TWI487821B - 反彈道物品 - Google Patents
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Description
本發明關於一種包含織布層反彈道物品，其係由具有根據ASTM D-885之至少1100百萬帕斯卡強度之纖維的線所製成。
包含織布層的反彈道物品一般係為已知。文獻JP61275440A揭示一種包含織布層的防彈背心，其中該些線呈緞紋織物來編織。相較於呈平紋織物來編織的線，例如，在該織布層內，呈緞紋織物來編織的線亦較不強固。因此，根據文獻JP61275440A，相較於具有呈平紋織物來編織之織布層之背心的能量吸收，當對著背心開火時的能量吸收會予以改善。然而，具有緞紋織物之織布層的一個缺點則是它們的不良操作能力。例如，在製造抑制穿透物品時切割此些織布層並且將它們一一疊層則非常地複雜。
文獻WO02/14588A1揭示防彈物品之層壓織布層的用途，藉此，該些織布層具有一緞紋織物。然而，使用具有緞紋織物之層壓織布層中的缺點是該開放式緞紋織物吸收能量的能力會因為層壓而損失。
另一缺點則是緞紋織物中的織布層會當開火時顯示出高度外傷。因此，除了該織布層的不良操作能力以外，在反彈道織布中的緞紋織物還有不佳的傷口值。
因此，本發明之目的係為使在該介紹中所定義之該型態反彈道物品能夠有效，其係至少避免先前技藝的缺點，然而卻能得到良好的反彈道特性。
本發明的目的係以一種反彈道物品來達到，包含複數層織布層，其係由具有根據ASTM D-885所測量之強度至少1100百萬帕斯卡之纖維的線所製成，藉此，在至少一個別織布層內，會有至少兩組具有不同織布密度的區域，第一組區域具有根據Walz為8%至31%的織布密度，且第二組區域具有根據Walz為32%至80%的織布密度。
根據Walz的織布密度係由以下公式所決定：DG=(dk
+ds
)2
×fk
×fs
其中dk
=以毫米為單位之經線的物質直徑；ds
=以毫米為單位之緯線的物質直徑；fk
=每公分的經纖維；fs
=每公分的緯纖維。
該線的物品直徑dk
與/或ds
係計算如下：d=√纖度/88.5×√密度
在此，d表示dk
或ds
，並且使用以分德士為單位的相應線纖度以及以公克/立方公分(g/cm3
)為單位的線密度。
根據該公式所計算的織布密度應用於呈平紋織物來編織的織布。假如該織物不同於平紋織物的話，織物校正因子則必須包括在該算式中。就具有特定型態織物的織布而言，以下的數值可使用於此織物校正因子，例如：
從根據Walz之公式所計算的織布密度DG乘以這些校正因子。該織布密度係以百分比來報告。
第一組區域較佳地具有根據Walz為8%至25%的織布密度，尤其較佳地從8%至20%，且第二組範圍較佳地具有根據Walz為32%至70%的織布密度，尤其較佳地從32%至50%。因此，在一織布層內需要它們的情形中，以非常特定的方式來應用高織布密度或低織布密度的優點是有利可能的。例如，相較於在織布層中心的區域，可形成具有比較更高織布密度的織布層邊緣區域。
第一組區域較佳地具有第一型態織物，且第二組區域較佳地具有第二型態織物。尤其較佳地，第一型態織物會與第二型態織物不同。因此，相較於第二組區域，第一組區域的不同織布密度，其係可經由相較於第二組區域之第一組區域內的不同型態織物而以有利的方式得到。因此，在有利的方式中-例如儘管可使用在兩區域中具有相同線纖度的線-不同的織布密度仍可產生。
尤其較佳地，第一組區域具有如同第一型態織物的緞紋織物。該緞紋織物較佳地是1/5或1/4緞紋織物。
此外，尤其較佳地，第二組區域具有1/1平紋織物或斜紋織物。假如在第一組區域中的緞紋織物是1/5織物的話，該斜紋織物尤其較佳地是2/1織物。假如在第一組區
域中使用1/4緞紋織物的話，那麼第二組區域較佳地具有2/3或1/4斜紋織物或1/1平紋織物。
假如第一組區域的線具有第一線纖度，且第二組區域具有第二線纖度，其係亦較佳。尤其較佳地，第一線纖度不同於第二線纖度。然而，假如第一線纖度實質對應第二線纖度，其係亦較佳。當相較於第二組區域，在第一組區域內使用不同線纖度時，會得到在第一組區域與第二組區域之間的織布密度差，縱使在第一組區域與第二組區域中使用相同型態織物。第一線纖度與第二線纖度的範圍為100分德士至8000分德士。然而，假如該兩區域具有不同型態織物的話，那麼以此方式得到的織布密度差則會藉由在不同區域中使用不同線纖度而進一步有利地增加。
