CN114034214A - 一种低速射击状态下的防弹编织物和应用其的防弹衣 - Google Patents

Abstract

本申请涉及防弹纺织材料技术领域，具体公开了一种低速射击状态下的防弹编织物和应用其的防弹衣，低速射击状态下的防弹编织物包括多层基布，每层所述基布由包含芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝制备的高性能纱线制成，所述基布包括无纬布或机织布；多层胶合层，每层所述胶合层设于相邻两层所述基布之间以胶合相邻两层所述基布。防弹衣包括低速射击状态下的防弹编织物制造而成。本申请选用了芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝制备高性能纱线，并将其作为防弹编织物使用，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

Description

一种低速射击状态下的防弹编织物和应用其的防弹衣

技术领域

本发明属于防弹纺织材料技术领域，尤其涉及一种低速射击状态下的防弹编织物和应用其的防弹衣。

背景技术

一般来说，防弹衣对低速射击状态下的子弹的防弹效果最佳，低速射击的速度一般在440～450m/s，在该速度下的子弹，能被防弹衣进行良好的阻挡，降低子弹对人体的伤害。防弹服的防弹性能从防弹机理上可以分为两种，第一种是将弹片或爆炸物产生的弹片弹开，防止对人体造成伤害。第二种是将弹片通过防弹服吸收后，消耗其动能，减小对身体的冲击。

软体防弹服则是采用的第二种防弹机理，主要利用高性能纤维接受弹片，通过利用织物变形，与弹片相互摩擦，产生热量，将其动能转化为热能，消耗弹片的一部分动能，达到抗弹效果。该类防弹衣穿着便捷且对行动束缚性无明显影响而广泛使用。

目前的软体防弹编织物或防弹衣，通常由多层Kevlar等高性能纤维织物制成。由于其重量轻，质地较为柔软，适体性好，穿着也较为舒适，内穿时具有较好的隐蔽性。在防弹能力上，一般能防住5米以外手枪射出的子弹，不会产生二次弹片，但被子弹击中后变形较大，可引起一定的非贯穿损伤。

发明内容

为了改善现有软体防弹编织物防弹性能不佳的缺陷，本发明提供一种低速射击状态下的防弹编织物和应用其的防弹衣，采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种低速射击状态下的防弹编织物，采用如下的技术方案：

一种低速射击状态下的防弹编织物，包括多层基布，每层所述基布由包含芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝制备的高性能纱线制成；

多层胶合层，每层所述胶合层设于相邻两层所述基布之间以胶合相邻两层所述基布。

通过采用上述技术方案，本申请采用基布与胶合层的交叉层叠设置的方案，能有效改善多层基布之间的结合强度，同时由于胶合层的存在，能在层叠基布的基础上，进一步传递载荷和均衡载荷，使多层的基布发挥协同作用。在此基础上，本申请还通过适量胶合层包覆，有利于应力波沿基布的厚度方向的传递和透射，从而进一步改善防弹编织物的防弹防刺性能。

其次，本申请选用了芳纶长丝制备高性能纱线，由于芳纶纤维分子链伸直程度较高，大分子链的构型沿纤维轴向方向伸展，分子结构排列高度规整，使得纤维分子具有较高的结晶度和分子取向度，从而具有优异强度和模量，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

进一步地，所述高性能纱线由短纤纱包覆、倍捻或并线高性能长丝制备而成。

通过采用上述技术方案，本申请采用短纤纱与高性能长丝复合制备高性能纱线，短纤纱与高性能长丝的有效配合，能进一步改善高性能长丝单独制备的高性能纱线强度和力学性能，从而进一步提高了高性能纱线的力学强度。将高性能纱线作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现良好防弹的效果。

本申请还进一步采用了高性能长丝并线芳纶长丝的方案制备高性能纱线，由于高性能长丝与芳纶长丝的有效配合，进一步改善芳纶长丝单独制备高性能纱线的强度和力学性能，从而提高了高性能纱线的力学强度，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

