CN111719320A - 一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，将高性能纤维长丝与超高分子量聚乙烯长丝束并合加弱捻，形成纱线；将柔性金属单丝与纱线相间排列编成经纬纱制成二维机织网络金属柔性织物；将环氧树脂、稀释剂及固化剂混合配制的试剂均匀地点涂在网格织物表面形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。本发明利用高强高性能纤维，对刺入刀具有较好的抵制作用，再将锁子甲的自锁原理简化为金属网格结构，应用于柔性防刺材料中，对刺入刀具形成有效的制动防护，且相较于传统防刺服减轻了重量，通过三维胶点对刺入力起到改变刀具的刺入方向和损耗能量的作用；具有重量轻、厚度薄、柔软舒适的优点。

Description

一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法
技术领域
本发明属于防机械冲击伤害的安全防护用纺织品技术领域，涉及一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法。
背景技术
防刺服是指能有效地防护锐器、利器从不同角度对防护部位的攻击，减少人体防护部位受到刺伤威胁的一种装备。在防刺服中起关键作用的是防刺层，防刺层是指能阻挡锐器、利器的攻击，并对人体起主要防护作用的各种类型结构体的总成。金属类材质的防刺服为防刺层全部或部分由金属材料构成的防刺服。非金属类材质的防刺服为防刺层全部由非金属材料构成的防刺服。防刺服最初采用的是全硬质金属材料，如将铁、钢、铝合金等金属加工成金属板或金属插片，其质地厚重、且不具备穿着舒适性。后期逐渐演变为半柔性防刺材料，虽然在舒适性方面有所改善，但其厚度及重量对穿着人员仍然存在较大的额外负担，因此目前多偏向于柔性防刺材料的研究。
随着经济和社会的发展，加之各类暴力袭击和破坏事件的相继发生，警务人员和群众的受伤几率随之增加，使得人们的安全防护意识不断增强，防刺类产品的需求与日俱增。在军民融合战略实施的大背景下，高性能纤维和技术创新亦不断涌现，防刺类装备材料的研究氛围活跃。
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，解决了现有防刺服采用全硬质金属材料其质地厚重、穿着舒适性差的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将高性能纤维长丝与超高分子量聚乙烯长丝束并合加弱捻，形成纱线，所述高性能纤维长丝为高强聚酯纤维长丝、高强聚酰胺纤维长丝中的至少一种；
步骤2:经向将柔性金属单丝与步骤1中的纱线在织造时按1:1相间排列，织造时纬向将柔性金属单丝与步骤1中的纱线在织造时按1:1相间喂入纬纱制成二维机织网络金属柔性织物；柔性金属单丝与步骤1所述纱线通过交织结构相互牵制，形成金属网格的自锁结构；
步骤3：将环氧树脂、稀释剂及固化剂混合配制形成混合溶液作为试剂；
步骤4：将步骤3中所述试剂通过模具均匀地点涂在网格织物表面，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
本发明的特点还在于，
步骤1具体如下：将细度为75～150D的高性能纤维长丝与细度为800～1000D的超高分子量聚乙烯长丝束并合加7.5～11捻/10cm的弱捻，形成纱线。
步骤2所述柔性金属单丝直径为0.1～0.5mm，所述柔性金属单丝包含含有Cr、Ni、Mo；所述柔性织物紧度大于80％。
步骤3所述混合溶液的体积百分比为：环氧树脂占比50％～70％，稀释剂占比15％～30％，固化剂占比10％～20％，以上成分的体积百分比之和为100％。
步骤3中将环氧树脂、稀释剂及固化剂配制形成混合溶液，搅拌均匀并采用抽真空处理来消除混合溶液中的小气泡，形成试剂。
步骤4所述试剂通过模具均匀地点涂在网格织物表面，然后在真空烘箱中采用30～60℃的温度烘干或在自然状态下晾干，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
步骤2所述织造时综平时间选用285°；拉杆位置确定为4/4.5格，主轴77°时剑头进入梭口，在主轴185°时剑头出梭口；剪纬时间为65°～75°。
