TWI531778B - Ceramic bullet board process - Google Patents

Description

陶瓷抗彈板製程

本發明係關於一種陶瓷抗彈板製程，尤指一種適用於防彈之陶瓷抗彈板其製程方法。

按，拜科技進步之賜，人類社會的各種層面均受到相當大的影響，一方面因此而帶來生活的種種便利，另一方面，卻也因日益精良的武器而帶來更大的生活威脅。大至國家安全及恐怖活動，小至銀行保險與社會安全，可以說現代人的生命安全是充滿著極大的不確定與不安全性。

更隨著科技的進步，各式武器的破壞能力已是早期的數十倍以上，舉例來說，最新用以破壞地面車輛的動能武器(如：穿甲彈、破甲彈或殺傷爆破榴彈等)具有內向彎曲、剪力、濺碎以及研磨四種效應，與傳統的武器比較下，更具有強大的破壞能力。

為防止動能穿甲彈所產生之威脅的破壞，大都是在車輛上使用防彈鋼板或增設裝甲結構(如複合裝甲結構)，然而此裝甲材料仍會因濺碎效應所產生之噴濺，使得車輛內之人員受到傷害。

習知的裝甲結構係在裝甲板之間填入密度不一樣的材料，如金屬、合金、高份子或陶瓷等以減少濺碎效應。此類的裝甲結構僅能限制如利用化 學能的HESH、HEAT彈的濺碎效應之擴散，以及降低動能穿甲彈的動能，以達到減少車輛與人員被命中後的傷亡率。然而，對於利用以高硬度及高密度碳化鎢或衰變鈾為彈頭材料的脫殼穿甲彈，或是穩定翼脫殼穿甲彈(APDS or APFSDS,Armor-Piercing Fin-Stabilized Discarding-Sabot)形成之強大穿甲威脅，上述之裝甲結構的抵抗能力仍十分有限。

因此，有相關業者針對此缺失進行研究改良，如中華民國申請號第098134479號「抗彈陶瓷板的製造方法」之發明公開專利，係揭露一種抗彈陶瓷板的製造方法，其包含下列步驟：首先，混和氧化鋁、氧化矽、氧化鎂以及氧化鈣成為第一混合物；接著，研磨該第一混合物成為直徑小於0.5μm的粉末狀；之後，加入有機質、解膠劑、黏結劑以及潤滑劑與上述該粉末狀第一混合物混合成為第二混合物；進一步，利用噴霧造粒使該第二混合物成為直徑20~80μm的粉末狀；接著，壓製上述該粉末狀第二混合物以形成一素胚；之後，燒結該素胚以形成一抗彈陶瓷塊；最後，結合複數個上述之該抗彈陶瓷塊，以形成該抗彈陶瓷板；藉此，所製成的抗彈陶瓷板，其本身具有剛硬的特性，可應付硬度極高之穿甲彈頭所產生的威脅。

然，據上述可得知，此等抗彈陶瓷板的製造雖具有優越的抗彈性能，搭配抗彈纖維以及抗彈鋼板外盒，組成一複合式抗彈結構，可有達到抗彈的功效，進而降低人員的傷亡，僅管此產品具有所需防彈特性，但其製造方法步驟仍太過於複雜且費時，因此，不符合經濟效益，仍有極大的改善空間。

本發明人有鑑於此，並且依據多年從事此領域的相關經驗，細心觀察及研究，並配合學理運用，進而提出一種合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明之主要目的係在於：提供一種適用於防彈之陶瓷抗彈板其製程方法。