第一組區域較佳地具有100分德士至1000分德士的線纖度，且第二組區域較佳地具有1050分德士至8000分德士的線纖度。
假如該織布層在第一組區域中具有第一纖維數目，並在第二組區域中具有第二纖維數目的話，其係亦較佳。第一纖維數目與第二纖維數目可以相同或不同，且範圍為每公分2條線至每公分50條線。尤其較佳地，第一組區域之織布層具有每公分2條線至每公分10條線的第一經緯密度，且在第二組區域中具有每公分10.1條線至每公分50條線的經緯密度。
顯然的，在第一組區域與第二組區域中之根據Walz的織布密度可受到譬如織物型態、線型態/纖度與經緯密度之因子的影響。假如第一組區域與第二組區域的不同點僅僅
是這些因子之其中一個的話，那麼則可在第一組區域與第二組區域之間得到根據Walz的不同織布密度。有關於其中兩個因素或全部因素，第一組區域與第二組區域當然亦會不同。
一般而言，用來形成本發明物品的該些織布層與/或一織布層具有線纖度大約100分德士至大約8000分德士的線，其係無關於在第一組區域與第二組區域中佔主要的織物或經緯密度。此外，用來形成本發明物品的該些織布層與/或一織布層具有每公分2條線至每公分50條線的經緯密度，其係無關於在第一組區域與第二組區域中佔主要的織線或線纖度。無關於佔主要的經緯密度或線纖度，該織布層當然在第一組區域與第二組區域中具有平紋織物或斜紋織物或緞紋織物，以形成本發明物品。
第二組區域較佳地形成該織布層總面積之至少20%與最多80%的面積百分比。第二組區域的面積百分比尤其較佳地共計為織布層總面積的30%與60%之間，最特別較佳地是40%與50%之間。第二組區域較佳地不會設計成在織布層內具黏性。替代地，該織布層較佳具有複數個第二組區域，藉此，第二組區域例如與複數個第一組區域彼此隔開，但在第二組區域之間，卻仍與諸點接觸。當然，在一織布層內，有複數個非黏性的第一組區域。此外，在該織布層內，亦可能有超過兩組區域具有根據Walz的不同織布密度。第一組區域與第二組區域較佳地各自延伸於至少重複一次的選出織物上。
本發明物品的織布層較佳地具有纖維析出阻抗，其係
共計為與第一組區域一樣具有相同線纖度與相同經緯密度之相同型態織物之織布的200%至700%穿線析出阻抗。此外，該織布層具有穿線析出阻抗，其係共計為與第二組區域一樣具有相同線纖度與相同經緯密度之相同型態織物之織布的20%至70%穿線析出阻抗。該織布層的特性因此可藉由第二組區域以有利的方式來改變。
第一組區域與第二組區域較佳地係呈細長片圖案或象棋棋盤圖案而彼此互相排列。當然，其他圖案亦有可能，譬如鑽石圖案或三角圖案。此外，亦可能的，第一或第二組區域主要地置於織布層的邊緣區域(例如，像窗口框架)，且其他組的區域則置於織布層的中心區域。在反彈道物品之兩連續織布層的情形中，該連續織布層具有實質相同或不同架構。在不同架構的情形中，例如，第一織布層在邊緣區域具有第一組區域，並在中心區域具有第二組區域，然而，第二織布層在邊緣區域具有第二組區域，並在中心區域具有第一組區域。
形成反彈道物品之織布層的線較佳地為芳族聚醯胺線，或具有超高分子重量之聚乙烯線或具有超高分子重量之聚丙烯線或聚苯并噁唑或聚苯并噻唑線。聚對苯二甲醯對苯二胺纖維線，譬如那些以Teijin Aramid GmbH公司的商品名TWARON®
上市者尤其較佳。當然，對有助於設置在一織布層內之織布密度之部分改變的不同線而言，其係亦有可能。
形成反彈道物品之織布層之線的纖維強度，其係較佳地大於根據ASTM D-885的2000百萬帕斯卡。
根據主要申請項之反彈道物品以及根據獨立申請項的實施例，其係較佳地使用來產生保護性衣物，譬如防彈保護背心。當然，本發明物品亦可經由織布層的相應設計，來確保免於刺穿。
圖1概要地顯示用來製造本發明物品之織布層的織物設計。在區域A中，該織布層具有例如根據Walz為37%織布密度的平紋織物1/1。在區域B中，織布層具有緞紋織物1/5(計數2,2,3,4,4)，藉此，例如根據Walz的織布密度為16%。區域B因此係為第一組的發明性區域，其係並且與為第二組區域的區域A呈棋盤式排列地放置。圖1所顯示的織物設計具有織布層，根據實例1的包裝係從以形成，以用於隨後的射擊測試。
