, составляющим по меньшей мере примерно 40 ГПа. Волокна могут быть как органическими, так и неорганическими, подходящие волокна перечислены, например, в патенте США 5185195. Подходящими неорганическими волокнами являются,например, стекловолокна, углеродные и керамические волокна. Подходящими органическими волокнами с таким высоким пределом прочности на разрыв являются, например, ароматические полиамидные волокна (также просто арамидные волокна), в частности поли(п-фенилен терефталамид), волокна жидкокристаллического полимера и волокна лестничного полимера, такие как полибензимидазолы или полибензоксазолы, в частности поли(1,4-фенилен-2,6-бензобисоксазол) (ПБО) или поли(2,6-диимидазо[4,56-4',5'-е]пиридинилен-1,4-(2,5-дигидрокси)фенилен) (ПИПД; также называется М 5) и волокна, например,полиолефинов, поливинилового спирта и полиакрилонитрила с высокой степенью ориентации, что получается в результате, например, процесса гелеобразного формования волокна. Предел прочности волокон на разрыв предпочтительно составляет по меньшей мере примерно 2 ГПа, по меньшей мере, 2,5 ГПа или даже по меньшей мере 3 ГПа. Предпочтительно использовать полиолефиновые волокна, арамидные волокна, ПБО и ПИПД волокна с высокой степенью ориентации или сочетания по крайней мере двух видов из указанных волокон. Преимущество указанных волокон заключается в том, что они характеризуются очень высоким пределом прочности на разрыв, так что они особенно очень подходят в легких изделиях,защищающих от баллистического снаряда. Подходящими полиолефинами являются, в частности, гомополимеры и сополимеры этилена и пропилена, которые могут также содержать небольшие количества одного или нескольких других полимеров, в частности других алкен-1-полимеров. Хорошие результаты получаются, если выбрать в качестве полиолефина полиэтилен (ПЭ). Под линейным полиэтиленом здесь понимается полиэтилен с менее чем одной боковой цепью на 100 атомов С,а предпочтительно менее чем одной боковой цепью на 300 атомов С; боковая цепь или ветвь обычно содержит по меньшей мере 10 атомов С. Кроме того, линейный полиэтилен может содержать до 5 мол.% одного или нескольких алкенов, которые могут образовывать сополимер с указанным линейным полимером. К таким алкенам относятся пропен, бутен, пентен, 4-метилпентен, октен. Предпочтительно, чтобы линейный полимер имел большую молярную массу с внутренней вязкостью (IV, определяемой на растворах в декалине при 135 С), составляющей по меньшей мере 4 дл/г, более предпочтительно по меньшей мере 8 дл/г. Такой полиэтилен также называется полиэтиленом со сверхвысокой молярной массой (ПСВММ). Внутренняя вязкость является мерой молярной массы(также называемой молярным весом), которую определить легче, чем действительные параметры молярной массы, такие как Mn и Mw. Существует несколько эмпирических соотношений между IV и Mw, но такие соотношения значительно зависят от распределения молярной массы. На основе равенстваMw=5,37104 [IV]1,37 (см. ЕР 0504954 А 1) IV, составляющая 4 или 8 дл/г, эквивалентна Mw, равной примерно 360 или 930 кг/моль соответственно. Предпочтительно использовать высокоэффективные полиэтиленовые (ВЭПЭ) волокна, состоящие из полиэтиленовых элементарных волокон, которые изготавливаются в процессе гелеобразного формо-3 009576 вания волокна, описанном, например, в GB 2042414 А или WO 01/73173 А 1. Процесс гелеобразного формования волокна, по существу, состоит из подготовки раствора линейного полиэтилена с высокой истинной вязкостью, формирования элементарных волокон из раствора при температуре, превышающей температуру растворения, охлаждения элементарных волокон до температуры ниже температуры гелеобразования, так чтобы наблюдалось гелеобразование, и вытягивания элементарных волокон до удаления растворителя во время и/или после его удаления. Слой, содержащий сеть волокон, может быть сформирован из одних волокон, из волокон с подходящим полимерным покрытием или из волокон и связующего материала, такого как подходящий полимер в качестве вяжущего материала. Волокна могут объединяться в сеть различной конфигурации. Например, волокна могут быть различным образом выровнены и выполнены из скрученных или нескрученных пучков волокон. Подходящими примерами являются