Náhradní balistický materiál biologické tkáně a způsob jeho výrobyReplacement ballistic material of biological tissue and method of its production
Oblast technikyField of technology
Předmětem vynálezu je náhradní balistický materiál biologické tkáně pro balistické zkoušky za účelem hodnocení účinků malorážových střel s ohledem na jejich ranivý potenciál a způsob jeho výroby.The subject of the invention is a biological ballistic replacement material for ballistic tests in order to evaluate the effects of small-bore projectiles with regard to their wounding potential and the method of its production.
Dosavadní stav technikyPrior art
Doposud se jako náhradní balistický materiál biologické tkáně pro balistické zkoušky za účelem hodnocení účinků malorážových střel s ohledem na jejich ranivý potenciál používají jíly, kaoliny, hlína, balistická želatina, balistické mýdlo, parafin, petrolát, gely a plastelína. Nejvíce je rozšířeno použití želatiny nebo plastelíny. Uvedené materiály nenahrazují v plné šíři účinky průniku nebo dopadu cizího tělesa na živou biologickou tkáň, není možné porovnání devastace tkáně, způsobené při průniku nebo dopadu cizího tělesa na tkáň. Příprava želatiny pro pokus je energeticky náročná a je nutno ji spotřebovat během pokusu, není možno ji skladovat. Jsou známé také plastelíny obsahující vazelínu, parafin (vyrobený z nafty), parafin tekutý - gač, pigmenty nebo barvy, případně plnidla jako jsou mastek nebo křída, při následném zastoupení jednotlivých komponent: Vazelína 40 až 45 % hmotn., parafin 10 až 13 % hmotn., parafín tekutý - gač 4 až 5 % hmotn., pigmenty, barvy 0,1 až 4,15 % hmotn. a plnidla - zbytek. Dále jsou známé plastelíny a modelovací hmoty, založené na přírodních surovinách. Příkladem může být plastelína následujícího složení: obilní mouka 205 až 250 kg, voda 205 až 250 kg, kerozín (petrolej) 4 až 12 1, nasycený vodní roztok chloridu sodného 35 až 90 kg apod. Nevýhodou těchto známých náhradních balistických materiálů je přítomnost kalafuny, která dodává plastelíně tvrdosti a která má sklon k chemickému samovznícení. Její prach je nebezpečný při zpracování z hlediska možnosti výbuchu a vzniku požáru. Cílem předloženého vynálezu je takové složení náhradního balistického materiálu, které je blízké plastelíně a modelovacím hmotám a proto má i srovnatelné použití, ale přitom dovoluje úplně vyloučit kalafunu.To date, clays, kaolins, clay, ballistic gelatin, ballistic soap, paraffin, petrolatum, gels and plasticine have been used as biological tissue tissue ballistic substitutes for ballistic testing to evaluate the effects of small arms with respect to their wounding potential. The use of gelatin or plasticine is most common. These materials do not fully replace the effects of the penetration or impact of a foreign body on living biological tissue, it is not possible to compare the devastation of tissue caused by the penetration or impact of a foreign body on tissue. The preparation of gelatin for the experiment is energy intensive and must be consumed during the experiment, it cannot be stored. Plastellins containing petroleum jelly, paraffin (made from diesel), liquid paraffin, pigments or paints, or fillers such as talc or chalk are also known, with the subsequent representation of the individual components: Vaseline 40 to 45% by weight, paraffin 10 to 13% wt., liquid paraffin 4 to 5 wt.%, pigments, paints 0.1 to 4.15 wt.%. and fillers - the rest. Furthermore, plasticine and modeling materials based on natural raw materials are known. An example is plasticine of the following composition: cereal flour 205 to 250 kg, water 205 to 250 kg, kerosene (kerosene) 4 to 12 l, saturated aqueous sodium chloride solution 35 to 90 kg, etc. The disadvantage of these known alternative ballistic materials is the presence of rosin, which imparts hardness to plasticine and which tends to spontaneously ignite. Its dust is dangerous during processing in terms of the possibility of explosion and fire. The object of the present invention is to provide such a composition of a ballistic substitute material which is close to plasticine and modeling compounds and therefore has a comparable use, but at the same time makes it possible to completely eliminate rosin.