CN201066259Y - 防弹板和防弹背心 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种防弹板,所述防弹板包括至少两层单层的叠层以及其顶部的聚合物膜,每层单层包括单向定向的增强纤维和基质材料,而在每层单层上的纤维方向相对于在相邻单层上的纤维方向被旋转0-90°的角度。根据本实用新型的防弹板适于组合在一起,形成防弹组件或防弹制品。这种防弹制品可用作例如防护衣或防弹背心,以提供防护从而免于受到例如子弹或子弹碎片的冲击。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种防弹板和防弹背心。
背景技术
由EP 0907504 A1已知一种防弹板。该参考文献描述了一种防弹板,该防弹板通过以下步骤来制备:将4层单层交叉堆叠以得到叠层,并采用由线性低密度聚乙烯制备的隔离膜,随后在高温加压下将该叠层固结。包括单向定向纤维的单层由芳纶纱线通过以下步骤来制备:将芳纶纱线通过管筒式纺纱机在梳上定向,并将其用聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物的分散液作为基质材料来润湿。柔性防弹制品由非连接堆叠的多片所述防弹板制成,所述堆叠物通过在角接处缝合来稳定。但是这种防弹板的防弹性和柔性不能令人满意。
发明内容
工业界在不断寻找一种改善的防弹制品,并对具有良好防弹性和良好柔性组合的制品具有持续的需求。上述组合性能对于防护服等应用尤其有益。
根据本实用新型,一种改善的防弹板包括至少两层单层的叠层以及其顶部的聚合物膜,每层单层包括单向定向的增强纤维和基质材料,而在每层单层上的纤维方向相对于在相邻单层上的纤维方向被旋转0-90°的角度。
本实用新型还公开了一种防弹背心,其包括上述的防弹板。
根据本实用新型的防弹板为防弹制品提供了良好的防弹性能以及良好的柔性。这使得根据本实用新型的防弹板特别适用在例如防护衣(例如防弹背心)中,以提供保护从而免于受到子弹和碎片的冲击。
另一优点在于,穿戴上述改善防弹背心的警官可以更加机动灵括,且由此能够在近战中保护自己。因此,存活的可能性被大大提高了。
附图说明
图1是根据本实用新型的防弹板的简化结构示意图。
具体实施方式
在本实用新型中,术语“单层”指一层单向定向的增强纤维和基本上使纤维保持或粘结在一起的基质材料。
防弹板包括至少两层单层的叠层,优选地,所述至少两层单层与聚合物膜彼此连接到或粘合到一起。单层以如下方式进行堆叠:在每层单层上的纤维方向相对于在相邻单层上的纤维方向被旋转。旋转的角度为0-90°(意指相邻单层的纤维之间的最小角度)。更优选地,角度是45-90°。
聚合物膜位于叠层的顶部。在优选的实施方式中,聚合物膜还位于叠层的底侧,即,位于叠层两个外表面上。
所述膜可以例如是聚烯烃(诸如,聚乙烯或聚丙烯)、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯或聚苯乙烯膜。聚合物膜优选由聚烯烃制成,更优选由聚乙烯、聚丙烯、聚酯制成,尤其优选由热塑性聚酯或聚碳酸酯制成。在优选的实施方式中,聚合物膜尤其由高分子量的聚乙烯制成,更优选由特性粘度至少为4dl/g的超高分子量聚乙烯制成。(特性粘度根据Hercules Inc.Rev.Apr.29,1982描述的PTC-179方法,在135℃下、萘烷中、溶解时间为16小时、采用2g/l溶液的DBPC作为抗氧剂的条件下来确定,其中,将在不同浓度下测量的粘度外推到得到零浓度下的粘度。)这种膜可以根据GB 2164897中所公开的方法来制备。这种膜通常具有相对高的强度,模量和高耐磨性。
