Ispitivanje materijala
Ispitivanje balističkih materijala provodi se radi utvrđivanja njihove mehaničke otpornosti, zaštitnih svojstava, kvalitete izrade i sposobnosti zadržavanja zaštitne funkcije pri djelovanju različitih opterećenja. U ovu skupinu ubrajaju se blindirana odnosno balistički otporna stakla, aramidna vlakna i tkanine poput Kevlara, kompozitni materijali ojačani ugljičnim vlaknima te različite višeslojne kombinacije navedenih materijala.
Prije samog balističkog ispitivanja materijal se pregledava vizualno i mjeriteljski. Provjeravaju se dimenzije, masa, homogenost, kvaliteta površine, stanje rubova, pravilnost slojeva te eventualna prisutnost pukotina, raslojavanja, mjehurića, deformacija ili drugih nedostataka. Kod višeslojnih kompozita posebno se provjerava povezanost pojedinih slojeva, jer raslojavanje može značajno utjecati na konačna zaštitna svojstva.
Ispitivanje blindiranog stakla
Blindirano ili balistički otporno staklo najčešće je višeslojna konstrukcija u kojoj se kombiniraju stakleni i polimerni slojevi. Njegova zaštitna sposobnost ne ovisi samo o pojedinom materijalu, nego o cjelokupnoj konstrukciji i međusobnom povezivanju slojeva.
Pri pregledu se utvrđuju optička kvaliteta, prozirnost, pravilnost laminacije, stanje rubova i površine te eventualna pojava raslojavanja, pukotina, zamućenja ili drugih oštećenja. Nakon toga može se provesti odgovarajuće laboratorijsko ispitivanje kojim se utvrđuje zadovoljava li gotovi proizvod traženu razinu balističke otpornosti.
Za sigurnosna ostakljenja u europskoj praksi primjenjuje se, među ostalim, EN 1063, norma koja uređuje ispitivanje i razvrstavanje sigurnosnog ostakljenja prema otpornosti na djelovanje projektila. DIN Media EN 1063 i dalje vodi kao važeću normu za ispitivanje i klasifikaciju stakla otpornog na metke.
Kod ocjene rezultata promatra se je li došlo do proboja zaštitnog sklopa, kakva su oštećenja nastala na prednjoj i stražnjoj strani te je li konstrukcija nakon ispitivanja zadržala svojstva propisana odgovarajućom klasom zaštite. Takva ispitivanja izvode se u kontroliranim uvjetima u za to opremljenim laboratorijima.
Ispitivanje aramidnih tkanina i Kevlara
Aramidna vlakna, među kojima je Kevlar poznati komercijalni proizvod, koriste se u zaštitnim sustavima zbog male mase, velike vlačne čvrstoće i sposobnosti raspodjele energije kroz više slojeva materijala. U praksi se mogu koristiti kao tkane tkanine, višeslojni paketi ili kao dio složenijih kompozitnih konstrukcija.
Kod njihova ispitivanja provjerava se stanje vlakana i tkanja, broj i pravilnost slojeva, površinska oštećenja, tragovi vlage, toplinskog djelovanja, kemijskog utjecaja i drugih procesa koji mogu dovesti do degradacije materijala. Također se mogu ispitivati osnovna mehanička svojstva poput vlačne čvrstoće, otpornosti na kidanje i ponašanja materijala pri dinamičkom opterećenju.
Kod gotovih osobnih balističkih zaštitnih proizvoda ispituje se cijeli zaštitni sklop, a ne samo pojedinačno vlakno. Aktualni američki standard NIJ 0101.07 propisuje minimalne zahtjeve i metode ispitivanja balistički otpornog zaštitnog oklopa za trup, dok su razine zaštite i pripadajuće ispitne prijetnje izdvojene u standard NIJ 0123.00.
Osim same otpornosti na proboj, kod osobne zaštitne opreme važan je i učinak koji se prenosi na zaštićenu stranu. NIJ-ov sustav ocjenjivanja zato obuhvaća i kriterije povezane s deformacijom zaštitnog sklopa nakon udara, a ne samo podatak je li projektil prošao kroz materijal.
