Nuovo abbigliamento in materiale composito morbido resistente alle coltellate con fibre ad alte prestazioni

Nel mondo di oggi, nel contesto della pace e dello sviluppo, le guerre locali non si sono mai fermate e di tanto in tanto si sono verificati attacchi terroristici. Pertanto, la ricerca e lo sviluppo di dispositivi di protezione militari e di polizia ha sempre attirato molta attenzione. Per il mio paese, sulla base dello stretto controllo del paese su armi e munizioni, le minacce affrontate dalla polizia in prima linea provengono principalmente da perforazioni, percosse, hacking, ecc. del corpo umano da parte di oggetti appuntiti come pugnali e coltelli. Secondo le statistiche della China Police Network, dalla fondazione della Nuova Cina, più di 14000 agenti di polizia degli organi di pubblica sicurezza in tutto il paese sono morti eroicamente e più di 100{4}} agenti di polizia sono morti stato ferito. Secondo le statistiche nella prima metà del 2020, un totale di 169 agenti di polizia sono stati uccisi in servizio. La maggior parte dei decessi e dei feriti della polizia sono legati all'uccisione di strumenti come pugnali e baionette. Come difendersi efficacemente dagli attacchi fisici di queste armi da mischia? Garantire la sicurezza personale degli agenti di polizia è sempre stato un argomento importante nella ricerca sulle attrezzature di polizia.

L'abbigliamento a prova di coltellata è un tipo di equipaggiamento in grado di impedire efficacemente che armi affilate e armi affilate attacchino le parti protettive da diverse angolazioni e riducono la minaccia di coltellate alle parti protettive del corpo umano. Dopo anni di ricerca e sviluppo, gli indumenti resistenti alle coltellate si sono gradualmente sviluppati da indumenti resistenti alle coltellate a indumenti morbidi resistenti alle coltellate, tenendo conto sia delle prestazioni d'uso che dell'adattabilità ambientale. Gli indumenti resistenti alle coltellate realizzati con nuovi materiali in fibra ad alte prestazioni non solo possono soddisfare i requisiti di prestazioni protettive, ma hanno anche migliori prestazioni di usura in termini di qualità, spessore e morbidezza complessivi. Questo articolo descriverà in dettaglio questo tipo di abbigliamento morbido resistente alle coltellate.

In secondo luogo, lo stato di sviluppo degli indumenti resistenti alle coltellate

In base alle proprietà del materiale, gli indumenti resistenti alle coltellate possono essere suddivisi in indumenti resistenti alle coltellate in metallo e indumenti resistenti alle coltellate non metallici. Il materiale principale resistente alle coltellate degli indumenti resistenti alle coltellate in metallo è il metallo e include anche materiali compositi di metallo e altri materiali resistenti alle coltellate non metallici. L'abbigliamento originale resistente alle coltellate in metallo utilizza principalmente acciaio, ferro e altri metalli o leghe come materiali portanti ed è realizzato in squame, cerchi, quadrati, ecc. per legarsi con tessuti tessili, oppure fogli di metallo completi sono collocati in tessuti tessili come materiali portanti. a Substrato Costituisce l'indumento resistente alle coltellate. Questa tuta a prova di coltellata in metallo è una tuta a prova di coltellata dura con buone prestazioni a prova di coltellata, ma elevata durezza e qualità, scarsa permeabilità all'aria e non favorisce il movimento del tronco quando indossata. Per migliorare la morbidezza degli indumenti resistenti alle coltellate, i ricercatori hanno sviluppato indumenti resistenti alle coltellate in metallo semirigido e semimorbido. Questo tipo di abbigliamento resistente alle coltellate riduce in una certa misura la qualità e la durezza del materiale attraverso la combinazione di materiali metallici e resine. Non può soddisfare i requisiti del settore per leggero, sottile e morbido. L'abbigliamento non metallico resistente alle coltellate realizzato con materiali in fibra ad alte prestazioni è una sorta di abbigliamento morbido resistente alle coltellate, che può soddisfare i requisiti di leggerezza, sottigliezza e morbidezza di cui sopra ed è anche un punto caldo della ricerca attuale. Il materiale protettivo centrale di questa tuta resistente alle coltellate è costituito principalmente da fibre ad alte prestazioni. Attualmente il mercato è rappresentato dal polietilene ad altissimo peso molecolare e dall'aramide. Il tessuto e la resina sono combinati come uno strato a prova di coltellata e il composito multistrato ha buone prestazioni a prova di coltellata, un'usura flessibile e non influisce sulle attività umane. Rispetto agli indumenti resistenti alle coltellate in metallo, le prestazioni degli indumenti resistenti alle pugnalate non metalliche sono meno influenzate dai cambiamenti nell'ambiente esterno. Ha prestazioni stabili e una maggiore applicabilità nell'ambiente di combattimento di -20 grado -55 grado . Le prestazioni degli indumenti resistenti alle coltellate non metallici sono meno influenzate dai cambiamenti nell'ambiente esterno. Ha prestazioni stabili e una maggiore applicabilità nell'ambiente di combattimento di -20 grado -55 grado . Le prestazioni degli indumenti resistenti alle coltellate non metallici sono meno influenzate dai cambiamenti nell'ambiente esterno. Ha prestazioni stabili e una maggiore applicabilità nell'ambiente di combattimento di -20 grado -55 grado .

