TWI668405B - Efficient cushioning bulletproof vest - Google Patents

Abstract

本案係揭露一種高效緩衝型防彈背心，包含：一吸震墊片；複數組抗彈纖維布，設置於該吸震墊片之上；以及一外層布，設置於該等抗彈纖維布之上；其中該吸震墊片係為包括一能量消散膠體材料的一複合材料，且各組抗彈纖維布包括交錯疊合的兩層編織層。藉此，由於本發明實施例之高效緩衝型防彈背心包含吸震墊片，其進一步提高防彈背心的抗剪切性能，能有效降低子彈對人體之衝擊力。

Description

高效緩衝型防彈背心

本發明係關於一種防彈背心，且特別是關於一種高效緩衝型防彈背心。

一般防彈背心係於其內設置抗彈纖維布，以達到防彈的效果，並以抗彈纖維布之層數的多寡，決定防彈背心的抗彈性能。

這種防彈背心雖可達到防彈效果，但由於其抗剪切性能較弱，當穿著此防彈背心的人被子彈擊中時，子彈對人體之衝擊力仍會造成一定程度之傷害。此外，現有的防彈背心並無特別為女性設計製作的款式，造成女性穿著時舒適感不佳；若要解決此問題，則須於防彈背心之胸線處進行剪切再接合，這樣的方式會造成防彈背心內部之抗彈纖維布的抗彈性能降低。

因此，如何提出一種防彈背心，能有效前述問題，係為本案所積極揭露之處。

本發明之一目的在於提出一種高效緩衝型防彈背心，除了達到防彈效果外，更能有效降低子彈對人體之衝擊力。

為達上述目的及其他目的，本發明提出一種高效緩衝型防彈背心，包含：一吸震墊片；複數組抗彈纖維布，設置於該吸震墊片之上；以及一外層布，設置於該等抗彈纖維布之上；其中該吸震墊片係為包括一能量消散膠體材料的一複合材料，且各組抗彈纖維布包括交錯疊合的兩層編織層。

於本發明之一實施例中，該複合材料係藉由混練一組合物，以及發泡成型該組合物所製得，其中該組合物包括：主基材，其係佔該組合物總重的50~80 wt%，該主基材包括：醋酸乙烯酯；乙烯/醋酸乙烯酯共聚物；次基材，其係佔該組合物總重的10~40 wt%，該次基材包括：聚乙烯；苯乙烯丁二烯橡膠；熱塑性彈性體；及添加劑，其係佔該組合物總重的1~20 wt%，其中該吸震墊片的密度係介於0.20~0.50之間，且其發泡倍率係介於20~40之間。

於本發明之一實施例中，該次基材進一步包括二元矽氧化物材料，該二元矽氧化物材料包含：二氧化矽顆粒；及聚二甲基矽氧烷。

於本發明之一實施例中，該添加劑係選自由發泡劑、發泡助劑、架橋劑、架橋助劑、色粒及填充劑所組成之群組。

於本發明之一實施例中，該兩層編織層為一第一編織層及一第二編織層，該第一編織層係以複數第一經線及複數第一緯線編織而成，各該第一經線的編織方向為一第一編織方向，該第二編織層係以複數第二經線及複數第二緯線編織而成，各該第二經線的編織方向為一第二編織方向，且該第二編織方向與該第一編織方向相夾之角度介於10度至60度。

於本發明之一實施例中，該第二編織方向與該第一編織方向相夾之角度為45度。

於本發明之一實施例中，該兩層編織層皆以一體成型織法所製成。

於本發明之一實施例中，該外層布係為一防潑抗磨結構。

於本發明之一實施例中，該吸震墊片的厚度介於6 mm 至9 mm。

藉此，由於本發明實施例之高效緩衝型防彈背心包含吸震墊片，其進一步提高防彈背心的抗剪切性能，能有效降低子彈對人體之衝擊力。在某些實施例中，各組抗彈纖維布包括交錯疊合的兩層編織層，且該兩層編織層皆以一體成型織法所製成，當欲以該等彈纖維布製作適合女性之高效緩衝型防彈背心時，毋須在其胸線部位進行裁切，可保持該等彈纖維布的完整性，從而保持高效緩衝型防彈背心的抗彈性能。

為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明所附之圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的申請專利範圍。說明如後：

圖1係為本發明一實施例之高效緩衝型防彈背心100的部分示意圖。要注意的是，為了更清楚顯示本案之技術特徵，圖1中僅繪示該高效緩衝型防彈背心100之正面一層，並省略部分細節。