进一步地，所述短纤纱由高性能短纤包芯芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝制备而成。

通过采用上述技术方案，由于高性能短纤维与芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝包芯后，能为短纤纱的弱节提供了相互补偿的机会，改善了纱线的强度不匀率的问题。同时芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝与短纤相互包缠增加了短纤的摩擦，而复合形成的短纤纱使短纤纱内外层张力差异减小，外层纤维的预应力下降，承担外力的纤维根数增加，从而使短纤纱的强度增加。

进一步地，所述高性能短纤包括芳纶短纤、高强高模量聚乙烯短纤或聚芳酯短纤中的任意一种或多种。

通过采用上述技术方案，本申请优选了高性能短纤的材质，由于芳纶短纤拉伸模量高且韧性强度优异；聚乙烯短纤具有较高的比强度和比模量，较低的断裂伸长率，较高的结晶度；聚芳酯短纤具有优异的耐磨性能、耐切割性能和良好的振动能吸收性，所以优选的高性能短纤采用不同的材质，均能进一步提高了高性能纱线的力学强度，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

进一步地，所述高性能长丝包括芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝或聚芳酯长丝中的任意一种或多种。

通过采用上述技术方案，由于优选了高性能长丝的材质，由于芳纶纤维拉伸模量高且韧性强度优异；聚乙烯纤维丝具有较高的比强度和比模量，较低的断裂伸长率，较高的结晶度；聚芳酯纤维具有优异的耐磨性能、耐切割性能和良好的振动能吸收性，所以优选的高性能长丝采用不同的材质，均能进一步提高了高性能纱线的力学强度，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

进一步地，所述基布包括无纬布或机织布。

通过采用上述技术方案，本申请优选了无纬布和机织布，由于无纬布组织结构不中存在纤维的屈曲现象，使弹击后产生的应力波和能量由弹击点向外传播的速度更快；而机织布具有良好的防穿刺功能，由于机织布的是剪切力好，当弹头穿刺入机织布料内部时，剪切纤维消耗的能量明显增加，能有效改善基布对低速弹头的抗穿刺性能。

进一步地，多层所述基布交叉排列并复合层压成型，相邻两层所述基布交叉排列的交叉角度为45°。

通过采用上述技术方案，本申请优化了基布交叉排列的角度，通过交叉排列，使相邻两层的基布交叉角度为45°，能在防弹编织物实际使用过程中，最大程度的吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现良好防弹的效果。

第二方面，本申请提供一种防弹衣，采用如下的技术方案：

一种防弹衣，包括权上述任一项的低速射击状态下的防弹编织物。

通过采用上述技术方案，由于本申请采用的防弹编织物中含有芳纶长丝，其伸直程度较高，大分子链的构型沿纤维轴向方向伸展，分子结构排列高度规整，使得纤维分子具有较高的结晶度和分子取向度，从而具有优异强度和模量，将其作为防弹衣使用时，能使防弹衣具有良好的防弹性能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

第一、本申请通过基布与胶合层交叉层叠设置的方案，能有效改善多层基布之间的结合强度，同时由于胶合层的存在，能在层叠基布的基础上，进一步传递载荷和均衡载荷，使多层的基布发挥协同作用，通过适量树脂包覆，有利于应力波沿基布的厚度方向的传递和透射，从而进一步改善防弹编织物的防弹防刺性能。

其次，本申请选用了芳纶长丝制备高性能纱线，由于芳纶纤维分子链伸直程度较高，大分子链的构型沿纤维轴向方向伸展，分子结构排列高度规整，使得纤维分子具有较高的结晶度和分子取向度，从而具有优异强度和模量，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

第二、本申请采用短纤纱与芳纶长丝复合制备高性能纱线，通过短纤纱与芳纶长丝的有效配合，进一步改善芳纶长丝单独制备高性能纱线的强度和力学性能，从而进一步提高了高性能纱线的力学强度，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

第三、本申请优选了高性能短纤的材质，由于芳纶短纤拉伸模量高且韧性强度优异；聚乙烯短纤具有较高的比强度和比模量，较低的断裂伸长率，较高的结晶度；聚芳酯短纤具有优异的耐磨性能、耐切割性能和良好的振动能吸收性，所以优选的高性能短纤能进一步提高了高性能纱线的力学强度，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

