CN105571398B - 一种无间隙排列的柔性防刺材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种无间隙排列的柔性防刺材料及其制备方法，所述防刺材料包括柔性面料和固定设置于柔性面料两侧的数个防护小模块，所述数个防护小模块按一定方式无间隙排列设置，每一防护小模块的外周边缘设有一定的坡度，所述柔性面料采用化纤材料或高强高模量的材料制成，用于紧密连接两侧的防护小模块，所述防护小模块由热塑性增强复合材料或金属材料制成；本发明还揭示了无间隙排列柔性防刺材料的制备方法。本发明无间隙排列的柔性防刺材料可以加工成各种款式的防刺服和防护用品，在提高防刺材料的防刺性能同时，也最大限度的提高了防刺材料的柔软性能。

Description

一种无间隙排列的柔性防刺材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种柔性防刺材料及其制备方法，尤其涉及一种无间隙排列的柔性防刺材料及其制备方法。

背景技术

近年来，恐怖袭击在各国不断发生，各国人员都加大了对安全防护领域的研发力度。在我国，随着社会经济的发展，人们安全防护意识的提高，安全防护装备需求越来越大，国家在“十二五”规划当中也明确指明对公共安全领域加大扶持力度，特别是在《产业用纺织品十二五规划》中第四点重点发展领域特别提到开发柔性防刺防割面料，所以安全防护材料的发展符合国家纺织品产业发展的方向，而柔性防刺材料作为安全防护领域内一个比较难以解决而又是重点需解决的科研领域，目前相关的柔性防刺产品非常少，在实际生产生活中的应用也特别少，而柔性防刺产品恰恰又是人们对自我防护有需要的，这是一个未来有大市场和大发展的领域。

根据防刺服防护材料的柔软程度，可以将防刺服分为硬质，半硬质和柔性三种。硬质防刺服的防护材料一般采用金属材料或金属片搭接而成。半硬质一般采用高强聚乙烯，芳纶，碳纤维等纤维材料无纬布与高分子树脂进行层压复合，经过多层的叠合之后防刺层的柔软性能大大下降。柔性防刺服一般采用高强聚乙烯，芳纶，碳纤维长丝进行三维的交织形成防刺层。

中国专利CN201520181317中公开了一种防刺服，防刺内芯采用芳纶和高强聚乙烯涂层复合材料+整块金属薄板的组合形式，这属于半硬质防刺服。中国专利CN201210364412公开了一种防刺体由高分子聚乙烯和芳纶材料采用三维织机交织而成，这种材料制造出来的防刺体虽具有较好的防护性能和柔软舒适性，但是采用三维织机的织造效率不高，成本制造成本较高。中国专利CN201210084695公开了一种剪切增稠液/芳纶复合材料制备方法，通过剪切增稠液与芳纶材料复合实现智能防护，这种有剪切增稠液浸渍的防护体不太容易保持，剪切增稠液会发生流动，影响防护性能。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种无间隙排列的柔性防刺材料及其制备方法，其通过在柔性面料两侧无间隙设置对位重叠的防护小模块，防护小模块外周边缘设计一定的坡度，以达到防刺的性能和一定的柔软性能。

为实现以上发明目的，本发明提出如下技术方案：一种无间隙排列的柔性防刺材料，包括柔性面料和固定设置于柔性面料两侧的数个防护小模块，所述数个防护小模块按一定方式无间隙排列设置，每一防护小模块的外周侧面设有一定的坡度。

