giubbotti antiproiettile e kevlar
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Il giubbotto antiproiettile viene indossato per proteggere le
parti vitali del corpo dai colpi di arma da fuoco o schegge da
frammentazione di esplosivi;
Normalmente ha un taglio a gilet o casacca ed i modelli più
validi offrono anche una protezione laterale dei fianchi, del
basso ventre, del collo e delle spalle;
I giubbotti adottati dall’esercito e dalle forze dell’ordine
devono possedere la capacità di resistere all’impatto di
raffiche di proiettili (multi strike);
I proiettili provocano comunque traumi da punzonamento
(blunt trauma): ematomi, lesioni interne e fratture localizzate.
È realizzato da un contenitore esterno in tessuto balistico e, a
seconda del grado di protezione, da più pannelli balistici interni;
I pannelli balistici sono generalmente costituiti da più strati di fibre
aramidiche intrecciate (Kevlar) o tessute ed incollate su microfilm di
polietilene (Twaron e Spectra);
Hanno la funzione di assorbire e disperdere la forza di arresto e
penetrazione del proiettile attraverso la loro deformazione plastica.
Protezione contro proiettili da arma corta e da armi automatiche
fino al calibro 9x21 e fino a velocità di 600 m/s. per calibri e velocità
superiori è necessaria l'aggiunta di pannelli semirigidi o rigidi in
materiali metallici, ceramici o plastici.
Il numero di strati sovrapposti di fibre determina la capacità di protezione del pannello balistico; questa capacità viene generalmente classificato in classi di protezione NIJ (Stati Uniti) o SK (Germania);
La differenza tra le diverse soluzioni riguarda soprattutto il peso infatti un corpetto di classe NIJ-IV può pesare fino a 10 kg;
CLASSI DI PROTEZIONE NIJ:
Livello I: serve a proteggere da proiettili aventi velocità fino a 329 m/sec; non più utilizzato poiché troppo leggero;
Livello IIa: serve a proteggere da proiettili aventi velocità fino a 373 m/sec;
Livello II: serve a proteggere da proiettili aventi velocità fino a 436 m/sec;
Livello IIIa: serve a proteggere da proiettili aventi velocità fino a 448 m/sec;
Livello III: Serve a proteggere dai colpi dei fucili;
Livello IV: Questo giubbotto protegge dai colpi dei fucili perforanti e fornisce almeno la protezione da un colpo singolo delle minacce degli altri livelli.
When a handgun bullet strikes a body armor it’s caught in a "web" of very strong fibers; these fibers absorb and disperse the impact energy;
This fibers also helps in dissipating the forces which can cause nonpenetrating injuries (blunt trauma);
Today no material exists that would allow body armor to be constructed from a single ply of material;
Today's modern generation of bullet proof vests can provide protection to the most common low and medium-energy handgun rounds;
Bullet proof vests designed to defeat rifle fire is of either semirigid or rigid construction incorporating ceramics and metals materials;
Because of its weight and bulkiness it’s impractical in routines and it’s reserved for tactical situations.
L'armatura liquida è un materiale costituito da polietilenglicole liquido e
da una componente solida costituita da nanoparticelle di silice;
È un fluido non newtoniano ed è usato per impregnare le fibre di
Kevlar;
The molecules in such liquids are closely packed, but loosely arranged
(like a liquid); when it’s subjected to pressure they lock together and
the result behaves like a solid;
Liquid armour has been used to construct a material that is thinner
than normal body armour and yet is able to stop a low-velocity bullet.
Now it’s tested to see if it can also stop more powerful bullets;
Standard body-armour contains around 30 layers of Kevlar, the material
being tested has only ten Kevlar layers.
Kevlar è il nome commerciale di una fibra aramidica ad alta resistenza
meccanica;
Inventata nel 1972 dalla Du Pont di Neamour;
Da altri fabbricanti è chiamata anche Twaron mentre la fibra tessile
usata sia come materiale strutturale che per confezionare indumenti
speciali è denominata Nomex.
