CN106323091A - 高强纤维防护间隔织物及其制成的服装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高强纤维防护间隔织物及其制成的服装。具体地，本发明披露一种间隔织物，其特征在于由紧密相连的一次成型的表层、中间层和里层组成，其中间隔织物的表层为高强纤维或者该纤维纺制的高强纱线制成的织物层，间隔织物的中间层，由基本直立的单丝织成纤维立柱所形成的立柱层，间隔织物的里层为化学纤维和/或天然纤维纺织纤维纺制而成的纱线层。以及经此制成的防护服装，该服装为武警和公安民警提供防御暴恐分子刀斧袭击的防护装备。

Description

高强纤维防护间隔织物及其制成的服装
技术领域
本发明涉及一种高强纤维防护间隔织物，该间隔织物构成轻质透空防护层，以间隔织物表层的高强纤维抵御刀斧等锐器的剁砍切割、以间隔织物中间层的立柱状单丝簇来缓冲锐器和钝器打击的防护服装或者装备，可用于在治安环境不良地区的武警、公安人员的个体防护。
背景技术
因我国对枪支的管理严格而且有效，故恐怖组织暴徒或刑事犯罪分子采用刀具伤害公安武警或民众的概率大于采用枪支作案的概率。在治安环境不良地区，刀斧砍杀已成为武警、公安民警致伤的主要因素。尽管武警和公安民警装备有防弹衣，但防弹衣的防护面积仅限于胸腹部，对脖颈、腋下、手臂及防弹衣前片与后片的连接处均不能防御刀斧砍杀，特别是颈部和手臂部位，因暴徒用刀袭击公职人员颈部而导致伤亡的事故并不少见、在遭遇暴恐分子刀斧砍杀时下意识地用手臂阻隔造成的手臂伤害也常有发生。因此，现有热兵器防护装备面对暴恐分子的冷兵器进攻时很难实现有效防护；另外，防弹衣穿着笨重，影响翻墙、擒拿等战术动作，且在炎热的夏天执勤中因穿着厚重的防弹衣酷热难耐，体力消耗极大，严重影响战斗力，甚至因过热而导致中暑休克。
因此，在治安环境不良地区执勤的公安民警和武装警察，急需能抵御刀斧砍杀的轻便透气的防护装备。
古代官兵采用金属做成连环甲、锁子甲等护具，可以在一定程度上防御冷兵器的袭击，但重量很重。现在已经有多种高强纤维，在设计制造成适当结构的集合体以后，可以防御刀剑甚至枪弹的进攻。例如采用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维做成手套后，即可“空手夺白刃”，很锋利的刀刃也不能对手套内的肉体造成损伤。除了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维以外，对位芳纶(PPTA)纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维、聚2,5‐二羟基‐1,4‐苯撑吡啶并二咪唑(PIPD，M5)纤维等高强纤维，均有比金属丝更高的比强度，在适当的结构设计下，即可实现对刀斧剁砍的有效防护，且能保持轻质、透气、柔软的特性，有利于公安干警和武装警察的执勤，特别是夏季的执勤行动。
现有防弹衣、防刺衣及类似功能的防护装备，均采用片状材料(包括由高强纤维制成的片状物，包括无纬布等)叠合在一起制成的，有的还采用絮状的纤维集合体作为缓冲层。但未见到以某一加工方式直接制得同时具有防利刃切割剁砍、和吸收外力冲击能量、缓解打击力的功能结构的防护装备，尚未见诸以直立纤维的弯曲变形来对外力冲击实现缓冲的结构设计，尚未见诸表层透孔、中间层空气阻力极小的轻质防刀砍材料，可适应夏季炎热条件下的防护要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种由高强纤维长丝和普通纤维纱线以间隔织物的形式制备的、能防御刀斧砍杀的轻质、透气、柔软的个体防护服装；并可根据需要制成外穿防护背心、外穿具有防刀砍功能的战术背心(可在背心上加载各种军用和警用器材)、内穿隐蔽式防护背心、内穿或外穿长袖轻质防护服等多种形式的防护装备，给公职人员提供轻便有效的防护。