3. Requisiti tecnici per gli indumenti a prova di pugnalata della polizia nel mio paese

Quella che segue è un'introduzione completa ai requisiti per gli indumenti resistenti alle coltellate in base allo standard GA 68-2019 "Abbigliamento resistente alle coltellate della polizia".

3.1 Composizione degli indumenti resistenti alle coltellate

L'abbigliamento a prova di coltellata della polizia è costituito da una giacca a prova di coltellata, uno strato a prova di coltellata e una copertura protettiva a prova di coltellata.

3.2 Requisiti di aspetto

La giacca resistente alle coltellate dovrebbe essere priva di difetti come rotture, linee fluttuanti e aghi mancanti. La superficie del materiale dello strato resistente alle coltellate non presenta difetti come danni, fosse profonde, graffi, crepe, bave, ecc. I materiali metallici devono essere trattati con un trattamento antiruggine e i materiali non metallici devono essere lisci. Lo stesso strato di materiale antitaglio deve essere uniforme, piatto e privo di difetti quali sporgenze e pieghe locali. Gli strati resistenti al taglio costituiti da più strati di materiale resistente al taglio devono avere le stesse specifiche e dimensioni.

3.3 Requisiti di qualità, colore e area protetta

La massa degli indumenti a prova di pugnalata di tipo A è inferiore o uguale a 2,8 kg e la massa di indumenti a prova di pugnalata di tipo B è inferiore o uguale a 1.0kg. Il controllo della qualità del prodotto può garantire che i movimenti di chi lo indossa e i movimenti tattici non vengano influenzati quando lo indossa. Il colore della giacca di abbigliamento a prova di coltellata deve essere blu navy e l'area protettiva dello strato a prova di coltellata deve essere maggiore o uguale a 0,25 m2.

3.4 Requisiti anti-pugnalata

Gli indumenti a prova di pugnalata di grado A utilizzano un coltello D1 e il corpo di prova utilizza un'energia di impatto di 24J±{3}}.5J per perforare gli indumenti a prova di pugnalata. In condizioni di perforazione efficaci, l'abbigliamento resistente alla perforazione non penetra; gli indumenti resistenti alle coltellate di tipo B utilizzano rispettivamente gli strumenti D2 e ​​D3 e il corpo di prova perfora gli indumenti resistenti alle coltellate con un'energia di impatto di 24J±{13}}.5J. In caso di perforazione efficace, l'indumento antiperforazione non penetra.

3.5 Resistenza all'acqua e adattabilità alla temperatura

A temperatura ambiente, dopo aver immerso gli indumenti resistenti alle coltellate in acqua per 30 minuti, o a una temperatura ambiente compresa tra -20 gradi e 55 gradi, le prestazioni resistenti alle coltellate soddisfano i requisiti.