圖2概要地顯示具有相應負數之相同緞紋織物之織布的織物設計。在這裡所顯示的區域C中，織布層具有5/1緞紋織物(計數2,2,3,4,4)，然而，區域C’具有1/5緞紋織物(計數2,2,3,4,4)。儘管在區域C與C’中不同型態的織物，在該兩區域中，例如根據Walz的織布密度係為16%。在圖2的示範性實施例中，1/5緞紋織物(區域C’)係以兩次重複來顯示，且5/1緞紋織物(區域C)係以一次重複來顯示。圖2所示的織物設計具有織布層，其中根據比較性實例3的包裝係為了以下射擊測試而產生。
在該實例與在該比較性實例中用來生產織布層的線係為具有根據ASTM-D885之強度3384百萬帕斯卡與有效纖
度960分德士的芳族聚醯胺線，其係由Teijin Aramid GmbH以商品名TWARON®
930分德士f1000所販售。芳族聚醯胺具有1.44公克/立方公分的密度。
複數個包裝，由複數個織布層所形成的每一個均會予以測試。
根據比較性實例1的物品-與/或包裝-包含26層連續織布層，每一織布層擁有1/1緞紋織物與10.5/公分×10.5/公分的經緯密度(TC)。就這些織布層的每一層而言，根據Walz的織布密度係為37%。
根據比較性實例2的包裝亦從26層織布層形成，但是每一織布層均具有1/5緞紋織物(計數2,2,3,4,4)。經緯密度係為10.5/公分×10.5/公分。就這些織布層的每一層而言，根據Walz的織布密度係為16%。
根據實例1的本發明物品包含26層織布層，其兩組區域具有不同的織布密度。形成本發明物品的每一織布層擁有具1/5緞紋織物(計數2,2,3,4,4)與10.5/公分×10.5/公分之經緯密度的第一組區域，以作為諸區域。就此第一組區域而言，根據Walz的該織布密度共計16%。第二組區域係由在擁有1/1平紋織物與經緯密度為10.5/公分×10.5/公分之織布層內的區域所形成。本第二組區域之根據Walz的織布密度係為37%。在呈平紋織物之區域與呈緞紋織物之區域之間的比為1：1，藉此，緞紋織物在經向與緯向上具有兩次重複，且平紋織物在經向與緯向具有六次重複。根
據Walz的織布密度可根據先前所示的公式而計算如下：DG(第二組，1/1平紋織物：960分德士：10.5×10.5/公分
)=37% DG(第一組，1/5緞紋織物：960分德士：10.5×10.5/公分
)=37%×0.44(校正因子)=16%
本發明物品的織布層係藉由在穿線組中的饋送所產生，如在具有多臂織機之劍桿織機上的黑多臂織商品。需要六桿，以饋送該些線，以用來在平紋織物中的區域生產區域，並需要六桿，以饋送該些線，以用來在緞紋織物中的區域生產。
根據比較性實例3的包裝包含26層織布層。該織布層係以實例1所描述的方法來生產，以致使每一織布層能夠具有兩不同織物。然而，根據Walz的織布密度在該織布層內相同，儘管織物不同。所使用的織物包括1/5緞紋織物(計數2,2,3,4,4)與5/1緞紋織物(計數2,2,3,4,4)，在所有區域中，根據Walz的織布密度係為16%。
析出阻抗係在使用以形成比較性實例1至3與實例1之物品的織布層上所決定。為了如此進行，各在經與緯向上的五條織布細長片係從一織布層準備。織布細長片的長度係為30公分，且寬度是在6與8公分之間，其係取決於織布的型態。每一織布細長片係摺成5公分的織布寬度。欲測試的穿線係放置在織布細長片的中心，並因而分別在織布細長片的頂側與織布細長片的底側上，從織布細長布移除10公分，以致於此10公分穿線仍然在織布細長片合成物中。在織布細長片底側上，所移除的穿線隨後會予以切成1公分的自由長度。織布細長片隨後會以先前予以移除並切割之穿線仍然自由的此種方式而以織布夾具在底部予以夾住。暴露在頂部的穿線係以具有最小可能張力的線夾具來夾住。將線從10公分長織布合成物析出所需要的最大力係以牛頓為單位來測量。析出阻抗令人理解為所測量之十個測試值全部的算術平均值。線析出速度係為50毫米/分鐘。
析出阻抗的測量結果係綜合在表1中。
由上述方法所決定之具有織布密度37%之織布的析出阻抗(比較性實例1)，其係因此比具有織布密度16%之織布的析出阻抗(比較性實例2)還大因子10。雖然在比較性實例3中該些織布層之根據Walz的織布密度對應在比較性實例2中根據Walz的織布密度，但是由於交替織物的使用，比較性實例3之織布層中的析出阻抗大約高一半。形成根據實例1之本發明物品的織布層具有析出阻抗，該析出阻抗會比具有較低織布密度之織布的析出阻抗(比較性實例2)更高，但卻比具有更高織布密度之織布的析出阻抗(比較性實例1)更低。不同織布密度的使用因此影響不同的析出阻抗，以致於析出阻抗-像織布密度-係為在織布層中纖維移動率的一種測量。