具体而言，本发明提供一种间隔织物，其特征在于由紧密相连的一次成型的表层、中间层和里层组成，其中
间隔织物的表层为高强纤维或者该纤维纺制的高强纱线制成的织物，所述的高强纤维选自超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、对位芳纶(PPTA)纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维、聚2,5‐二羟基‐1,4‐苯撑吡啶并二咪唑(PIPD，M5)纤维或者它们的组合；
间隔织物的中间层，由基本直立的单丝织成纤维立柱所形成的立柱层，立柱纤维由单丝组成，部分直立单丝分别沿经向作梯形倾斜，部分单丝从下往上穿行时向前倾斜、从上往下穿行时向前倾斜；或部分单丝从上往下穿行时向前倾斜、从下往上穿行时向前倾斜；或同时存在这两种倾斜方式，及在纬向也作相同的布置，使间隔织物的中间层的单丝有一部分是分别沿两个方向倾斜的，单丝选自涤纶、锦纶、丙纶、乙纶、聚乳酸合成纤维单丝，直径范围为0.05～0.5mm，排列密度为50～1000根/cm2；
间隔织物的里层为普通纺织纤维纺制而成的纱线层，包括采用涤纶、锦纶、维纶、丙纶、粘胶、腈纶、聚乳酸、聚酯等化学纤维的纯纺纱线，或棉、苎麻、亚麻、大麻、黄麻、洋麻、剑麻、丝、毛等天然纤维的纯纺纱线、或以上各种化学纤维和天然纤维的两种或多种进行混纺得到的纱线，纱线的细度范围为5～200tex。
优选的是，间隔织物的表层中所述的高强纤维，选自超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，以使防护装备具有最轻的质量。所选用的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维UHMWPE长丝，断裂伸长率不大于5％、细度在50D～2000D范围，强度在15～35cN/dtex。
该长丝的颜色为白色、乳白色或经共混色料后直接制得的有色长丝，颜色由设计者根据需要确定。
优选的是，间隔织物的中间层中基本直立的单丝织成如同牙刷毛样的纤维立柱形成立柱层，所述中间层立柱纤维选用涤纶单丝，直径范围为0.08～0.3mm，排列密度为200～600根/cm2，20％～80％的立柱纤维处于非直立状态，有不同方向的倾斜。
优选的是，间隔织物里层采用涤棉混纺纱线，以兼顾接触皮肤时的柔软性舒适性，及经济性。特别优选涤/棉含量范围在70/30和30/70之间，细度优选在20tex～80tex之间。
本发明另一个目的是提供一种使用本发明所述的间隔织物制成的防护服装。所述的服装能防御刀斧砍杀的轻质、透气、柔软的个体防护装备；并可根据需要制成外穿防护背心、外穿具有防刀砍功能的战术背心(可在背心上加载各种军用和警用器材)、内穿隐蔽式防护背心、内穿或外穿长袖轻质防护服等多种形式的防护装备，给公职人员提供轻便有效的防护。
换言之，本发明提供一种间隔织物，其特征在于由紧密相连的成整体的表层、中间层和里层组成，其中间隔织物的表层材料为高强纤维或者该纤维纺制的高强纱线，所述的高强纤维选自超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、对位芳纶(PPTA)纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维、聚2,5‐二羟基‐1,4‐苯撑吡啶并二咪唑(PIPD，M5)纤维或者它们的组合；在合适的结构设计下，均可获得可靠的防刀斧砍剁切割的能力。所述的纤维优选为长丝。
一种优选技术方案，间隔织物的表层中所述的高强纤维，选自超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，以使防护装备具有最轻的质量。所选用的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维UHMWPE长丝，断裂伸长率不大于5％、细度在50D～2000D范围，强度在15～35cN/dtex。