第四、本申请还进一步采用了高性能长丝并线芳纶长丝的方案制备高性能纱线，由于长丝与芳纶长丝的有效配合，进一步改善芳纶长丝单独制备高性能纱线的强度和力学性能，从而进一步提高了高性能纱线的力学强度，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

若无特殊说明，本申请的制备例、实施例和对比例的原料均能通过市售购得。

制备例1：高性能纱线1：采用芳纶短纤包覆芳纶长丝制备的短纤纱，包覆芳纶长丝制备而成。

制备例2：高性能纱线2：采用芳纶短纤包覆芳纶长丝制备的短纤纱，包覆芳纶长丝制备而成。

制备例3：高性能纱线3：采用芳纶短纤包覆芳纶长丝制备的短纤纱，包覆芳纶长丝制备而成。

制备例4：高性能纱线4：采用芳纶长丝包覆芳纶长丝制备的高性能长丝，再包覆芳纶长丝制备而成。

制备例5：高性能纱线5：采用聚乙烯长丝包覆芳纶长丝制备的高性能长丝，再包覆芳纶长丝制备而成。

制备例6：高性能纱线6：采用聚芳酯长丝包覆芳纶长丝制备的高性能长丝，再包覆芳纶长丝制备而成。

需要说明的是，短纤或长丝生产高性能纱线的制备过程中，包括但不限于包覆、倍捻和并线等纺丝工艺。

实施例

实施例1

S1、无纬布基布织造：将水性胶粘剂放置于上胶装置中，将芳纶长丝倍捻制备而成的纱线经过上胶装置缠绕在旋转的辊筒上，丝杠平行于辊筒匀速移动，将纤维均匀排布在辊筒上；再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布；

S2、无纬布基布成型：再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布，将单层无纬布沿辊筒母线切下，旋转90°再贴在辊筒上，重复以上步骤即可得到最终的无纬布基布；

S3、多层复合：将多层无纬布基布按相邻两层的无纬布基布交叉角度为45°进行重叠复合，设置无纬布基布层数为5层，得重叠无纬布基布；

S4、热压成型：将重叠无纬布基布用离型膜隔开后置于平板硫化机中，在120℃、5MPa下压制15min，间隔5 min排气除泡，静置冷却至室温，即可制备得所述低速射击状态下的防弹编织物。

实施例2

S1、无纬布基布织造：将水性胶粘剂放置于上胶装置中，将高性能纱线1经过上胶装置缠绕在旋转的辊筒上，丝杠平行于辊筒匀速移动，将纤维均匀排布在辊筒上；再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布；

S2、无纬布基布成型：再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布，将单层无纬布基布沿辊筒母线切下，旋转90°再贴在辊筒上，重复以上步骤即可得到最终的无纬布基布；

S3、多层复合：将多层无纬布基布按相邻两层的无纬布基布交叉角度为45°进行重叠复合，设置无纬布基布层数为5层，得重叠无纬布基布；

S4、热压成型：将重叠无纬布基布用离型膜隔开后置于平板硫化机中，在120℃、5MPa下压制15min，间隔5 min排气除泡，静置冷却至室温，即可制备得所述低速射击状态下的防弹编织物。

实施例3

S1、无纬布基布织造：将水性胶粘剂放置于上胶装置中，将高性能纱线2经过上胶装置缠绕在旋转的辊筒上，丝杠平行于辊筒匀速移动，将纤维均匀排布在辊筒上；再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布；

S2、无纬布基布成型：再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布，将单层无纬布基布沿辊筒母线切下，旋转90°再贴在辊筒上，重复以上步骤即可得到最终的无纬布基布；

S3、多层复合：将多层无纬布基布按相邻两层的无纬布基布交叉角度为45°进行重叠复合，设置无纬布基布层数为5层，得重叠无纬布基布；

S4、热压成型：将重叠无纬布基布用离型膜隔开后置于平板硫化机中，在120℃、5MPa下压制15min，间隔5 min排气除泡，静置冷却至室温，即可制备得所述低速射击状态下的防弹编织物。

实施例4

S1、无纬布基布织造：将水性胶粘剂放置于上胶装置中，将高性能纱线3经过上胶装置缠绕在旋转的辊筒上，丝杠平行于辊筒匀速移动，将纤维均匀排布在辊筒上；再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布；

