CN106003759A - 一种柔性防弹防刺结构的制备工艺 - Google Patents

一种柔性防弹防刺结构的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柔性防弹防刺结构的制备工艺，具体包括以下制备步骤：(1)制备防护复合颗粒材料；(2)在注塑机的两组注塑模具之间铺设基布；将防护复合颗粒材料通过注塑模具同时注塑在基布的两侧，热熔渗入到基布层内部后固化构成两面防护材料层；开模，将注塑成型部分的基布向下传输后，张紧基布，后再进行注塑；(3)加工柔性间隙。通过本发明制备工艺制备的产品结构具有优异防弹防刺性能且还具有改进的柔韧性性能；在此使用的基布上注塑热塑性材料和增强性材料复合材料，使其热熔渗入到基布层内部后固化构成两面防护材料层能够消除热塑性材料和增强性材料颗粒间间隙，使结构密实，使其具有更加优良的防刺防弹性能，此外制备工艺简单，生产效率高。

Description

一种柔性防弹防刺结构的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种制备工艺，具体涉及一种柔性防弹防刺结构的制备工艺,应用于人体生命安全防护复合材料技术领域。
背景技术
防弹衣是能吸收和耗散弹头的能量，阻止穿透、减轻钝伤并有效保护人体防护部位的一种装备。防刺服是能有效地防护匕首等常见锐器从各种角度对人体的攻击，减少人体防护部位受到刺伤威胁的一种服装。它们是公安干警和安保人员在执行危险任务时必须穿着的防护装备，以保护公安干警和安保人员的主要脏器部位不受枪弹和匕首等常见攻击性武器所造成的伤害。
目前，国际国内安全形势十分严峻，各种暴力刑事案件时有发生，严重威胁社会的安定和人民的生命财产安全。同时，公安机关必须对这些严重犯罪行为进行有力的打击，在公安人员执行任务的时候，面对穷凶极恶的犯罪分子，必须加强对自身安全的保护，配备必要的个人防护装备，以避免犯罪分子对公安人员造成人身伤害。多年来，研制具有防弹防刺综合功能的个人防护装备，是国内许多研发机构和防护用品生产企业攻克的难题。目前全国警察装备的所有防弹衣均达不到防刺的技术性能要求，而装备的防刺服又不能防弹。所以开发非金属防弹防刺产品将原防弹衣和防刺服的功能“合二为一”，实现了真正意义上的“刀枪不入”，能给公安人员提供更加全面有效的安全保障。
现有的双防材料(防弹、防刺)一般采用高强聚乙烯无纬布或芳纶无纬布与金属材料(铝合金，钛合金等)叠合的方式，还有采用高强聚乙烯或芳纶机织物表面采用树脂涂覆的方式。上述技术方案具有如下缺点：(1)金属材料应用场合有限，很容易被探测到，另外材质较硬，不柔软，也较笨重；(2)高强聚乙烯或芳纶无纬布采用水性聚氨酯胶粘接，只有5年的保质期，成本也很高，另外这种无纬布材料成本高；(3)耐高温性能差，80℃以上性能显著下降。
发明内容
本发明为克服现有技术的缺陷，而提供一种柔韧的防弹防刺结构的制备工艺，目的为提供一种具有改进的柔韧性以及改进的防弹防刺性能，能够制作成防弹防刺结构产品穿着舒适，并且制造成本不高的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柔性防弹防刺结构的制备工艺，具体包括以下制备步骤：
(1)制备防护复合材料，将质量比重为50％-90％热塑性材料与质量比重为10％-50％增强材料混合搅拌均匀，待用；在制备材料的过程中加入一定量的阻燃剂、增韧剂、色粒助剂成分；
(2)在注塑机上的左右方向的相对处设有两组注塑模具，在两组注塑模具之间铺设基布，基布呈长条状，一端卷绕在收缩筒上，另一端向下延伸，之后通过传输机构张紧；
(3)注塑，将步骤(1)中制备的防护复合材料通过步骤(2)中的左右两组注塑模具同时注塑在基布的两侧，防护复合材料通过注塑模具热熔渗入到基布层内部后固化构成两面防护材料层，从而形成防弹防刺结构；
(4)开模，所述传输机构将注塑成型部分的基布向下传输后，张紧基布，步骤(3)重复工作；
(5)加工柔性间隙，柔性间隙可以采用热压、机械加工或者化学蚀刻方法制得。
优选的，所述基布层选用碳纤维，芳纶，玻璃纤维中一种或几种制成的织物面料，材料克重范围在100-500克/平方米，厚度范围为0.1-0.5mm。
优选的，所述热塑性材料选用尼龙66，尼龙6，聚碳酸酯，聚丙烯，聚甲醛中的一种或几种。
优选的，所述增强材料选用短纤维增强材料，例如碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维，玄武岩的一种或几种。