Ispitivanje karbonskih i drugih kompozitnih materijala
Kompozitni materijali ojačani ugljičnim, odnosno karbonskim vlaknima odlikuju se malom masom i velikom krutošću. U zaštitnim konstrukcijama mogu se koristiti kao jedan od elemenata višeslojnog sustava, često u kombinaciji s drugim materijalima. Karbonski kompozit stoga ne treba poistovjećivati s aramidnom balističkom zaštitom; njegova uloga ovisi o konstrukciji konkretnog zaštitnog sustava.
Kod ispitivanja karbonskih kompozita pozornost se posvećuje kvaliteti vlakana i matrice, međusobnom povezivanju slojeva, pukotinama, delaminaciji i drugim unutarnjim ili površinskim nepravilnostima. Osim vizualnog pregleda mogu se koristiti odgovarajuće nerazorne metode ispitivanja, kojima se mogu pronaći oštećenja unutar kompozita bez njegova razaranja.
Mehaničkim ispitivanjima mogu se utvrđivati čvrstoća, krutost, otpornost na udar i ponašanje materijala pri različitim vrstama opterećenja. Kada je materijal namijenjen balističkoj zaštiti, završna ocjena provodi se na gotovom zaštitnom sklopu prema normi ili tehničkoj specifikaciji koja odgovara njegovoj namjeni.
Ispitivanje višeslojnih balističkih sustava
U suvremenoj balističkoj zaštiti često se ne koristi samo jedan materijal. Zaštitni element može sadržavati kombinaciju stakla, polikarbonata, aramidnih tkanina, polietilenskih vlakana, keramike, metalnih slojeva i različitih kompozita. Svaki sloj ima određenu funkciju, dok konačna zaštitna sposobnost ovisi o njihovu zajedničkom djelovanju.
Zbog toga se osim pojedinačnih materijala mora ispitivati i kompletan proizvod. Promatraju se međusobno spajanje slojeva, ponašanje spojeva i rubova, pojava pukotina i raslojavanja te zadržavanje cjelovitosti sustava nakon propisanog opterećenja.
Ovisno o namjeni proizvoda, uz balističko ispitivanje mogu se provoditi i klimatska i okolišna ispitivanja, primjerice izlaganje promjenama temperature, vlazi ili drugim uvjetima koji mogu utjecati na dugotrajnost zaštitnog materijala. Aktualni NIJ 0101.07 upravo kombinira zahtjeve za balističku učinkovitost s propisanim laboratorijskim praksama i prethodnim kondicioniranjem uzoraka za područje osobnog zaštitnog oklopa.
Svrha ispitivanja
Glavni cilj ispitivanja balističkih materijala je potvrditi da određeni proizvod ili zaštitni sustav zadovoljava deklariranu razinu zaštite i da je prikladan za predviđenu uporabu. Sam naziv materijala, primjerice „Kevlar“, „karbon“ ili „blindirano staklo“, nije dovoljan dokaz određene razine zaštite. Zaštitna svojstva ovise o konstrukciji, kvaliteti materijala, broju i rasporedu slojeva, njihovoj međusobnoj povezanosti i stanju gotovog proizvoda.
Zbog toga se vjerodostojna razina balističke zaštite utvrđuje kontroliranim ispitivanjem gotovog proizvoda prema odgovarajućoj normi ili tehničkoj specifikaciji. NIJ također jasno razlikuje materijal ili proizvod od certificiranog osobnog oklopa: njegov program sukladnosti odnosi se na određene modele zaštitnog oklopa za tijelo, a ne automatski na svaki proizvod izrađen od „balističkog“ materijala.
Ispitivanje materijala stoga predstavlja važan dio kontrole kvalitete balističke zaštitne opreme. Njime se utvrđuje postoje li nedostaci materijala, provjeravaju se njegova fizikalna i mehanička svojstva te se na kraju potvrđuje sposobnost gotovog zaštitnog sustava da zadovolji zahtjeve propisane za određenu namjenu.