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Soldaten und Einsatzkräfte von Behörden und Organisation mit Sicherheitsaufgaben (BOS) gehen bei ihren Missionen häufig ein hohes Risiko ein. Um sie vor ernsthaften Verletzungen zu bewahren, wird bei ihrer Ausrüstung großer Wert auf den Schutz des Körpers gelegt. Die Einsatzkräfte müssen zu jeder Zeit und unter allen Umständen auf die Leistungsfähigkeit ballistischer Schutzwesten vertrauen können. Ein besonders wirksamer Stoff für diese Schutzaufgabe ist Aramid. Die Herstellerfirma für entsprechende Schutzstoffe Teijin Aramid legt im Sinne der Einsatzkräfte wert darauf, zu überprüfen, wie die Stoffe in der Einsatzphase funktionieren. Die Firm hat jetzt das Verfahren vorgestellt, das es zur Bewertung nutzt. Die Ergebnisse werden auch zur Information und Beratung der Kunden eingesetzt, um die Sicherheit der Beurteilung von Schutzlösungen zu steigern.

Seit mehr als 30 Jahren wird das Para-Aramid Twaron® von Teijin Aramid in militärischen und polizeilichen Schutzkleidungen verwendet. Zur besseren Bewertung unterschiedlicher Grundmaterialien, die verwendet werden, um Westen zum Schutz vor ballistischer Waffenwirkung zu produzieren, führt Teijin Aramid im hauseigenen Schusskanal umfassende Untersuchungen und Testreihen durch.

Grundlagen für die Bewertung

Um die Leistungsfähigkeit von Materialien zum Schutz vor ballistischer Einwirkung zu beurteilen, stehen zwei wesentliche Kriterien im Vordergrund: V50 (die Geschwindigkeit, bei der die Durchschusswahrscheinlichkeit 50 Prozent beträgt) und V05 (die Geschwindigkeit, bei der die Durchschusswahrscheinlichkeit nur fünf Prozent beträgt). Zur Beschreibung der Sicherheitsmarge von Kugelschutzwesten erweist sich V05 als die geeignete Kenngröße. V05 sollte in jedem Fall höher sein als die gemäß dem Prüfstandard maximal geforderte Auftreffgeschwindigkeit (Vrefmax) des für den Test vorgeschriebenen Projektils.

Mehrlagiges flexibles Testpaket, aus sehr feinem Gewebe, vor und nach der Behandlung im Tumbler, Foto: Teijin Aramid

Die Werte für V50 und V05 können z.B. mittels logistische Regression, basierend auf den Beschussergebnissen, ermittelt und grafisch aufbereitet werden. Es ist erforderlich, eine Vielzahl von Schüssen auf Schutzpakete der gleichen Konstruktion mit unterschiedlichen Geschossgeschwindigkeiten abzugeben, so dass sowohl Durchschüsse als auch Steckschüsse erzielt werden. Um eine aussagekräftige statistische Sicherheit zu erzielen, erfolgen bei Teijin Aramid mindestens 80 Schuss pro Aufbau.

Auswirkung von mechanischer Beanspruchung auf gängige Materialien

Über den Lebenszyklus einer Schutzweste hinweg wird diese unterschiedlichsten Belastungen ausgesetzt. Dazu gehören mechanische Belastungen, aber auch Einflüsse durch Umgebungsfeuchte, Temperaturschwankungen etc. Um diese Art von Einflüssen zu standardisieren und überprüfen zu können, hat das National Institute of Standards and Technology in den USA ein Konditionierungsprotokoll erarbeitet. Diese sogenannte Tumblerprüfung ist ein fester Bestandteil des Prüfstandards NIJ 0101.06 für ballistische Schutzwesten, welcher weltweit anerkannt ist und in vielen Ländern angewandt wird.

Gemäß dieses Standards werden die Schutzwesten vor einer ballistischen Prüfung bei 80 Prozent relativer Luftfeuchte und 65°C in einer Trommel, ähnlich der eines großen Wäschetrockners, für zehn Tage bei geringer Geschwindigkeit (5 U/Min) „getumbelt“ (insgesamt 72.000 Umdrehungen).

Im Rahmen einer Testreihe wurde der Einfluss des Tumbelns auf einen mehrlagigen Aufbau bestehend aus dem handelsüblichen Twaron® CT612 Rohgewebe untersucht. Zu Vergleichszwecken wurden mehrlagige Aufbauten aus handelsüblichen UD’s (unidirektionalen Gelegen) aus UHMWPE (ultra high molecular weight polyethylen) herangezogen.

Auswirkung von mechanischer Beanspruchung auf Schutzsysteme mit unterschiedlichen Ausgangsmaterialien anhand der Kennwerte V50 und V05, Foto: Teijin Aramid

Twaron® Para-Aramid zeigt stabile Leistung

Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die Ausgangswerte für V50 und V05 der hier verwendeten Aufbauten aus UHMWPE UD in diesem Test höher sind als die aus Twaron®-Geweben (blaue und gelbe durchgezogene Linien in der Grafik). Es zeigt sich aber auch, dass die ballistische Halteleistung und somit auch die Sicherheitsmarge der UHMWPE UD Aufbauten durch das Tumbeln, das heißt durch mechanische Beanspruchung, deutlich leiden und abnehmen, während die des Aufbaus aus dem Twaron®-Gewebe auf unverändert hohem Niveau bleibt (blaue und gelbe gestrichelte Linien). Das bedeutet, dass Twaron®-Pakete für den Einsatz in ballistischen Schutzwesten geeignet sind und dazu beitragen, dass sich Soldaten und Einsatzkräfte auf die Schutzwirkung ihrer Weste verlassen können.

Gerhard Heiming