CN110686566B - 一种非金属防弹插板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防弹插板领域，尤其涉及一种非金属防弹插板，包括插板本体，插板本体从内到外依次包括抗鼓包层、粘合层和缓冲层，抗鼓包层和缓冲层均包括若干层高强高模聚乙烯无纬布，粘合层包括热熔胶膜，插板本体采用抗鼓包层、粘合层和缓冲层热压复合成型，抗鼓包层和缓冲层中的若干层高强高模聚乙烯无纬布的表面上均涂有酚醛树脂。本方案和现有非金属防弹插板在同等防护面积条件下相比，使非金属防弹插板的重量减少，同时解决弹击后鼓包高度大的问题。

Description

一种非金属防弹插板

技术领域

本发明涉及防弹插板领域，尤其涉及一种非金属防弹插板。

背景技术

目前我国国内生产的高级别非金属防弹插板，分为两种：1)单一的芳纶或高强高模聚乙烯(PE)防弹材料压制而成；2)芳纶或高强高模聚乙烯(PE)防弹材料压制成型后再与防弹陶瓷板粘接而成。这两种类型的插板都是与防弹衣配套使用，属于协防型。

现有非金属防弹插板的技术指标虽然满足国家公共安全行业标准和军用标准，但在实际使用过程中这两种结构组成的插板仍然存在以下缺点：重量和厚度大，在实弹测试后，虽能防住子弹的穿透，但是出现弹着点鼓包高度超出标准值(标准要求防弹性能可防止国产79式(85式)7.62mm狙击步枪发射的1953式7.62mm普通弹(钢芯)的穿透，防护面积为≥0.07㎡，弹击后鼓包高度≤25mm)，而且还有因枪击时材料分层、陶瓷板龟裂，以及跌落易破损等缺点，降低了插板使用的安全性；另外，由于其重量和厚度大而影响长时间佩戴的舒适性，不利于长时间执行各种作战任务的需要，对于佩戴者可能存在致命性的伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非金属防弹插板,以和现有非金属防弹插板在同等防护面积条件下相比，使非金属防弹插板的重量减少，同时解决弹击后鼓包高度大的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种非金属防弹插板，包括插板本体，插板本体包括依次设置的抗鼓包层、粘合层和缓冲层，抗鼓包层和缓冲层均包括若干层高强高模聚乙烯无纬布，粘合层包括热熔胶膜，插板本体采用抗鼓包层、粘合层和缓冲层热压复合成型，抗鼓包层和缓冲层中的若干层高强高模聚乙烯无纬布的表面上均涂有酚醛树脂。

本方案的原理和效果为：抗鼓包层和缓冲层均为高强高模聚乙烯无纬布制成，高强高模聚乙烯无纬布相对于现有技术中的芳纶或者陶瓷板来说，密度较小，这样在同等体积下，制成的插板的重量明显减小，有效的降低整个插板的质量，有效地提高配戴人员的舒适性，降低疲劳度，更有利于佩戴人员发挥各种技战术动作，满足长时间执行各种作战任务的需要，同时弥补了插板因跌落而损坏的缺点。

同时在抗鼓包层和缓冲层之间设置了粘合层，当抗鼓包层和缓冲层压制成型的过程中，粘合层能够对抗鼓包层和缓冲层进行粘接，增强了两者之间的粘合强度；同时粘合层在受到子弹的冲击时，热熔胶膜具有的弹性能够抗击子弹的冲击力，提升插板的防弹性能；同时弹性的胶膜在受到冲击后具有回弹的力，能有效的降低插板上弹着点的鼓包高度，降低佩戴者的受伤风险，且具有减震的功能。

酚醛树脂涂在高强高模聚乙烯无纬布的表面上，能够提高高强高模聚乙烯无纬布的粘合强度，从而提高非金属防弹插板的防弹性能，并有效降低弹着点鼓包高度。

综上，本技术方案和现有非金属防弹插板相比，重量大幅度降低、防弹级别在幅度提升(由以前的协防升级为独防)，在满足防弹性能的同时，将弹击点鼓包高度降低到25mm以内，避免佩戴者受到致命性的伤害，有效地提高配戴人员的舒适性，降低疲劳度，更有利于佩戴人员发挥各种战术动作，满足长时间执行各种作战任务的需要，同时由于高强高模聚乙烯无纬布比较柔软，韧性较好，弥补了插板因跌落而损坏的缺点。