ткань с переплетением (полотняное переплетение, саржевое переплетение, переплетение рогожка, атласное переплетение и другие переплетения) или нетканые структуры, такие как войлок или слой скрепленных однонаправлено ориентированных волокон. С точки зрения баллистических характеристик предпочтительны конфигурации сети, в которых высокопрочные волокна в основном одинаково направлены. Примерами являются не только однонаправлено ориентированные волокна, скрепленные связующим материалом, но также тканые структуры, в которых высокопрочные волокна образуют основную часть плетения, например волокна основы, и в которых уточные волокна образуют меньшую часть, и они не должны быть высокопрочными волокнами; подобные структуры, описанные в ЕР 1144740 В 1, или другие ткани называются тканями с одинаковым переплетением. В случае слоев с такими однонаправлено ориентированными высокопрочными волокнами, элемент предпочтительно содержит по крайней мере два слоя однонаправлено ориентированных волокон, при этом волокна в прилегающих слоях расположены под некоторым углом друг к другу, причем угол предпочтительно составляет от 45 до 90, а более предпочтительно составляет примерно 80-90. Под слоем однонаправлено ориентированных волокон, скрепленных связующим материалом, понимается слой, в котором элементарные волокна, по существу, параллельны друг другу в плоскости,причем это направление стабилизируется с помощью связующего материала. В данной области такой слой также называется монослоем. Термином связующий материал называется материал, который скрепляет или удерживает волокна вместе и может окружать все волокна или их часть, так что структура монослоя сохраняется при эксплуатации и изготовлении элементов. Связующий материал может наноситься различными путями, например, в виде пленки, в виде поперечных сцепляющих полосок, или в виде поперечных волокон (поперечных по отношению к единому направлению волокон), или посредством наполнения и/или встраивания в волокна вяжущего материала, например расплава полимера, или посредством растворения или диспергирования полимерного материала в жидкости. Предпочтительно,чтобы вяжущий материал однородно распределялся по всей поверхности монослоя, тогда как сцепляющая полоска или сцепляющие волокна могут применяться локально. Подходящие связующие материалы описаны в следующих документах: ЕР 0191306 В 1, ЕР 1170925 А 1, ЕР 0683374 В 1 и ЕР 1144740 В 1. В предпочтительном варианте осуществления изобретения связующим материалом является полимерный вяжущий материал и, возможно, термореактивный или термопластичный материал либо смесь указанных двух материалов. Предпочтительно, чтобы удлинение при разрыве вяжущего материала было больше удлинения волокон. Удлинение связующего материала предпочтительно составляет от 3 до 500%. Подходящие термореактивные и термопластичные полимерные материалы перечислены, например, в WO 91/12136 А 1 (с. 15-21). В качестве вяжущего материала предпочтительно выбирается материал из группы, состоящей из термопластичных полимеров, виниловых сложных эфиров, ненасыщенных полиэфиров, эпоксидов или феноловых смол. В качестве вяжущего материала может быть выбран материал из группы, состоящей из термопластичных полимеров, полиуретанов, поливинилов, полиакрилов, полиолефинов или термопластичных эластомерных блочных сополимеров, таких как полиизопропенполиэтилен-бутилен-полистирол или полистерол-полиизопрен-полистирол блочные полимеры. Предпочтительно связующий материал состоит, по существу, из термопластичного эластомера, который предпочтительно в основном покрывает отдельные элементарные волокна указанных волокон в монослое и имеет модуль упругости на растяжение (определенный в соответствии со стандартом D638 Американского общества по испытаниям и материалам (АОИМ) при 25 С) меньше чем примерно 40 МПа. Применение такого связующего материала приводит к высокой гибкости монослоя, отдельного элемента и структур их них состоящих. Установлено, что получаются хорошие результаты, если связующим материалом в монослое является стирол-изопрен-стирол блочный сополимер. В специальном варианте осуществления изобретения связующий материал в элементе структуры,соответствующей изобретению, также содержит в дополнение к полимерному вяжущему материалу наполнитель в количестве от 5 до 80% общего объема связующего материала. Более предпочтительно, чтобы количество наполнителя составляло от 10 до 80% объема, а наиболее предпочтительно от 20 до 80% объема. Было установлено, что в результате увеличивается гибкость изделия, защищающего от баллистического снаряда, без значительных отрицательных воздействий на характеристики противобаллистической защиты.