防刺基体骨架的制备方法所制备的防刺材料。
防刺基体骨架在防刺服装制作中的应用。
防刺服装为防刺手套、防刺围脖、防刺护臂和防刺马甲中的至少一种中的重要部位的防刺防护。
本发明的有益效果是：
其一，本发明利用高强高性能纤维，对刺入刀具有较好的抵制作用，再将锁子甲的自锁原理简化为金属网格结构，应用于柔性防刺材料的制备中，对刺入刀具形成有效的制动防护，且相较于传统防刺服减轻了重量，通过三维胶点对刺入力起到改变刀具的刺入方向和损耗能量的作用。
其二，本发明可用于防刺手套、防刺围脖、防刺护臂和防刺马甲中的至少一种中的重要部位的防刺防护，与传统防刺服相比较，具有重量轻、厚度薄、柔软舒适的性能优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将高性能纤维长丝与超高分子量聚乙烯长丝束并合加弱捻，形成纱线，所述高性能纤维长丝为高强聚酯纤维长丝、高强聚酰胺纤维长丝中的至少一种；
步骤2:经向将柔性金属单丝与步骤1中的纱线在织造时按1:1相间排列，织造时纬向将柔性金属单丝与步骤1中的纱线在织造时按1:1相间喂入纬纱制成二维机织网络金属柔性织物；柔性金属单丝与步骤1所述纱线通过交织结构相互牵制，形成金属网格的自锁结构；
步骤3：将环氧树脂、稀释剂及固化剂混合配制形成混合溶液作为试剂；
步骤4：将步骤3中所述试剂通过模具均匀地点涂在网格织物表面，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
步骤1具体如下：将细度为75～150D的高性能纤维长丝与细度为800～1000D的超高分子量聚乙烯长丝束并合加7.5～11捻/10cm的弱捻，形成纱线。
步骤2所述柔性金属单丝直径为0.1～0.5mm，所述柔性金属单丝包含含有Cr、Ni、Mo；所述柔性织物紧度大于80％。
步骤3所述混合溶液的体积百分比为：环氧树脂占比50％～70％，稀释剂占比15％～30％，固化剂占比10％～20％，以上成分的体积百分比之和为100％。
步骤3中将环氧树脂、稀释剂及固化剂配制形成混合溶液，搅拌均匀并采用抽真空处理来消除混合溶液中的小气泡，形成试剂。
步骤4所述试剂通过模具均匀地点涂在网格织物表面，然后在真空烘箱中采用30～60℃的温度烘干或在自然状态下晾干，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
步骤2所述织造时综平时间选用285°；拉杆位置确定为4/4.5格，主轴77°时剑头进入梭口，在主轴185°时剑头出梭口；剪纬时间为65°～75°。
防刺基体骨架的制备方法所制备的防刺材料。
防刺基体骨架在防刺服装制作中的应用。
防刺服装为防刺手套、防刺围脖、防刺护臂和防刺马甲中的至少一种中的重要部位的防刺防护。
超高分子量聚乙烯长丝、对位芳纶、PBO纤维具有强度高、耐冲击性能好、轻质、比能量吸收大的特点；
高强聚酯纤维长丝具有结实耐用、耐腐蚀、挺括、弹性好的特点；
高强聚酰胺纤维长丝具有强度高、耐磨性优、回弹性好的特点；
柔性金属单丝具有高强度、柔性好、含有Cr、Ni、Mo的金属单丝，
采用环氧树脂、稀释剂及固化剂制备的三维树脂胶点的工艺方法。
下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1：制备弱捻包缠纱线
将细度为75～150D的高性能纤维长丝与细度为800～1000D的超高分子量聚乙烯长丝束并合加7.5～11捻/10cm的弱捻，形成纱线，使得纱线中纤维长丝的变形较小，但可形成均衡的抱合力，防止在织造过程中产生勾丝现象。所述高性能纤维长丝为高强聚酯纤维长丝、高强聚酰胺纤维长丝中的至少一种，包覆细度为800～1000D的超高分子量聚乙烯长丝束，形成稳定的包缠纱线结构。
实施例2：混合溶液的制备及树脂胶点
将环氧树脂、稀释剂及固化剂通过一定的配比形成混合溶液，搅拌均匀并采用抽真空处理来消除混合溶液中的小气泡，形成试剂。抽真空处理是为了得到没有气泡的混合试剂，在进行下一步时更好的粘合固化，防止在外部机械冲击状态下胶点破裂。其中，所述混合溶液的体积百分比包括环氧树脂占比50％～70％，稀释剂占比15％～30％，固化剂占比10％～20％，以上成分的体积百分比之和为100％。
