아라미드 유연한 찌르기 방지 재료의 연구 진행

융통성있는 방지 재료의 찌르기 저항 메커니즘

강성 방지 방지 재료와 달리, 유연한 안티 스테이 빙 물질은 일반적으로 다수의 고성능 복합재로 구성됩니다. 블레이드에 의한 침투 중에, 유연한 재료 내의 복합 직물은 마찰, 인장 변형 및 기타 메커니즘을 사용하여 찌르기에 저항하여 궁극적으로 찌르기 도구의 에너지를 소산하고 팁을 단단히 잠그는 것입니다.

찌르기 저항 과정에는 다음 단계가 포함됩니다.

• 초기 연락처 :블레이드가 먼저 직물에 닿으면 직물의 구조와 상호 작용하는 힘이 가해집니다. 직조, 니트 또는 짠 직물은 모두 특정 압박감을 나타내며, 재료가 변형 한계에 도달 할 때까지 더 많은 침투를 방해하기 위해 변형을 생성합니다.
• 마찰 및 전단력 :특정 폭이있는 칼날의 가장자리는 직물의 수평 평면을 따라 인장력을 생성하고 수직 평면에서 전단력을 만듭니다. 인장력은 섬유가 이동하여 슬릿을 확대하게하는 반면 전단력은 섬유 파손을 초래하여 개구부를 더욱 증가시킵니다.
• 완전한 침투 :인장과 전단력의 결합 된 작용 하에서, 직물은 궁극적으로 뚫린다.

효과적이기 위해서는 안티 스테이 빙 물질이 인장과 전단력을 모두 저항해야하며, 전단 저항은 지배적 인 요인이어야합니다.

유연한 아라미드 방지 재료의 기본 구조

1.아라미드 단방향 직물:
단방향 직물은 단일 방향으로 정렬 된 직선적 인 미지의 섬유를 특징으로합니다. 표면에 인터레이스 포인트가 없으므로 응력파가 반사없이 전파 될 수있어 빠른 에너지 흡수가 가능합니다. 아라미드 단방향 직물은 스테이브 저항을 향상시키기 위해 접착제와 함께 직교 (0 °/90 °)로 일반적으로 적층 된 유연한 재료입니다. 접착제는 섬유를 제자리에 고정하고 침투 깊이를 줄이는 역할을합니다.
예를 들어, Wu Zhongwei et al. 유연한 방지 재료를 개발하기 위해 수주 폴리 우레탄 수지를 갖는 변형 된 아라미드 단방향 직물. 그들은 원료 양, 압력 및 온도를 조정하여 7.65 kg/m²의 표면 밀도를 달성하여 GA68-2008 Stab 저항 표준을 충족시킴으로써 찌르기 저항을 최적화했습니다. 그러나, 접착제 변형기의 사용으로 인해, 생성 된 재료는 유연성이 좋지 않아 유연한 안티 탭 의류에 적합하지 않다.

2.aramid 비직 원단 :
단방향 직물과는 달리, 비직아라미드 직물무작위로 배향 된 섬유를 특징으로하여 등방성 특성과 더 밀도의 구조를 제공합니다. 이러한 특성은 날카로운 물체에 대한 더 나은 저항을 제공합니다. 비직 직물은 또한 생산하기가 간단하고 친환경적이며 에너지 효율적입니다.
예를 들어, Li TT 및 동료들은 바늘 펀칭과 뜨거운 압박을 사용하여 Kevlar/PP 복합 비직 원단을 생성하기 위해 70:30 중량 비율의 폴리 프로필렌 섬유와 Kevlar 섬유를 혼합했습니다. 뜨거운 프레스 온도 170 ° C에서, 재료는 우수한 찌르기 저항을 나타냈다. 그러나, 짠 직물의 느슨한 내부 섬유 배열 및 약한 결합력은 독립적으로 사용될 때 전체 절단 저항을 제한합니다.

3.아라미드 직물 :
아라미드 직물은 변태와 씨실 원사에 의해 형성되어 침투를 효과적으로 방해하는 단단한 구조를 만듭니다.

• 일반 직조 : 평행 원사와 단단한 구조물이 특징으로 균형 잡힌 강도를 제공합니다.
• Twill 직조 : 일반적으로 무거운 직물에 거친 원사와 느슨한 구조를 사용합니다.
• 새틴 직조 : 인터레이스 포인트가 적어 섬유가 강제로 미끄러질 수 있습니다.
  직물 직물은 단단한 인터레이스를 제공하는 반면, 블레이드가 날실 또는 씨름 원사를 통과하면 개구부가 크게 커져서 찌르기 저항이 줄어 듭니다.