S2、无纬布基布成型：再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布，将单层无纬布基布沿辊筒母线切下，旋转90°再贴在辊筒上，重复以上步骤即可得到最终的无纬布基布；

S3、多层复合：将多层无纬布基布按相邻两层的无纬布基布交叉角度为45°进行重叠复合，设置无纬布基布层数为5层，得重叠无纬布基布；

S4、热压成型：将重叠无纬布基布用离型膜隔开后置于平板硫化机中，在120℃、5MPa下压制15min，间隔5 min排气除泡，静置冷却至室温，即可制备得所述低速射击状态下的防弹编织物。

实施例5

S1、无纬布基布织造：将水性胶粘剂放置于上胶装置中，将高性能纱线4经过上胶装置缠绕在旋转的辊筒上，丝杠平行于辊筒匀速移动，将纤维均匀排布在辊筒上；再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布；

S2、无纬布基布成型：再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布，将单层无纬布基布沿辊筒母线切下，旋转90°再贴在辊筒上，重复以上步骤即可得到最终的无纬布基布；

S3、多层复合：将多层无纬布基布按相邻两层的无纬布基布交叉角度为45°进行重叠复合，设置无纬布基布层数为5层，得重叠无纬布基布；

S4、热压成型：将重叠无纬布基布用离型膜隔开后置于平板硫化机中，在120℃、5MPa下压制15min，间隔5 min排气除泡，静置冷却至室温，即可制备得所述低速射击状态下的防弹编织物。

实施例6

S1、无纬布基布织造：将水性胶粘剂放置于上胶装置中，将高性能纱线5经过上胶装置缠绕在旋转的辊筒上，丝杠平行于辊筒匀速移动，将纤维均匀排布在辊筒上；再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布；

S2、无纬布基布成型：再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布，将单层无纬布基布沿辊筒母线切下，旋转90°再贴在辊筒上，重复以上步骤即可得到最终的无纬布基布；

S3、多层复合：将多层无纬布基布按相邻两层的无纬布基布交叉角度为45°进行重叠复合，设置无纬布基布层数为5层，得重叠无纬布基布；

S4、热压成型：将重叠无纬布基布用离型膜隔开后置于平板硫化机中，在120℃、5MPa下压制15min，间隔5 min排气除泡，静置冷却至室温，即可制备得所述低速射击状态下的防弹编织物。

实施例7

S1、无纬布基布织造：将水性胶粘剂放置于上胶装置中，将高性能纱线6经过上胶装置缠绕在旋转的辊筒上，丝杠平行于辊筒匀速移动，将纤维均匀排布在辊筒上；再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布；

S2、无纬布基布成型：再经过展丝装置将丝展开，使用热风装置进行干燥，收集得单层无纬布基布，将单层无纬布基布沿辊筒母线切下，旋转90°再贴在辊筒上，重复以上步骤即可得到最终的无纬布基布；

S3、多层复合：将多层无纬布基布按相邻两层的无纬布基布交叉角度为45°进行重叠复合，设置无纬布基布层数为5层，得重叠无纬布基布；

S4、热压成型：将重叠无纬布基布用离型膜隔开后置于平板硫化机中，在120℃、5MPa下压制15min，间隔5 min排气除泡，静置冷却至室温，即可制备得所述低速射击状态下的防弹编织物。

实施例8

一种低速射击状态下的防弹编织物，与实施例2相比，步骤S3中多层无纬布基布相邻两层的交叉角度为0°。

实施例9

一种低速射击状态下的防弹编织物，与实施例2相比，步骤S3中多层无纬布基布相邻两层的交叉角度为90°。

实施例9

一种低速射击状态下的防弹编织物，与实施例2相比，本申请采用的基布为机织布，其余制备方法和材料组成均与实施例2相同。

对比例

对比例1：一种低速射击状态下的防弹编织物，与实施例1相比，采用碳纤维长丝倍捻制备的纱线代替实施例1中的芳纶长丝倍捻制备而成的纱线，其余制备步骤和材料组分均与实施例1相同。