如圖1所示，該高效緩衝型防彈背心100包含一吸震墊片11、複數組抗彈纖維布13以及一外層布15。該等抗彈纖維布13設置於該吸震墊片11之上，而該外層布15設置於該等抗彈纖維布13之上。在本實施例中，該吸震墊片11係為包括一能量消散膠體材料（Energy Dissipating Gel Material, EDGM）的一複合材料，且各組抗彈纖維布13包括交錯疊合的兩層編織層。

由於能量消散膠體材料的材料性質，其在遇到強大衝擊或剪切力時，可以瞬間變成高黏度甚至變硬，用於吸收衝擊力。因而，該能量消散膠體材料可被視為一種智慧型的防護材料，在本實施例中係用於抵擋子彈。

不同於傳統的剪切增稠流體（Shear Thickening Fluid, STF）材料，能量消散膠體材料於應用時不會受到需要以流體方式塗佈於載體上之限制（使用塗佈法之衝擊能量吸收較低），可將剪切增稠流體原材直接固（膠體）化成為能量消散膠體材料，強化能量吸收效果。此外，這種能量消散膠體材料能完全相容於聚胺酯（Polyurethane, PU）與乙烯/醋酸乙烯酯共聚物（Ethylene Vinyl Acetate, EVA），將其製成複合材料，便可直接應用於防彈背心上，達到耐衝擊、吸震的效果。

在一實施例中，該複合材料係藉由混練一組合物，以及發泡成型該組合物所製得，其中該組合物包括：主基材，其係佔該組合物總重的50~80 wt%；次基材，其係佔該組合物總重的10~40 wt%；及添加劑，其係佔該組合物總重的1~20 wt%。該主基材可包括：醋酸乙烯酯、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。該次基材可包括聚乙烯、苯乙烯丁二烯橡膠、熱塑性彈性體。此外，該吸震墊片11的密度係介於0.20~0.50之間，且其發泡倍率係介於20~40之間。

舉例來說，在該乙烯/醋酸乙烯酯共聚物中，醋酸乙烯酯之含量係佔該乙烯/醋酸乙烯酯共聚物之總重的60~90 wt%。

在一實施例中，該組合物係包含5~10 wt%的醋酸乙烯酯及40~63 wt%的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物；該組合物係包含6~18 wt%的聚乙烯、3~6 wt%的苯乙烯丁二烯橡膠及2~4 wt%的熱塑性彈性體。

該熱塑性彈性體例如為苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯嵌段共聚物，而該添加劑可選自由發泡劑、發泡助劑、架橋劑、架橋助劑、色粒及填充劑所組成之群組。

在某些實施例中，該次基材進一步包括二元矽氧化物材料，該二元矽氧化物材料包含二氧化矽顆粒及聚二甲基矽氧烷。舉例來說，該組合物係包含6~18 wt%的二元矽氧化物材料。

下表一係為用於該複合材料的組合物之不同的配方比例，但本發明並未限定於此。 實施例1-1 實施例1-2 實施例1-3 主基材 VA (%) 10 6 6 EVA (%) 40 54 58 次基材 PE (%) 18 15 15 SBR (%) 6 3 3 SEBS (%) 4 2 2 二元矽氧化物材料 (%) 12 10 6 添加劑 發泡劑 (%) 2.5 2.5 2.5 發泡 助劑 (%) 1.5 1.5 1.5 架橋劑 (%) 0.8 0.8 0.8 架橋 助劑 (%) 0.7 0.7 0.7 色粒 (%) 0.5 0.5 0.5 填充劑 (%) 4 4 4 表一

表1中各組成成分所佔之比例皆以重量百分比標示。其中，VA代表醋酸乙烯酯(Vinyl acetate)；EVA代表乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(Ethylene-vinyl acetate)；PE代表聚乙烯(Polyethylene)；SBR代表苯乙烯丁二烯橡膠(Styrene Butadiene rubber)；SEBS代表苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯嵌段共聚物(Styrene Ethylene Butylene Styrene Block Copolymer)，其係為一種熱塑性彈性體，上述材料皆可自市面購得。