-4 009576 Наполнители не вносят вклада в связывание волокон, а служат для разбавления по объему вяжущего материала между волокнами, в результате чего изделие, защищающее от баллистического снаряда,становится более гибким и лучше поглощает энергию. Наполнитель предпочтительно содержит тонкодисперсное вещество с низкой плотностью. Наполнителем может служить газ, хотя при использовании газа в качестве наполнителя возникают практические проблемы при обработке вяжущего материала. Также наполнитель может содержать, помимо прочего, вещества, обычные для изготовления дисперсных систем, такие как эмульгаторы, стабилизаторы, связующие материалы и подобные вещества или тонкодисперсный порошок. Предпочтительно, чтобы количество связующего материала в монослое составляло самое большее 30 мас.%, более предпочтительно, самое большее 25, 20 или даже 15 мас.%, так как наибольший вклад в баллистические свойства вносят волокна. Если элемент содержит два или несколько слоев волокон, то предпочтительно, чтобы слои или монослои были соединены или прикреплены друг к другу практически по всей поверхности. Такое соединение или прикрепление может обусловливаться наличием связующего материала в слоях, например при наслаивании или каландровании слоев при определенной температуре и давлении, а также может быть обусловлено добавлением дополнительного связующего материала, такого как термопластичная пленка между слоями, действующая как клеящий материал. Фактическое число слоев в элементе может изменяться в широких пределах и зависеть от толщины слоев, но количество слоев должно выбираться так, чтобы элемент был гибким. В общем, чем тоньше слой, тем больше слоев может быть в элементе при сохранении требуемого уровня гибкости. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения число слоев составляет от 2 до 8, предпочтительно 2 или 4. Элемент может, кроме того, содержать, в дополнение к волокнистым слоям, слой пленки на одной или обеих внешних поверхностях. Подходящими пленками являются тонкие пленки, например, толщиной менее 20, 15 или даже 10 мкм, изготовленные из термопластичных полимеров, таких как полиолефины, например полиэтилен, полипропилен или их сополимеры; политетрафторэтилен; полиэфиры, полиамиды или полиуретаны, такие как термопластичные эластомерные варианты указанных полимеров. Преимущество таких пленок заключается в дополнительном скреплении волокнистых слоев и увеличении гибкости структуры благодаря облегчению перемещения элементов относительно друг друга. Пленки могут быть не пористыми, но также могут быть пористыми (микропористыми). В структуре, соответствующей изобретению, от 5 до 50 мас.% элементов содержат соединительные средства, которые связывают соседние элементы во множестве мест, распределенных по их поверхности,причем связанные элементы находятся в части структуры, расположенной с тыльной стороны, т.е. со стороны, противоположной стороне, направленной к угрозе или к ударяющему снаряду. Под частью структуры, расположенной с тыльной стороны, понимается часть структуры, составляющая примерно 75 мас.% структуры и расположенная с тыльной поверхности. Эти элементы части структуры, расположенной с тыльной стороны, могут представлять собой последний элемент, образующий тыльную поверхность, но также могут представлять собой определенное количество связанных элементов, за которыми расположены один или несколько (не связанных) элементов или другие гибкие слои, которые образуют тыльную поверхность структуры. Предпочтительно, чтобы поддерживающие элементы или слои образовывали самое большее 25 мас.% структуры, а более предпочтительно - самое большее 20, 15, 10 или даже самое большее 5 мас.