进一步，酚醛树脂为PVB改性酚醛树脂。由此，通过使用PVB改性酚醛树脂，相比普通的酚醛树脂来说，非金属防弹插板的防弹性能进一步提高，弹着点鼓包高度可进一步降低。

进一步，PVB改性酚醛树脂包括质量份数为17％的酚醛树脂、7％的PVB胶片树脂和76％的工业酒精。由此，通过本配方配置而成的PVB改性酚醛树脂能够使各个成分之间快速的融合；同时将PVB改性酚醛树脂涂到高强高模聚乙烯无纬布上在自然干燥的过程中，干燥的速度较快。另外，采用此配方制成的PVB改性酚醛树脂提高不仅能够提高高强高模聚乙烯无纬布的粘合强度，还能提高材料的硬度、耐冲击性和耐剪切性，从而更进一步提高非金属防弹插板的防弹性能，弹着点鼓包高度可降低3-5mm。

进一步，PVB改性酚醛树脂质量为高强高模聚乙烯无纬布质量的9.5-9.9％。由此，可使PVB改性酚醛树脂的用量控制在合理的范围，避免PVB改性酚醛树脂用量过多而造成浪费，避免PVB改性酚醛树脂用量过少而达不到产品的需求。

进一步，在热压复合成型过程中，成型温度为130℃，成型压力为8MPa，成型时间为20min。该成型参数的选择不会损失高强高模聚乙烯无纬布的原有强度和模量，且在短时间内可以接近高强高模聚乙烯无纬布的最低熔点，让高强高模聚乙烯无纬布表面轻微熔化后黏合在一起，可使高强高模聚乙烯无纬布的热压复合成型达到最佳的防弹性能和对鼓包高度的控制。

进一步，抗鼓包层的厚度为9mm，缓冲层的厚度为18mm。由此，将抗鼓包层和缓冲层的厚度控制在上述值，能够有效的保证高强高模聚乙烯无纬布层的复合强度，同时插板的重量也不会过高。

进一步，高强高模聚乙烯无纬布面密度为140g/㎡。由此，此密度的高强高模聚乙烯无纬布强度能够得到保证，同时相应的密度能够有效的降低整个插板的重量。

进一步，还包括外壳体，外壳体的内部设有腔体，外壳体的一侧设有与腔体连通的开口，插板本体位于腔体中，插板本体的缓冲层朝向外壳体的外侧，插板本体与腔体的底部之间连接有伸缩件和弹性件，伸缩件上设有锁定单元，插板本体的缓冲层上固定连接有储气部，储气部与锁定单元之间连接有气管。锁定单元用于将伸缩件锁定，使得插板在未受到弹击时，伸缩件无法进行伸缩，从而避免插板本体在外壳体中移动，插板本体和外壳体保持不动，这样佩戴人员活动时，插板本体和外壳体不会相对移动，不会影响佩戴人员活动。当插板本体受到子弹时，子弹先将储气部击破，储气部放出气体，与气管连通的锁定单元打开，锁定单元不再对伸缩件进行锁定，伸缩件可自由伸缩，此时插板本体受到子弹的撞击后，弹性件可对插板本体进行缓冲，这样一方面，子弹在对插板本体进行撞击时，插板本体对弹性件进行挤压，弹性件可对插板本体进行缓冲，降低插板作用在人体上的冲击力，另外，弹性件还可吸收子弹的动能而形成弹性势能，从而进一步降低鼓包的高度。

进一步，伸缩件包括第一滑管和第二滑管，第一滑管套设在第二滑管上，锁定单元包括挤压囊、插销件和压簧，插销件包括头部和杆部，第一滑管和第二滑管上均设有通孔，插销件的杆部插在第一滑管的通孔和第二滑管的通孔中，压簧位于第二滑管的内壁和插销件的头部之间，挤压囊位于头部远离杆部的侧部并对头部进行挤压，挤压囊与气管连通。由此，储气部和挤压囊相互连通，挤压囊中充有气体，挤压囊对插销件的头部进行挤压，插销件克服压簧的弹力，从而使得插销件的杆部插入到第一滑管的通孔和第二滑管的通孔中，这样第一滑管和第二滑管在插销件的作用下不会相对滑动，从而使得伸缩件无法伸缩。当子弹对储气部进行冲击后，储气部破裂，挤压囊中的气体通过气管从储气部中泄漏，挤压囊不再对插销件的头部进行挤压，插销件在压簧的作用下向远离第二滑管的方向滑动，插销件的杆部从第一滑管的通孔中滑出，这样第一滑管和第二滑管不再被插销件的卡住，第一滑管和第二滑管可相对滑动，从而使得伸缩件能够伸缩，进而使得插板本体受到子弹的冲击后可对弹性件进行压缩。

