Polycarbonate in transparent armour – mechanical properties, ballistic performance and ageing behaviour

Polykarbonat er et plastmateriale som er mye brukt i ulike typer av gjennomsiktig ballistisk beskyttelse. Dette inkluderer også komponenter som inngår i mange militære beskyttelsessystemer. En viktig anvendelse er panserglass i frontruter og sidevinduer på militære kjøretøy. Andre anvendelser er beskyttelsesbriller, visir og skjold for soldater. Alle de gjennomsiktige beskyttelsessystemene er designet for å gi beskyttelse mot definerte trusler, som ulike kuler og fragmenter.

Panserglass på militære kjøretøy er bygget opp av flere lag av ulike materialer som har ulike materialegenskaper og ulik oppførsel under ballistisk anslag. De vanligste materialene er glass og polykarbonat. Panserglassene er gjennomsiktige, men gir effektiv beskyttelse selv om faktorer som tykkelse, vekt og kostnad legger begrensninger på designet. Det bakerste laget i panserglasset er vanligvis polykarbonat, siden polykarbonat er relativt duktilt og i stand til å fange opp restenergien fra eroderte prosjektiler og andre materialfragmenter.

Denne rapporten gir en oversikt over de mekaniske egenskapene, den ballistiske ytelsen og aldring av polykarbonat. Siden polykarbonat er et duktilt materiale vil det deformeres på samme måte som mange andre plastmaterialer. Dette betyr også at flere materialparametere er hastighetsavhengige – blant annet vil styrken øke ved økende deformasjonshastighet. Den dominerende deformasjonsmekanismen under ballistisk anslag fra prosjektiler, avhenger i stor grad av tykkelsen til polykarbonatplaten. Materialet vil vanligvis gjennomgå plastisk deformasjon, og flere ulike penetrasjonsmekanismer kan finne sted.

Selv om polykarbonat har noen gode egenskaper som gjør at det er godt egnet til bruk i beskyttelsessystemer, så har materialet også noen ulemper. Det er velkjent at polykarbonat kan degraderes når det blir utsatt ulike miljøpåvirkninger som ultrafiolett lys, høy fuktighet og høy temperatur. Dette kan gjøre materialet mer sprøtt og resulterer i lavere ytelse. I panserglass for kjøretøy vil også degradering av limfugen mellom de ulike lagene i strukturen være av avgjørende betydning. Dersom limfugen degraderes vil panserglasset kunne bli mindre gjennomsiktig. Miljøpåvirkninger vil dermed kunne medføre at levetiden til panserglass på kjøretøy blir mye kortere enn forventet, noe som gir betydelig økte utgifter til oppgradering og vedlikehold. Disse temaene er belyst i denne rapporten.