利用上述實施例1-1之組合物製備複合材料。首先，混練如實施例1-1所述之組合物。混練的方式及製程條件並未特別限定，只要能使實施例1-1之組合物中的各個組成成分充分混合即可。在一實施例中，係先將實施例1-1之組合物放入捏合機中實施第一階段混練，混合成一可塑性之混合物，製程溫度例如控制在80℃~150℃之間，混練時間例如為15~30分鐘。隨後，進一步將該可塑性之混合物以雙滾輪延壓混練，製程溫度例如控制在80℃~130℃之間，混練時間例如為3~6分鐘。

接著，將上述經混練之組合物於一模具中發泡成型，藉此獲得一板狀複合材料。發泡成型的方式及製程條件並未特別限定，可使用本發明所屬技術領域中所習知之發泡成型方法。在一實施例中，係以一次發泡成型，使用批次式之油壓機執行架橋發泡，製程溫度例如控制在130℃~160℃之間，發泡成型時間例如為30~50分鐘，油壓機之發泡限制壓力例如為150 kg/cm ²~250 kg/cm ²。藉由控制上述製程參數，可將板狀複合材料之密度控制在0.20~0.50之間，並且將其發泡倍率控制在20~40之間。

最後，裁切所獲得之板狀複合材料，藉此獲得一吸震墊片11。經裁切後之吸震墊片11的厚度及形狀並未特別限制，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，可將所獲得之板狀複合材料裁切成具有各種不同之厚度及形狀的吸震墊片11，以符合各種不同之穿戴式防護裝置，例如：男性防彈背心、女性防彈背心、頭盔、防彈面罩、護膝、護肘。

利用實施例1-2、1-3之組合物製備複合材料的方法與上述利用實施例1-1之組合物製備複合材料的方法類似，但將實施例1-1之組合物替換為實施例1-2、1-3之組合物。

整體而言，膠體化製程係於剪切增稠溶液中添加交聯劑，再依其性質並配合模具輔以加熱的方式使其固化，將剪切增稠溶液自體發泡並塑型成所需形狀之吸震墊片11。此外，在一實施例中，所裁切之吸震墊片11的厚度可介於6 mm 至9 mm。太厚的吸震墊片11會增加高效緩衝型防彈背心100的重量，亦可能造成穿著時的不便；太薄的吸震墊片11將無法達到預期的緩衝效果。本發明之吸震墊片11的厚度並未限定於上述範圍，可視實際應用而改變。

以下係測試一般防彈背心（測試1）與本發明實施例之高效緩衝型防彈背心100（測試2）的抗衝擊性能。一般防彈背心內包含45張抗彈纖維布（在此，所述一張抗彈纖維布即為一層編織層），且不具有吸震墊片；本發明實施例之高效緩衝型防彈背心100包含三片3 mm的吸震墊片11（由上述實施例1-1之組合物所製備），與30張抗彈纖維布。

測試方法係將一般防彈背心（測試1）與本發明實施例之高效緩衝型防彈背心100（測試2）分別貼放於油泥上，油泥係用於模擬人體的胸部組織。再分別將.44麥格儂空尖金屬披覆彈打到一般防彈背心（測試1）與本發明實施例之高效緩衝型防彈背心100（測試2）上相對應的6個射擊位置P1~P6。透過測量一般防彈背心（測試1）與本發明實施例之高效緩衝型防彈背心100（測試2）所分別貼放的油泥上對應於前述6個射擊位置P1~P6的凹陷深度，便可以得知一般防彈背心（測試1）與本發明實施例之高效緩衝型防彈背心100（測試2）的抗衝擊性能。測試結果如下表二所示。 測試 測試彈種 吸震墊片 纖維布 張數 油泥凹陷深度（mm） 1 .44麥格儂空尖金屬披覆彈 無 45 P1：41 P4：42 P2：41 P5：36 P3：28 P6：50 2 .44麥格儂空尖金屬披覆彈 3 mm 共三片 30 P1：36 P4：39 P2：32 P5：26 P3：22 P6：31 表二

參照表二的測試結果，相較於一般防彈背心（測試1），當本發明實施例之高效緩衝型防彈背心100（測試2）受到.44麥格儂空尖金屬披覆彈射擊時，所有射擊位置（P1~P6）之油泥的凹陷深度，皆淺於一般防彈背心（測試1）對應之所有射擊位置（P1~P6）之油泥的凹陷深度。由此可知，本發明實施例之高效緩衝型防彈背心100的抗衝擊性能係優於一般防彈背心。

