專利名稱：一種新型防彈結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及防彈材料領(lǐng)域，具體涉及一種新型防彈結(jié)構(gòu)，具有該結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料適用于軟質(zhì)、硬質(zhì)防彈衣、防彈頭盔及防彈裝甲等與高速?zèng)_擊相關(guān)的防護(hù)材料。
背景技術(shù)：
有機(jī)纖維防彈材料以往選用的結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的機(jī)織物結(jié)構(gòu)(平紋組織、方平組織、 斜紋組織、緞紋組織等)，在普通織機(jī)上按一定的工藝制造成為織物。根據(jù)防彈等級(jí)的要求， 將多層這樣的織物絎縫在一起，放在服裝的夾層中，成為具有防彈功能的服裝。傳統(tǒng)的機(jī)織物結(jié)構(gòu)具有可加工性好、工藝成熟、穿著舒適性好、卷裝大的優(yōu)點(diǎn)，是目前采用較多的一種防彈結(jié)構(gòu)。由于在傳統(tǒng)機(jī)織物結(jié)構(gòu)中纖維的屈曲較大、交錯(cuò)點(diǎn)多，在承受彈丸沖擊時(shí)，沖擊波易在纖維交錯(cuò)點(diǎn)處產(chǎn)生疊加而引起纖維的斷裂，因而此種結(jié)構(gòu)的防彈性能較差，材料的整
體重量較重。從八十年代末開始，纖維單向排列結(jié)構(gòu)逐步成為有機(jī)纖維在防彈領(lǐng)域應(yīng)用最多采用的結(jié)構(gòu)。在UD纖維復(fù)合材料中，纖維彼此平行、伸直排列，與在織物結(jié)構(gòu)中纖維屈曲和相互交織的握持效應(yīng)不同，此種結(jié)構(gòu)比織物結(jié)構(gòu)更有利于彈擊時(shí)產(chǎn)生的沖擊波沿纖維的軸向傳播，因而增加有效承載纖維的根數(shù)，從而更有利于防彈性能的提高，大大降低了材料的
整體重量。但生產(chǎn)UD結(jié)構(gòu)的材料需特殊的設(shè)備和技術(shù)，僅有少數(shù)企業(yè)掌握此項(xiàng)技術(shù)，生產(chǎn)成本高且生產(chǎn)效率較低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種防彈性能高、 重量輕且可加工性好、加工簡單、穿著舒適性好的新型防彈結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種新型防彈結(jié)構(gòu)，由3個(gè)系統(tǒng)的紗線組成，其中第1系統(tǒng)紗線分別鋪設(shè)在不同的平行平面內(nèi)，第2系統(tǒng)紗線鋪設(shè)在第1系統(tǒng)紗線的不同的平行平面之間且與第1系統(tǒng)紗線互相垂直；且在每個(gè)平面內(nèi)的紗線均是平行、順直排列；第3系統(tǒng)紗線與第1和第2系統(tǒng)紗線所在平面垂直，且第3系統(tǒng)紗線屈曲設(shè)置將第1和第2系統(tǒng)紗線聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體。進(jìn)一步地，所述第3系統(tǒng)紗線的延伸方向與第1系統(tǒng)紗線相互垂直。進(jìn)一步地，所述第1和第2系統(tǒng)紗線采用拉伸強(qiáng)度不小于20g/D、拉伸模量不小于 800g/D、拉伸斷裂伸長率不大于5%的有機(jī)纖維。進(jìn)一步地，所述有機(jī)纖維為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維、芳族聚酰胺纖維、 超高分子量聚乙烯醇(UHMWPVA)纖維、聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)纖維或聚亞苯基苯并二噻唑(PBET)纖維。進(jìn)一步地，所述第3系統(tǒng)紗線采用拉伸斷裂強(qiáng)度大于4g/D，拉伸模量大于50g/D，
3拉伸斷裂伸長率大于200%的聚酰纖維或聚酰胺纖維。進(jìn)一步地，所述第1系統(tǒng)紗線和第2系統(tǒng)紗線占紗線總量的比率在80%以上，第3 系統(tǒng)紗線所占的比率不超過20 %。進(jìn)一步地，所述第1系統(tǒng)紗線和第2系統(tǒng)紗線為經(jīng)過浸膠液處理的紗線，干燥后含膠率小于20% ；所述膠液為聚苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIQ、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、聚醋酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯酸酯或聚氨酯的膠液。