一种多层级面密度轻型防刺芯片结构及其制备方法与流程

本发明具体涉及一种多层级面密度轻型防刺芯片结构及其制备方法，属于防刺材料领域。

背景技术：

1、防刺材料通过钝化刀尖，阻碍刀具的刺入，从而实现防刺功能，因而防刺产品可以有效抵御刀具对人体的穿刺伤害。目前国内防刺服产品均采用机织布浸胶的技术方法进行制备生产。但其存在着明显的缺点，如穿着舒适性差，且重量较重，长时间佩戴有明显的压迫感，严重的甚至出现胸闷、头晕等不良症状，这将严重影响佩戴人员的行动效率。在产品性能满足要求的情况下，客户将更倾向于轻量化、舒适性的产品。因此，随着防护市场竞争的愈发激烈，客户对防护装备的舒适性及轻量化需求日益显著，提高防刺产品的舒适性，减轻重量，并保证性能的稳定性，能够使产品在市场上更具竞争力。

2、随着技术的发展，防刺服经历了由硬质到半硬质再到现今的软质防刺服的转变，如今对于防刺产品的需求不仅要求其具备优异的防刺性能，更追求穿着的舒适性与轻量化，因此，加深对高性能防刺材料的研究和开发具有重要意义。

3、柔性防刺品的相关研究主要涉及纤维原料、结构设计及制作工艺等方面。超高分子质聚乙烯纤维、芳纶纤维、碳纤维及玻璃纤维等是柔性防刺材料中常用的增强材料。叠层型和三维(3d)整体型结构可以增加材料的厚度，并能有效抵抗各种刺破损伤。但也有研究表明，叠层型和3d整体型结构可能需耗费更多的制备时间和高昂的生产成本，并且会降低柔性防刺材料的柔软性与灵活性。

4、因此，为进一步提高防刺芯片的防穿刺性能，并减轻芯片整体重量，提升穿着舒适性，同时降低生产成本，本发明通过控制芳纶无纬布的面密度，提高了芳纶纤维的拉伸断裂强度，使芳纶无纬布成品具有更好的抗剪切性能，通过梯度层级结构设计，有效地提高芳纶无纬布防刺芯片的防刺性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法，通过梯度层级结构设计，简化制备过程，减轻防刺芯片重量，实现轻量化，同时使防刺芯片整体结构具有更好的防穿刺功能。

2、本发明专利是通过下述技术方案实现的：

3、本发明首先提供一种多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：通过控制纤维及胶黏剂用量织造不同面密度的芳纶无纬布，其中，低面密度芳纶无纬布的纤维占比为75～79％，胶黏剂占比为25～21％；高面密度芳纶无纬布的纤维占比为80～85％，胶黏剂占比为15～20％；

5、s2：将织造好的芳纶无纬布经热压处理后得到防刺布，其中，低面密度芳纶无纬布经15min热压处理，得到面密度范围在220～240g/㎡的低面密度防刺无纬布；高面密度芳纶无纬布经20min～25min热压处理，得到面密度范围在340～550g/㎡的高面密度防刺无纬布；

6、s3：将不同面密度的防刺布按自迎刺面至贴身面为多层低面密度防刺无纬布到多层高密度防刺无纬布的层叠顺序层叠，并与缓冲层材料叠加形成防刺芯片，所述防刺芯片的面密度范围为5.38～5.50kg/㎡。

7、优选地，步骤s1中，芳纶无纬布的纤维叠加方向包括[0°/90°]双层叠加、[0°/90°/0°]三层叠加、[0°/90°/0°/90°]四层叠加。

8、优选地，步骤s3中，低面密度防刺无纬布的层数为14～17层。

9、优选地，步骤s3中，高面密度防刺无纬布的层数为3～5层。

10、优选地，步骤s3中，缓冲层结构为2～4层单层厚度4～10mm的聚乙烯发泡棉(pep)叠放形成12～18mm厚的缓冲层。

11、优选地，缓冲层若用不同厚度的单层进行组合，则由薄至厚叠放。

12、本发明还提供一种多层级面密度轻型防刺芯片结构，由上述任一项所述的多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法制备。

13、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

14、本发明提供的一种多层级面密度轻型防刺芯片结构及其制备方法，通过将不同面密度的芳纶无纬布进行梯度层级结构设计，使防刺芯片整体结构比单一面密度的多层结构具备更优异的防刺性能，同时通过将高面密度芳纶无纬布与低面密度芳纶无纬布进行组合，从而减少防刺芯片层数，能够有效减轻芳纶无纬布型防刺芯片的整体重量，且防刺性能符合ga68-2019《警用防刺服》标准要求。

技术特征：

1.一种多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1要求所述的多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法，其特征在于，步骤s1中，芳纶无纬布的纤维叠加方向包括[0°/90°]双层叠加、[0°/90°/0°]三层叠加、[0°/90°/0°/90°]四层叠加。

3.根据权利要求1要求所述的多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法，其特征在于，步骤s3中，低面密度防刺无纬布的层数为14～17层。

4.根据权利要求1要求所述的多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法，其特征在于，步骤s3中，高面密度防刺无纬布的层数为3～5层。

5.根据权利要求1要求所述的多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法，其特征在于，步骤s3中，缓冲层结构为2～4层单层厚度4～10mm的聚乙烯发泡棉叠放形成12～18mm厚的缓冲层。

6.根据权利要求5要求所述的多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法，其特征在于，缓冲层若用不同厚度的单层进行组合，则由薄至厚叠放。

7.一种多层级面密度轻型防刺芯片结构，由权利要求1～6任一项所述的多层级面密度轻型防刺芯片结构的制备方法制备。

技术总结本发明公开了一种多层级面密度轻型防刺芯片结构及其制备方法，属于防刺材料领域。本发明采用不同面密度的芳纶无纬布，通过控制纤维和胶黏剂用量实现面密度的调整，其中低面密度芳纶无纬布范围在220～240g/㎡，高面密度芳纶无纬布范围在340～550g/㎡；所述多层级面密度轻型防刺芯片的结构为：自迎刺面至贴身面由低面密度芳纶无纬布依次层叠至高面密度芳纶无纬布。本发明通过将不同面密度的芳纶无纬布进行结构设计，将高面密度芳纶无纬布与低面密度芳纶无纬布进行组合，提升防刺芯片的防刺性能，从而减少防刺芯片层数，降低防刺芯片重量，实现减重的目的，同时有效地提高芳纶无纬布防刺芯片的防刺性能。技术研发人员：戴俊宏,许冬梅,王瑞岭,艾青松,傅丽强,孙金贵,张静,马铮,吴中伟,郝雪琪受保护的技术使用者：北京航天雷特机电工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30