%. Подходящими соединительными средствами являются те, которые могут обеспечить локальное соединение двух прилегающих элементов так, чтобы все еще было возможно относительное перемещение элементов по крайней мере по части их поверхности контакта. Примерами таких средств являются различные способы сшивания, скрепления скобами, соединения заклепками, сварки нагревом по различным шаблонам, нанесения точек клеящего вещества, нанесения двусторонних клеящих полосок и другие средства, известные из уровня техники, при условии, что соединение выполняется без полной потери относительного движения между элементами. По этой причине соединительные средства распределены по всей поверхности. По сравнению с ситуацией, когда соединительные средства с высокой плотностью распределены по небольшому числу мест, предпочтительно, чтобы соединительные средства во множестве маленьких мест располагались по всей поверхности. Предпочтительно, чтобы соединительные средства покрывали самое большее 20% площади поверхности элемента, а более предпочтительно не более 15, 10, 5, 2 или даже не более 1%. Авторы изобретения заметили, что при увеличении площади поверхности, покрытой соединительными средствами,имеется тенденция к уменьшению степени тяжести травмы, но одновременно уменьшается гибкость; таким образом, число соединительных листов может быть соответственно уменьшено. Соединительные средства могут быть случайным образом распределены по поверхности, но также могут следовать регулярным шаблонам или линиям. Соединительные средства могут, например, фактически следовать по прямым линиям, а также изогнутым, или круговым, или спиральным линиям. Линии соединительных средств, особенно стежков, могут быть, по существу, параллельными, но также могут располагаться под углом и, следовательно, пересекать друг друга, например две или не-5 009576 сколько групп параллельных путей, пересекающих друг друга. Подходящие углы составляют от 10 до 90, предпочтительно примерно от 45 до 90. Таким образом, пути соединительных средств могут образовывать обычные фигуры, такие как треугольники, квадраты, звезды или их сочетания. Сшивание или прошивание является наиболее предпочтительным способом применения соединительных средств, например с помощью закрытых стежков, обычного цепного или зигзагообразного стежка. Стежки могут применяться сравнительно легко, также одновременно может скрепляться большое количество элементов, и число стежков на единицу площади поверхности можно легко изменять. Стежки занимают относительно малую площадь поверхности и, следовательно, не мешают относительному перемещению элементов. Длина стежка, т.е. расстояние между двумя последовательно расположенными точками элемента,куда входит нитка стежка, может изменяться в широких пределах. Подходящая длина стежка составляет примерно от 1 до примерно 15 мм, предпочтительно примерно 2-10 или 3-8 мм. Расстояние между соседними линиями стежков или других соединительных средств может меняться в широких пределах, например примерно от 0,5 до 15 см. Более короткое расстояние более эффективно с точки зрения уменьшения степени тяжести травмы,но слишком короткое расстояние уменьшает гибкость, при этом слишком большое расстояние вряд ли эффективно. Предпочтительно, расстояние между линиями стежков составляет по крайней мере примерно 1, 2 или 3 см и менее 12, 10, 8 или 6 см. Как отмечено выше, с точки зрения покрытия площади поверхности в зависимости от типа структуры, чем короче расстояние между линиями, тем меньше количество (или процент по массе) листов, которые необходимо связать для получения требуемого эффекта. С помощью некоторых стандартных экспериментов специалист в рассматриваемой области может найти находящееся в указанных рамках оптимальное соотношения для заданной структуры. Стежки можно изготовить посредством стандартных швейных машин, в частности, промышленных швейных машин, при этом могут использоваться стандартные швейные нитки или нити. В предпочтительном варианте осуществления изобретения используются высокопрочные швейные нити, например,аналогичные высокопрочным нитям, используемым в слоях элементов. В предпочтительном варианте осуществления изобретения примерно 10-40 мас.% элементов в структуре содержат соединительные средства, при этом такие элементы расположены в части структуры, расположенной с тыльной стороны, т.