由於109牛頓的穿線析出阻抗，根據實例1之本發明物品的織布層具有一析出阻抗，其共計為根據比較性實例2織布之析出阻抗的378%，亦即，與第一組區域擁有具相同線纖度與相同經緯密度之相同型態織物的織布，就是在1/5緞紋織物中的區域。由於109牛頓的穿線析出阻抗，本發明物品的織布層具有一析出阻抗，其共計為根據比較性實例1織布之析出阻抗的35%，亦即，與第二組區域擁有具相同線纖度與相同經緯密度之相同型態織物的織布，就是在平紋織物中的區域。
就比較性實例1至3與實例1各個而言，每一型態彈藥的三種包裝會予以測試，每一包裝(~5.2公斤/平方公尺)具有26層織布，其係並且在10公尺的範圍以每一型態的彈藥開火八次，以決定V50
值與吸收能量。V50
值意指在所陳述的速度上有50%穿透可能性。Weible黏土方塊放置在該些包裝後面。該能量吸收係以1/2mv2
來計算，m是子彈重量，以公斤為單位，且v為V50
的速率，以米/秒為單位。
在檢測背景毀壞(下文稱為傷口)的第二測試中，會使用Weible黏土方塊。已知傷口可藉由遠離威脅(射擊側)側上子彈所造成的膨脹來測量。為了決定該傷口，每一包裝係放置在Weible黏土方塊前面，並且以大約範圍為434公尺/秒至443公尺/秒的固定速率，從5公尺的距離，開火8次。隨後，四次的射擊目標是在該包裝的外部區域上，且四次的射擊是朝向該包裝的內部區域上。由於選出的子彈速度，所以沒有任何穿透射擊，但卻替代地僅僅為嵌入子彈。從每一款設計與每一型態彈藥之這八次射擊的平均傷口，係以穿透進入黏土的深度來計算，以毫米為單位。
該射擊測試結果的個別平均係歸納於表2與3中。
如表2所示，根據比較性實例2(緞紋織物)所建立的包裝具有當以0.44Magnum開火時493公尺/秒的V50
值，以及相應的能量吸收1896焦耳。然而，當此一包裝予以開火時的傷口共計為59毫米。無論如何，來自比較性實例1(平紋織物)的包裝具有當開火時的488公尺/秒子彈速度V50
以及1858焦耳的能量吸收。在此情形中的傷口僅僅是50毫米。因此，該開放式緞紋織物(比較性實例2)係由相較於平紋織物(比較性實例1)的高能量吸收來特徵化，但是對於該傷口，卻明顯比平紋織物更差。本發明物品(實例1)具有497公尺/秒的V50
值，其係對應1927焦耳的能量吸收。根據實例1包裝的傷口係為54毫米。與純緞紋織物層之包裝相較之下，本發明物品甚至顯示能量吸收的增加，結果令那些熟諳該技藝者而言非常驚訝且無法預知，因而可改善反彈道特性。此外，亦令人十分驚訝地，根據實例1包裝的傷口值會稍微大於根據比較性實例1之包裝的傷口值，但是相較於根據比較性實例2包裝的傷口，其係卻可得到明顯改善。相較於根據比較性實例3與實例1的包裝，亦令人驚訝地發現到，在一織布層內不同型態織物的存在不會導致能量吸收與傷口的改善，但可替代性地，亦必須有不同型態織物的不同織布密度。在織布層(實例1)內平紋織物與緞紋織物的組合中，緞紋織物的良好反彈道特性驚人地結合平紋織物的穩定性。以此方式產生的織布層，相較於純平紋織物，具有在開火時更好的能量吸收，且相較於純緞紋織物，具有改善的傷口作用，以及明顯改善的操作能力。
根據表3，當以0.357Magnum開火時，純緞紋織物層(比較性實例2)之包裝的能量吸收會稍微大於本發明物品(實例1)的能量吸收，但是當使用本發明物品時，該傷口會明顯低於射擊具有純緞紋織布層之包裝所產生的傷口。
A．．．區域
B．．．區域
C．．．區域
C’．．．區域
為了舉例說明，本發明係依據兩說明圖式更詳細地說明。
第1圖概要地顯示用來形成本發明反彈道物品之織布的織物設計。
第2圖概要地顯示一比較性織布層的織物設計。
A．．．區域
B．．．區域
Claims (24)
- 一種反彈道物品，其係包括具有根據ASTM D-885之至少1100百萬帕斯卡強度的纖維線織布層，其特徵為：在至少一個別織布層內，具有不同織布密度的至少兩組區域，藉此第一組區域具有根據Walz為8%至31%的織布密度，且第二組區域具有根據Walz為32%至80%的織布密度。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第一組區域具有根據Walz為8%至25%的織布密度，且第二組區域具有根據Walz為32%至70%的織布密度。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第一組區域具有根據Walz為8%至20%的織布密度，且第二組區域具有根據Walz為32%至50%的織布密度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之反彈道物品，其中第一組區域具有第一型態的織物(weave)，且第二組區域具有第二型態的織物，且第一與第二型態的織物彼此不同。
