Materiały balistyczne używane do produkcji kamizelek kuloodpornych

Kamizelka kuloodporna nie jest „tylko” kamizelką; pancerze balistyczne są produkowane na całym świecie z różnych materiałów, by zapewnić odporność na kule z broni palnej.

W tym przewodniku omówiono różnice między Aramidem a UHMWPE, zwracając uwagę na najczęściej używane materiały balistyczne.

Materiały używane do produkcji kamizelki kuloodpornej determinują jej elastyczność, grubość oraz masę i rodzaj pocisków, jakie może zatrzymać. Wybór odpowiedniej kamizelki może więc nie być łatwym zadaniem, ponieważ trudno jest zorientować się w ofercie i zdecydować, które opcje najlepiej odpowiadają Twoim potrzebom.

Wszystkie kamizelki kuloodporne mają jednak jedną wspólną cechę: powinny zatrzymywać ten sam rodzaj naboju, niezależnie od normy:

• Amerykańska NIJ (National Institute of Justice: 0101.04 i 0101.06 z poziomami IIA, II i IIIA)
• Niemiecka (Schutzklasse 2008 w wersji standardowej, poziom SK1-SK2)
• Brytyjska (HOSDB, poziomy HG1 / A, HG1 i HG2).

Wszystkie te normy dotyczą miękkich kamizelek kuloodpornych.

Zanim omówimy różne materiały kuloodporne, ważne jest zrozumienie różnic między nimi. Do produkcji pancerzy kuloodpornych stosuje się dwa podstawowe materiały.

UHMWPE

Pierwszym materiałem jest UHMWPE, czyli polietylen o ultra wysokiej masie cząsteczkowej, który powstaje w procesie polimeryzacji chemicznej, gdzie monomery przekształcane są w polimery.

UHMWPE jest BARDZO wytrzymały w stosunku do swojej masy i cechuje się wysoką odpornością na uderzenia balistyczne oraz narzędzia o ostrych krawędziach i spiczastych końcach. UHMWPE stosuje się nie tylko w kamizelkach kuloodpornych i antyprzebiciowych, ale także w odzieży, żyłkach wędkarskich, rękawicach odpornych na przecięcia, pojemnikach lotniczych, sprzęcie sportowym, ubraniach itd.

Główne właściwości UHMWPE:

• Wysoka odporność na zużycie
• Materiał o niskiej masie i niesamowitej wytrzymałości
• Nie traci wytrzymałości podczas ekspozycji na promieniowanie UV
• Wysoka wydajność przy kontakcie z chemikaliami w stanie ciekłym
• Nie traci właściwości balistycznych ani nie wykazuje wewnętrznego tarcia

UHMWPE jest produkowany przez wiele firm; do najbardziej znanych marek należą Endumax firmy Teijin, Dyneema firmy DSM oraz Spectra Shield, Gold Shield i Gold Flex firmy Honeywell.

UHMWPE jest także wytwarzany przez wiele mniejszch firm na potrzeby kamizelek kuloodpornych.

Dyneema firmy Avient

Dyneema jest jednym z najczęściej używanych materiałów polietylenowych w kamizelkach kuloodpornych. Według deklaracji DSM Dyneema jest nawet 15 razy mocniejsza od stali i o 40% mocniejsza od włókien aramidowych, biorąc pod uwagę stosunek wytrzymałości do masy. DSM oferuje różne włókna Dyneema, każde z unikalnymi właściwościami do różnych zastosowań.

• Technologia Dyneema Force Multiplier jest stosowana w kamizelkach kuloodpornych i antyprzebiciowych (kamizelki wielofunkcyjne).
• Do produkcji płyt balistycznych, hełmów i tarcz używa się materiału Dyneema HB212, HB210, HB80, HB56, HB50, HB26 i HB2.
• Do produkcji pancerzy osobistych używa się materiałów SB117, SB115, SB71, SB51, SB34, SB31, SB28 i SB21.

Jak widać, dostępnych jest wiele materiałów, co oznacza, że kamizelki kuloodporne z Dyneemy mogą znacznie różnić się pod względem elastyczności, masy i grubości. Wielu producentów pancerzy osobistych łączy materiał Dyneema z włóknami aramidowymi, aby zoptymalizować ochronę balistyczną.

Na przykład, Protection Group Danmark produkuje lekką kamizelkę balistyczną z wykorzystaniem materiału Dyneema SB71, ważącą zaledwie 4,5 kg na metr kwadratowy. Dzięki temu wkładki balistyczne do kamizelki w rozmiarze L ważą tylko 1,24 kg. Dyneema SB71 jest jednak dość sztywnym materiałem i mniej elastycznym niż inne jego rodzaje, takiej jak SB115, który jest najlżejszym i najbardziej elastycznym włóknem Dyneema, choć również bardzo kosztownym.

Oznacza to również, że włókna Dyneema są często mieszane z aramidami, by uzyskać elastyczną i lekką kamizelkę kuloodporną.