е. со стороны, противоположной стороне, направленной к угрозе или к воздействующему снаряду; более предпочтительно, чтобы примерно 15-35, 17-30 или даже 18-25 мас.% элементов содержали соединительные средства. Это обеспечивает баланс между уменьшением тяжести тупой травмы и гибкостью структуры; это улучшает уровень защиты и комфорт владельца изделия, содержащего подобную структуру, такого как пуленепробиваемый бронежилет. Например, в 40-элементной структуре последние 10 элементов, т.е. примерно 25 мас.%, содержат соединительные средства, представляющие собой перекрестные линии стежков, ограничивающих квадраты 55 см. В одном варианте осуществления изобретения все элементы из выбранного количества элементов в части структуры, расположенной с тыльной стороны, содержат соединительные средства, соединяющие вместе все указанные элементы в одну пачку. В другом варианте осуществления изобретения выбранные элементы в части структуры, расположенной с тыльной стороны, разделены по крайней мере на две группы, каждая из которых содержит по меньшей мере два элемента, указанные группы содержат соединительные средства, которые связывают элементы, входящие в одну группу. Например, в 4-элементной структуре последние 10 элементов разделены на 5 групп, в каждой из которых имеется по два элемента, содержащих соединительные средства. Особенно в подобных вариантах осуществления изобретения линии соединительных элементов, например стежков, могут различаться для отдельных групп элементов, например может различаться угол наклона линии стежков по отношению к элементу, при этом разные линии стежков соседних групп могут,например, образовывать угол друг с другом, и линии фактически пересекают друг друга (например, если смотреть через пакет). Таким образом, можно уменьшить количество соединительных средств (стежков) на единицу площади поверхности. Преимущество такого варианта осуществления изобретения заключается в дополнительной оптимизации гибкости по отношению к уменьшению степени тяжести травмы для рассматриваемой структуры. Различные группы элементов также могут также содержать комбинацию из различных соединительных средств, например, стежки и клеящее вещество. В патенте US 5185195 также описана структура, защищающая от баллистического снаряда и содержащая пакет из множества гибких элементов, состоящих из волокон, при этом по крайней мере два элемента прикреплены друг к другу с помощью соединительных средств; однако соединительные средства(стежки) расположены вдоль соседних линий, расстояние между которыми меньше 3,2 мм, таким образом, покрывается значительная часть поверхности, и такое покрытие не ограничивается элементами тыльной части. В примерах все слои пакета тканого материала сшиты вместе. Очень высокая поверхностная плотность соединительных средств, в частности представляющих собой стежки, приводит к улучшенной прочности на пробивание сшитых мест; вопрос степени тяжести травмы не рассматривается. Дополнительно данное изобретение относится к структуре, защищающей от баллистического снаряда и содержащей пакет из множества гибких элементов, содержащих по меньшей мере один слой с-6 009576 сетью высокопрочных волокон, где по меньшей мере 50 мас.% элементов сшиты вместе по меньшей мере в 2 группы, каждая из которых состоит по крайней мере из 2 элементов, а расстояние между соседними линиями стежков составляет по меньшей мере примерно 1 см. Предпочтительно, чтобы 75, 85, 90,95 мас.% элементов или даже все элементы были сшиты вместе в группы. Другие предпочтительные варианты осуществления элементов, монослоев, волокон, связующего материала, пленочного слоя, поверхностной плотности стежков, длины стежков, линий стежков и их ориентации - все аналогичны описанным выше вариантам осуществления структуры, где связаны только элементы части структуры, расположенной с тыльной стороны. Преимущества таких структур заключаются в сочетании низкой степени тяжести травмы и хорошей гибкости при одновременной не уменьшенной способности задерживания пуль. Удивительно то, что способность задерживания пуль не уменьшается даже при сшивании всех элементов, так как в более ранних экспериментах авторы изобретения наблюдали, что сшивание передних слоев структуры увеличивает вероятность прохождения пули через