优选的，所述注塑成型后防护材料层的厚度为0.3-5mm。
优选的，所述热压加工柔性间隙的方法，具体包括如下步骤：首先将热压的上，下模具通过机械加工的方式制得，再在上下模具上安装上加热装置，将热压模具加温到防护材料的熔点之上，然后设置好合适的压力，在基布两侧的防护材料层上压出数个间隙；其中热压的上下模具需要高度对称，在基布两侧防护材料层热压出的间隙须在同一位置，间隙宽度为0.1-3mm。
优选的，所述热压温度250-300℃，公称合模力在每平方米20～100t。
优选的，所述柔性间隙为具有倾角的V形槽结构或为方形凹槽结构。
优选的，所述机械加工柔性间隙的方法，是通过铣刀或其他方式在基布两侧的对称位置去除防护材料层上已预先设置的部分，形成缝隙，同时保证不损伤基布。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明柔性防弹防刺结构的制备工艺，制备的产品结构具有优异防弹防刺性能且还具有改进的柔韧性性能；由于在基布上采用高温高压和抽真空的注塑工艺，热塑性材料和增强性材料复合材料热熔渗入到基布层内部后固化构成两面防护材料层，这样的防护层材料结构密实，气孔含量低，使其具有更加优良的防刺防弹性能；同时，在两面防护材料层加工间隙可以使其具备一定的透气性和柔软性，穿着更加舒适，此外制备工艺简单，制作成本低。
通过本发明的制备工艺得到的产品结构既可以制造高规格的防刺服、防弹服等军用产品，也可以制作普通等级防刺服，供保安、城管、玻璃加工行业工人等领域人员穿着，还可以制作防刺手套、耐切割皮包等民用产品；在相同防护级别下应用，本发明防刺防弹结构制作的服装具有重量显著减轻、厚度明显降低，穿着舒适，灵活轻便，隐蔽性高等特点；本发明弥补现有技术的不足和缺陷，满足军用领域及民用领域的需要，且使用性能更好，成本低，使用寿命更长。其防弹性能符合GA141-2010《警用防弹衣》2级标准；防刺性能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》标准按照24J能量进行穿刺测试，结果表明防刺服完全符合标准中所规定的各项技术要求。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的柔性防弹防刺结构的制备工艺注塑工序示意图；
附图2为本发明的柔性防弹防刺结构的示意图；
附图3为本发明的柔性防弹防刺结构的另一状态示意图；
图中：1、注塑机；2、注塑模具；3、基布；4、收缩筒；5、传输机构；11、防护材料层；12、柔性间隙。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一，如附图1所示，本发明的柔性防弹防刺结构的制备工艺，质量比重为75％聚碳酸酯、质量比重为20％玻璃纤维和一定量的阻燃剂、增韧剂、色粒等助剂成分(含量在5％)混合搅拌后，放入注塑机1内。其中阻燃剂、增韧剂、色粒等助剂起到改善防护材料性能和外观颜色的作用。在注塑机1上的左右方向的相对处设有两组对称的可同时注塑加工的注塑模具2，然后在对称的注塑模具2之间铺设基布3。基布3呈长条状，一端卷绕在收缩筒4上，另一端向下延伸，之后通过传输机构5张紧，其中基布3为碳纤维制成的织物，材料克重为300克/平方米，厚度范围为0.3mm。之后注塑机1启动，将碳酸酯和玻璃纤维复合材料通过对称的注塑模具2同时注塑在基布1的两侧，注塑时上述复合聚碳酸酯和玻璃纤维的热熔渗入到基布1内部后固化构成两面防护材料层11，从而形成防弹防刺结构体，防护材料层11的厚度为3mm。之后，开模将已注塑成型部分向下传输后再次张紧基布，进行重复上述注塑步骤。最后加工柔性间隙12，柔性间隙12可以采用热压、机械加工或者化学蚀刻方法制得。
本实施例一中选用热压方法制得。其中热压加工方法具体包括如下步骤：首先将热压的上，下模具通过机械加工的方式制得，再在上下模具上安装上加热装置，将热压模具加温到防护材料的熔点之上，然后设置在每平方米80t的压力，在基布两侧的防护材料层上压出数个间隙，热压温度为280℃；其中热压的上下模具需要高度对称，在基布两侧防护材料层热压出的间隙须在同一位置。
如附图2、3所示，上述加工的柔性间隙12为具有倾角的V形槽结构或为方形凹槽结构，间隙宽度为0.2mm，使其具有良好的柔韧性和透气性。