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Předložený vynález se týká náhradního balistického materiálu biologické tkáně pro balistické zkoušky za účelem hodnocení účinků malorážových střel s ohledem na jejich ranivý potenciál. Podstata vynálezu spočívá v tom, že je na bázi vazelíny a kyseliny stearové s obsahem nejméně jedné další složky, vybrané ze skupiny látek, zahrnujících jednotlivě nebo v kombinaci látku na bázi vápence, kaolinu, cerezinu, zinkové běloby, pigmentů, barviv a bázového oleje. Náhradní balistický materiál obsahuje vazelínu v množství od 5 do 40 % hmot., kyselinu stearovou v množství do 20 % hmotn., 0 až 60 % hmotn. vápence, 0 až 50 % hmotn. kaolinu, 0 až 12 % hmotn. bázového oleje a 0 až 45 % cerezinu. Kyselina stearová může být ve směsi s kyselinou palmitovou v množství do 20 % hmotn. Obsah zbytkových složek, zahrnujících pigmenty, barvy a zinkovou bělobu, je v součtu nejvýše 6 % hmotn.The present invention relates to a biological tissue ballistic replacement material for ballistic tests to evaluate the effects of small arms with respect to their wounding potential. The invention is based on petrolatum and stearic acid containing at least one further component selected from the group consisting of limestone, kaolin, ceresin, zinc white, pigments, dyes and base oil. The ballistic replacement material contains Vaseline in an amount of from 5 to 40% by weight, stearic acid in an amount of up to 20% by weight, 0 to 60% by weight. of limestone, 0 to 50 wt. of kaolin, 0 to 12 wt. base oil and 0 to 45% ceresin. Stearic acid may be mixed with palmitic acid in an amount of up to 20% by weight. The content of residual components, including pigments, dyes and zinc white, in the sum is at most 6% by weight.
Předmětem vynálezu je rovněž způsob výroby náhradního balistického materiálu na bázi vazelíny a kyseliny stearové. Vápenec, kaolin nebo jejich směs se před vložením do vsázky temperuje na teplotu 18 až 28 °C, vazelína a stearin se po odvážení pro vsázku zahřejí na teplotu 67 až 70 °C a na této teplotě se ponechají do úplného rozpuštění, načež se za stálého míchání přidává do vsázky vápenec, kaolin nebo jejich směs a výsledná směs se hněte po dobu alespoň 45 minut a pak se ponechá zchladnout na manipulační teplotu, načež se po zchladnutí lisuje za podtlaku pro dosažení požadované tuhosti a tvaru zkušebního bloku.The invention also relates to a process for the production of a replacement ballistic material based on petrolatum and stearic acid. Limestone, kaolin or a mixture thereof is heated to 18 to 28 ° C before being placed in the batch, the petrolatum and stearin are heated to 67 to 70 ° C after weighing for the batch and left at this temperature until complete dissolution, after which they are kept constant. stirring, limestone, kaolin or a mixture thereof is added to the batch and the resulting mixture is kneaded for at least 45 minutes and then allowed to cool to the handling temperature, after which it is pressed under reduced pressure to achieve the desired rigidity and shape of the test block.
Vánenec. kaolin nebo ieiich směs se ořed vložením do vsázkv temoeruie do dobu v oblasti 24 ho din. Manipulační teplota výsledné směsi je v rozmezí od 40 do 45 °C.Vánenec. The kaolin or other mixture is diluted by placing it in batches for a period of 24 hours. The handling temperature of the resulting mixture is in the range of 40 to 45 ° C.
Výsledná směs se lisuje za podtlaku při teplotě 18 až 25 °C.The resulting mixture is compressed under reduced pressure at a temperature of 18 to 25 ° C.