Il Kevlar è un poliammide nel quale tutti i gruppi ammidici sono separati da
gruppi parafenilenici;
Per capire come utilizzarlo ci è voluto molto tempo dato che non si dissolveva in
nessuna sostanza e che fondeva a 500°C. A brevettarlo fu la scienziata Stephanie
Kwolek;
Tutti gli Ammidi (Kevlar, Nomex, Nylon 6,6) hanno la capacità di mostrare due
forme diverse, o conformazioni: la conformazione trans e la conformazione cis;
La stessa molecola ammide può passare liberamente dalla conformazione cis a
quella trans senza richiedere troppa energia.
Al contrario il Kevlar resta sempre nella conformazione trans consentendogli di
formare delle ottime fibre.
Il polimero di partenza è costituito dalla miscela di due monomeri: la Fenilendiammina ed il Tereftaloidicloride;
La prima parte del processo di fabbricazione consiste nella polimerizzazione dei monomeri di base in presenza di solventi cloruri;
Seguono le fasi di coagulazione, di estrazione ed essiccazione del polimero;
Si ottiene una struttura costituita da catene rigide ad andamento rettilineo disposte secondo giaciture casuali;
Per migliorare le caratteristiche di resistenza meccanica occorre orientare le catene secondo un’unica direzione; per questo il polimero viene sciolto in una soluzione acquosa di acido solforico e quindi sottoposto a trafilatura in filiera;
Questi filamenti vengono infine riuniti in fili e vengono avvolti su bobine ed avviati all’utilizzazione.
POSITIVE NEGATIVE
Possiede un elevato rapporto resistenza-peso;
Alta resistenza alle sollecitazioni;
Alto modulo di elasticità a trazione;
Ottima capacità di smorzamento delle vibrazioni;
Bassa densità;
Elevata capacità di assorbimento di energia;
Bassa sensibilità alle sollecitazioni ripetute nel tempo di fatica;
Buona resistenza agli attacchi chimici corrosivi;
Alta resistenza alle temperature medie;
Bassa espansione e conducibilità termica;
Buone caratteristiche dielettriche;
Proprietà elettromagnetiche.
Perdita di parte delle sue caratteristiche di
resistenza meccanica se imbevuto d’acqua;
Degradabilità ai raggi ultravioletti .
Le fibre aramidiche vengono fornite commercialmente come Kevlar 29 e
Kevlar 49 (prodotti dalla Du Pont) e Twaron e Twaron HM (prodotti dalla
AKZO);
La sostanziale differenza tra loro è costituita dal modulo di elasticità
longitudinale a trazione che è più elevato nel Kevlar 49 e nel Twaron HM;
Il Kevlar 29, data la sua resistenza agli urti, è utilizzato per la costruzione di
blindature, mentre il Kevlar 49 è utilizzato come materiale strutturale (ad
esempio nella costruzione degli involucri dei motori a razzo a propellente
solido)
Kevlar 29 Kevlar 49 Twaron Twaron HM
Densità (g/cm3) 1,44 1,445 1,44 1,45
Resistenza a trazione (MPa) 3,45 3,45 3,15 3,15
Modulo a trazione E (GPa) 59 124 ̴80 121
Allungamento % a rottura 4 2,5 3,3 2,0
Nell’aeronautica viene utilizzato ampliamente in modo da ridurre il peso
del velivolo;
Viene usato per i rivestimenti interni degli aerei dal pavimento alle pareti;
È presente nei componenti esterni dei motori, sui flap e sugli alettoni
delle ali, nei bordi di attacco delle ali e nella coda del velivolo.
Il Kevlar è compatibile con due tipi di matrici: le resine termoindurenti
e gli elastomeri;
Se combinato con le resine termoindurenti si otterrà un composito
avente un’alta resistenza, un alto modulo di elasticità, elevata resistenza
agli urti ed un basso peso specifico;
Se combinato con gli elastomeri si otterrà un composito con un’alta
resistenza, un alto modulo di elasticità, elevata stabilità dimensionale ed
un basso peso specifico.