在本实用新型的防弹板中的纤维应具有足够高的抗张强度,以适应防弹应用。纤维可以是无机纤维或有机纤维。合适的无机纤维是,例如玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维。
合适的具有高抗张强度的有机纤维是,例如芳族聚酰胺纤维(通常被称为芳纶纤维),特别是聚(对苯二甲酰对苯二胺);例如聚苯并咪唑或聚苯并噁唑的液晶聚合物纤维和梯状聚合纤维,特别是聚(1,4-亚苯基-2,6-苯并二噁唑)(PBO)或聚(2,6-二咪唑并[4,5-b-4’,5’-e]吡啶亚基-1,4-(2,5-二羟基)亚苯基)(PIPD,也被称为M5);和例如通过例如凝胶纺丝工艺得到的高度定向的聚烯烃、聚乙烯醇和聚丙烯腈的纤维。优选使用高度定向的聚烯烃纤维、芳纶纤维、PBO和PIPD纤维,或至少两种上述纤维的组合。
甚至更优选使用由聚乙烯丝组成的高性能聚乙烯纤维,这些聚乙烯丝通过例如在GB 2042414A或WO 01/73173中所描述的凝胶纺丝工艺来制备。这种纤维的优点在于:它们具有非常高的抗张强度并且质量轻,这使得它们特别适用于轻质防弹制品中。
最优选地,使用特性粘度为至少5dl/g的超高分子量线性聚乙烯的复丝纱线。
这些纤维或纱线的单丝的纤度优选为至多2丹尼尔,更优选地,这些纤维的单丝的纤度为至多1.9丹尼尔。这使得防弹板的可模性较高。最优选地,这些纤维单丝的纤度为至多1.8丹尼尔。
术语“基质材料”指一种使纤维粘合到一起,并可以全部或部分封住纤维使得在处理和制备预成型板期间保持单层结构的材料。基质材料可以以各种形式和方式使用,例如,作为纤维单层之间的膜,作为单向排列的纤维之间的横向粘合带或作为横向纤维(相对于单向纤维横向)。还可以将纤维用基质材料浸渍和/或将纤维嵌入基质材料中。
在优选的实施方式中,基质材料是聚合基质材料,它可以是热固性材料或热塑性材料或二者的混合物。基质材料的断裂伸长率优选大于纤维的伸长率。优选具有3-500%的伸长率。从热固性聚合物来看,优选选择乙烯基酯、不饱和聚酯、环氧树脂或苯酚树脂作为基质材料。从热塑性聚合物来看,优选选择聚氨酯、聚乙烯基聚合物、聚丙烯酸化物、聚烯烃或热塑性弹性嵌段共聚物(例如,聚异戊二烯-聚乙烯-丁烯-聚苯乙烯或聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物)作为基质材料。更优选地,基质材料是热塑性弹性体并具有低于约40MPa的拉伸模量(在25℃下,根据ASTM D638测定),优选地,将这些基质材料基本上涂覆到单层中所述纤维的每根细丝上。这种基质材料使单层和预成型板组件的柔性很高。发现,如果单层和预成型板中的基质材料是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物,则得到非常好的结果。
为了防止根据本实用新型的防弹板柔性变差,防弹板中单层的数量优选至多为10。更优选地,防弹板中单层的数量至多为8。最优选地,防弹板中单层的数量至多为6。
另外,单层中基质材料的量也应加以控制,防止柔性变差。为了保持轻便,各单层的密度需要控制在较小的范围内。
为了制造根据本实用新型的防弹板,将单向增强纤维例如通过如下方法采用基质材料进行浸渍:将一层或更多层塑性膜涂覆到纤维平面的顶部、底部或两侧,然后使它们与纤维压一起通过热压辊。然而,优选地,使纤维在一个平面上以平行方式定向后,在其上涂覆一定量含有基质材料的液体物质。这种方法的优点在于,对纤维的浸渍更快并且更充分。液体物质可以例如是塑性溶液、分散液或熔融物。如果塑性溶液或分散液用于制造单层,则该方法还包括蒸发溶剂或分散剂。以这种方法,得到单层,随后,将至少2层上述单层以如下方式进行堆叠:在每层单层上的纤维方向相对于在相邻单层上的纤维方向被旋转。最后,将堆叠的单层和聚合物膜进行处理,使得它们连接或粘合在一起。适当的方法为,将叠层在足够高的温度下进行挤压或压延,以使单层和聚合物膜之间粘合。一般而言,较高温度将使粘合更佳。可以通过施加一些压力,进一步增强粘合。通过一些常规实验可以得到合适的压力和温度。在高性能聚乙烯纤维的情况下,温度不超过150℃。