进一步，插销件的头部上固定连接有挡板，挡板上设有用于使气管穿过的条形孔，第二滑管的内壁上固定连接有座体，插销件的头部滑动连接在座体上，挤压囊位于挡板和座体之间。由此，挡板和座体用于对挤压囊进行限位，使得挤压囊能够对插销件向靠近第二滑管的方向进行挤压。当插销件移动时，插销件带动挡板移动，由于挡板上设有使气管穿过的条形孔，气管和挡板之间不会相互干涉，气管不会阻碍挡板移动，使得挡板能够正常移动。

附图说明

图1为实施例1中一种非金属防弹插板的立体图；

图2为实施例2中一种非金属防弹插板的侧视图；

图3为图2中A的局部放大图；

图4为图2中伸缩件的正向剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：抗鼓包层1、粘合层2、缓冲层3、储气部4、插板本体5、外壳体6、弹性件7、伸缩件8、气管9、第二滑管10、第一滑管11、座体12、头部13、压簧14、挤压囊15、第二挡板16、第一挡板17、保护罩18、通孔19、杆部20。

实施例1

基本如附图1所示：一种非金属防弹插板，包括插板本体5，插板本体5从内(与胸部相贴的部位)到外(远离胸部的部位)依次包括抗鼓包层1、粘合层2和缓冲层3，抗鼓包层1、粘合层2和缓冲层3热压复合成型。本实施例中的粘合层2为热熔胶膜，抗鼓包层1和缓冲层3均由若干层高强高模聚乙烯无纬布热压成型，高强高模聚乙烯无纬布可选用中国石化仪征化纤股份有限公司生产制造的。本实施例中的插板本体5的抗鼓包层1的厚度为9mm，缓冲层3的厚度为18mm，高强高模聚乙烯无纬布面密度为140g/㎡。抗鼓包层1和缓冲层3中的若干层高强高模聚乙烯无纬布的表面上均涂有PVB改性酚醛树脂。PVB改性酚醛树脂包括质量份数为17％的酚醛树脂、7％的PVB胶片树脂和76％的工业酒精。PVB改性酚醛树脂质量为高强高模聚乙烯无纬布质量的9.5-9.9％，本实施例中优选为9.7％。

本实施例中的插板本体制作过程如下：

(1)材料准备：准备复合热熔胶膜和若干层高强高模聚乙烯无纬布；

(2)制备PVB改性酚醛树脂：准备质量份数分别为17％的酚醛树脂、7％的PVB胶片树脂和76％的工业酒精；其中酚醛树脂的型号为2124，且酚醛树脂内的固体含量为50％；将酚醛树脂、PVB胶片树脂和工业酒精混合，酚醛树脂和PVB胶片树脂溶入到工业酒精中，形成PVB改性酚醛树脂；

(3)浸料处理：对步骤(1)中的高强高模聚乙烯无纬布进行PVB改性酚醛树脂的单面涂覆，形成聚乙烯预浸料；使PVB改性酚醛树脂的质量达到高强高模聚乙烯无纬布质量的9.7％，然后在自然环境下干燥，使聚乙烯预浸料的面密度达到155g/㎡；

(4)热压复合成型：对步骤(3)中预成型的坯料进行热压成型，成型温度130°，成型压力8MPa，成型时间20min；热压复合成型过程中，注意控制缓冲层3高强高模聚乙烯无纬布的厚度为18mm，抗鼓包层1中的高强高模聚乙烯无纬布的厚度为9mm，抗鼓包层1和缓冲层3之间填充有复合热熔胶膜，从而使得抗鼓包层1和缓冲层3之间稳定粘接在一起。

