Los factores que afectan el rendimiento a prueba de balas de los chalecos antibalas se pueden considerar desde dos aspectos: el proyectil que interactúa (bala o metralla) y el material a prueba de balas. En lo que respecta al proyectil, su energía cinética, forma y material son factores importantes que determinan su penetración.
Las balas comunes, especialmente las balas con núcleo de plomo o con núcleo de acero, se deformarán cuando entren en contacto con materiales a prueba de balas. En este proceso, se consume una parte considerable de la energía cinética de la bala, reduciendo así eficazmente la fuerza de penetración de la bala, que es un aspecto importante del mecanismo de absorción de energía de la bala. Para bombas, granadas y otras metralla o fragmentos secundarios formados por balas, la situación es significativamente diferente. Estas metralla tienen formas irregulares, bordes afilados, peso ligero y tamaño pequeño, y no se deformarán después de golpear materiales a prueba de balas, especialmente materiales blandos a prueba de balas. En general, la velocidad de este tipo de desechos no es alta, pero la cantidad es grande y densa.
La clave para la absorción de energía de tales fragmentos por las armaduras blandas radica en el hecho de que los fragmentos cortan, estiran y rompen los hilos del tejido balístico y provocan la interacción entre los hilos del tejido y las diferentes capas del tejido. resultando en la deformación general de la tela. En los procesos antes mencionados, los fragmentos trabajan hacia el exterior, consumiendo así su propia energía. En los dos tipos anteriores de proceso de absorción de energía corporal, una pequeña parte de la energía se convierte en energía térmica a través de la fricción (fibra / fibra, fibra / bala) y se convierte en energía sonora a través del impacto. En términos de materiales a prueba de balas, para cumplir con los requisitos de la armadura corporal para absorber la energía cinética de las balas y otros proyectiles en la mayor medida, los materiales a prueba de balas deben tener alta resistencia, buena tenacidad y fuertes capacidades de absorción de energía. Los materiales utilizados en las armaduras corporales, especialmente las armaduras blandas, son principalmente fibras de alto rendimiento. Estas fibras de alto rendimiento se caracterizan por su alta resistencia y alto módulo. Aunque algunas fibras de alto rendimiento, como la fibra de carbono o la fibra de boro, tienen una alta resistencia, básicamente no son adecuadas para armaduras corporales debido a su poca flexibilidad, bajo poder de ruptura, dificultad en el hilado y procesamiento y alto precio.
Específicamente, para los tejidos balísticos, su efecto antibalas depende principalmente de los siguientes aspectos: resistencia a la tracción de la fibra, alargamiento de la fibra en la rotura y trabajo en la rotura, módulo de la fibra, orientación de la fibra y velocidad de transmisión de la onda de tensión, fibra La finura de la fibra, la forma en que se ensambla la fibra, el peso de la fibra por unidad de área, la estructura y las características de la superficie del hilo, la estructura del tejido, el grosor de la capa de malla de fibra, el número de capas de la capa de malla o la capa de tela, etc. El rendimiento del material de fibra utilizado para la resistencia al impacto depende de la energía de rotura de la fibra y de la velocidad de transmisión de la onda de tensión. Se requiere que la onda de tensión se propague lo más rápido posible, y la energía de fractura de la fibra bajo un impacto de alta velocidad debe ser lo más alta posible. El trabajo de rotura por tracción de un material es la energía que tiene el material para resistir el daño por fuerzas externas, y es una función relacionada con la resistencia a la tracción y la deformación por alargamiento. Por lo tanto, teóricamente, cuanto mayor es la resistencia a la tracción, más fuerte es la capacidad de deformación por alargamiento del material, mayor es el potencial de absorción de energía.