4. Nuovi indumenti morbidi resistenti alle coltellate

I meccanismi di pugnalata e resistenza ai proiettili sono diversi. A prova di proiettile serve principalmente a prevenire danni da proiettile al materiale. L'energia cinetica d'impatto del proiettile disperde l'energia cinetica al materiale antiproiettile, che si diffonde e assorbe al momento del contatto con il materiale antiproiettile. Per la materia, la via della distruzione è isotropa. La prevenzione delle coltellate si basa principalmente sul principio dell'autobloccaggio per attrito. Quando il coltello perfora l'interno della tuta a prova di coltellata con una certa energia cinetica, la parte del filo di fibra della struttura interna della tuta a prova di coltellata viene tagliata e ridotta, in modo che il coltello sia bloccato dal filo. Il filo è costantemente teso e la sua resistenza all'attrito sul coltello impedisce al coltello di continuare a perforare. In questo momento, lo stato raggiunto dalla deformazione del tessuto diventa lo stato "bloccato". Durante il processo di perforazione, il danno al materiale causato dall'utensile è principalmente un danno da taglio e da trazione. Pertanto, maggiore è la resistenza della fibra, più fibre possono essere tagliate e più densa è la struttura del filato nella struttura del tessuto, maggiore è la forza di taglio che l'abbigliamento resistente alle coltellate può sopportare e più facile è il filato in un self -stato di blocco, più è facile prevenire Le prestazioni a prova di coltellata della tuta da coltellata sono migliori.

Le fibre di polietilene ad altissimo peso molecolare e le fibre aramidiche vengono spesso utilizzate per preparare lo strato protettivo centrale di indumenti resistenti alle coltellate grazie alla loro resistenza e modulo estremamente elevati, e ciascuna ha molte proprietà eccellenti. Le fibre UHMWPE sono le fibre più resistenti al mondo. È meno denso dell'acqua e ha un materiale a catena molecolare flessibile. È un materiale ideale per realizzare indumenti leggeri e morbidi resistenti alle coltellate. Tuttavia, a causa del suo basso punto di fusione, le prestazioni della fibra saranno notevolmente ridotte ad alta temperatura, il che ne limita l'applicazione in alcuni ambienti speciali. La resistenza, il modulo e l'allungamento a rottura delle fibre aramidiche sono inferiori a quelli delle fibre di polietilene ad altissimo peso molecolare, ma hanno una buona resistenza alla temperatura e possono essere utilizzate in alcune condizioni di temperatura elevata. Combinando i vantaggi dei due, la preparazione di vari tipi di indumenti compositi morbidi resistenti alle coltellate in fibra UHMWPE e fibra aramidica (come mostrato nelle Figure 1 e 2) è diventata una nuova tendenza nello sviluppo di indumenti resistenti alle coltellate. Abbigliamento resistente. Sulla base del soddisfacimento della prestazione a prova di coltellata, l'abbigliamento resistente a coltellate ha le caratteristiche di leggerezza, sottigliezza e morbidezza. Di seguito sono descritti i metodi di preparazione e test delle prestazioni di questo tipo di indumenti resistenti alle coltellate. Sulla base del soddisfacimento della prestazione a prova di coltellata, l'abbigliamento resistente a coltellate ha le caratteristiche di leggerezza, sottigliezza e morbidezza. Di seguito sono descritti i metodi di preparazione e test delle prestazioni di questo tipo di indumenti resistenti alle coltellate. Sulla base del soddisfacimento della prestazione a prova di coltellata, l'abbigliamento resistente a coltellate ha le caratteristiche di leggerezza, sottigliezza e morbidezza. Di seguito sono descritti i metodi di preparazione e test delle prestazioni di questo tipo di indumenti resistenti alle coltellate.

4.1 Processo di preparazione degli indumenti resistenti alle coltellate

4.1.1 Preparazione di fibre di polietilene ad altissimo peso molecolare

Usando resina di polietilene ad altissimo peso molecolare come materiale di base e olio bianco domestico come solvente, la soluzione di stock di filatura viene preparata gonfiando e dissolvendosi nel bollitore attraverso il processo di presa e viene agitata in una doppia vite parallela per formare un estrusore a fusione uniforme e trasferito alla filiera. La testa viene spruzzata e i filamenti di collagene congelati vengono ottenuti attraverso il processo di stampaggio a filatura di gel. I filamenti di collagene congelati vengono estratti e stirati in più fasi, e infine si ottengono fibre di polietilene ad alta resistenza e ad alto modulo.