структуру. Не желая ограничиваться какой-либо теорией, авторы изобретения предполагают, что этот эффект может быть связан с числом стежков на элементах лицевой стороны, которое сравнительно мало в настоящем случае, таким образом уменьшается вероятность попадания пуль в стежок. В предпочтительном варианте осуществления, структура изготовлена из 2-4 групп элементов, которые связаны стежками, причем линии стежков в группе расположены, по существу, параллельно, расстояние между линиями составляет примерно 1-10 см, длина стежка равна примерно 1-15 см, а линии стежков соседних групп повернуты на угол, составляющий примерно 10-90, предпочтительно примерно 45-90. Преимущество такой структуры заключается в дальнейшем уравновешивании высокой способности задерживать пули, низкой степени тяжести травмы и хорошей гибкости. Кроме того, изобретение относится к изделию, которое защищает от баллистического снаряда и содержит структуру, соответствующую изобретению. Изделия, защищающие от баллистического снаряда,включают в себя средства бронезащиты тела, в частности мягкие средства бронезащиты тела, такие как пуленепробиваемые бронежилеты, но этим указанные изделия не ограничены. В частности, изобретение относится к тем изделиям, в которых требуется сочетание гибкости и высокого уровня защиты травмы,особенно низкой степени тяжести. Другие типовые изделия, в которых целесообразно использовать структуру, соответствующую изобретению, включают в себя различные защитные средства для локтей,плечей, кистей, коленей, ног и т.д., указанные изделия подразумевают защиту не только от пуль, но и от других угроз и могут быть использованы во время работы или занятий спортом. Также изобретение относится к способу изготовления гибкой структуры, защищающей от баллистического снаряда, с уменьшенной запреградной деформацией, что достигается благодаря пакетированию множества гибких элементов, содержащих по меньшей мере один слой с сетью высокопрочных волокон, и соединению между собой от 5 до 50 мас.% элементов, находящихся в части структуры, расположенной с тыльной стороны, при помощи соединительных средств, находящихся во множестве мест,распределенных по поверхности элементов. Последовательность выполнения этих этапов не важна, но с практической точки зрения предпочтительно сначала применить к выбранным элементам соединительные средства, а затем изготовить пакетную структуру. Предпочтительные пути осуществления способа, соответствующего изобретению, аналогичны путям, описанным в различных вариантах осуществления, которые обсуждались выше для структуры элементов. Далее изобретение будет объяснено со ссылками на нижеследующие эксперименты. Способы.IV: внутренняя вязкость определяется в соответствии со способом РТС-179 (Hercules Inc. Rev. Apr. 29, 1982) при 135 С в декалине, время растворения составляет 16 ч, с использованием дитретичного бутилпаракрезола в качестве антиоксиданта в количестве 2 г/л раствора, при этом вязкость, измеряемая при различных концентрациях, экстраполируется для нулевой концентрации. Свойства растяжимости: предел прочности на разрыв (или прочность), модуль упругости при растяжении (или модуль) и удлинение при разрыве определяются на комплексных нитях, как указано в стандарте D885M АОИМ, при этом используется волокно с номинальной длиной образца 500 мм, скорость поперечной головки равна 50%/мин, зажимы Instron 2714 типа Fibre Grip D5618C. На основе измеренной кривой зависимости деформации от напряжения определяется модуль как градиент между 0,3 и 1% напряжения. Для вычисления модуля и прочности измеренные усилия растяжения делятся на титр,что определяется взвешиванием 10 м волокна; значения в гигапаскалях вычисляются на основе предположения, что плотность ВЭПЭ волокон составляет 0,97 г/см 3. Баллистическая эффективность структур определяется на образцах размером 4040 см в ходе тестового испытания, соответствующего стандарту Stanag 2920, с использованием полуоболочечной пули 0,44 магнум с выемкой в головной части (SJHP) от компании Ремингтон (Remington). Структура, состоящая из слоев, фиксируется с использованием гибких ремешков на опоре, наполненной подкладочным материалом, представляющим собой пластилин Roma, который был заранее обработан при температуре