本發明之陶瓷抗彈板製程，其製程包括下列步驟：a)備料步驟，係選自氧化鋁為主原料；b)聚合步驟，係將氧化鋁添加水、黏結劑、解膠劑及分散劑等放置於外來的濕式研磨機進行混合，利用濕式研磨法進行攪拌研磨作業而獲得之泥漿液狀物料；其中該氧化鋁係佔該混合攪拌後重量比例為96%；該水係佔該混合攪拌後重量比例為1%；該黏結劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%；該解膠劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%；又該分散劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%； c)造料步驟，將經聚合步驟後所呈現之泥漿液狀物料，放置於外來的噴霧造粒機台內，利用噴霧造粒法對該泥漿液狀物料進行處理還原作業而獲得複數個粉末狀之顆粒物；d)壓型步驟，將經造料步驟後所呈現的複數個粉末狀之顆粒物，放置於外來的油壓機台處，利用搭配模具對該各粉末狀之顆粒物進行乾壓成型作業而獲得之胚料型態；e)降溫步驟，將經壓型步驟後所呈現之胚料型態，放置於室內環境中進行自然降溫乾燥作業；f)燒結步驟，將經降溫步驟後所呈現乾燥之胚料型態，放置於外來的燒結機台內，對該胚料型態進行燒結作業而獲得之陶瓷抗彈板半成品；及g)成型步驟，將經燒結步驟後所呈現之陶瓷抗彈板半成品，放置於外來的研磨機台處，對該陶瓷抗彈板半成品進行研磨作業而獲得所需尺寸型態之陶瓷抗彈板成品。

其中至步驟a)時，該氧化鋁其純度係介於97%~99%範圍；其中至步驟b)時，該黏結劑係選自為PVA；又該解膠劑係選自為SN-5020；其中至步驟b)時，該濕式研磨機係選用為球磨機；其中至步驟c)時，該複數個顆粒物其顆粒細度係介於150目~300目範圍內； 其中至步驟f)時，對該胚料型態進行燒結作業時，其溫度係介於攝氏1550℃~1650℃範圍內。

本發明之功效在於提供一種適用於防彈之陶瓷抗彈板其製程方法；先準備氧化鋁為主原料；接著將氧化鋁添加水、黏結劑、解膠劑及分散劑等，利用濕式研磨法進行攪拌研磨作業而獲得之泥漿液狀物料；之後將泥漿液狀物料利用噴霧造粒法對該泥漿液狀物料進行處理還原作業而獲得複數個粉末狀之顆粒物；進一步將複數個粉末狀之顆粒物利用油壓機且搭配模具對該各粉末狀之顆粒物進行乾壓成型作業而獲得之胚料型態；接著將胚料型態放置於室內環境中進行自然降溫乾燥作業；之後將乾燥後之胚料型態進行燒結作業而獲得之陶瓷抗彈板半成品；最後將經燒結之陶瓷抗彈板半成品進行研磨作業而獲得所需尺寸型態之陶瓷抗彈板成品；藉此，本發明利用濕式研磨方式來進行製成而獲得之抗彈陶瓷板，該抗彈陶瓷板其主要原料選自氧化鋁其純度係介於97%~99%範圍，並以採用濕式研磨法而對氧化鋁原體與水、黏結劑、解膠劑及分散劑等溶液進行攪拌研磨作業，再利用噴霧造粒法之濕式造粒方式進行處理還原作業，並藉由本發明之製程以備料步驟、聚合步驟、造料步驟、壓型步驟、降溫步驟、燒結步驟及成型步驟等，其製程步驟既簡單化且省時，致使該抗彈陶瓷板又能獲得具有剛硬的特性，可有效達到防彈的功效，進而提供一種適用於防彈之陶瓷抗彈板其製程方法。