Předložené řešení do značné míry splňuje následující požadavky kladené na náhradní balistický materiál:The presented solution largely meets the following requirements for replacement ballistic material:
- shodnost (podobnost) fyzikálních a mechanických vlastností s živými tkáněmi (hustota, stlačitelnost, elasticita, plasticita, viskozita, odpor, kompaktnost),- similarity (similarity) of physical and mechanical properties to living tissues (density, compressibility, elasticity, plasticity, viscosity, resistance, compactness),
- stabilita vlastností, dlouhodobá životnost (skladovatelnost) materiálu před zpracováním do zkušebního bloku, nenáročnost skladování (uložení), dlouhodobě stálé parametry neměnící se skladováním,- stability of properties, long-term service life (storability) of the material before processing into the test block, ease of storage (storage), long-term stable parameters that do not change with storage,
- snadná zpracovatelnost a příprava zkušebních vzorků (možnost mechanizované, strojní výroby bloku), homogenita zkušebních vzorků (bloků), operativnost použití, snadná manipulovatelnost (minimální lepkavost, otěr, možnost lití), nízká citlivost fyzikálních a mechanických vlastností na změny teploty (alespoň v oblasti doporučených teplot použití), dobrá adheze k podkladu,- easy workability and preparation of test specimens (possibility of mechanized, mechanical production of the block), homogeneity of test specimens (blocks), operability of use, easy manipulability (minimum stickiness, abrasion, possibility of casting), low sensitivity of physical and mechanical properties to temperature changes (at least in areas of recommended application temperatures), good adhesion to the substrate,
- podobnost odporových charakteristik, tj. poklesu rychlosti střely při pronikání náhradním materiálem a živou tkání, podobnost deformace a rozkladu těla střely (pokud k nim dochází) v náhradním materiálu a tkáni, dostatečná citlivost, tj. maximální odezva na pronik střely projevující se výraznými změnami tvaru střelného kanálu při změnách balistických parametrů a chování střely při průniku, podobnost tvaru a velikosti dočasné i trvalé dutiny vytvořenými ve zkušebním bloku a živé tkáni shodnou střelou, soudržnost materiálu bloku (omezení výtrží při proniku střely, vyloučení destrukce vzorku),- similarity of resistance characteristics, ie decrease of projectile velocity during penetration of spare material and living tissue, similarity of deformation and decomposition of projectile body (if they occur) in spare material and tissue, sufficient sensitivity, ie maximum response to projectile penetration manifested by significant changes the shape of the firing channel during changes in ballistic parameters and the penetration behavior of the projectile, similarity of the shape and size of temporary and permanent cavities created in the test block and living tissue with the same projectile, cohesiveness of block material (reduction of ruptures in projectile penetration, exclusion of sample destruction)
- nenáročné vyhodnocení výsledků experimentu (snadné dělení bloku),- easy evaluation of experiment results (easy division of the block),
- vyloučení nežádoucích doprovodných jevů při proniku střely, které by mohly zkreslit výsledky experimentů (např. vybočení střely, částečná destrukce bloku), nerozpustnost ve vodě, možnost archivace reálných vzorků (nastřelených bloků), možnost recyklace materiálu, opakovatelnost (reprodukovatelnost) výsledků experimentů, minimální toxicita, ekologická příprava, použití i likvidace,- elimination of undesirable side effects during projectile penetration, which could distort the results of experiments (eg projectile deflection, partial destruction of the block), insolubility in water, possibility of archiving real samples (shot blocks), possibility of material recycling, repeatability (reproducibility) of experimental results, minimal toxicity, ecological preparation, use and disposal,
- dostupnost, nízká jednotková cena, přijatelná vůně a vzhled,- availability, low unit price, acceptable smell and appearance,
- opakovatelnost výroby materiálu s definovanými vlastnostmi, vlastnosti materiálu podobné jiným standardně používaným náhradním balistickým materiálům.- repeatability of production of material with defined properties, material properties similar to other standardly used ballistic replacement materials.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention
Náhradní balistický materiál podle předloženého vynálezu může mít následující složení (v následujících příkladech jsou jednotlivé složky materiálu uvedeny v % hmotnostních):The replacement ballistic material of the present invention may have the following composition (in the following examples, the individual components of the material are given in% by weight):
Příklad 1Example 1
Vazelína 34 %, vápenec 56 %, kyselina stearová 10 %.Vaseline 34%, limestone 56%, stearic acid 10%.