примерно 35 С. Степень тяжести травмы количественно оценивается путем измерения глубины отпечатков в подкладочном материале, указанные отпечатки являются следствием запреградной деформа-7 009576 ции в результате воздействия четырех пуль, скорость которых составляет 43610 м/с и точки попадания отстоят от края тестового образца на 7,5-8,0 см. Это испытание основано на стандарте 0101.04 НИЮ для уровня защиты IIIA, но является более жестким (пули воздействуют на более критичные крайние места,а не на центр образца); если средняя степень тяжести травмы для образца составляет не более 44 мм и отсутствуют полные проникновения пуль, то образец считается удовлетворяющим стандарту НИЮ для уровня защиты IIIA. В другой серии испытаний определяется значение V50 для 9-миллиметровой пули Парабеллум со сплошной металлической оболочкой компании Dynamit Nobel, эти испытания аналогичны испытанию в соответствии со стандартом Stanag 2920, причем в качестве подложки используется пластилин компанииCaran d'Ache. Сравнительное испытание A. Структура была изготовлена путем укладки в пакет 36 слоев элементов размером 4040 см, вырезанных из многослойной ткани Dyneema UD-SB21 (поставляемой компанией DSM Dyneema, Нидерланды). Этот UD материал имеет поверхностную плотность, примерно равную 145 г/м 2, и содержит 4 поперечно армированных слоя, изготовленных из Dyneema SK76 высокоэффективной полиэтиленовой комплексной нити (предел прочности на разрыв - 3,5 ГПа, модуль - 115 ГПа, на основе полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой) и примерно 18 мас.% эластомерного вяжущего материала; разделительную полиэтиленовую пленку на обеих сторонах. Структура скреплена единственной линией стежков, длина которой составляла примерно 4 см в 4 углах. Испытания структуры на баллистическую эффективность проводились согласно описанному выше способу. Результаты испытаний, представленные в таблице, являются средними данными по крайней мере для двух независимых структур и по меньшей мере 4 выстрелов для каждой структуры. Продукт удовлетворяет требованиям НИЮ на уровень защиты IIIA. Сравнительное испытание B. Структуры были изготовлены аналогично испытанию A, но 36 элементов были дополнительно сшиты крестообразно, причем длина стежков составляла примерно 5 мм, а расстояние между параллельными линиями стежков равно примерно 10 см. Прошивание осуществлялось на промышленной швейной машине Adler с использованием в качестве швейных нитей 10 полиэстровой нити Sevatill 10 (для 4 угловых стежков). Гибкость этой структуры была значительно ниже по сравнению со структурой, используемой в сравнительном испытании A, что ясно из сгибания структуры вручную по различным направлениям. Баллистические испытания показали больший разброс результатов в отношении степени тяжести травмы, 1 из 8 выстрелов полностью пробивал структуры, см. таблицу. Сравнительные испытания C и D. Испытание B было повторено, но расстояние между линиями стежков было уменьшено. Результаты, занесенные в таблицу, показывают, что имеется тенденция к увеличению степени тяжести травмы. Более того, 1 из 8 выстрелов не был остановлен для испытания C; 2 из 8 выстрелов полностью пробили структуру в случае эксперимента D. Гибкость еще больше уменьшилась по сравнению с предыдущими испытаниями. Пример 1. Структуры были изготовлены аналогично испытанию A, но последние 12 элементов с тыльной стороны структуры были сшиты крестообразно, расстояние между параллельными линиями стежков примерно составляло 5 см (что определяет квадраты размером 55 см). В результате для этого способа сшивания гибкость лишь немного уменьшилась по сравнению с состоянием без сшивания как по ощущениям вручную, так и в результате проведенных измерений изгиба, когда часть длиной 20 см структуры изгибается под собственным весом относительно опоры, на которой удерживается остальная часть структуры. Тем не менее, баллистическая эффективность значительно улучшилась: степень тяжести травмы значительно снизилась и все пули были остановлены (таблица). Пример 2. Был повторен пример 1, но последние 12 элементов были сшиты в двух группах по 6 элементов,причем каждая группа была сшита в одном направлении и расстояние между параллельными линиями стежков составляло 5 