实施例二，本发明的柔性防弹防刺结构的制备工艺，质量比重为分别为65％尼龙66，与质量比重为35％碳纤维短纤维混合搅拌后，放入注塑机1内。在注塑机1上的左右方向的相对处设有两组对称的可同时注塑加工的注塑模具2，然后在对称的注塑模具2之间铺设基布3。基布呈长条状，一端卷绕在收缩筒4上，另一端向下延伸，之后通过传输机构5张紧，其中基布为碳纤维芳纶交错制成的织物，材料克重范围在200克/平方米，厚度为0.15mm，在保证强度的基础上，使材料更加轻盈。之后注塑机启动，将上述配比的复合材料通过对称的注塑模具同时注塑在基布的两侧，注塑时上述复合材料热熔渗入到基布层内部后固化构成两面防护材料层，从而形成防弹防刺结构体，防护材料层11的厚度为2mm。之后，开模将已注塑成型部分向下传输后再次张紧基布，进行重复上述注塑步骤。最后加工柔性间隙12，柔性间隙可以采用热压、机械加工或者化学蚀刻方法制得。
机械加工的方式是通过铣刀,激光或其他方式在基布两侧的对称位置去除防护材料层上已预先设置的部分，形成间隙，同时保证不损伤基布，铣刀的形状为V型结构，能够一次成型铣出V形槽结构的柔性间隙，成型工艺简单，易于实现。V形槽结构的间隙相比方形凹槽结构，具有更加适应使用环境的特点，V形槽结构在保持柔性度的同时能大大减少间隙在防护性能上的弱节，在相同作用力对本发明形成的结构产品施加，V形槽结构上宽度与方形凹槽结构的宽度相同的情况下，具有V形槽结构的结构产品能够承受更加强大的应力。目前其他类似结构产品因为其材料及工艺上的限制只能实现凹槽结构，并没有体现或纰漏形成或使用其他结构形式形成柔性间隙。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柔性防弹防刺结构的制备工艺，其特征在于：具体包括以下制备步骤：
(1)制备防护复合颗粒材料，将质量比重为50％-90％热塑性材料与质量比重为10％-50％增强材料混合搅拌均匀，待用；在制备材料的过程中可以根据防护的用途和要求，加入一定量的阻燃剂、增韧剂、色粒助剂成分。
(2)在注塑机上的左右方向的相对处设有两组注塑模具，在两组注塑模具之间铺设基布，基布呈长条状，一端卷绕在收缩筒上，另一端向下延伸，之后通过传输机构张紧；
(3)注塑，将步骤(1)中制备的防护复合材料通过步骤(2)中的左右两组注塑模具同时注塑在基布的两侧，防护复合材料通过注塑模具热熔渗入到基布层内部后固化构成两面防护材料层，从而形成防弹防刺结构；
(4)开模，所述传输机构将注塑成型部分的基布向下传输后，张紧基布，步骤(3)重复工作；
(5)加工柔性间隙，柔性间隙可以采用热压、机械加工或者化学蚀刻方法制得。
2.根据权利要求1所述的柔性防弹防刺结构的制备工艺，其特征在于：所述基布层选用碳纤维，芳纶，玻璃纤维中一种或几种制成的织物面料，材料克重范围在100-500克/平方米，面料厚度范围为0.1-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的柔性防弹防刺结构的制备工艺，其特征在于：所述热塑性材料选用尼龙66，尼龙6，聚碳酸酯，聚丙烯，聚甲醛中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的柔性防弹防刺结构的制备工艺，其特征在于：所述增强材料选用短纤维增强材料，例如碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维，玄武岩的一种或几种，短纤纱的长度为0.1-2mm。
5.根据权利要求1所述的柔性防弹防刺结构的制备工艺，其特征在于：所述注塑成型后防护材料层的厚度为0.3-5mm。
6.根据权利要求1所述的柔性防弹防刺结构的制备工艺，其特征在于：所述热压加工柔性间隙的方法，具体包括如下步骤：首先将热压的上，下模具通过机械加工的方式制得，再在上下模具上安装上加热装置，将热压模具加温到防护材料的熔点之上，然后设置好合适的压力，在基布两侧的防护材料层上压出数个间隙；其中热压的上下模具需要高度对称，在基布两侧防护材料层热压出的间隙须在同一位置，间隙宽度为0.1-3m。
7.根据权利要求5所述的柔性防弹防刺结构的制备工艺，其特征在于：所述热压温度250-300℃，公称合模力在每平方米20～100t。
8.根据权利要求5所述的柔性防弹防刺材料结构，其特征在于：所述柔性间隙为具有倾角的V形槽结构或为方形凹槽结构。
9.根据权利要求1所述的柔性防弹防刺材料结构，其特征在于：所述机械加工柔性间隙的方法，是通过铣刀，激光或其他方式在基布两侧的对称位置去除防护材料层上已预先设置的部分，形成缝隙，同时保证不损伤基布。
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