Sin embargo, en la práctica, no se permite que el material utilizado para la armadura corporal tenga una deformación excesiva, por lo que la fibra utilizada para la armadura corporal también debe tener una mayor resistencia a la deformación, es decir, un módulo alto. La influencia de la estructura del hilo sobre la resistencia balística se debe a la diferencia en la tasa de utilización de la resistencia de una sola fibra y la capacidad de deformación por alargamiento global del hilo debido a los diferentes tejidos del hilo. El proceso de rotura del hilo depende en primer lugar del proceso de rotura de la fibra, pero debido a que es un agregado, existe una gran diferencia en el mecanismo de rotura. Si la finura de la fibra es fina, el enredo en el hilo es más apretado y la fuerza es más uniforme, aumentando así la resistencia del hilo. Además, la rectitud y el paralelismo de la disposición de las fibras en el hilo, el número de transferencias de las capas interior y exterior y la torsión del hilo tienen una influencia importante en las propiedades mecánicas del hilo, especialmente la resistencia a la tracción y el alargamiento. en el descanso. Además, debido a la interacción entre el hilo y el hilo y el hilo y el cuerpo elástico durante el proceso de bombardeo, las características superficiales del hilo tendrán el efecto de fortalecer o debilitar los dos efectos anteriores. La presencia de aceite y humedad en la superficie del hilo reducirá la resistencia de las balas o la metralla para penetrar el material, por lo que las personas a menudo necesitan limpiar y secar el material y buscar formas de mejorar la resistencia a la penetración. Las fibras sintéticas con alta resistencia a la tracción y alto módulo suelen estar muy orientadas, por lo que la superficie de la fibra es lisa y el coeficiente de fricción es bajo. Cuando estas fibras se utilizan en tejidos a prueba de balas, la capacidad de transferir energía entre las fibras es deficiente después del bombardeo y la onda de tensión no se puede propagar rápidamente, lo que reduce la capacidad del tejido para bloquear las balas. Los métodos ordinarios para aumentar el coeficiente de fricción de la superficie, como el levantamiento y el acabado de corona, reducirán la resistencia de la fibra, mientras que el método de revestimiento de tela es fácil de causar la" soldadura" entre las fibras y las fibras, lo que da como resultado la onda de choque de bala en el hilo. La reflexión se produce lateralmente, lo que hace que la fibra se rompa prematuramente. Para resolver esta contradicción, la gente ha ideado varios métodos. AlliedSignal (AlliedSignal) ha introducido en el mercado una fibra de tratamiento de heridas por aire, que aumenta el contacto entre la bala y la fibra al enredar la fibra dentro del hilo.
En la Patente de Estados Unidos Nº 5.035.111, se introduce un método para mejorar el coeficiente de fricción de los hilos mediante el uso de fibras de estructura funda-núcleo. El" core" de esta fibra es una fibra de alta resistencia, y la" piel" utiliza una fibra con una resistencia ligeramente menor y un coeficiente de fricción más alto. Este último representa del 5% al 25%. El método inventado por otra patente estadounidense 5255241 es similar a este. Recubre la superficie de la fibra de alta resistencia con una capa delgada de polímero de alta fricción para mejorar la capacidad de la tela¶ resistir la penetración del metal. Esta invención enfatiza que el polímero de recubrimiento debe tener una fuerte adhesión a la superficie de la fibra de alta resistencia, de lo contrario, el material de recubrimiento que se desprende cuando se bombardea actuará como un lubricante sólido entre las fibras, reduciendo así la superficie de la fibra. Coeficiente de fricción. Además de las propiedades de la fibra y las características del hilo, un factor importante que afecta la capacidad a prueba de balas de los chalecos antibalas es la estructura de la tela. Los tipos de estructura de tejido utilizados en los blindajes corporales del software incluyen tejidos de punto, tejidos sin trama, fieltros no tejidos perforados con aguja, etc. Los tejidos de punto tienen un mayor alargamiento, lo que es beneficioso para mejorar la comodidad de uso. Pero este tipo de alargamiento elevado utilizado para la resistencia al impacto producirá un gran daño no penetrante. Además, debido a que los tejidos de punto tienen características anisotrópicas, tienen diferentes grados de resistencia al impacto en diferentes direcciones. Por lo tanto, aunque los tejidos de punto tienen ventajas en términos de costo de producción y eficiencia de producción, generalmente solo son adecuados para la fabricación de guantes resistentes a las puñaladas, trajes de esgrima, etc., y no pueden usarse por completo para armaduras corporales. Las armaduras corporales más utilizadas son las telas tejidas, las telas sin trama y los fieltros no tejidos perforados con aguja. Debido a sus diferentes estructuras, estos tres tipos de tejidos tienen diferentes mecanismos antibalas, y la balística aún no puede dar una explicación suficiente. En términos generales, después de que la bala golpea la tela, generará una onda de vibración radial en el área del punto de impacto y se extenderá a través del hilo a alta velocidad.