圖2係為本發明實施例之一組抗彈纖維布13，其兩層編織層的局部分解示意圖。如圖2所示，在本實施例中，該高效緩衝型防彈背心100的各組抗彈纖維布13包括交錯疊合的一第一編織層21及一第二編織層22。在此，該第一編織層21係以複數第一經線211及複數第一緯線212編織而成，且各該第一經線211的編織方向為一第一編織方向A；該第二編織層22係以複數第二經線221及複數第二緯線222編織而成，各該第二經線221的編織方向為一第二編織方向B。

在本實施例中，該第二編織方向B與該第一編織方向A相夾之角度可介於10度至60度，即該第一編織層21及第二編織層22彼此的編織方向之間所夾的角度可介於10度至60度。舉例來說，該第二編織方向B與該第一編織方向A相夾之角度可為45度，即該第一編織層21及第二編織層22彼此的編織方向之間所夾的角度可為45度。

一般防彈背心內的抗彈纖維布中，各層編織層之編織方向彼此相同。相較於一般防彈背心，在本實施例中，由於各組抗彈纖維布13包括交錯疊合之兩層編織層（即該第一編織層21及第二編織層22），其具有更佳的抗衝擊性。

以下係測試本實施例之抗彈纖維布13的抗衝擊性。測試3、4之防彈背心皆包含6 mm的吸震墊片11（由上述實施例1-1之組合物所製備）與42張抗彈纖維布（在此，所述一張抗彈纖維布即為一層編織層），其差異在於，測試3之防彈背心，各層編織層之編織方向彼此相同，而測試4之防彈背心，其各組抗彈纖維布包括交錯疊合的兩層編織層，且該兩層編織層彼此的編織方向之間所夾的角度為45度。

測試5、6之防彈背心皆包含6 mm的吸震墊片11（由上述實施例1-1之組合物所製備）與36張抗彈纖維布（在此，所述一張抗彈纖維布即為一層編織層），其差異在於，測試5之防彈背心，各層編織層之編織方向彼此相同，而測試6之防彈背心，其各組抗彈纖維布包括交錯疊合的兩層編織層，且該兩層編織層彼此的編織方向之間所夾的角度為45度。

測試方法係將防彈背心分別貼放於油泥上，油泥係用於模擬人體的胸部組織，再分別將.44麥格儂空尖金屬披覆彈（測試3、4）打到防彈背心上相對應的6個射擊位置P1~P6；以及將9 mm圓頭全金屬包覆彈（測試5、6）打到防彈背心上相對應的6個射擊位置P1~P6。透過測量測試3~6之防彈背心所分別貼放的油泥上對應於前述6個射擊位置P1~P6的凹陷深度，便可以分別比較該等防彈背心的抗衝擊性能。測試結果如下表三所示。 測試 型式 測試彈種 吸震墊片 纖維布 張數 油泥凹陷深度（mm） 3 編織方向彼此相同 .44麥格儂空尖金屬披覆彈 6 mm 42 P1：67 P4：42 P2：41 P5：18 P3：24 P6：31 4 編織方向之間所夾的角度為45度 .44麥格儂空尖金屬披覆彈 6 mm 42 P1：42 P4：35 P2：35 P5：16 P3：18 P6：28 5 編織方向彼此相同 9 mm圓頭全金屬包覆彈頭 6 mm 36 P1：25 P4：24 P2：25 P5：18 P3：18 P6：20 6 編織方向之間所夾的角度為45度 9 mm圓頭全金屬包覆彈頭 6 mm 36 P1：22 P4：23 P2：22 P5：17 P3：18 P6：18 表三

參照表三的測試結果，當測試4之防彈背心受到.44麥格儂空尖金屬披覆彈射擊時，所有射擊位置（P1~P6）之油泥的凹陷深度，皆淺於測試3之防彈背心對應之所有射擊位置（P1~P6）之油泥的凹陷深度；當測試6之防彈背心受到9 mm圓頭全金屬包覆彈射擊時，射擊位置P1~P2及P4~P6之油泥的凹陷深度，皆淺於測試5之防彈背心對應之射擊位置P1~P2及P4~P6之油泥的凹陷深度（，測試6之射擊位置P3之油泥的凹陷深度與測試5之射擊位置P3之油泥的凹陷深度相同）。由此可知，測試4、6之防彈背心（其各組抗彈纖維布包括交錯疊合的兩層編織層，且該兩層編織層彼此的編織方向之間所夾的角度為45度）的抗衝擊性能係優於測試3、5之防彈背心（其各層編織層之編織方向彼此相同）。