通过本制作方法，步骤(3)中的PVB改性酚醛树脂对高强高模聚乙烯无纬布材料采用表面涂胶技术进行改性，提高材料的粘合强度、硬度、耐冲击性和耐剪切性，从而提高非金属防弹插板的防弹性能，并有效降低弹着点鼓包高度。步骤(4)中成型参数在不损失材料原有强度和模量前提下，短时间内接近高强高模聚乙烯无纬布熔点，可使材料的热压复合成型达到最佳的防弹性能和对鼓包高度的控制。

通过本实施例，本非金属防弹插板和现有非金属防弹插板相比，重量大幅度降低、防弹级别大幅度提升(由以前的协防升级为独防)，在满足防弹性能的同时，将弹击点鼓包高度降低到25mm以内，避免佩戴者受到致命性的伤害，有效地提高配戴人员的舒适性，降低疲劳度，更有利于佩戴人员发挥各种技战术动作，满足长时间执行各种作战任务的需要，同时弥补了插板因跌落而损坏的缺点。

实验

本实施例进行了使用国产79式7.62mm狙击步枪发射的1953式7.62mm普通弹(钢芯)的穿透性能实验，并和现有非金属防弹插板(单一的芳纶或高强高模聚乙烯(PE)防弹材料压制而成)同等防护面积和防护性能条件下相比，得到以下结论：使非金属防弹插板的重量减少15％，即小于等于1700g，同时解决弹击后鼓包高度大的问题，使弹着点鼓包高度不超过25mm，另外，通过使用本实施例中的PVB改性树脂，使得弹着点鼓包高度在满足不超过25mm的基础之上进一步可降低3-5mm。相关实验数据如下：

实施例2

结合图2-图4所示，本实施例中的非金属防弹插板还包括外壳体6，外壳体6为五面体，外壳体6的内部设有腔体，外壳体6的右侧设有与腔体连通的开口，外壳体6内部的腔体的体形成和尺寸与插板本体5相配，使得插板本体5能够完全插入腔体中，插板本体5位于腔体中，插板本体5的缓冲层3朝向外壳体6的外侧(图2中为右侧)，插板本体5的左侧面与腔体的底部之间连接有伸缩件8和弹性件7，伸缩件8上设有锁定单元，结合图3和图4所示，本实施例中的伸缩件8包括第一滑管11和第二滑管10，第一滑管11套设在第二滑管10上，第一滑管11的右端与插板本体5的左端粘接，第二滑管10的左端与外壳体6的左侧部粘接，本实施例中的弹性件7为弹簧，弹簧套设在伸缩件8上；本实施例中的锁定单元包括橡胶制的挤压囊15、两个插销件和压簧14，插销件包括头部13和杆部20，第二滑管10的内部粘接有座体12，第一滑管11和第二滑管10上均设有两个相对的通孔19，两个插销件的头部13竖向滑动连接在座体12上，具体的，座体12的右侧部上设有竖向的燕尾槽，插销件的头部13的左侧面上粘接有滑块，滑块位于燕尾槽中。两个插销件的杆部20均同时插在第一滑管11的通孔19和第二滑管10的通孔19中，压簧14的两端卡接在第二滑管10的内壁和插销件的头部13之间，压簧14套设在插销件的杆部20上，挤压囊15位于两个插销件的头部13之间，本实施例中的插板本体5上的缓冲层3的侧面上还粘接有塑料制成的储气部4，储气部4与挤压囊15中均填充有气体，储气部4与挤压囊15之间连接有气管9，外壳体6的上下两端设有用于将气管9的折弯处罩住的保护罩18，从而避免气管9的弯折处容易受到外界的挤压而弯折进而阻断气体在挤压囊15和储气部4之间流通。第一滑管11的右端的侧壁上设有使气管9穿过的孔，气管9位于第一滑管11和第二滑管10中。为了对挤压囊15进行限位，插销件的头部13上粘接有竖直设置的挡板，具体的，上方的插销件的头部13上粘接有第一挡板17，下方的插销件的头部13上粘接有第二挡板16，第一挡板17和第二挡板16相互错开，这样，两个插销件相互靠近时，第一挡板17和第二挡板16不会相抵，从而保证了两个插销件能够相互靠近。第一挡板17和第二挡板16上均设有用于使气管9穿过的条形孔，两个条形孔相对，这样第一挡板17和第二挡板16相对滑动时，气管9不会阻碍第一挡板17和第二挡板16的移动，气管9、第一挡板17和第二挡板16之间不会相互干涉。