Cuando la onda de vibración alcanza el punto de entrelazado del hilo, parte de la onda se transmitirá a lo largo del hilo original hasta el otro lado del punto de entretejido, otra parte se transferirá al interior del hilo entrelazado y parte se reflejará a lo largo del hilo original. Regresa y forma una onda reflejada. Entre los tres tipos de telas anteriores, la tela tejida tiene la mayor cantidad de puntos de entretejido. Después de ser golpeado por la bala, la energía cinética de la bala se puede transmitir a través de la interacción de los hilos en el punto de entretejido, de modo que la fuerza del impacto de la bala o la metralla se pueda absorber en un área más grande. . Pero al mismo tiempo, el punto de entretejido desempeña el papel de un extremo fijo de manera invisible. La onda reflejada formada en el extremo fijo y la onda incidente original se superpondrán en la misma dirección, lo que mejora en gran medida el efecto de estiramiento del hilo y se rompe después de exceder su resistencia a la rotura. Además, una pequeña metralla puede empujar un solo hilo en la tela tejida, reduciendo así la resistencia a la penetración de la metralla. Dentro de un cierto rango, si se aumenta la densidad de la tela, se puede reducir la posibilidad de la situación anterior y se puede mejorar la resistencia de la tela tejida, pero el efecto negativo de la reflexión y superposición de la onda de tensión será mejorado. Teóricamente hablando, para obtener la mejor resistencia al impacto es utilizar materiales unidireccionales sin puntos de entrelazado. Este es también el punto de partida del" Shield" tecnología." Escudo" tecnología, o" matriz unidireccional" tecnología, es un método de producción de materiales compuestos no tejidos a prueba de balas de alto rendimiento lanzado y patentado por United Signal Corporation en 1988. El derecho de uso de esta tecnología patentada también se otorgó a la empresa holandesa DSM. El tejido elaborado con esta tecnología es un tejido sin trama. La tela sin trama se fabrica colocando las fibras en paralelo en una dirección y uniéndolas con una resina termoplástica. Al mismo tiempo, las fibras se cruzan entre capas y se prensan con una resina termoplástica.
La mayor parte de la energía de una bala o metralla se absorbe estirando y rompiendo las fibras en el punto de impacto o cerca del mismo. El" Shield" la tela puede mantener la resistencia original de la fibra en la mayor medida posible y dispersar rápidamente la energía a un área más grande, y el procedimiento de procesamiento es relativamente simple. La tela sin trama de una sola capa se puede usar como la estructura principal de la armadura blanda después de ser laminada, y la multicapa se puede usar como materiales duros a prueba de balas, como inserciones reforzadas a prueba de balas. Si en los dos tipos de telas anteriores, la mayor parte de la energía del proyectil es absorbida por las fibras en el punto de impacto o cerca del punto de impacto a través de un estiramiento excesivo o perforaciones para romper las fibras, entonces el fieltro no tejido perforado con aguja es el mecanismo a prueba de balas del la tela estructurada no se puede explicar.
Porque los experimentos han demostrado que la rotura de las fibras apenas se produce en el fieltro no tejido perforado con aguja. El fieltro no tejido perforado con aguja está compuesto por una gran cantidad de fibras cortas, no hay punto de entretejido y casi no hay reflejo de punto fijo de la onda de tensión. El efecto a prueba de balas depende de la velocidad de difusión de la energía del impacto de la bala en el fieltro. Se observó que después de ser golpeado por metralla, había un rollo de material fibroso en la punta del Proyectil Simulador de Fragmentos (FSP). Por lo tanto, se predice que el cuerpo del proyectil o la metralla se vuelven desafilados en la etapa inicial del impacto, lo que dificulta la penetración de la tela. Numerosos materiales de investigación han señalado que el módulo de fibra y la densidad del fieltro son los principales factores que afectan el efecto balístico de todo el tejido. Los fieltros no tejidos perforados con aguja se utilizan principalmente en chalecos militares antibalas hechos principalmente de láminas antibalas.