优选地，所述防护小模块具有与所述柔性面料相接的底面，与底面相对的顶面，所述外周侧面形成于所述底面与顶面间的外周。

优选地，所述防护小模块外周边侧面的坡度范围为1°-45°，所述坡度为防护小模块外周侧面与柔性面料垂直面间的夹角。

优选地，所述防护小模块对位铆接固定于柔性面料的两侧。

优选地，所述防护小模块由热塑性增强复合材料或金属材料制成。

本发明还揭示了一种无间隙排列的柔性防刺材料的制备方法，其包括以下制备步骤：

S1，制备防护小模块，根据预设的防护小模块的参数要求，采用注塑成型的方式或机械加工成型的方式制成防护小模块；

S2，制备模具，根据预设的防护小模块的参数要求，制出用于装载防护小模块模具的上模和下模；

S3，将步骤S1中制备得到的防护小模块装载于步骤S2中制成的上模和下模中；

S4，将柔性面料放置于上下模中间，并将柔性面料两端拉紧以形成一定的张力；

S5，将模具的上模和下模对位合模，并将柔性面料及位于柔性面料两侧的防护小模块固定连接。

优选地，所述S1中，对于由热塑性增强复合材料制成的防护小模块，采用注塑成型的工艺方式制成，对于由金属制成的防护小模块，采用机械加工成型的方式制成。

优选地，所述S1和S2中，所述预设的防护小模块的参数包括防护小模块的形状、面积大小及厚度。

优选地，所述S5中，将模具的上模和下模合模后，上下模间的防护小模块在柔性面料两侧形成对位排列，柔性面料两侧的防护小模块进行对位铆接。

优选地，所述S5中，所述将柔性面料及位于柔性面料两侧的防护小模块固定连接的方式包括热焊接或铆钉固定连接。

与现有技术相比，本发明所揭示的柔性防刺面料具有以下优点：

由于防护小模块在柔性面料两侧无间隙排列，因此本发明防刺材料具有较好的防护性能。

由于防护小模块在柔性面料两侧无间隙排列，大大缩短防护小模块排列装载的时间，防刺材料加工效率会大大提高，降低成本。

由于各防护小模块通过铆接固定，防护小模块不易脱落，保证防护效果。

此外，本发明的防护小模块的大小、尺寸、颜色、排列方式以及连接间隙等可以根据防护部位需要和防护等级进行设计，大大拓宽了该防护材料的应用范围。

附图说明

图1是本发明一种无间隙排列柔性防刺材料的侧向示意图；

图2是本发明一种无间隙排列柔性防刺材料的示意图；

图3是本发明由另一形状防护小模块排列形成防刺材料的示意图；

图4是发明无间隙排列的柔性防刺材料制备方法的流程图；

图5本发明实施例1中上模和下模中防护小模块的立体示意图；

图6是图5中防护小模块固定连接到一起后的立体示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

结合图1至图3所示，本发明所揭示的无间隙排列的柔性防刺材料，其包括柔性面料1和固定设于柔性面料两侧的数个防护小模块2，所述柔性面料1用于连接两侧的防护小模块2并为柔性防刺材料提供一定的柔性，多个防护小模块2按一定顺序排列连接而成，相邻防护小模块2间为无间隙排列。柔性面料1及两侧的防护小模块2间通过铆钉3铆接固定。

更进一步地，每一防护小模块2具有与柔性面料1相接的底面21，与底面相对的顶面22，底面21与底面22间具有一定的厚度，使得形成连接底面21和顶面22的外周侧面23。每一防护小模块2外周侧面23自底面21延伸至顶面22时设计成具有一定坡度的斜面，该坡度为防护小模块2外周侧面23与柔性面料1垂直面间的夹角，坡度的范围为1°-45°，通过坡度的大小调整防刺材料的柔软程度。这样既保证了柔性防刺材料在每一个位置点的防护性能，同时又保持了防刺面料的柔软性能。

所述柔性面料1夹在两侧的防护小模块2的中间，柔性面料1采用化纤材料或高强高模量的材料制成，其中所述的化纤材料包括普通的涤纶，锦纶或丙纶等材料，所述高强高模量材料包括芳纶，碳纤维材料或玻璃纤维等材料，面料一般采用平纹或斜纹组织，厚度为0.1-0.3mm。柔性面料在制备工艺中起连接和支撑防护小模块的作用，可以很好的抵御在刺穿过程中的冲击力，使防护小模块紧密的排列在一起，受到较大的冲击力时防护小模块间的缝隙基本不变或变化很小，从而起到较好的防刺作用。

较优地，所述柔性防刺材料中柔性面料1的层数，根据实际需要可以是1-5层。

所述防护小模块2由非金属的热塑性增强复合材料或金属材料制成，所述热塑性增强复合材料由热塑性高分子材料与高性能增强纤维复合制成，热塑性高分子材料可以采用聚碳酸酯，尼龙，聚甲醛等材料，高性能增强纤维可以采用如玻纤，芳纶，碳纤维等材料，防护小模块也可以由金属材料通过机械加工制成，如铝合金，镁合金，钛合金等材料。防护小模块2的形状可以采用三角形、四边形、多边形、圆形等其中的一种或多种形状的组合。

根据预设的防护小模块2的参数，通过开模具注塑的工艺实现防护小模块单元的加工成型，如图1所示，在各防护小模块2之间无间隙排列时，防护小模块2其在水平方向上的大小(底面的大小)范围为2mm-20mm，厚度为0.3-5mm。

更佳地，在各防护小模块按照设定的方式连接组合之后，再采用铆接固定的方式，保证各小模块不脱落以达到防护性能。防护小模块的材料兼具有较高的硬度和韧性，以及很好的防刺性能。

如图4，本发明还揭示了无间隙排列的柔性防刺材料的制备方法，该无间隙排列的柔性防刺材料由柔性面料1和设置在柔性面料两侧的数个防护小模块2组成，所述柔性面料1及两侧的防护小模块2通过无间隙排列方式固定连接，其具体的制备方法包括以下制备步骤：

S1，制备防护小模块，根据预设的防护小模块的参数，采用注塑成型的方式或机械加工成型的方式制成防护小模块；

其中，对于由热塑性增强复合材料制成的防护小模块，采用注塑成型的工艺方式制成；对于由金属制成的防护小模块，采用机械加工成型的方式制成。预设的防护小模块的参数包括防护小模块的形状、大小及厚度。