4.아라미드 니트 직물 :
아라미드 니트 직물은 루프와 웨일즈로 구성됩니다. 블레이드가 관통되면 루프가 미끄러 져 나오는 루프를 조이고 섬유 사이의 마찰이 증가하여 추가 침투를 방해합니다. 이 조임 과정에서 일부 충격 에너지가 흡수됩니다. 루프가 완전히 장력되면 직물은 "자체 잠금"상태를 달성하여 추가 침투를 방지합니다.
Li Ning과 동료들은 니트 직물에서 "자체 잠금"현상을 연구하여 갈비뼈 구조가 최고의 찌꺼기 저항성을 제공하고 평범한 씨실 니트와 폴 니트를 제공한다는 것을 발견했습니다. 층 구조의 순서는 또한 성능에 영향을 미쳤으며, 최적의 층에있는 갈비뼈 구조가 최적의 결과를 달성했습니다.

아라미드 유연성 방지 재료의 변형

3.1 표면 코팅 변형

아라미드 섬유의 표면에있는 코팅 입자 또는 박막은 섬유 간 마찰을 향상시켜 마모를 통해 날카로운 금속 날을 둔화시켜 찌르기에 대한 저항을 향상시킵니다. 예를 들어, Nayak R et al. 변형하기 위해 붕소 입자를 적용했습니다아라미드 1414 직물표면, 코팅되지 않은 직물의 경우 4N에 비해 17mm의 침투 깊이에서 14 N의 찌르는 저항력을 달성합니다. 개선 된 침투 저항은 코팅에 의해 제공되는 추가적인 보호 효과에 기인한다. 마찬가지로, Javaid Mu et al. 시오 코팅 된 직물의 샤브 방지 메커니즘을 연구했습니다. 코팅되지 않은 직물은 원사와 블레이드 사이의 분리 된 상호 작용을 보여 주어 쉽게 절단 할 수 있습니다. 대조적으로, Sio s 코팅은 원사 사이의 마찰을 증가시켜 원사 변위를 감소시키고 찌르기에 대한 저항성을 향상시켰다.

고강도 직물과 결합 된 하드 세라믹 코팅은 또한 외부 영향으로 인한 침투를 방지합니다. 예를 들어, Gadow R et al. 열 분무 기술을 사용하여 금속 세라믹 및 산화물 세라믹 코팅을 아라미드 직물에 적용했습니다. 정적 찌르기 테스트는 단단한 세라믹 코팅으로 직물에 대한 샤빙 성능을 상당히 향상시켰다. 유기 수지는 또한 코팅 변형을 위해 사용되었다. 예를 들어, Zhuang Q et al. 제조 된 아라미드 직물/에폭시 수지 복합재는 37.3mm에서 4.8mm로 침투 깊이를 감소시켜 안티 스테이 빙 성능을 크게 향상시킵니다. 그 효과는 다층 복합재로 추가로 증폭되었다.

무기 나노 입자 및 유기 수지는 종종 상승적으로 결합되어 아라미드 유연한 재료의 안티 스테이 빙 성능을 향상시킵니다. 예를 들어, Xia Minmin et al. 붕소 카바이드/에폭시 수지 코팅 된 아라미드 1414 직물은 50 N에서 약 300 N. Rubin W et al. 비닐 에스테르 수지 매트릭스에 실리콘 카바이드를 갖는 코팅 된 아라미드 섬유, 20 중량% 실리콘 카바이드 함량에서 최적의 안티 샤브 성능을 달성합니다. 유사하게, Xiayun Z et al. 아라미드 직물을 열가소성 폴리 우레탄/실리카/전단-thickening 유체 (STF)로 코팅하여 유연한 방지 재료를 개발했습니다. 3% 연료 실리카를 함유하는 용액으로 코팅 된 직물은 나이프 및 펑크 힘에 대한 높은 저항성을 나타냈다.

3.2 전단-thickening 유체 (STF) 함침 변형

STF는 분산 된 단계 및 미디어로 구성된 비 뉴턴 유체입니다. STF로 변형 된 아라미드 섬유에 외부 힘이 적용될 때, STF의 점도는 급격히 증가하여 고체처럼 행동하며 반응 방지 보호를 제공합니다. 힘이 제거되면 점도는 초기 액체 유사 상태로 돌아와 보호 재료에 대한 유연성을 제공합니다. Li Danyang et al. STF로 아라미드 직물을 임신시킴으로써 제조 된 유연한 방지 재료. 그들은 다양한 직물 구조에 걸쳐 반응 방지 성능이 크게 개선되었으며, 직물 상호 직원이 증가함에 따라 더 큰 개선이 관찰되었습니다.