对比例2：一种低速射击状态下的防弹编织物，与实施例1相比，采用维纶长丝倍捻制备的纱线代替实施例1中的芳纶长丝倍捻制备而成的纱线，其余制备步骤和材料组分均与实施例1相同。

对比例3：一种低速射击状态下的防弹编织物，与实施例1相比，采用聚芳酯长丝倍捻制备的纱线代替实施例1中的芳纶长丝倍捻制备而成的纱线，其余制备步骤和材料组分均与实施例1相同。

对比例4：一种低速射击状态下的防弹编织物，与实施例1相比，采用聚乙烯长丝倍捻制备的纱线代替实施例1中的芳纶长丝倍捻制备而成的纱线，其余制备步骤和材料组分均与实施例1相同。

性能检测试验

分别对实施例1～9、对比例1～4中制备的低速射击状态下的防弹编织物，测试其防弹性能。

检测方法/试验方法

防弹防刺性能按照GA141-2010《警用防弹衣》中2级标准和GA68-2008《警用防刺服》标准，通过了防弹和防刺性能的检测。主要测试数据见下表表1所示：

表1实验例1～9的纱线和对比例1-4的防弹防刺性能表

将实施例1、实施例2～7、实施例8～9和实施例10设置为四组，结合对比例1～4和表1进行性能分析。

（1）将实施例1和对比例1～4进行性能对比，由表1性能可以看到，实施例1中的防弹性和防刺性明显高于对比例1～4的数据，说明本申请技术方案选用了芳纶长丝制备高性能纱线，由于芳纶纤维分子链伸直程度较高，大分子链的构型沿纤维轴向方向伸展，分子结构排列高度规整，使得纤维分子具有较高的结晶度和分子取向度，从而具有优异强度和模量，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

（2）将实施例2～7与实施例1进行对比，实施例2～7的防弹性能显著提高，说明本申请技术方案采用短纤纱与芳纶长丝复合制备高性能纱线，通过短纤纱与芳纶长丝的有效配合，进一步改善芳纶长丝单独制备高性能纱线的强度和力学性能，从而进一步提高了高性能纱线的力学强度，将其作为防弹编织物使用时，能有效吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现防弹的效果。

（3）将实施例2和实施例8～9进行对比，由于实施例8～9调整了步骤S3中多层无纬布基布相邻两层的交叉角度，由表1中数据可以发现，其防弹性能有所降低，说明本申请技术方案优化了无纬布基布交叉排列的角度，通过正交排列，使相邻两层的无纬布基布交叉角度为45°，能在防弹编织物实际使用过程中，最大程度的吸收子弹产生的动能后，减小对身体的冲击，从而实现良好防弹的效果。

（4）将实施例2和实施例10进行对比，结合表1数据分析，说明本申请技术方案采用机织布和无纬布，均具有优良的防弹效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种低速射击状态下的防弹编织物，其特征在于，包括：

多层基布，每层所述基布由包含芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝制备的高性能纱线制成；

多层胶合层，每层所述胶合层设于相邻两层所述基布之间以胶合相邻两层所述基布。

2.根据权利要求1所述的一种低速射击状态下的防弹编织物，其特征在于，所述高性能纱线由短纤纱包覆、倍捻或并线高性能长丝制备而成。

3.根据权利要求2所述的一种低速射击状态下的防弹编织物，其特征在于，所述短纤纱由高性能短纤包芯芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝制备而成。

4.根据权利要求3所述的一种低速射击状态下的防弹编织物，其特征在于，所述高性能短纤包括芳纶短纤、高强高模量聚乙烯短纤或聚芳酯短纤中的任意一种或多种。

5.根据权利要求2所述的一种低速射击状态下的防弹编织物，其特征在于，所述高性能长丝包括芳纶长丝、高强高模量聚乙烯长丝或聚芳酯长丝中的任意一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种低速射击状态下的防弹编织物，其特征在于，所述基布包括无纬布或机织布。

7.根据权利要求1所述的一种低速射击状态下的防弹编织物，其特征在于，多层所述基布交叉排列并复合层压成型，相邻两层所述基布交叉排列的交叉角度为45°。

8.一种防弹衣，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的低速射击状态下的防弹编织物。