S2，制备模具，根据预设的防护小模块参数的要求，制出用于装载防护小模块模具的上模和下模；所述预设的防护小模块的参数包括防护小模块的形状和面积大小。

S3，将步骤S1中制备得到的防护小模块装载于步骤S2中制成的上模和下模中。

S4，将柔性面料放置于上下模中间，并将柔性面料两端拉紧以形成一定的张力；

S5，将模具的上模和下模对位合模，使柔性面料紧夹在上，下模具中间，防护小模块在柔性面料两侧形成对位排列。

S6，将S5中对位排列好的防护小模块与柔性面料相固定连接，对于金属材料的防护小模块，采用铆钉固定，对于非金属材料的防护小模块，采用热焊接的方式固定，以保证两侧的防护小模块对中间面料的夹紧和固定牢固。

本发明柔性防刺材料可以加工成各种款式的防刺服，防砍服，护臂，护脖，护膝等不同的防护用品，实现对人体不同部位的防护。

以下是本发明柔性防刺材料及其制备方法的实施例。

实施例1：

在柔性防刺材料中，防护小模块采用碳纤维短纤与热塑性尼龙66复合增强材料通过注塑工艺制成，碳纤维短纤与尼龙材料的质量分数比为1:3，将防护小模块制成边长为15mm的等边三角形，厚度为1.5mm，防护小模块的坡度为8°。如附图5、6的形式，其中下模有三个用于铆接的铆钉，上模的防护小模块在铆接位有三个通孔，通孔上有设有卡口，在将上下模按照图4的制备流程装配完成后采用热焊的方式将凸出的铆钉压平到卡口上以固定牢固。

夹在中间的连接防护小模块的柔性面料采用芳纶纱线制成的平纹面料，面料克重为200克每平方米，防护小模块间的间隙为0.3mm。

将此种方式制成的防护材料2层进行交错重叠形成防护内芯，制成的防刺服防刺层防护面积达到0.3m²，总质量为2.1kg，符合中华人民共和国公共安全行业最新标准GA68-2008《警用防刺服》中24J的防刺能量级别。

实施例2：

柔性防刺材料中，组成防护材料层的防护小模块材料采用高强度铝合金材料，防护小模块采用机械加工的方式制成，具体的尺寸是边长为20mm的正方形，厚度为1.5mm，厚度方向上的坡度为10°，如图3在柔性面料两侧对位重叠排列好之后，如图1采用铆钉固定的方式。夹在中间的柔性防刺面料可以采用锦纶长丝制成的面料，面料克重为200克每平方米。

由此制成的柔性防护材料数量为1层的防护层，制成的防砍服防护层总质量为1.3kg，可以有效的防护来自刀具，玻璃等尖锐物体的砍，割的伤害。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种无间隙排列的柔性防刺材料，其特征在于：包括柔性面料和固定设置于柔性面料两侧的数个防护小模块，所述数个防护小模块按一定方式无间隙排列设置，每一防护小模块的外周侧面设有一定的坡度；所述防护小模块外周边侧面的坡度范围为1°-45°，所述坡度为防护小模块外周侧面与柔性面料垂直面间的夹角，通过坡度的大小调整防刺材料的柔软程度。

2.根据权利要求1所述的无间隙排列的柔性防刺材料，其特征在于：所述防护小模块具有与所述柔性面料相接的底面，与底面相对的顶面，所述外周侧面形成于所述底面与顶面间。

3.根据权利要求1所述的无间隙排列的柔性防刺材料，其特征在于：所述防护小模块对位铆接固定于柔性面料的两侧。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的无间隙排列的柔性防刺材料，其特征在于：所述防护小模块由热塑性增强复合材料或金属材料制成。

5.一种权利要求1中所述的无间隙排列的柔性防刺材料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

S1，制备防护小模块，根据预设的防护小模块的参数要求，采用注塑成型的方式或机械加工成型的方式制成防护小模块；

S2，制备模具，根据预设的防护小模块的参数要求，制出用于装载防护小模块模具的上模和下模；

S3，将步骤S1中制备得到的防护小模块装载于步骤S2中制成的上模和下模中；

S4，将柔性面料放置于上下模中间，并将柔性面料两端拉紧以形成一定的张力；

S5，将模具的上模和下模对位合模，并将柔性面料及位于柔性面料两侧的防护小模块固定连接。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述S1中，对于由热塑性增强复合材料制成的防护小模块，采用注塑成型的工艺方式制成，对于由金属制成的防护小模块，采用机械加工成型的方式制成。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述S1和S2中，所述预设的防护小模块的参数包括防护小模块的形状、面积大小及厚度。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述S5中，将模具的上模和下模合模后，上下模间的防护小模块在柔性面料两侧形成对位排列，柔性面料两侧的防护小模块进行对位铆接。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述S5中，所述将柔性面料及位于柔性面料两侧的防护小模块固定连接的方式包括热焊接或铆钉固定连接。