专利名称：一种新型防弹结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及防弹材料领域，具体涉及一种新型防弹结构，具有该结构的复合材料适用于软质、硬质防弹衣、防弹头盔及防弹装甲等与高速冲击相关的防护材料。
背景技术：
有机纤维防弹材料以往选用的结构是传统的机织物结构(平纹组织、方平组织、 斜纹组织、缎纹组织等)，在普通织机上按一定的工艺制造成为织物。根据防弹等级的要求， 将多层这样的织物绗缝在一起，放在服装的夹层中，成为具有防弹功能的服装。传统的机织物结构具有可加工性好、工艺成熟、穿着舒适性好、卷装大的优点，是目前采用较多的一种防弹结构。由于在传统机织物结构中纤维的屈曲较大、交错点多，在承受弹丸冲击时，冲击波易在纤维交错点处产生叠加而引起纤维的断裂，因而此种结构的防弹性能较差，材料的整
体重量较重。从八十年代末开始，纤维单向排列结构逐步成为有机纤维在防弹领域应用最多采用的结构。在UD纤维复合材料中，纤维彼此平行、伸直排列，与在织物结构中纤维屈曲和相互交织的握持效应不同，此种结构比织物结构更有利于弹击时产生的冲击波沿纤维的轴向传播，因而增加有效承载纤维的根数，从而更有利于防弹性能的提高，大大降低了材料的
整体重量。但生产UD结构的材料需特殊的设备和技术，仅有少数企业掌握此项技术，生产成本高且生产效率较低。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种防弹性能高、 重量轻且可加工性好、加工简单、穿着舒适性好的新型防弹结构。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种新型防弹结构，由3个系统的纱线组成，其中第1系统纱线分别铺设在不同的平行平面内，第2系统纱线铺设在第1系统纱线的不同的平行平面之间且与第1系统纱线互相垂直；且在每个平面内的纱线均是平行、顺直排列；第3系统纱线与第1和第2系统纱线所在平面垂直，且第3系统纱线屈曲设置将第1和第2系统纱线联结为一个整体。进一步地，所述第3系统纱线的延伸方向与第1系统纱线相互垂直。进一步地，所述第1和第2系统纱线采用拉伸强度不小于20g/D、拉伸模量不小于 800g/D、拉伸断裂伸长率不大于5%的有机纤维。进一步地，所述有机纤维为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、芳族聚酰胺纤维、 超高分子量聚乙烯醇(UHMWPVA)纤维、聚亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维或聚亚苯基苯并二噻唑(PBET)纤维。进一步地，所述第3系统纱线采用拉伸断裂强度大于4g/D，拉伸模量大于50g/D，
3拉伸断裂伸长率大于200%的聚酰纤维或聚酰胺纤维。进一步地，所述第1系统纱线和第2系统纱线占纱线总量的比率在80%以上，第3 系统纱线所占的比率不超过20 %。进一步地，所述第1系统纱线和第2系统纱线为经过浸胶液处理的纱线，干燥后含胶率小于20% ；所述胶液为聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIQ、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、聚醋酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯酸酯或聚氨酯的胶液。进一步地，所述第1系统纱线和第2系统纱线用聚酰胺纤维、聚酯纤维或聚氨酯纤维进行包缠，包缠按“S”向和“Z”向两个方向先后缠绕，捻度大于3个捻回/厘米。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果本实用新型通过特殊的结构设计在经过改造的传统的织机上生产出具有类似UD 结构的纤维排布的特殊织物，这样的织物与树脂基体复合后具有与UD复合材料相近的较好的防弹性能，同时由于是采用了传统设备生产，又具有加工成本低、加工效率高、加工简单、卷装大的优点，因而产品具有极好的性价比。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的新型防弹结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1所示，本实用新型的防弹结构，由3个系统的纱线组成(第1系统纱线1、第 2系统纱线2和第3系统纱线3)，第1系统纱线1和第2系统纱线2是防弹的主承载纤维， 第3系统纱线3起到固定和传递冲击波的作用。其中第1系统纱线1分别铺设在不同的平行平面内，第2系统纱线2铺设在第1系统纱线1的不同的平行平面之间且与第1系统纱线1互相垂直；且在每个平面内的纱线均是平行、顺直排列；这种排列发生有助于冲击波的传播，并能使纤维在承受冲击载荷时更大效率的发挥其强度和模量优势。第3系统纱线3 与第1系统纱线1和第2系统纱线2所在平面垂直，且第3系统纱线3屈曲设置将第1系统纱线1和第2系统纱线2联结为一个整体。其中，第3系统纱线3的延伸方向与第1系统纱线1相互垂直。第3系统纱线3具有极大的屈曲，由于第3系统纱线3与主承载纤维所在的平面垂直，并与冲击载荷的前进方向平行。因而有助于冲击波沿着纤维的轴向传播至更远的区域，从而调动更多的纤维同时承受冲击载荷，最终使材料达到更高的防弹水平。