实施例3：一种高性能纤维长丝及金属纤维长丝的机上织造方法
本发明所采用的纤维原料均为高性能纤维，纤维原材料具有不同的物理机械性能，其自身抵抗外力的冲击破坏能力较强，因此，传统的机上织造工艺并不适用于该产品的织造，会严重引起长丝纱线起毛、打结，纠缠在一起无法正常开口，织造困难。
本发明在织造过程中借鉴帘子布的织造工艺，尽量简化工序以减少各工序对纱线的损伤，整经采用一种模拟的办法，将步骤1中所述纱线直接经过高性能纤维专用的国产GE210型张力控制架，通过改造国产GA747/II型剑杆织机，完成二维机织网络金属柔性织物的织造。该款国产GA747/II型剑杆织机通过简化引纬设备，使步骤1中所述纱线不经过储纬器，纱线通过多组张力装置直接从纱筒上退绕下来完成织造。本发明的综平时间选用285°，保证织造过程中的开口清晰，为增大开口动程，拉杆位置确定为4/4.5格，主轴77°时剑头进入梭口，在主轴185°时剑头出梭口，以此来确保纱线较小的挤压度，将纱线的损伤降低到最佳，剪纬时间为65°～75°最佳。
实施例4：一种柔性防刺材料的基体骨架设计及制造方法，具体步骤为：
第一步：将细度为75D的高性能纤维长丝与细度为800D的超高分子量聚乙烯长丝束并合加7.5捻/10cm的弱捻，形成纱线。所述高性能纤维长丝为高强聚酯纤维长丝、高强聚酰胺纤维长丝中各一种。
第二步:经向将直径为0.2mm的柔性金属单丝(含有Cr、Ni、Mo等的柔性金属单丝)与第一步中的纱线在织造时按1:1相间排列。织造时纬向将直径为0.2mm的柔性金属单丝(含有Cr、Ni、Mo等的柔性金属单丝)与第一步中的纱线在织造时按1:1相间喂入纬纱制成二维机织网络金属柔性织物。所述防刺柔性织物紧度大于80％，形成金属单丝的交织网络结构，两种材质的材料通过交织结构相互牵制，形成金属网格的自锁结构。其防刺原理为：当刀刺入时将其刀尖卡在金属网格中形成制动。
第三步：将环氧树脂、稀释剂及固化剂通过一定的配比形成混合溶液，搅拌均匀并采用抽真空处理来消除混合溶液中的小气泡，形成试剂。其中，所述混合溶液的体积百分比包括环氧树脂占比70％，稀释剂占比15％，固化剂占比15％，以上成分的体积百分比之和为100％。
第四步：将第三部中所述混合溶液通过模具均匀地点涂在网格织物表面，然后在真空烘箱中采用50℃的温度烘干或在自然状态下晾干，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
实施例5：一种柔性防刺材料的基体骨架设计及制造方法，具体步骤为：
第一步：将细度为100D的高性能纤维长丝与细度为1000D的超高分子量聚乙烯长丝束并合加11捻/10cm的弱捻，形成纱线。所述高性能纤维长丝为高强聚酰胺纤维长丝。
第二步:经向将直径为0.25mm的柔性金属单丝(含有Cr、Ni、Mo等的柔性金属单丝)与第一步中的纱线在织造时按1:1相间排列。织造时纬向将直径为0.25mm的柔性金属单丝(含有Cr、Ni、Mo等的柔性金属单丝)与第一步中的纱线在织造时按1:1相间喂入纬纱制成二维机织网络金属柔性织物。所述防刺柔性织物紧度大于80％，形成金属单丝的交织网络结构，两种材质的材料通过交织结构相互牵制，形成金属网格的自锁结构。其防刺原理为：当刀刺入时将其刀尖卡在金属网格中形成制动。
第三步：将环氧树脂、稀释剂及固化剂通过一定的配比形成混合溶液，搅拌均匀并采用抽真空处理来消除混合溶液中的小气泡，形成试剂。其中，所述混合溶液的体积百分比包括环氧树脂占比70％，稀释剂占比20％，固化剂占比10％，以上成分的体积百分比之和为100％。
第四步：将第三步中所述混合溶液通过模具均匀地点涂在网格织物表面，然后在真空烘箱中采用30℃的温度烘干或在自然状态下晾干，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
实施例6：一种柔性防刺材料的基体骨架设计及制造方法，具体步骤为：
第一步：将细度为90D的高性能纤维长丝与细度为900D的超高分子量聚乙烯长丝束并合加11捻/10cm的弱捻，形成纱线。所述高性能纤维长丝为高强聚酰胺纤维长丝。
