Ballistische Materialien für die Herstellung einer schusssicheren Weste

Eine schusssichere Weste ist nicht „nur“ eine Weste; ballistische Schutzwesten werden weltweit aus verschiedenen Materialien gefertigt, um schusshemmend zu sein.

In diesem Leitfaden werden die Unterschiede zwischen Aramid und UHMWPE beleuchtet und die am häufigsten anerkannten und verwendeten ballistischen Materialien von heute beleuchtet.

Die Materialien, aus denen eine schusssichere Weste besteht, bestimmen ihre Flexibilität, Dicke, Gewicht und welche Geschosse sie aufhalten kann. Die Auswahl der richtigen Weste kann herausfordernd sein, da es kompliziert sein kann herauszufinden, welche Optionen optimal zu Ihren Anforderungen passen.

Eines haben jedoch alle schusssicheren Westen gemeinsam: Sie müssen in der Lage sein, Patronen desselben Typs aufzuhalten, unabhängig davon, ob sie nach folgenden Standards gefertigt sind:

• Amerikanische NIJ-Standards (National Institute of Justice: 0101.04 und 0101.06 mit level  IIA, II und IIIA)
• Deutscher Standard (Deutsche Schutzklasse-Standard Ausgabe 2008, Stufen SK1-SK2)
• Britischer Standard (HOSDB-Standard, Stufe HG1/A, HG1 und HG2).

Die oben genannten Normen gelten alle für Weichballistik-Westen.

Bevor wir die verschiedenen schusssicheren Materialien besprechen, ist es wichtig, die Unterschiede zwischen ihnen zu verstehen. Für Schutzwesten werden im Wesentlichen zwei Materialien verwendet.

UHMWPE

Das erste Material ist UHMWPE, ein Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht. Dabei handelt es sich um ein chemisches Polymerisationsverfahren, bei dem Monomere in Polymere umgewandelt werden.

UHMWPE ist im Verhältnis zu seinem Gewicht SEHR stark und weist eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber ballistischen, scharfkantigen und spitzen Instrumenten auf. UHMWPE wird nicht nur in schusssicheren Westen und Stichschutzwesten verwendet, sondern auch in Kleidung, Angelschnüren, Cut-resistant-Handschuhen, Flugzeugcontainern, Sportgeräten usw.

Haupteigenschaften von UHMWPE:

• Hohe Verschleißfestigkeit
• Ein leichtes Material mit unglaublicher Festigkeit
• Verliert nicht seine Festigkeit bei UV-Licht
• Hohe Beständigkeit gegen flüssige Chemikalien
• Verliert seine ballistischen Eigenschaften nicht und weist keine innere Reibung auf

UHMWPE wird von mehreren Herstellern produziert. Zu den bekanntesten Marken zählen Endumax von Teijin, Dyneema von DSM und Spectra Shield, Gold Shield und Gold Flex von Honeywell.
Darüber hinaus stellen auch viele weniger bekannte Marken UHMWPE für schusssichere Westen her.

Dyneema von Avient

Dyneema ist eines der am häufigsten verwendeten Polyethylenmaterialien für schusssichere Westen. Laut DSM ist Dyneema im Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bis zu 15-mal fester als Stahl und 40 % fester als Aramidfasern. DSM bietet eine Vielzahl von Dyneema-Fasern an, jede mit einzigartigen Eigenschaften, die auf unterschiedliche Anwendungen abgestimmt sind.

• Die Dyneema Force Multiplier-Technologie wird für schusssichere Stichschutzwesten (Multiwesten) verwendet
• Für ballistische Platten, Helme und Schilde werden Dyneema HB212, HB210, HB80, HB56, HB50, HB26 und HB2 verwendet.
• Für Schutzwesten werden SB117, SB115, SB71, SB51, SB34, SB31, SB28 und SB21 verwendet.

Wie Sie sehen, gibt es viele Materialoptionen, was bedeutet, dass schusssichere Westen aus Dyneema erheblich bei Flexibilität, Gewicht und Dicke variieren können. Viele Hersteller von Schutzwesten mischen Dyneema mit Aramidfasern, um den ballistischen Schutz zu optimieren.

Beispielsweise produziert Protection Group Danmark eine leichte ballistische Weste aus Dyneema SB71, die nur 4,5 kg pro Quadratmeter wiegt. Dadurch entstehen ballistische Einlagen für eine große Weste, die lediglich 1,24 kg wiegen. Allerdings ist Dyneema SB71 relativ starr und verfügt nicht über die Flexibilität anderer Dyneema-Typen wie beispielsweise SB115, welches das leichteste und flexibelste Dyneema ist, allerdings auch sehr teuer.

Dies bedeutet auch, dass Dyneema oft mit Aramiden gemischt wird, um eine flexible und leichte schusssichere Weste zu erhalten.

Ein Beispiel hierfür ist Honeywell mit seinen Gold Flex- und Gold Shield-Fasern, die aus Honeywells eigener UHMWPE-Faser und Kevlar hergestellt werden. Diese schusssichere Weste besteht sowohl aus Aramid als auch aus UHMWPE und profitiert von den einzigartigen Eigenschaften beider Materialien, wodurch eine flexible, leichte und robuste schusssichere Weste entsteht.