進(jìn)一步地，所述第1系統(tǒng)紗線和第2系統(tǒng)紗線用聚酰胺纖維、聚酯纖維或聚氨酯纖維進(jìn)行包纏，包纏按“S”向和“Z”向兩個(gè)方向先后纏繞，捻度大于3個(gè)捻回/厘米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果本實(shí)用新型通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在經(jīng)過改造的傳統(tǒng)的織機(jī)上生產(chǎn)出具有類似UD 結(jié)構(gòu)的纖維排布的特殊織物，這樣的織物與樹脂基體復(fù)合后具有與UD復(fù)合材料相近的較好的防彈性能，同時(shí)由于是采用了傳統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)，又具有加工成本低、加工效率高、加工簡單、卷裝大的優(yōu)點(diǎn)，因而產(chǎn)品具有極好的性價(jià)比。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型的新型防彈結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型的防彈結(jié)構(gòu)，由3個(gè)系統(tǒng)的紗線組成(第1系統(tǒng)紗線1、第 2系統(tǒng)紗線2和第3系統(tǒng)紗線3)，第1系統(tǒng)紗線1和第2系統(tǒng)紗線2是防彈的主承載纖維， 第3系統(tǒng)紗線3起到固定和傳遞沖擊波的作用。其中第1系統(tǒng)紗線1分別鋪設(shè)在不同的平行平面內(nèi)，第2系統(tǒng)紗線2鋪設(shè)在第1系統(tǒng)紗線1的不同的平行平面之間且與第1系統(tǒng)紗線1互相垂直；且在每個(gè)平面內(nèi)的紗線均是平行、順直排列；這種排列發(fā)生有助于沖擊波的傳播，并能使纖維在承受沖擊載荷時(shí)更大效率的發(fā)揮其強(qiáng)度和模量優(yōu)勢(shì)。第3系統(tǒng)紗線3 與第1系統(tǒng)紗線1和第2系統(tǒng)紗線2所在平面垂直，且第3系統(tǒng)紗線3屈曲設(shè)置將第1系統(tǒng)紗線1和第2系統(tǒng)紗線2聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體。其中，第3系統(tǒng)紗線3的延伸方向與第1系統(tǒng)紗線1相互垂直。第3系統(tǒng)紗線3具有極大的屈曲，由于第3系統(tǒng)紗線3與主承載纖維所在的平面垂直，并與沖擊載荷的前進(jìn)方向平行。因而有助于沖擊波沿著纖維的軸向傳播至更遠(yuǎn)的區(qū)域，從而調(diào)動(dòng)更多的纖維同時(shí)承受沖擊載荷，最終使材料達(dá)到更高的防彈水平。為保證材料的防彈性能，第1系統(tǒng)紗線1和第2系統(tǒng)紗線2占紗線總量的比率最好在80%以上，第3系統(tǒng)紗線3所占的比率最好不超過20%。第1系統(tǒng)紗線1和第2系統(tǒng)紗線2采用拉伸斷裂強(qiáng)度不小于20g/D，拉伸模量不小于800g/D，斷裂伸長率不大于5%的有機(jī)纖維。這樣的有機(jī)纖維可以是超高分子量聚乙烯纖維、芳族聚酰胺纖維、聚亞苯基苯并二噁唑纖維、聚亞苯并二噻唑或超高分子量聚乙烯醇纖維等具有高強(qiáng)、高模的有機(jī)纖維。第3系統(tǒng)紗線3采用拉伸斷裂強(qiáng)度大于4g/D，拉伸模量大于50g/D，拉伸斷裂伸長率大于200%的聚酰纖維或聚酰胺纖維。第1系統(tǒng)紗線1和第2系統(tǒng)紗線2在加工前浸入SIS、SBS、EVA、聚丙烯酸酯、聚氨酯等熱塑性樹脂的膠液，干燥后控制小于20%含膠率。這些樹脂作為基體材料存在于加工成型的防彈結(jié)構(gòu)中。第1系統(tǒng)紗線1和第2系統(tǒng)紗線2還可用聚酰胺纖維、聚酯纖維或聚氨酯纖維進(jìn)行包纏，改善束纖維抵抗沖擊的整體性，以利于防彈性能的提高。包纏按“S”向和“Z”向兩個(gè)方向先后纏繞，捻度大于3個(gè)捻回/厘米。按上述結(jié)構(gòu)制成的纖維集合體與熱塑性或熱固性樹脂復(fù)合，通過熱壓成型構(gòu)成片材或板材。作為基體的樹脂材料包括環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯樹脂、聚苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯樹脂。在這些基體樹脂中，可以添加其他反應(yīng)組份和增韌劑、增塑劑、增溶劑、無機(jī)填料等添加劑，以改善其物理機(jī)械性能和與纖維粘合的界面?；w樹脂在復(fù)合材料中的含量(含膠率)是影響材料防彈性能的一個(gè)重要因素。 含膠率過高，則復(fù)合材料中有效的承載纖維含量小，會(huì)導(dǎo)致材料防彈性能較低。含膠量過低，則纖維之間的粘合差、基體樹脂分布不均勻，不利于沖擊波傳播，也會(huì)導(dǎo)致材料的防彈性能下降。通過試驗(yàn)測(cè)試，含膠率在10% -30%時(shí)防彈性能較好。綜上所述，本實(shí)用新型的防彈結(jié)構(gòu)綜合了傳統(tǒng)機(jī)織物結(jié)構(gòu)與UD結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)點(diǎn)。 在具有可加工性好、加工簡單、穿著舒適性好、卷裝大的特點(diǎn)外，還具有與纖維單向排列結(jié)構(gòu)相似的纖維分布，即每層中的主承載纖維平行、順直排列。