Příklad 2Example 2
Vazelína 34 %, vápenec 56 %, směs kyseliny stearové a palmitové 10 %.Vaseline 34%, limestone 56%, mixture of stearic and palmitic acid 10%.
Příklad 3Example 3
Vazelína 11,5 %, cerezin 37,9 %, kaolin 37 %, olej bázový 12,0 %, běloba zinková 1,6 %.Vaseline 11.5%, ceresin 37.9%, kaolin 37%, base oil 12.0%, zinc white 1.6%.
Příklad 4Example 4
Vazelína 40 %, kaolin 50 %, kyselina stearová 10 %.Vaseline 40%, kaolin 50%, stearic acid 10%.
Příklad 5Example 5
Vazelína žlutá 40 %, vápenec č.7 - 50 % (hruběji mikromletý vápenec, číslo znamená stupeň namletí, čím je vyšší, tím je vápenec jemnější), směs kyseliny stearové a palmitové 10 %.Vaseline yellow 40%, limestone No. 7 - 50% (coarser micronized limestone, the number means the degree of grinding, the higher, the finer the limestone), a mixture of stearic and palmitic acid 10%.
Příklad 6Example 6
Vazelína 38,1 %, vápenec č.15 - 47,6 % (velmi jemně mikromletý vápenec), kyselina stearová 14,3 %.Vaseline 38.1%, limestone No. 15 - 47.6% (very finely micronized limestone), stearic acid 14.3%.
Příklad 7Example 7
Vazelína 40 %, kaolin 20 %, vápenec 30 %, kyselina stearová 10 %.Vaseline 40%, kaolin 20%, limestone 30%, stearic acid 10%.
Příklad 8Example 8
Vazelína 34 %, kaolin 36 %, vápenec 20 %, kyselina stearová 10 %.Vaseline 34%, kaolin 36%, limestone 20%, stearic acid 10%.
Vápenec, kaolin nebo jejich směs podle některého z příkladů 1 až 8 se před vložením do vsázky temperuje po dobu 24 hodin na teplotu 22 °C, vazelína a stearin se po odvážení pro vsázku zahřejí na teplotu 68 °C a na této teplotě se ponechají do úplného rozpuštění, načež se za stálého míchání přidává do vsázky vápenec, kaolin nebo jejich směs a výsledná směs se hněte po dobu 50 minut a pak se ponechá zchladnout na manipulační teplotu 42 °C, načež se po zchladnutí na teplotu 23 °C lisuje za podtlaku pro dosažení požadované tuhosti a tvaru zkušebního bloku.The limestone, kaolin or mixture thereof according to one of Examples 1 to 8 is heated to 22 DEG C. for 24 hours before being placed in the batch, the petrolatum and stearin are heated to 68 DEG C. after weighing for the batch and left at this temperature until completely dissolved, limestone, kaolin or a mixture thereof is added to the batch with stirring and the resulting mixture is kneaded for 50 minutes and then allowed to cool to a handling temperature of 42 ° C, after which it is pressed under reduced pressure after cooling to 23 ° C. to achieve the required rigidity and shape of the test block.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález je využitelný pro balistické zkoušky malorážových střel na biologickou tkáň za účelem hodnocení účinků s ohledem na jejich ranivý potenciál.The invention is useful for ballistic testing of small arms on biological tissue to evaluate the effects with respect to their wounding potential.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2007-317ACZ306171B6 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Replacement ballistic material of biological tissue and process for preparing thereof |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2007-317ACZ306171B6 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Replacement ballistic material of biological tissue and process for preparing thereof |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2007317A3 CZ2007317A3 (en) | 2007-08-01 |
| CZ306171B6true CZ306171B6 (en) | 2016-09-07 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2007-317ACZ306171B6 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Replacement ballistic material of biological tissue and process for preparing thereof |
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ306171B6 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4623150A (en)* | 1982-06-18 | 1986-11-18 | Reagent Chemical And Research, Inc. | Environmentally acceptable frangible target compositions |