为保证材料的防弹性能，第1系统纱线1和第2系统纱线2占纱线总量的比率最好在80%以上，第3系统纱线3所占的比率最好不超过20%。第1系统纱线1和第2系统纱线2采用拉伸断裂强度不小于20g/D，拉伸模量不小于800g/D，断裂伸长率不大于5%的有机纤维。这样的有机纤维可以是超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、聚亚苯基苯并二噁唑纤维、聚亚苯并二噻唑或超高分子量聚乙烯醇纤维等具有高强、高模的有机纤维。第3系统纱线3采用拉伸断裂强度大于4g/D，拉伸模量大于50g/D，拉伸断裂伸长率大于200%的聚酰纤维或聚酰胺纤维。第1系统纱线1和第2系统纱线2在加工前浸入SIS、SBS、EVA、聚丙烯酸酯、聚氨酯等热塑性树脂的胶液，干燥后控制小于20%含胶率。这些树脂作为基体材料存在于加工成型的防弹结构中。第1系统纱线1和第2系统纱线2还可用聚酰胺纤维、聚酯纤维或聚氨酯纤维进行包缠，改善束纤维抵抗冲击的整体性，以利于防弹性能的提高。包缠按“S”向和“Z”向两个方向先后缠绕，捻度大于3个捻回/厘米。按上述结构制成的纤维集合体与热塑性或热固性树脂复合，通过热压成型构成片材或板材。作为基体的树脂材料包括环氧树脂、不饱和树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、聚丙烯酸酯、聚氨酯树脂、聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯树脂。在这些基体树脂中，可以添加其他反应组份和增韧剂、增塑剂、增溶剂、无机填料等添加剂，以改善其物理机械性能和与纤维粘合的界面。基体树脂在复合材料中的含量(含胶率)是影响材料防弹性能的一个重要因素。 含胶率过高，则复合材料中有效的承载纤维含量小，会导致材料防弹性能较低。含胶量过低，则纤维之间的粘合差、基体树脂分布不均勻，不利于冲击波传播，也会导致材料的防弹性能下降。通过试验测试，含胶率在10% -30%时防弹性能较好。综上所述，本实用新型的防弹结构综合了传统机织物结构与UD结构各自的优点。 在具有可加工性好、加工简单、穿着舒适性好、卷装大的特点外，还具有与纤维单向排列结构相似的纤维分布，即每层中的主承载纤维平行、顺直排列。并且此结构与树脂基体复合后，基体也同时参与对冲击波的分散，可达到较高的防弹水平，因而产品具有极好的性价比。最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种新型防弹结构，其特征在于由3个系统的纱线组成，其中第1系统纱线分别铺设在不同的平行平面内，第2系统纱线铺设在第1系统纱线的不同的平行平面之间且与第1系统纱线互相垂直；且在每个平面内的纱线均是平行、顺直排列；第3系统纱线与第1和第2系统纱线所在平面垂直，且第3系统纱线屈曲设置将第1 和第2系统纱线联结为一个整体。
2.根据权利要求1所述的新型防弹结构，其特征在于所述第3系统纱线的延伸方向与第1系统纱线相互垂直。
3.根据权利要求1或2所述的新型防弹结构，其特征在于所述第1和第2系统纱线采用拉伸强度不小于20g/D、拉伸模量不小于800g/D、拉伸断裂伸长率不大于5%的有机纤维。
4.根据权利要求3所述的新型防弹结构，其特征在于所述有机纤维为超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯醇纤维、聚亚苯基苯并二噁唑纤维或聚亚苯基苯并二噻唑纤维。
5.根据权利要求4所述的新型防弹结构，其特征在于所述第3系统纱线采用拉伸断裂强度大于4g/D，拉伸模量大于50g/D，拉伸断裂伸长率大于200%的聚酰纤维或聚酰胺纤维。
6.根据权利要求5所述的新型防弹结构，其特征在在于所述第1系统纱线和第2系统纱线占纱线总量的比率在80%以上，第3系统纱线所占的比率不超过20%。
7.根据权利要求4所述的新型防弹结构，其特征在于所述第1系统纱线和第2系统纱线为经过浸胶液处理的纱线，干燥后含胶率小于20% ；所述胶液为聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯或聚氨酯的胶液。
8.根据权利要求4所述的新型防弹结构，其特征在于所述第1系统纱线和第2系统纱线用聚酰胺纤维、聚酯纤维或聚氨酯纤维进行包缠，包缠按“S”向和“Z”向两个方向先后缠绕，捻度大于3个捻回/厘米。
专利摘要本实用新型公开了一种新型防弹结构，防弹结构由3个系统的纱线组成，其中第1系统纱线分别铺设在不同的平行平面内，第2系统纱线铺设在第1系统纱线的不同的平行平面之间且与第1系统纱线互相垂直；且在每个平面内的纱线均是平行、顺直排列；第3系统纱线与第1和第2系统纱线所在平面垂直，且第3系统纱线屈曲设置将第1和第2系统纱线联结为一个整体。本实用新型的防弹结构除具有可加工性好、加工简单、穿着舒适性好、卷装大的特点外，还具有与UD复合材料相近的较好的防弹性能；此结构与树脂基体复合后，基体也同时参与对冲击波的分散，可达到较高的防弹水平，产品具有极好的性价比。
文档编号D03D13/00GK202329422SQ201120394690
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者周庆 申请人:北京普诺泰新材料科技有限公司