第二步:经向将直径为0.25mm的柔性金属单丝(含有Cr、Ni、Mo等的柔性金属单丝)与第一步中的纱线在织造时按1:1相间排列。织造时纬向将直径为0.25mm的柔性金属单丝(含有Cr、Ni、Mo等的柔性金属单丝)与第一步中的纱线在织造时按1:1相间喂入纬纱制成二维机织网络金属柔性织物。所述防刺柔性织物紧度大于80％，形成金属单丝的交织网络结构，两种材质的材料通过交织结构相互牵制，形成金属网格的自锁结构。其防刺原理为：当刀刺入时将其刀尖卡在金属网格中形成制动。
第三步：将环氧树脂、稀释剂及固化剂通过一定的配比形成混合溶液，搅拌均匀并采用抽真空处理来消除混合溶液中的小气泡，形成试剂。其中，所述混合溶液的体积百分比包括环氧树脂占比50％，稀释剂占比30％，固化剂占比20％，以上成分的体积百分比之和为100％。
第四步：将第三步中所述混合溶液通过模具均匀地点涂在网格织物表面，然后在真空烘箱中采用60℃的温度烘干或在自然状态下晾干，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，纱线的比例配置、纱线细度是可以有所变化的，其目的是在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将高性能纤维长丝与超高分子量聚乙烯长丝束并合加弱捻，形成纱线，所述高性能纤维长丝为高强聚酯纤维长丝、高强聚酰胺纤维长丝中的至少一种；
步骤2:经向将柔性金属单丝与步骤1中的纱线在织造时按1:1相间排列，织造时纬向将柔性金属单丝与步骤1中的纱线在织造时按1:1相间喂入纬纱制成二维机织网络金属柔性织物；柔性金属单丝与步骤1所述纱线通过交织结构相互牵制，形成金属网格的自锁结构；
步骤3：将环氧树脂、稀释剂及固化剂混合配制形成混合溶液作为试剂；
步骤4：将步骤3中所述试剂通过模具均匀地点涂在网格织物表面，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
2.根据权利要求1所述的一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，其特征在于，步骤1具体如下：将细度为75～150D的高性能纤维长丝与细度为800～1000D的超高分子量聚乙烯长丝束并合加7.5～11捻/10cm的弱捻，形成纱线。
3.根据权利要求1所述的一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，其特征在于，步骤2所述柔性金属单丝直径为0.1～0.5mm，所述柔性金属单丝包含含有Cr、Ni、Mo；所述柔性织物紧度大于80％。
4.根据权利要求3所述的一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，其特征在于，步骤3所述混合溶液的体积百分比为：环氧树脂占比50％～70％，稀释剂占比15％～30％，固化剂占比10％～20％，以上成分的体积百分比之和为100％。
5.根据权利要求4所述的一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，其特征在于，步骤3中将环氧树脂、稀释剂及固化剂配制形成混合溶液，搅拌均匀并采用抽真空处理来消除混合溶液中的小气泡，形成试剂。
6.根据权利要求4所述的一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，其特征在于，步骤4所述试剂通过模具均匀地点涂在网格织物表面，然后在真空烘箱中采用30～60℃的温度烘干或在自然状态下晾干，形成均匀相错且有序排列的三维立体树脂小胶点。
7.根据权利要求1所述的一种柔性防刺材料的基体骨架的制备方法，其特征在于，步骤2所述织造时综平时间选用285°；拉杆位置确定为4/4.5格，主轴77°时剑头进入梭口，在主轴185°时剑头出梭口；剪纬时间为65°～75°。
8.利用权利要求1-7中任一项所述的防刺材料的基体骨架制备方法所制备的防刺材料。
9.如权利要求8中所述的防刺材料在防刺服装制作中的应用。
10.如权利要求9所述防刺材料在防刺服装制作中的应用，其特征在于，所述的防刺服装为防刺手套、防刺围脖、防刺护臂和防刺马甲中的至少一种中的重要部位的防刺防护。
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