| WO1993001242A1 (en)* | 1991-07-02 | 1993-01-21 | Epron Industries Limited | Hydrodegradable moulding materials |
| WO1996010725A1 (en)* | 1994-09-30 | 1996-04-11 | Tovarischestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiu 'anter Ltd.' | Target |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4623150A (en)* | 1982-06-18 | 1986-11-18 | Reagent Chemical And Research, Inc. | Environmentally acceptable frangible target compositions |
| WO1993001242A1 (en)* | 1991-07-02 | 1993-01-21 | Epron Industries Limited | Hydrodegradable moulding materials |
| WO1996010725A1 (en)* | 1994-09-30 | 1996-04-11 | Tovarischestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiu 'anter Ltd.' | Target |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2007317A3 (en) | 2007-08-01 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Félix et al. | Development of rice protein bio-based plastic materials processed by injection molding | |
| Nandiyanto et al. | The effects of rice husk particles size as a reinforcement component on resin-based brake pad performance: From literature review on the use of agricultural waste as a reinforcement material, chemical polymerization reaction of epoxy resin, to experiments | |
| Li et al. | Novel polyurethane with high self-healing efficiency for functional energetic composites | |
| Kostina et al. | Novel antifouling self-healing poly (carboxybetaine methacrylamide-co-HEMA) nanocomposite hydrogels with superior mechanical properties | |
| Sripornsawat et al. | Positive synergistic effects on vulcanization, mechanical and electrical properties of using deep eutectic solvent in natural rubber vulcanizates | |
| RU2388218C2 (en) | Imitator of explosive substances | |
| CZ306171B6 (en) | Replacement ballistic material of biological tissue and process for preparing thereof | |
| Nouri-Felekori et al. | Characterization and multiscale modeling of novel calcium phosphate composites containing hydroxyapatite whiskers and gelatin microspheres | |
| Amiraftabi et al. | Transparent polymers to emulate the rheological properties of primary, activated, and digested sludge | |
| Bogusz et al. | Studies of the influence of nano iron (III) oxide on selected properties of solid heterogeneous propellants based on HTPB | |
| CZ17627U1 (en) | Substitute ballistic material of biological tissue | |
| US20100207331A1 (en) | Biodegradable target disc and methods of making the same | |
| Dey et al. | Improvements in the structural integrity of resin based combustible cartridge cases (CCC) at elevated temperatures | |
| Jain et al. | Evaluation of Strontium Ferrite (SrFe12O19) in Ammonium Perchlorate-based Composite Propellant Formulations | |
| Jaya et al. | Tensile and Physical Properties of Unsaturated Polyester/Potash Feldspar Composites: The Effect of Potash Feldspar Loading | |
| Das et al. | Enhanced toughness and strength of 3D printed carbide-oxide composite for biomedical applications | |
| Zbigniew et al. | Effect of Different Paraffin’s and Microcrystalline Waxes on the Mechanical Properties of Base Plate Dental Waxes | |
| RU2747539C1 (en) | Frost-resistant rubber mixture | |
| Huzaifa et al. | Evaluation of asphalt binder properties modified with biomass ashes and waste engine oil | |
| CN108341995A (en) | A kind of novel environment friendly craft plasticine | |
| Salman | Improvement the mechanical properties of styrene butadiene rubber by using silica fume | |
| RU2303581C2 (en) | Method of preparation of masonry mortar for lining the thermal units, mainly in non-ferrous metallurgy | |
| Louis et al. | Effect of Rice Husk Ash on Mechanical Properties of Styrene-Butadiene Rubber. | |
| UA15976U (en) | A protective wax for rubbers | |
| Bobrova et al. | Application of carbon-mineral filler based on coal shale mining by-products in elastomeric compositions |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee | Effective date:20180502 |