间隔织物的中间层，由基本直立的单丝织成如同牙刷毛样的纤维立柱所形成的立柱层，立柱纤维由单丝组成，部分直立单丝分别沿直向(经向)作梯形倾斜，部分单丝从下往上穿行时向前倾斜、从上往下穿行时向前倾斜；或部分单丝从上往下穿行时向前倾斜、从下往上穿行时向前倾斜；或同时存在这两种倾斜方式，及在横向(纬向)也作相同的布置，使间隔织物的中间层(立柱层)的单丝有一部分是分别沿两个方向倾斜的，单丝材质选自涤纶、锦纶、丙纶、乙纶、聚乳酸合成纤维单丝，直径范围为0.05～0.5mm，排列密度为50～1000根/cm2。
所述的中间层能分散和缓冲外力打击，减少锐器或钝器打击身体时对身体的伤害。
需要说明的是，全部由直立单丝组成直立状立柱层，会导致在外力冲击下、上下表面整体错动，影响缓冲效果。故需要在织造加工中使部分直立单丝分别沿直向(经向)作梯形倾斜(部分单丝从下往上穿行时向前倾斜、从上往下穿行时向前倾斜；或部分单丝从上往下穿行时向前倾斜、从下往上穿行时向前倾斜；或同时存在这两种倾斜方式)；及在横向(纬向)也作类似的布置，使间隔织物的中间层(立柱层)的单丝有一部分是分别沿两个方向倾斜的，以保证避免间隔织物在受外力冲击时出现上下两个表面的整体错动。
一种优选技术方案，间隔织物的中间层中基本直立的单丝织成如同牙刷毛样的纤维立柱形成立柱层，所述中间层立柱纤维选用涤纶单丝，直径范围为0.08～0.3mm，排列密度为200～600根/cm2，20％～80％的立柱纤维处于非直立状态，有不同方向的倾斜。
间隔织物里层材料为普通纺织纤维纺制而成的纱线，包括采用涤纶、锦纶、维纶、丙纶、粘胶、腈纶、聚乳酸、聚酯等化学纤维的纯纺纱线，或棉、苎麻、亚麻、大麻、黄麻、洋麻、剑麻、丝、毛等天然纤维的纯纺纱线、或以上各种化学纤维和天然纤维的两种或多种进行混纺得到的纱线，纱线的细度范围为5～200tex。
一种优选技术方案，间隔织物里层采用涤棉混纺纱线，以兼顾接触皮肤时的柔软性舒适性，及经济性。特别优选涤/棉含量范围在70/30和30/70之间，细度优选在20tex～80tex之间。
间隔织物的制造方法优选采用经编间隔织物，以便在间隔织物上下两个表面容易形成大的孔眼，且便于形成立柱纤维沿纵向和横向的倾斜分布，以保证上下两个表面不容易产生错动，以免削弱外力打击下的缓冲作用。
一种优选技术方案，经编间隔织物采用双针床经编机织造，在织造中，分别制取表层高强长丝经轴、中层立柱单丝经轴、和里层涤棉纱线经轴。表层采用网孔组织，以保证良好的透气性，适合夏季炎热环境使用；中间立柱层采用部分直立部分倾斜的穿纱方式；里层采用孔眼稍小的网孔组织，以避免孔眼过大时局部质量分布不匀，造成与皮肤接触的表面过于粗糙，影响舒适性。
本发明间隔织物的面密度为300g/m2至1200g/m2。间隔织物的厚度为3mm～20mm的范围，优选为6mm～12mm；
本发明的另一个目的是提供一种该类防护材料及个体防护装备的制造方法。
本发明的上述目的是通过下述技术方案达到的：
这种间隔织物的织造方法包括采用梭织方法制得的机织间隔织物、采用经编针织机制成的经编间隔织物、及采用纬编针织机织成的纬编间隔织物。
在防护装备制造方面，采用如下防护服装结构设计：
基于高强纤维和间隔织物的刀斧砍杀防护服装的间隔织物厚度，需要兼顾有足够的缓冲能力、及人体穿着该防护服装后的运动便利性。故间隔织物的厚度处于3mm～20mm的范围，优选使用6mm～12mm厚度的间隔织物。
本发明所述的防护服装的款式可以根据如下4类用途设计：
第一类是外穿防护背心，用于仅危险性较弱的环节、或辅助性工作人员的防护。此时采用可下翻立领的背心结构，前后片之间的连接采用腋下部位的尼龙搭扣，以便调节围度，适合不同体型人群的使用；前襟上部有拉链调节脖颈部的开合程度；
第二类是外穿战术背心，即在防刀斧砍杀的间隔织物外面设置横向条带，可通过这些条带加载各种军用和警用器材，在武警和公安民警携带武器执勤时使用；仍然是背心结构并设置可下翻高领，与第一类用途的差异是可以直接在间隔织物背心上加载武器装备；
