除了工业应用之外,高性能纤维还被用于制作军队用防弹衣。美国、荷兰、英国、中国等地的纺织防弹技术,正随着纤维性能的不断提升而得以延伸。
防弹衣是能吸收和耗散弹头、破片动能,阻止穿透,有效保护人体受防护部位的一种服装。作为一种特殊用途的防护服,防弹衣在作战时,能将弹体碎裂後形成的破片弹开,并通过防弹材料消释弹头的动能。
为了满足防弹衣要最大程度地吸收 及其他射体动能的要求,防弹材料必须具有强度高、韧性好、吸能能力强的性能,以高强和高模的高性能纤维为主。用於抗冲击的纤维材料,其性能取决於纤维的断裂能及应力波传递的速度。应力波要求尽快扩散,而纤维在高速冲击下的断裂能应尽可能提高。
而服用性能方面,在不影响防弹能力的前提下,防弹衣应轻便舒适,穿着後仍能灵活地完成各种动作;服装对“服装-人体”系统的微气候环境具有调节能力,避免防弹衣内表面湿气积蓄,而给人体造成闷热潮湿等不舒适感,减少体能的消耗。
目前在国外防弹衣市场上,美国、荷兰、英国、俄罗斯、德国、日本等产品最为流行,质量也最好。
防弹产品的材料主要是高性能有机合成纤维,如美国杜邦(DuPont)对位芳香族聚酰胺纤维Kevlar、荷兰帝斯曼(DSM)的迪尼玛(Dyneema)纤维、美国AlliedSignal公司(现Honeywell)的Spectra超高分子量聚乙烯纤维。
美国:身体防护技术处于业界前沿
在防弹防护服领域,美国杜邦技术始终处于业界前沿,Kevlar材料自上世纪七十年代左右被研发成功後,直至今日,产品不断升级,被广泛装备美、德、法、英、以色列等国家的大部分军队和警察。目前,KevlarXp是该系列最新专利,通过新的织物技术及新的涂层技术,使最终制品具有防弹和损伤防护功能。
在杜邦及其独立机构的试验中,由11层KevlarXP构成的防弹背心,在第三层就能挡住 ,剩下的各层用来缓冲 的冲击力,可减轻穿用者的外伤。穿用44口径手枪用防弹服时,KelarXP能分散15%的 冲击力,而且背心重量至少减轻10%。
据杜邦介绍,目前市场上的轻质材料,通常是指20∼40层的背心,最低需要9层才能挡住 。杜邦准备投资5亿美元,在2010年完成Kevlar扩产,届时产能可提高25%。
KevlarXP特别提供了减小15%隐藏面变形,减轻至少10%的防弹衣重量。此外,KevlarXP还具有卓越的层与层之间的耐磨性。
公司表示:“以我们的经验,我们从未在轻质技术解决方案中,见过像KevlarXP技术这样有效的阻挡 和减少创伤。这是一个令人振奋的新的弹道技术平台,并且是杜邦不断创新的保护人身安全产品中的最新实例,
KevlarXP技术是为给最终用户提供更高性能和更舒适的防弹衣而设计的,同时它符合当前和未来国际标准的需求。”
目前,KevlarXP市场的年增长率超过10%。
荷兰:扩大防护安全织物产品系列
荷兰TenCate获得美国军方DefenderM织物订单,用于生产美国陆军和美国海军穿着的阻燃迷彩服。
TenCate在2004年,以大约3600万美元价格收购SouthernMills公司,专业生产安全服装阻燃织物。收购前,该公司年销售额大约为1亿美元,主要以其自有品牌为美国消防及产业市场从事生产,收购後,扩大了防护安全织物产品系列。
目前,DefenderM织物已成为美国军队迷彩服的主要生产材料。美国陆军和海军不断增长的需求,已超过了FR人造丝的现有生产能力,也超过了间位芳纶纤维的现有生产能力。
此外,TenCate公司Millenia轻质面料内含60%Kevlar和40%PBO,投放美国市场后,又推向了欧洲市场。