使用时，使得外壳体6的左侧部朝向胸部。插板本体5在未受到弹击时，挤压囊15中的气体使挤压囊15膨胀，挤压囊15对插销件进行挤压，插销件在挤压囊15的挤压下，插销件克服压簧14的弹力，两个插销件的杆部20均同时插在第一滑管11的通孔19和第二滑管10的通孔19中，这样第一滑管11和第二滑管10被锁住，第一滑管11和第二滑管10不会相对滑动，伸缩件8无法进行伸缩，从而避免插板本体5在外壳体6中移动，插板本体5和外壳体6处于相对静止状态，插板本体5和外壳体6于一体，避免插板本体5活动，这样不会影响佩戴人员活动。

当插板本体5受到子弹时，子弹先将储气部4击破，挤压囊14在压簧14的挤压作用下和气体本身的气压作用下，储气部4中的气体瞬间放出，与气管9连通的挤压囊15中的气体被放出，挤压囊15收缩，两个插销件在压簧14的作用下相互靠近，插销件的杆部20脱离第一滑管11的通孔19，插销件不再对第一滑管11和第二滑管10锁住，伸缩件8可自由伸缩，此时插板本体5受到子弹冲击后对弹性件7进行挤压，弹性件7可对插板本体5进行缓冲，这样一方面，子弹在对插板本体5进行撞击时，插板本体5对弹性件7进行挤压，弹性件7可对插板本体5进行缓冲，降低了整个插板作用在人体上的冲击力，减少了冲击的疼痛感，提高了舒适性，另外，弹性件7还可吸收子弹的动能而形成弹性势能，从而进一步降低鼓包的高度。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种非金属防弹插板，包括插板本体，其特征在于：所述插板本体包括依次设置的抗鼓包层、粘合层和缓冲层，所述抗鼓包层和缓冲层均包括若干层高强高模聚乙烯无纬布，所述粘合层包括热熔胶膜，所述插板本体采用抗鼓包层、粘合层和缓冲层热压复合成型，所述抗鼓包层和缓冲层中的若干层高强高模聚乙烯无纬布的表面上均涂有酚醛树脂；

还包括外壳体，所述外壳体的内部设有腔体，外壳体的一侧设有与腔体连通的开口，所述插板本体位于腔体中，插板本体的缓冲层朝向外壳体的外侧，所述插板本体与腔体的底部之间连接有伸缩件和弹性件，所述伸缩件上设有通过气体控制的锁定单元，所述插板本体的缓冲层上固定连接有储气部，储气部与锁定单元之间连接有气管。

2.根据权利要求1所述的一种非金属防弹插板，其特征在于：所述酚醛树脂为PVB改性酚醛树脂。

3.根据权利要求2所述的一种非金属防弹插板，其特征在于：所述PVB改性酚醛树脂包括质量份数为17％的酚醛树脂、7％的PVB胶片树脂和76％的工业酒精。

4.根据权利要求2所述的一种非金属防弹插板，其特征在于：所述PVB改性酚醛树脂质量为高强高模聚乙烯无纬布质量的9.5-9.9％。

5.根据权利要求1所述的一种非金属防弹插板，其特征在于：在热压复合成型过程中，成型温度为130℃，成型压力为8MPa，成型时间为20min。

6.根据权利要求1所述的一种非金属防弹插板，其特征在于：所述抗鼓包层的厚度为9mm，所述缓冲层的厚度为18mm。

7.根据权利要求1所述的一种非金属防弹插板，其特征在于：高强高模聚乙烯无纬布面密度为140g/㎡。

8.根据权利要求1所述的一种非金属防弹插板，其特征在于：所述伸缩件包括第一滑管和第二滑管，所述第一滑管套设在第二滑管上，所述锁定单元包括挤压囊、插销件和压簧，所述插销件包括头部和杆部，所述第一滑管和第二滑管上均设有通孔，所述插销件的杆部插在第一滑管的通孔和第二滑管的通孔中，所述压簧位于第二滑管的内壁和插销件的头部之间，所述挤压囊位于头部远离杆部的侧部并对头部进行挤压，所述挤压囊与气管连通。

9.根据权利要求8所述的一种非金属防弹插板，其特征在于：所述插销件的头部上固定连接有挡板，所述挡板上设有用于使气管穿过的条形孔，所述第二滑管的内壁上固定连接有座体，所述插销件的头部滑动连接在座体上，所述挤压囊位于挡板和座体之间。

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