第三类是内穿隐蔽式防护背心，应用于在治安环境不良地区的公职人员的安全防护，其结构特征是厚度较薄的间隔织物防护层、比较紧身的尺寸、不设置高领，便于穿着在普通服装内，且有较好的隐蔽性；
第四类是内穿或外穿的轻质防护服，结构特征是长袖、高领，主要针对刀斧砍杀的防御。长袖与正身之间采用插肩袖结构，前襟加拉链可以开合，但仍然在腋下设置尼龙搭扣，以调节围度、适应不同人体的体型尺寸需要；在肘部的里层设置局部贴衬，采用光滑的织物贴在间隔织物的里层，以降低手臂运动时肘部与间隔织物里层之间的摩擦力，减少由此造成的损失；考虑到使用者面临的刀斧砍杀危害主要发生在外表面，故也可以将袖部制成非均匀结构，在内侧织采用普通织物，而在外侧使用能放刀砍的间隔织物；并且在肘部采用便于弯曲的结构，去除弯曲部位的多余的部位，及在经常需要发生弯曲变形的部位预置铰链结构，便于弯曲。
本发明具有如下优点：
1、本发明实现的基于高强纤维和间隔织物的刀斧砍杀防护材料，表层具有可防御受刀斧砍杀功能、中层具有缓冲锐器和钝器打击功能，对暴恐分子经常采用的刀斧砍杀行为有良好的防御能力。
2、本发明实现的基于高强纤维和间隔织物的刀斧砍杀防护材料，结构疏松、表面透孔，质轻透气，适应战术动作的完成，适合夏季炎热环境使用。
3、本发明实现的防护服装，可内穿或外穿、可加载武器装备，适合多种执勤和公务用途，质地轻便，便于行动，便于完成战术技术动作。
附图说明
图1为本发明织物结构说明图。
图2为间隔织物实物图。
图3为以间隔织物织造实施例二的方法制得的间隔织物为主体材料制成的背心。
图4为采用间隔织物织造的防护服。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明专利进行具体的描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明专利进行进一步的说明，不能理解为对本发明专利保护范围的限制。
间隔织物实施例一：
参见图1，以湖南中泰特种纤维有限公司生产的400d/160f超高分子量聚乙烯长丝为间隔织物的表层材料，以市售直径0.17mm高强涤纶单丝为间隔织物的中间立柱层材料，以14.6tex×2(40s/2)涤/棉65/35混纺纱为间隔织物的里层材料，采用双针床拉舍尔经编机织造，其中表层采用网孔组织、里层采用满穿平针组织，中间立柱层采用满穿平针组织，间距为10mm，织物的经密为6个线圈/cm，纬密为5.5个线圈/cm，织出坯布后经洗涤去除化纤长丝加工过程中的油剂，并施加抗静电剂和柔软剂，再经180℃×2min定型，使立柱层单丝达到稳定状态。最终制得的间隔织物的面密度为300g/m2。该间隔织物包覆7.5kg重的猪后退肉后在悬挂状态下用菜刀剁砍，间隔织物不破损、猪肉表面和内部均未见损伤。而采用类似平方米重的普通织物包裹猪后腿肉后以类似力度用菜刀砍，普通织物即发生破裂，猪大腿肉产生明显倾彻刀痕。
间隔织物织造实施例二：
参见图2，以湖南中泰特种纤维有限公司生产的200d/80f超高分子量聚乙烯长丝为间隔织物的表层材料，以市售直径0.13mm高强涤纶单丝为间隔织物的中间立柱层材料，以13.0tex×2(45s/2)涤/棉65/35混纺纱为间隔织物的里层材料，采用双针床拉舍尔经编机织造，其中表层和里层均采用网孔组织、中间立柱层采用满穿平纹组织，间距为7mm，织物的经密为6.5个线圈/cm，纬密为6.0个线圈/cm，织出坯布后也经洗涤和180℃×2min定型，制得的面密度为1200g/m2。的防刀砍间隔织物。该间隔织物包覆在厨房案板上的猪肉上方，用菜刀砍，间隔织物不破损、猪肉表面和内部均未见损伤。而采用类似厚度的其他普通织物覆盖猪肉后用菜刀砍，织物和猪肉均发生明显破损，刀痕直达猪肉深处。
采用以上间隔织物制造的背心状防护服装和长袖防护服装，其实施例如下：