荷兰帝斯曼是迪尼玛的发明者和制造商。迪尼马是一种超强聚乙烯纤维,它以最小的重量提供最大的强度,以重量计,它的强度是钢的15倍,比芳轮纤维高40%以上,用于制做警察和军人的防弹铠甲和衣服。
迪尼玛制成的防弹衣由数层迪尼玛纤维层构成,每层纤维的方向均与相邻层中的纤维相垂直。
这种单向结构,使其能耐受 或其它武器冲击的能量,并将之更快和更高效率地沿着纤维分散开来,可为抵御包括冲击步枪(例如AK47)和爆炸装置(如IEDs)在内的弹药威胁提供强大的防护。
英国:Kevlar与防护液体构成超级护甲
英国科学家最近研发出一种液体防护衣,这种防护衣在受压後会自动变硬,吸收撞击在它表面的弹片产生的冲击力。
该技术利用STF抗剪稠密液体(当受到外压时,分子会紧紧结合在一起)和Kevlar纤维等增强材料。当这种被称作“防弹奶蛋糊”的液体,与传统的Kevlar纤维粘贴在一起时,可以吸收 产生的冲击力,并通过变稠,对撞击做出反应。
而这种新型液体防弹衣需要的材料更少,这意味着防弹衣会更薄、更轻,因此可以用它包裹更大范围的身体,而且士兵的灵活性不会受到太大干扰,并使防弹衣的厚度减少多达45%。
作用机理是:当防弹衣受到冲击时,组成这种材料的分子的结合方式,跟奶蛋糊类似。用汤匙搅动奶蛋糊的例子,是这项技术的最好解释––汤匙搅奶蛋糊时,会感觉汤匙受到了阻力。
当液体防护衣里的液体成份结合在一起时,人体会感到明显的阻力。搅拌的越快,奶蛋糊变得就越硬,因此当 高速撞上该材料时,它会迅速变硬,吸收撞击产生的冲击力。”
法国:Kermel品牌纤维面料可应用于极端条件
现在,法国军方已经选用Kermel品牌V50和VMC40型纤维面料制作的装备与通信一体化步兵服装。
V50型纤维面料主要用作夏季作战服,VMC40型纤维面料用作冬季作战服。
据军方使用后介绍,V50型纤维的柔软性以及FR粘胶纤维的吸收能力使作战服穿着起来非常舒适,并且结合了超强的防热性,作战服能够适应夏季及过度季节的气候环境。
VMC40型纤维则是Kermel公司最新研发的另一款面料。作为在潮湿及寒冷气候条件下的理想选择,这种纤维的手感柔软,并且将导湿与阻燃性能结合在一起。
经实地测试,两种面料具有天然阻燃性能,多次洗涤后,作战服仍完好地保存伪装防护性。两种纤维面料均通过Oeko-Tex100认证,并达到健康防护标准。
此外,以Kermel纤维所制造的防护服,还应用于防火、装甲兵装备、警察武装维护装备,以及危险操作行业等领域。
该织物具有不燃本质,能在服装的整个寿命周期中保持不燃。采用Kermel芳纶纤维生产的服装,在不褪色方面具有优越性能。
该织物反复洗涤后,不仅能保持迷彩防护,还能保持其热防护能力,在极端条件下亦不例外。
中国:从原料研发到制作一条龙
中国是继荷兰、美国之后,又一个能够从原料研发到制作一条龙生产防弹衣的国家。伊拉克政府曾订购2万件中国防弹衣用于装备警察部队,并从中国大批量进口军用服装。
据报道,曾经有英国驻伊拉克部队的12名士兵,在伊拉克遭到反美武装袭击,以一人死亡的微小代价冲出了包围。死里逃生的英军士兵身上的防弹衣,被密集的 打得像蜂窝,但没有一件防弹衣被 击穿,死亡的那名士兵是因为被流弹击中了无防护的脑部。当时,英军士兵身上穿的防弹衣全部来自中国。
中国软体防弹衣重2至5公斤不等,防弹规格有防手枪、防冲锋枪的等,其中最强的防弹衣可以挡住机枪的7米距离射击,而这个距离的机枪杀伤力可以击穿两厘米厚的钢板。
随着生物技术的进步,像蚕丝、蜘蛛丝这样坚韧的材料,有可能通过转基因或合成的方法,得以大量生产。
纳米技术的发展,也将使柔韧、坚固的防弹材料开发成为可能。来源:CTA中国纺织及成衣