Przykładem tego jest firma Honeywell i jej włókna Gold Flex oraz Gold Shield, wykonane z UHMWPE i Kevlaru. Taka kamizelka kuloodporna jest wykonana z aramidu i UHMWPE, i dzięki unikalnym właściwościom obu materiałów jest elastyczna, lekka i wytrzymała.

Przeczytaj więcej o naszych kamizelkach kuloodpornych.

Aramid

Aramid to włókno syntetyczne opracowane w latach 60. XX wieku przez Stephanie Kwolek. Jest znane przede wszystkim jako Kevlar firmy Dupont, która jako pierwsza wprowadziła komercyjną wersję kamizelek kuloodpornych, a także Twaron firmy Teijin. Aramid jest powszechnie stosowany w kamizelkach kuloodpornych i antyprzebiciowych ze względu na swą wyjątkową wytrzymałość i elastyczność. Wykazuje stabilność i niezawodność przez wiele lat, co czyni go sprawdzonym wyborem do pancerzy osobistych.

Główne cechy aramidu:

• Wysoka wytrzymałość
• Dobra odporność na działanie środków chemicznych
• Nie przewodzi prądu
• Brak punktu topnienia
• Dobrze sprawdza się w wysokich temperaturach i przy zagrożeniu przecięciami
• Wrażliwy na promieniowanie UV i kwasy

W kamizelkach kuloodpornych stosuje się dwa różne rodzaje aramidów. Jednokierunkowy (UD) i włókninowy.

Aramid jednokierunkowy (UD) składa się z 2–4 warstw włókien aramidowych ułożonych w konfiguracji 0°/90° lub 0°/90°/0°/90°. Jest on z reguły nieco sztywniejszy od aramidu włókninowego, ale jego zaletą jest wytrzymałość i niska masa.

Aramid włókninowy jest pleciony w sposób bardziej tradycyjny. Istnieje wiele różnych metod tkania, które wpływają na wytrzymałość i całkowitą masę materiału. Aramid włókninowy jest często bardzo elastyczny i może zatrzymać strzały kontaktowe z odległości 0 metrów.

Aramity UD i włókninowe są produkowane z nici kevlarowych firmy Dupont, aramidu Twaron firmy Teijin bądź Artec firmy Pro-Systems S.p.A.

Aramid włókninowy jest często znacznie bardziej elastyczny niż aramid UD i może się wyginać w kilku kierunkach, podczas gdy aramid UD jest sztywniejszy. (Oczywiście różne materiały mogą mieć różną jakość, a jedne aramidy UD mogą być bardziej lub mniej elastyczne od innych, jak na przykład UD42 firmy Teijin, który jest niezwykle elastycznym aramidem UD i idealnie dopasowuje się do ciała).

Ważne jest, aby zrozumieć, że można kupić zarówno gotowy materiał kuloodporny od firm Teijin i Kevlar, jak również nić, by tworzyć własne aramidy UD lub włókninowe.

W Protection Group Denmark używamy aramidu UD firmy Teijin, z którego wytwarzamy jedne z najcieńszych i najbardziej elastycznych kamizelek kuloodpornych z aramidu na rynku – o masie 5,5 kg na metr kwadratowy (1,5 kg dla rozmiaru L) i grubości zaledwie 6 mm. Aramid UD jest bardzo elastyczny, idealny do kamizelek noszonych pod ubraniem.

Przeczytaj więcej o naszych kamizelkach kuloodpornych.

Kevlar firmy Dupont

Kevlar jest najbardziej znanym i najszerzej stosowanym aramidem na świecie. Większości nazwa „Kevlar” kojarzy się z kuloodpornymi produktami z uwagi wytrzymałość i właściwości ochronne tego materiału. Tymczasem włókno to stosuje się również w lotnictwie, przemyśle morskim, częściach samochodowych (opony), elementach silników, a także w różnych branżach wymagających rękawic lub koszulek odpornych na przecięcia, odzieży ognioodpornej, hamulcach itd.

Kevlar jest generalnie bardziej elastyczny niż UHMWPE i występuje w różnych gatunkach. Ta różnorodność wynika z tego, że wielu producentów kupuje surowe włókno i wykorzystuje je do produkcji swoich własnych, opatentowanych rozwiązań, co skutkuje szeroką skalą jakości. Pancerze kuloodporne mogą być więc wykonane z chińskiego Kevlaru niższej jakości lub europejskiego Kevlaru o wyższej jakości.

Kevlar XP to jedno z wiodących rozwiązań firmy Dupont, które według producenta redukuje BFD aż o 15%, a całe rozwiązanie jest lżejsze o co najmniej 10% w porównaniu z podobnymi rozwiązami aramidowymi. Twaron firmy Teijin bardzo przypomina Kevlar, ponieważ Teijin także oferuje nici i rozwiązania, które tworzy samodzielnie.

Firma Teijin opracowała elastyczną wkładkę Twaron LFT-AT/AT Flex, która jest rozwiązaniem BFS składającym się z 1–2 warstw AT Flex, co zmniejsza Back Face Deformation (BFD) nawet o 40%. Aramid ten można na przykład stosować razem z materiałami Dyneema, Kevlar lub Spectra, by uzyskać cienkie i elastyczne rozwiązanie przy niskim BFS.