根据本实用新型的防弹板可以使用在防弹组件或防弹制品中。防弹制品意指成型部件,包括至少两片根据本实用新型的防弹板,这些防弹制品可以用作例如防护衣和防弹背心,以提供保护从而免于受到子弹和子弹碎片的冲击。
根据本实用新型的上述组件包括一叠防弹板,这些防弹板优选基本上不互相连接,也就是说,这些板至少90%的相邻表面没有贴到或粘合到一起。更优选地,根据本实用新型的组件包括彼此不相连接的一叠防弹板。然而,一叠彼此不连接的预成型板是难以处理的,因为这些叠层之间缺乏进一步加工所需的连贯性。为了达到某种程度的连贯性,例如可以将防弹制品缝合到一起。这种缝合应尽可能的少,例如仅仅在角接处或边缘处缝合,以使板之间可以相对移动。另一种可能是将一叠预成型板装入柔性封套或包裹内。由此,组件或防弹制品中的预成型板之间可以相互移动,而组件或制品本身具有连贯性并具有良好的柔性。
本实用新型还涉及至少两片根据本实用新型防弹板的组件。优选地,该板未连接到另一板上。随着防弹板数量的增加,防弹能力提高了,但是组件的重量增加了并且柔软性降低了。为了达到防弹性和柔性的最佳组合,组件中防弹板的数量在10-230之间,更优选在15-225之间,最优选在20-200之间。
为了达到最大柔性,这种组件中的相邻板之间未连接。然而,为了达到某种程度的连贯性,可以例如将预成型板的组件缝合到一起。
最后,本实用新型涉及一种防护服(例如防弹背心),所述防护服包括本实用新型的防弹板。
下面结合附图,具体描述本实用新型的一个实施例。
图1中示意性地示出了防弹板10的分层结构,其包括由两个单层12、13构成的叠层,在该叠层的顶部、底部分别有一层聚乙烯膜11、19。每个单层12、13内都包括超高分子量聚乙烯高性能复丝纱线14和基质材料(粘结材料)15。基质材料15为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物,其使得每个单层内的纤维保持固定从而在加工过程中维持各个单层结构。在这个实施例中,两个单层12、13内的纤维14的取向是互相垂直成直角的。
本领域技术人员理解,图1只是防弹板10的示意性结构分解图,为了得到最终的产品,需要将堆叠在一起的聚乙烯膜11、19和单层12、13在高温下进行挤压,使得它们固结在一起。
本领域技术人员也理解,这里给出的仅是示意性的例子,结合具体应用要求,可以对其进行各种修改、补充、完善和替换,而不脱离本实用新型的范围。例如,可以使用4层或6层单层构成防弹板,各层的具体材料也可以根据实际需要进行不同的选择,还可以选用不同的旋转角度等等。
将多个(例如10-230个)适当大小的防弹板10按照背心的形状进行缝合,即可得到本实用新型的防弹背心。
Claims (7)
1.一种防弹板,包括至少2层单层的叠层以及其顶部的聚合物膜,其特征在于:每层单层包括单向定向的增强纤维和基质材料,而在每层单层上的纤维方向相对于在相邻单层上的纤维方向被旋转0-90°的角度。
2.如权利要求1所述的防弹板,其特征在于:所述单层的数量至多为10层。
3.如权利要求1所述的防弹板,其特征在于:所述旋转的角度为45-90°。
4.如权利要求1所述的防弹板,其特征在于:所述增强纤维是聚乙烯纤维。
5.如权利要求1所述的防弹板,其特征在于:所述防弹板还包括位于所述叠层底部的聚合物膜。
6.一种防弹背心,其特征在于:包括如权利要求1所述的防弹板。
7.如权利要求6所述的防弹背心,其特征在于:包括的防弹板数量为10-230之间。
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