在本實施例中，抗彈纖維材料係由芳香族聚醯胺纖維所製成，但在其他實施例中，該抗彈纖維材料可為芳香族聚醯胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維或是其他具有類似抗彈性能的材料，而不以本實施例為限。

在一實施例中，各組抗彈纖維布13包括交錯疊合的兩層編織層，且該兩層編織層皆以一體成型織法所製成。透過一體成型織法所織成的纖維布適合用於塑形固定，其無需裁切即可製作成所需形狀。如此一來，當欲以該等彈纖維布13製作適合女性之高效緩衝型防彈背心100時，便毋須在其胸線部位進行裁切，可保持該等彈纖維布13的完整性，從而保持高效緩衝型防彈背心100的抗彈性能。

在一實施例中，該外層布15可為一防潑抗磨結構，例如為100 %尼龍，其亦具方便穿戴的優點。

承上述說明，由於本發明實施例之高效緩衝型防彈背心包含吸震墊片，其進一步提高防彈背心的抗剪切性能，能有效降低子彈對人體之衝擊力。在某些實施例中，各組抗彈纖維布包括交錯疊合的兩層編織層，且該兩層編織層皆以一體成型織法所製成，當欲以該等彈纖維布製作適合女性之高效緩衝型防彈背心時，毋須在其胸線部位進行裁切，可保持該等彈纖維布的完整性，從而保持高效緩衝型防彈背心的抗彈性能。

本發明在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧高效緩衝型防彈背心

11‧‧‧吸震墊片

13‧‧‧抗彈纖維布

15‧‧‧外層布

21‧‧‧第一編織層

211‧‧‧第一經線

212‧‧‧第一緯線

22‧‧‧第二編織層

221‧‧‧第二經線

222‧‧‧第二緯線

［圖1］係為本發明一實施例之高效緩衝型防彈背心的部分示意圖。 ［圖2］係為本發明實施例之一組抗彈纖維布，其兩層編織層的局部分解示意圖。

Claims (10)

1. 一種高效緩衝型防彈背心，包含： 一吸震墊片； 複數組抗彈纖維布，設置於該吸震墊片之上；以及 一外層布，設置於該等抗彈纖維布之上； 其中該吸震墊片係為包括一能量消散膠體材料的一複合材料，且各組抗彈纖維布包括交錯疊合的兩層編織層。
2. 如請求項1所述之高效緩衝型防彈背心，其中該複合材料係藉由混練一組合物，以及發泡成型該組合物所製得，其中該組合物包括： 主基材，其係佔該組合物總重的50~80 wt%，該主基材包括： 醋酸乙烯酯； 乙烯/醋酸乙烯酯共聚物； 次基材，其係佔該組合物總重的10~40 wt%，該次基材包括： 聚乙烯； 苯乙烯丁二烯橡膠； 熱塑性彈性體；及 添加劑，其係佔該組合物總重的1~20 wt%， 其中該吸震墊片的密度係介於0.20~0.50之間，且其發泡倍率係介於20~40之間。
3. 如請求項2所述之高效緩衝型防彈背心，其中該次基材進一步包括二元矽氧化物材料，該二元矽氧化物材料包含： 二氧化矽顆粒；及 聚二甲基矽氧烷。
4. 如請求項2所述之高效緩衝型防彈背心，其中該添加劑係選自由發泡劑、發泡助劑、架橋劑、架橋助劑、色粒及填充劑所組成之群組。
5. 如請求項2所述之高效緩衝型防彈背心，其中該熱塑性彈性體係為苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯嵌段共聚物。
6. 如請求項1所述之高效緩衝型防彈背心，其中該兩層編織層為一第一編織層及一第二編織層，該第一編織層係以複數第一經線及複數第一緯線編織而成，各該第一經線的編織方向為一第一編織方向，該第二編織層係以複數第二經線及複數第二緯線編織而成，各該第二經線的編織方向為一第二編織方向，且該第二編織方向與該第一編織方向相夾之角度介於10度至60度。
7. 如請求項6所述之高效緩衝型防彈背心，其中該第二編織方向與該第一編織方向相夾之角度為45度。
8. 如請求項1所述之高效緩衝型防彈背心，其中該兩層編織層皆以一體成型織法所製成。
9. 如請求項1所述之高效緩衝型防彈背心，其中該外層布係為一防潑抗磨結構。
10. 如請求項1所述之高效緩衝型防彈背心，其中該吸震墊片的厚度介於6 mm 至9 mm。