- 如申請專利範圍第4項之反彈道物品，其中第一型態的織物係為緞紋織物。
- 如申請專利範圍第5項之反彈道物品，其中該緞紋織物係為1/5或1/4織物。
- 如申請專利範圍第4項之反彈道物品，其中第二型態的織物係為平紋織物或斜紋織物。
- 如申請專利範圍第7項之反彈道物品，其中該斜紋織物 係為2/1斜紋織物或1/4斜紋織物，且平紋織物係為1/1平紋織物。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第一組區域的線具有第一線纖度，且第二組區域的線具有第二線纖度，在一織布層內，第一與第二線纖度彼此不同。
- 如申請專利範圍第9項之反彈道物品，其中第一線纖度係為100分德士至1000分德士且第二線纖度係為1050分德士至8000分德士。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第一組區域的線具有第一線纖度，且第二組區域的線具有第二線纖度，在一織布層內，第一與第二線纖度會相同。
- 如申請專利範圍第9項或第11項之反彈道物品，其中第一線纖度與第二線纖度的範圍是在100分德士至8000分德士。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第一組區域具有第一經緯密度，且第二組區域具有第二經緯密度，且在一織布層內的第一與第二經緯密度會彼此不同。
- 如申請專利範圍第13項之反彈道物品，其中第一組區域的經緯密度為每公分2條線至每公分10條線，且第二組區域的經緯密度為每公分10.1條線至每公分50條線。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第一組區域具有第一經緯密度，且第二組區域具有第二經緯密度，且在一織布層內的第一與第二經緯密度會相同。
- 如申請專利範圍第13項或第15項之反彈道物品，其中第一經緯密度與第二經緯密度的範圍為每公分2條線至每公分50條線。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第二組區域具有一織布層總面積至少20%與最多80%的百分比面積。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中該織布層具有穿線析出阻抗(thread extraction resistance)，共計為織布之穿線析出阻抗的200%至700%，其與第一組區域一樣具有相同線纖度與相同經緯密度的相同型態織物。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中該織布層具有穿線析出阻抗，其係為與第二組區域一樣具有相同線纖度與相同經緯密度之相同型態織物之織布的20%至70%穿線析出阻抗。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第一組區域與第二組區域係呈彼此相對的象棋棋盤圖案來排列。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中第一組區域與第二組區域係呈彼此相對的細長片圖案來排列。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中該些線係為芳族聚醯胺線或具有超高分子重量的聚乙烯或具有超高分子重量的聚丙烯或聚苯并噁唑或聚苯并噻唑線。
- 如申請專利範圍第1項之反彈道物品，其中該些線纖維具有根據ASTM-D885之大於2000百萬帕斯卡的強度。
- 一種反彈道物品之用途，其係根據申請專利範圍第1至23項中任一項之物品，用來生產保護性布料。
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