S1~S7‧‧‧流程步驟

第1圖係本發明陶瓷抗彈板之步驟流程圖。

第2圖係本發明陶瓷抗彈板之步驟詳述流程圖。

為使 貴審查委員對本發明目的、特徵及功效有更進一步瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如后：請參閱第1圖至第2圖所示，為本發明「陶瓷抗彈板製程」；其中該陶瓷抗彈板其製程方法，包括下列步驟：步驟S1：備料步驟，係選自氧化鋁為主原料；由於氧化鋁在地球上的蘊藏量只僅次於氧化矽，是一種屬於陶瓷原料之一，在氧化物中鋁與氧有強力的鍵結，使得氧化鋁在氧化物當中有最高硬度，其化學穩定性高且對大部份酸性、鹼性、鹽類及熔融溶液有優秀的耐腐蝕性，氧化鋁的強度受到密度及微結構影響，在常溫時強度最高，隨著溫度升高至1000℃時其強度明顯下降，氧化鋁也有較低的熱膨脹係數；而氧化鋁的各種特性(包含熱性質、機械性質及物理化學性質等)皆與其純度有關，一般而言氧化鋁純度越高其導熱性質越高，且當純度極高的氧化鋁其密度接近理論密度，其機械性質越好；近年來氧化鋁以大量取代金屬等零件，改善金屬容易鏽蝕、耐磨性不佳、強度不夠容易變形及不耐高溫等較差性質，現今不僅僅是高科技的半導體業使用氧化鋁陶瓷元件，其他行業也為了改善產品、提高效能及降低 成本等，也漸漸改用氧化鋁陶瓷元件；因此，基於上述而言，為了讓本發明之陶瓷抗彈板成品能具有良好的性質，故本發明主要原料係選自氧化鋁，其該氧化鋁其純度係介於97%~99%範圍；步驟S2：聚合步驟，係將氧化鋁添加水、黏結劑、解膠劑及分散劑等放置於外來的濕式研磨機進行混合，利用濕式研磨法進行攪拌研磨作業而獲得之泥漿液狀物料；其中至步驟S2時，該濕式研磨機係選用為球磨機，利用球磨機機身呈圓筒狀，內裝其氧化鋁並添加水、黏結劑、解膠劑及分散劑等物料，而此等濕式研磨法則適用含有水份之原物料而所選用的作法；當機身旋轉時所產生的離心力和摩擦力，而將氧化鋁原體與水、黏結劑、解膠劑及分散劑等溶液同時帶到一定高度後落下，經過不斷地相互撞擊和摩擦將原體與溶液磨成泥漿液狀物料；而該氧化鋁係佔該混合攪拌後重量比例為96%；該水係佔該混合攪拌後重量比例為1%；該黏結劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%；該解膠劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%；又該分散劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%；再者，其中該黏結劑係選自為PVA；又該解膠劑係選自為SN-5020；步驟S3：造料步驟，將經聚合步驟後所呈現之泥漿液狀物料，放置 於外來的噴霧造粒機台內，利用噴霧造粒法對該泥漿液狀物料進行處理還原作業而獲得複數個粉末狀之顆粒物；其中至步驟S3時，該複數個顆粒物其顆粒細度係介於150目~300目範圍內，利用噴霧造粒機以噴霧造粒法而對該泥漿液狀物料進行處理還原作業，一般噴霧造粒機以噴霧造粒法所呈現的造粒，主要分成濕式造粒與乾式造粒兩種方式，所謂「濕式」造粒，就是在造粒過程中需加水或溶劑的黏合劑，因此造粒完成後必須再經過乾燥流程；而「乾式」造粒，則免除了加水或溶劑，因此不需再經過乾燥的流程；由於本發明所選用的噴霧造粒法於造粒過程中，先將前段製程係先將氧化鋁原體粉碎製得可濕性粉劑，再加入水、黏結劑、解膠劑及分散劑等溶液，再以球磨機研磨而製成水懸劑，然後再進行造粒等作業方式，故採用「濕式」造粒方式進行作業；步驟S4：壓型步驟，將經造料步驟後所呈現的複數個粉末狀之顆粒物，放置於外來的油壓機台處，利用搭配模具對該各粉末狀之顆粒物進行乾壓成型作業而獲得之胚料型態；步驟S5：降溫步驟，將經壓型步驟後所呈現之胚料型態，放置於室內環境中進行自然降溫乾燥作業；由於本發明係採用濕式研磨法而對氧化鋁原體與添加水、黏結劑、解膠劑及分散劑等溶液進行攪拌研磨作業，進而獲得之泥漿液狀物料，再將該泥漿液狀物料利用噴霧造粒機以噴霧造粒法而對該泥漿液狀物料進行處 理還原作業，而本發明係採用「濕式」造粒方式以進行噴霧造粒法作業，因此於造粒完成後必須再經過乾燥流程；步驟S6：燒結步驟，將經降溫步驟後所呈現乾燥之胚料型態，放置於外來的燒結機台內，對該胚料型態進行燒結作業而獲得之陶瓷抗彈板半成品；及其中至步驟S6時，對該胚料型態進行燒結作業時，其溫度係介於攝氏1550℃~1650℃範圍內；步驟S7：成型步驟，將經燒結步驟後所呈現之陶瓷抗彈板半成品，放置於外來的研磨機台處，對該陶瓷抗彈板半成品進行研磨作業而獲得所需尺寸型態之陶瓷抗彈板成品；以完成所述之陶瓷抗彈板製程；因此，本發明之功效：係在於提供一種適用於防彈之陶瓷抗彈板其製程方法；先準備氧化鋁為主原料；接著將氧化鋁添加水、黏結劑、解膠劑及分散劑等，利用濕式研磨法進行攪拌研磨作業而獲得之泥漿液狀物料；之後將泥漿液狀物料利用噴霧造粒法對該泥漿液狀物料進行處理還原作業而獲得複數個粉末狀之顆粒物；進一步將複數個粉末狀之顆粒物利用油壓機且搭配模具對該各粉末狀之顆粒物進行乾壓成型作業而獲得之胚料型態；接著將胚料型態放置於室內環境中進行自然降溫乾燥作業；之後將乾燥後之胚料型態進行燒結作業而獲得之陶瓷抗彈板半成品；最後將經燒結之陶瓷抗彈板半成品進行研磨作業而獲得所需尺寸型態之陶瓷抗彈板成品；藉此，本發明利用濕式研磨方式來進行製成而獲得之抗彈陶瓷板，該 抗彈陶瓷板其主要原料選自氧化鋁其純度係介於97%~99%範圍，並以採用濕式研磨法而對氧化鋁原體與水、黏結劑、解膠劑及分散劑等溶液進行攪拌研磨作業，再利用噴霧造粒法之濕式造粒方式進行處理還原作業，並藉由本發明之製程以備料步驟、聚合步驟、造料步驟、壓型步驟、降溫步驟、燒結步驟及成型步驟等，其製程步驟既簡單化且省時，致使該抗彈陶瓷板又能獲得具有剛硬的特性，可有效達到防彈的功效。