см, кроме того, направление стежков для второй группы было повернуто примерно на 90. Сшивание не привело к ощутимому снижению гибкости структуры. Примеры 3 и 4. Были повторены примеры 1 и 2, но теперь последние 8 элементов были сшиты, в результате чего была показана даже лучшая эффективность защиты от травм (все пули были остановлены). Гибкость осталась на том же уровне, как и до сшивания. Примеры 5-10. Были повторены примеры 1 и 2, но теперь расстояние между линиями стежков составляло 4,3; 2,5 или 1 см. Оказалось, что сшивание существенно не снижает гибкость структур; по крайней мере, не было получено точно выраженной взаимосвязи между расстоянием между линиями стежков и гибкостью ни из оценки ощущений вручную, ни из испытаний на изгиб. Данные из таблицы подтверждают улучшение-8 009576 эффективности защиты от травм при этом способе соединения. Сравнительные испытания Е. В этой серии испытаний оценивался эффект от применения стежков на лицевой поверхности структуры. При этом сшивались все элементы структур, содержащих 24 слоя размером 4040 см, выполненных из Dyneema UD-SB21 (расстояние между линиями стежков составляло примерно 5 см). 9-миллиметровые пули Парабеллум использовались для стрельбы как между линиями стежков, так и в стежки. Испытания повторялись по меньшей мере 3 раза. При стрельбе между стежками среднее значение V50 получалось равным 508 м/с; при стрельбе по структурам прямо в стежки - 425 м/с. Эти испытания показывают, что наличие стежков на лицевой стороне элементов снижает способность задерживания пули и дополнительно демонстрирует преимущество соединения только части элементов части структуры, расположенной с тыльной стороны.-9 009576 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Структура, защищающая от баллистического снаряда, включающая в себя пакет из множества гибких элементов, содержащих по меньшей мере один слой с сетью высокопрочных волокон, отличающаяся тем, что от 5 до 50 мас.% элементов содержат соединительные средства, связывающие соседние элементы во множестве мест, распределенных по поверхности элементов, причем связанные элементы находятся в части структуры, расположенной с тыльной стороны, которая является стороной, противоположной стороне, направленной к угрозе или ударяющему снаряду. 2. Структура по п.1, в которой предел прочности волокон на разрыв составляет по меньшей мере примерно 2 ГПа. 3. Структура по любому из пп.1, 2, в которой сеть волокон представляет собой тканый материал. 4. Структура по любому из пп.1, 2, в которой элемент содержит по меньшей мере два слоя однонаправлено ориентированных волокон, причем волокна в соседних слоях расположены под углом друг к другу. 5. Структура по п.4, в которой слои однонаправлено ориентированных волокон скреплены связующим материалом. 6. Структура по любому из пп.1-5, в которой элемент дополнительно содержит слой пленки на одной или обеих внешних сторонах. 7. Структура по любому из пп.1-6, в которой соединительные средства покрывают самое большее 10% площади поверхности элемента. 8. Структура по любому из пп.1-7, в которой соединительные средства представляют собой стежки. 9. Структура по любому из пп.1-8, в которой соединительные средства расположены на соседних линиях, расстояние между которыми составляет от 0,5 до 15 см. 10. Структура по любому из пп.1-9, в которой примерно 10-40 мас.% элементов содержат соединительные средства, которые связывают соседние элементы во множестве мест, распределенных по их поверхности. 11. Структура по любому из пп.1-10, в которой связанные элементы разделены по меньшей мере на две группы, каждая из которых состоит по крайней мере из 2 элементов. 12. Изделие, защищающее от баллистического снаряда, содержащее структуру по любому из пп.111. 13. Способ изготовления структуры по любому из пп.1-11, содержащий следующие этапы: укладка в виде пакета множества гибких элементов, содержащих по меньшей мере один слой с сетью высокопрочных волокон,связывание от 5 до 50 мас.% элементов, находящихся в части структуры, расположенной с тыльной стороны, путем применения соединительных средств во множестве мест, распределенных по поверхности указанных элементов. 14. Способ по п.13, в котором соединительными средствами являются стежки.