并且此結(jié)構(gòu)與樹脂基體復(fù)合后，基體也同時(shí)參與對(duì)沖擊波的分散，可達(dá)到較高的防彈水平，因而產(chǎn)品具有極好的性價(jià)比。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種新型防彈結(jié)構(gòu)，其特征在于由3個(gè)系統(tǒng)的紗線組成，其中第1系統(tǒng)紗線分別鋪設(shè)在不同的平行平面內(nèi)，第2系統(tǒng)紗線鋪設(shè)在第1系統(tǒng)紗線的不同的平行平面之間且與第1系統(tǒng)紗線互相垂直；且在每個(gè)平面內(nèi)的紗線均是平行、順直排列；第3系統(tǒng)紗線與第1和第2系統(tǒng)紗線所在平面垂直，且第3系統(tǒng)紗線屈曲設(shè)置將第1 和第2系統(tǒng)紗線聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型防彈結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第3系統(tǒng)紗線的延伸方向與第1系統(tǒng)紗線相互垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型防彈結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第1和第2系統(tǒng)紗線采用拉伸強(qiáng)度不小于20g/D、拉伸模量不小于800g/D、拉伸斷裂伸長率不大于5%的有機(jī)纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型防彈結(jié)構(gòu)，其特征在于所述有機(jī)纖維為超高分子量聚乙烯纖維、芳族聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯醇纖維、聚亞苯基苯并二噁唑纖維或聚亞苯基苯并二噻唑纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型防彈結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第3系統(tǒng)紗線采用拉伸斷裂強(qiáng)度大于4g/D，拉伸模量大于50g/D，拉伸斷裂伸長率大于200%的聚酰纖維或聚酰胺纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型防彈結(jié)構(gòu)，其特征在在于所述第1系統(tǒng)紗線和第2系統(tǒng)紗線占紗線總量的比率在80%以上，第3系統(tǒng)紗線所占的比率不超過20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型防彈結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第1系統(tǒng)紗線和第2系統(tǒng)紗線為經(jīng)過浸膠液處理的紗線，干燥后含膠率小于20% ；所述膠液為聚苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯或聚氨酯的膠液。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型防彈結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第1系統(tǒng)紗線和第2系統(tǒng)紗線用聚酰胺纖維、聚酯纖維或聚氨酯纖維進(jìn)行包纏，包纏按“S”向和“Z”向兩個(gè)方向先后纏繞，捻度大于3個(gè)捻回/厘米。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型防彈結(jié)構(gòu)，防彈結(jié)構(gòu)由3個(gè)系統(tǒng)的紗線組成，其中第1系統(tǒng)紗線分別鋪設(shè)在不同的平行平面內(nèi)，第2系統(tǒng)紗線鋪設(shè)在第1系統(tǒng)紗線的不同的平行平面之間且與第1系統(tǒng)紗線互相垂直；且在每個(gè)平面內(nèi)的紗線均是平行、順直排列；第3系統(tǒng)紗線與第1和第2系統(tǒng)紗線所在平面垂直，且第3系統(tǒng)紗線屈曲設(shè)置將第1和第2系統(tǒng)紗線聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體。本實(shí)用新型的防彈結(jié)構(gòu)除具有可加工性好、加工簡單、穿著舒適性好、卷裝大的特點(diǎn)外，還具有與UD復(fù)合材料相近的較好的防彈性能；此結(jié)構(gòu)與樹脂基體復(fù)合后，基體也同時(shí)參與對(duì)沖擊波的分散，可達(dá)到較高的防彈水平，產(chǎn)品具有極好的性價(jià)比。
文檔編號(hào)D03D13/00GK202329422SQ201120394690
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
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