4.1.2 Preparazione di trucioli resistenti alle coltellate

Le fibre di polietilene ad alta resistenza e ad alto modulo preparate vengono stese uniformemente con una macchina stenditrice, impregnate con una speciale macchina impregnatrice e polimerizzate rapidamente, quindi il materiale stratificato ottenuto viene reticolato in continuo e mescolato a 0 grado, 90 gradi, 45 gradi e 135 gradi. È stato ottenuto il tessuto non tessuto resistente alle coltellate in polietilene ad altissimo peso molecolare. Il tessuto aramidico viene impregnato e polimerizzato rapidamente attraverso la stessa macchina di immersione per riempire gli spazi vuoti tra le strutture delle fibre del tessuto.

4.1.3 Preparazione di indumenti resistenti alle coltellate

Il tessuto non tessuto UHMWPE resistente alle coltellate (densità di uno strato 150 g/m2) e il tessuto aramidico (densità di uno strato 400 g/m2) vengono tagliati e laminati in base alle dimensioni del processo e ai requisiti di qualità stabiliti, e impilati e combinati in sequenza, Sono termosaldati in uno speciale telone idrostatico antistatico per creare un chip sigillato ermeticamente e resistente alle coltellate. Inserisci i chip resistenti alle coltellate nella giacca degli indumenti resistenti alle coltellate nell'ordine della parte anteriore e posteriore per creare gli indumenti resistenti alle coltellate.

4.2 Test delle prestazioni anti-pugnalata

4.2.1 Metodo di prova

L'esperimento di puntura dinamica è stato progettato in conformità con lo standard GA 68-2019 del Ministero della Pubblica Sicurezza "Abbigliamento a prova di pugnalata della polizia", ​​utilizzando una macchina di prova a caduta e utensili da taglio standard (come mostrato nelle Figure 3 e 4). Le fasi sperimentali sono le seguenti:

1) Imballare il chip antiforatura, segnare i punti di foratura sulla superficie, la distanza tra ciascun punto di foratura non è inferiore a 50 mm e anche la distanza dal bordo del chip di foratura deve essere maggiore di 50 mm;

2) Fissare il materiale di base secondo i requisiti standard e testare il tasso di rimbalzo del materiale di base;

3) Preriscaldare il dispositivo elettronico a una lettura stabile, quindi fissare il chip anti-pugnalata sul materiale di supporto;

4) Fissare il nuovo attrezzo non utilizzato sul corpo in caduta e agganciarlo al tester di caduta;

5) Allineare la punta della lama di perforazione con il punto di perforazione del chip antiperforazione, accendere il pulsante di sollevamento del peso di caduta, sollevare il peso di caduta a una certa altezza e assicurarsi che il corpo di caduta e il coltello abbiano un'energia cinetica di 24 J insieme;

6) Attivare il pulsante drop, il coltello e il corpo che cade cadranno insieme per completare la prima foratura;

7) Sostituire il punto di penetrazione, ripetere il test e completare il test degli altri punti.

4.2.2 Risultati del test

In molti test sperimentali di diversi schemi, è stato riscontrato che quando il tessuto non tessuto UHMWPE e il tessuto aramidico sono composti in una certa proporzione, è possibile garantire che le prestazioni a prova di coltellata soddisfino lo standard e la qualità complessiva della coltellata -proof è resistente agli indumenti (testato con bilancia elettronica), lo spessore (testato con spessimetro a bilancia elettronica) e la morbidezza (testato con tester di morbidezza) possono essere mantenuti ad un buon livello. I risultati del test sono riportati nella tabella 1.

5. conclusione

Con il progresso della scienza e della tecnologia e il miglioramento della consapevolezza della sicurezza delle persone, gli indumenti resistenti alle coltellate, come importante dispositivo di protezione, sono stati sempre più ampiamente utilizzati. Dai militari, dalla polizia e dalla sicurezza agli assistenti di volo e agli ufficiali di servizio, non è raro indossare tute resistenti alle coltellate. Allo stesso tempo, per far fronte all'ambiente complesso, anche i requisiti per le prestazioni di abbigliamento degli indumenti resistenti alle coltellate sono in costante miglioramento. Gli indumenti resistenti alle coltellate leggeri, leggeri, morbidi e comodi da indossare sono diventati un prodotto mainstream, occupando un mercato importante.