綜上所述，當知本發明確實可為相關產業懭為利用，極具有進步性與新穎性，且發明於申請前未見公開，以符合專利法之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請 鈞局明察，惠准專利，實為感禱。

唯以上所述者，僅為本發明之其中較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

S1~S7‧‧‧流程步驟

Claims (6)

1. 一種陶瓷抗彈板製程，其製程包括下列步驟：a)備料步驟，係選自氧化鋁為主原料；b)聚合步驟，係將氧化鋁添加水、黏結劑、解膠劑及分散劑等放置於外來的濕式研磨機進行混合，利用濕式研磨法進行攪拌研磨作業而獲得之泥漿液狀物料；其中該氧化鋁係佔該混合攪拌後重量比例為96%；該水係佔該混合攪拌後重量比例為1%；該黏結劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%；該解膠劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%；又該分散劑係佔該混合攪拌後重量比例為1%；c)造料步驟，將經聚合步驟後所呈現之泥漿液狀物料，放置於外來的噴霧造粒機台內，利用噴霧造粒法對該泥漿液狀物料進行處理還原作業而獲得複數個粉末狀之顆粒物；d)壓型步驟，將經造料步驟後所呈現的複數個粉末狀之顆粒物，放置於外來的油壓機台處，利用搭配模具對該各粉末狀之顆粒物進行乾壓成型作業而獲得之胚料型態；e)降溫步驟，將經壓型步驟後所呈現之胚料型態，放置於室內環境中進行自然降溫乾燥作業；f)燒結步驟，將經降溫步驟後所呈現乾燥之胚料型態，放置於外來的燒結機台內，對該胚料型態進行燒結作業而獲得之陶瓷抗彈板半成品；及 g)成型步驟，將經燒結步驟後所呈現之陶瓷抗彈板半成品，放置於外來的研磨機台處，對該陶瓷抗彈板半成品進行研磨作業而獲得所需尺寸型態之陶瓷抗彈板成品。
2. 如請求項1所述之陶瓷抗彈板製程，其中至步驟a)時，該氧化鋁其純度係介於97%~99%範圍。
3. 如請求項1所述之陶瓷抗彈板製程，其中至步驟b)時，該黏結劑係選自為PVA；又該解膠劑係選自為SN-5020。
4. 如請求項1所述之陶瓷抗彈板製程，其中至步驟b)時，該濕式研磨機係選用為球磨機。
5. 如請求項1所述之陶瓷抗彈板製程，其中至步驟c)時，該複數個顆粒物其顆粒細度係介於150目~300目範圍內。
6. 如請求項1所述之陶瓷抗彈板製程，其中至步驟f)時，對該胚料型態進行燒結作業時，其溫度係介於攝氏1550℃~1650℃範圍內。