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Aramid

Aramid ist eine synthetische Faser, die in den 1960er Jahren von Stephanie Kwolek entwickelt wurde. Die Faser ist vor allem von Dupont Kevlar bekannt, dem ersten Unternehmen, das eine kommerzielle Version für schusssichere Westen herausbrachte, gefolgt von Twaron von Teijin. Aramid wird aufgrund seiner außergewöhnlichen Festigkeit und Flexibilität häufig sowohl in schusssicheren Westen als auch in Stichschutzwesten verwendet. Es hat über viele Jahre hinweg seine Stabilität und Zuverlässigkeit unter Beweis gestellt, wodurch es eine bewährte Wahl für Schutzwesten ist.

Die Hauptmerkmale von Aramid:

• Hohe Festigkeit
• Gute Beständigkeit gegenüber chemischen Chemikalien
• Keine Leitfähigkeit
• Kein Schmelzpunkt
• Sehr gute Leistung bei hohen Temperaturen und Schnittbedrohungen
• Empfindlich gegenüber UV-Strahlen und Säuren

Für schusssichere Westen gibt es zwei verschiedene Arten von Aramid. UD (unidirektionales Aramid) und gewebtes Aramid.

Unidirektionales Aramid besteht aus 2-4 Schichten Aramidfasern, die in einer 0°/90°- oder 0°/90°/0°/90°-Konfiguration angeordnet sind. UD-Aramid ist im Allgemeinen etwas steifer als gewebtes Aramid, bietet jedoch den Vorteil von hoher Festigkeit bei geringem Gewicht.

Gewebte Aramide sind auf eine herkömmlichere Weise miteinander verwoben. Es gibt viele verschiedene Webtechniken, die die Festigkeit und das Gesamtgewicht des Materials beeinflussen. Gewebtes Aramid ist oft sehr flexibel und kann Kontaktschüsse aus einer Entfernung von 0 Metern abfangen.

UD- und gewebtes Aramid wird aus Kevlar-Garn von Dupont, aus Twaron-Aramid von Teijin oder aus Artec von Pro-Systems S.p.A. hergestellt.

Gewebtes Aramid ist in der Regel deutlich flexibler als UD-Aramid und kann in mehrere Richtungen gebogen werden, während UD-Aramid steifer ist. (Natürlich gibt es unterschiedliche Qualitäten, weshalb die Flexibilität von UD-Aramid variieren kann, wie zum Beispiel bei Teijins UD42, einem extrem flexiblen UD-Aramid, das sich sofort an den Körper des Trägers anpasst.)

Es ist wichtig zu verstehen, dass man bei Teijin und Kevlar entweder das fertige schusssichere Material kaufen oder deren Garn kaufen kann, um damit sein eigenes UD-Aramid oder gewebtes Aramid zu entwickeln.

Bei Protection Group Denmark verwenden wir UD-Aramid von Teijin, das eine der dünnsten und flexibelsten schusssicheren Aramidwesten auf dem Markt ermöglicht. Mit einem Gewicht von 5,5 Kilo pro Quadratmeter (1,5 Kilogramm bei Größe L) und einer Dicke von nur 6 mm ist das UD-Aramid sehr flexibel und ideal für verdeckte Schutzwestenlösungen.

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Kevlar-Aramid von Dupont

Kevlar ist das weltweit bekannteste und am weitesten verbreitete Aramid. Die Mehrheit der Menschen kennt den Begriff „Kevlar“ und verbindet ihn häufig aufgrund seiner Bekanntheit für Stärke und Schutz mit schusssicheren Produkten. Die Faser wird jedoch auch in Flugzeugen, Schiffen sowie Autoteilen (wie Reifen) und Motorteilen verwendet und findet Anwendung in verschiedenen Branchen, in denen Cut-resistant-Handschuhe/-Hemden, feuerfeste Kleidung, Bremsen usw. zum Einsatz kommen.

Grundsätzlich ist Kevlar flexibler als UHMWPE und in verschiedenen Qualitätsstufen erhältlich. Diese Vielfalt entsteht, weil viele Hersteller die Rohfaser erwerben und sie in ihren eigenen, geschützten Designs verweben, was zu einer breiten Qualitätsspanne führt. Folglich kann die Qualität der Schutzwesten von minderwertigem, in China gesponnenem Kevlar bis hin zu höherwertigem, in Europa gesponnenem Kevlar variieren.

Kevlar XP ist eine der führenden Lösungen von Dupont. Laut Dupont reduziert diese Lösung die Back Face Deformation um bis zu 15 % und senkt das Gesamtgewicht der Lösung im Vergleich zu ähnlichen Aramidlösungen um mindestens 10 %. Twaron von Teijin erinnert stark an Kevlar, da auch Teijin Fäden und selbstentwickelte Lösungen anbietet.

Teijin hat den Twaron LFT-AT/AT-Flex-Liner entwickelt, eine BFS-Lösung, bei der 1-2 Schichten AT-Flex hinzugefügt werden und dadurch die Back Face Deformation um bis zu 40 % reduziert wird. Dieses Aramid kann beispielsweise mit Dyneema, Kevlar oder Spectra kombiniert werden, um eine dünne und flexible Lösung mit geringer Back Face Signature zu erreichen.