防护服装实施例一：
参见图3，以间隔织物织造实施例二的方法制得的间隔织物为主体材料，制成背心，采用尼龙搭扣控制围度，以适应不同体型的人的尺寸要求。适合于作为内穿隐蔽式防护背心使用。
防护服装实施例二：
参见图4，正身部分采用间隔织物织造实施例一的方法制得的比较厚重的间隔织物为主体材料，袖子部分和领子部分采用间隔织物织造实施例二的方法制得的比较轻薄的间隔织物为主体材料，制成内穿或外穿的长袖轻质防护服。正身前后片之间采用尼龙搭扣控制围度，以适应不同体型的人的尺寸要求。领子可以下翻，以适应对脖颈部不需要严格防护时的使用要求。

Claims (10)

1.一种间隔织物，其特征在于由紧密相连的一次成型的表层、中间层和里层组成，其中
间隔织物的表层为高强纤维或者该纤维纺制的高强纱线制成的织物层，间隔织物的中间层，由基本直立的单丝织成纤维立柱所形成的立柱层，间隔织物的里层为化学纤维和/或天然纤维纺织纤维纺制而成的纱线层。
2.根据权利要求1所述的间隔织物，其特征在于所述的高强纤维选自超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、对位芳纶(PPTA)纤维、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维、聚2,5‐二羟基‐1,4‐苯撑吡啶并二咪唑(PIPD，M5)纤维或者它们的组合。
3.根据权利要求1或2所述的间隔织物，其特征在于所述间隔织物的中间层，由基本直立的单丝织成纤维立柱所形成的立柱层，立柱纤维由单丝组成，部分直立单丝分别沿经向作梯形倾斜，部分单丝从下往上穿行时向前倾斜、从上往下穿行时向前倾斜；或部分单丝从上往下穿行时向前倾斜、从下往上穿行时向前倾斜；或同时存在这两种倾斜方式，及在纬向也作相同的布置，使间隔织物的中间层的单丝有一部分是分别沿两个方向倾斜的，单丝选自涤纶、锦纶、丙纶、乙纶、聚乳酸合成纤维单丝，直径范围为0.05～0.5mm，排列密度为50～1000根/cm2。
4.根据权利要求1或2所述的间隔织物，其特征在于所述间隔织物里层为化学纤维和/或天然纤维纺织纤维纺制而成的纱线层。
5.根据权利要求4所述的间隔织物，其特征在于所述的纱线层中的纱线选自涤纶、锦纶、维纶、丙纶、粘胶、腈纶、聚乳酸、聚酯纯纺纱线，或棉、苎麻、亚麻、大麻、黄麻、洋麻、剑麻、丝、毛天然纤维的纯纺纱线、或所述化学纤维和天然纤维的两种或多种进行混纺得到的纱线，纱线的细度范围为5～200tex。
6.根据权利要求1或2所述的间隔织物，其特征在于间隔织物的面密度为500g/m2至760g/m2，间隔织物的厚度为3mm～20mm的范围。
7.根据权利要求1或2所述的间隔织物，其特征在于间隔织物的表层中所述的高强纤维，选自超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，所选用的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维UHMWPE长丝，断裂伸长率不大于5％、细度在50D～2000D范围，强度在15～35cN/dtex。
8.根据权利要求1或2所述的间隔织物，其特征在于间隔织物的中间层中基本直立的单丝织成纤维立柱形成立柱层，中间层立柱纤维选用涤纶单丝，直径范围为0.08～0.3mm，排列密度为200～600根/cm2，20％～80％的立柱纤维处于非直立状态，有不同方向的倾斜。
9.根据权利要求1或2所述的间隔织物，其特征在于间隔织物里层采用涤棉混纺纱线，选涤/棉含量范围在70/30和30/70之间，细度在20tex～80tex之间。
10.根据权利要求1‐9中任一项所述的间隔织物制成的服装，该服装包括外穿防护背心、外穿战术背心、内穿隐蔽式防护背心、内穿或外穿的防护服。
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