STF에서 나노 입자의 유형, 입자 크기, 함량 및 표면 변형은 또한 직물 성능에 영향을 미칩니다. 예를 들어, Li et al. STF/MWCNT 복합재를 제조하기 위해 다중 벽 탄소 나노 튜브 (MWCNT)와 함께 분산 상으로서 12nm 및 75 nm의 직경을 갖는 Sio₂ 입자를 사용 하였다. 12 nm sio₂ 입자로 함침 된 아라미드 직물은 75 nm 입자와 비교하여 우수한 나이프 저항성을 나타냈다. Zhang Wangyang et al. 순수한 아라미드 직물은 30mm의 찌르는 깊이에서 73N의 하중을 견뎌냈으며, 30% SIO₂ 및 70% PEG를 함유하는 STF- 함침 된 직물은 정적 조건 하에서 가장 높은 싱싱 강도를 달성 한 것으로 나타났습니다.

STF 변형의 효과에도 불구하고, 통기성과 수분 투과성을 줄여 마모 중 편안함에 영향을 줄 수 있습니다.

3.3 수지 복합 수정

아라미드-레신 복합 재료 방지 재료는 아라미드 섬유의 고강도와 계수를 수지 매트릭스의 다기능 특성과 결합합니다. Mayo JB et al. 열가소성 수지 (폴리에틸렌, 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 및 폴리에틸렌 메틸 메타 크릴 레이트 공중 합체)는 JSP 706 Kevlar 섬유의 항-스테이 빙 성능을 상당히 향상 시켰음을 발견 하였다. 수지 유형 및 두께를 조정함으로써, 다양한 방지 재산 특성을 갖는 직물이 얻어졌다.

Liu Yulong은 아라미드 섬유의 복합 변형을 위해 sio₂ 나노 입자와 Surlyn 수지를 결합했습니다. 33 중량%의 수지 함량에서, 24 j의 에너지를 견딜 수 있도록 36 층이 필요했지만, 44 wt%의 수지 함량에서 30 개의 층만이 필요했습니다. Kim H et al. LDPE의 성능은 초기 침투 단계로 제한되었지만 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)은 에폭시 수지보다 효과적으로 케블라 직물의 항-침투 과정을 더 효과적으로 향상시키는 것으로 관찰되었다.

수지 및 아라미드 직물의 스택 방법은 성능에도 영향을 미칩니다. 예를 들어, Chen Li와 Wang Botao는 습식 코팅, 전달 코팅 및 건식 직접 코팅 방법을 사용하여 Aramid Plain 직물에 폴리 우레탄을 적용했습니다. 이 중에서, 전송 코팅 방법은 최고의 샤브 성능을 제공했습니다.

3.4 섬유 복합 수정

코어 스펀 원사 기술을 사용하여 다른 섬유와 아라미드 섬유를 혼합하는 것은 고성능 유연한 안티 택기 재료를 생성하는 또 다른 방법입니다. 예를 들어, Tien Dt et al. 표면 밀도가 다른 Aramid-Cotton 코어 스펀 원사로 만든 직물을 연구했습니다. 아라미드 대 면화의 중량 비율이 1 : 2.5이고, 날실과 씨름 밀도는 각각 16.4 스레드/cm 및 8.4 스레드/cm 였을 때, 재료는 우수한 웨어러성과 개선 된 방지 성능을 보여 주었다.

섬유 층의 수와 배열도 성능에 영향을 미칩니다. Du Lingling et al. 아라미드 스테이플 원사와 스테인레스 스틸 필라멘트로 만든 직물의 샤팅 방지 특성에 대한 스태킹 층의 영향을 조사했습니다. 그들은 층의 수를 늘리면 나이프 저항이 향상되었음을 발견했습니다.

결론

현재 아라미드 섬유로 만든 직조, 니트, 비 짠 및 단방향 직물은 유연한 안티 스테이 빙 재료를 생산하는 데 사용됩니다. 수지 복합재, 표면 코팅 및 STF 함침과 같은 변형 방법은 고성능 섬유 제품의 성능을 향상시켜 아라미드 유연한 안티 택기 재료의 발전을 주도합니다. 그러나 특정 마무리 방법으로 인한 높은 비용과 편안함 감소는 여전히 어려움을 겪고 있습니다.

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