一种防弹板的制作方法

一种防弹板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种防弹板，特别地涉及一种由超高分子量聚乙烯带式片材热压 成型的防弹板。
【背景技术】
[0002] 目前市场上常用于制作防弹板的材料有玻璃纤维预浸布、芳纶预浸布、芳纶无炜 布和超高分子量聚乙烯无炜布。由于超高分子量聚乙烯纤维无炜布的防护性能更好，重量 更轻，因而越来越多的被采用。
[0003] 然而，超高分子量聚乙烯纤维无炜布的成本较高，且由其压制的防弹板刚度不足。 由于刚性不足，当被制作成面积较大的防弹板时，防弹板容易变形；当被制成车辆防护装甲 时，会引起车辆内部的装饰问题；当被制成防弹盾牌时，外观的变形会影响到其防护性能。
[0004] 超高分子量聚乙烯纤维无炜布防弹板的刚性不足主要是由于无炜布中的基体树 脂含量过高及基体树脂的重量决定的，在该无炜布中，基体树脂所占的重量是无炜布总重 的15~22%。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型提供了一种用超高分子量聚乙烯带式材片材做的防弹板。所述带式片 材是由100%超高分子量聚乙烯构成或者其超高分子量聚乙烯的含量在93%以上。本实用 新型提供的由超高分子量聚乙烯带式片材压制的防弹板，由于是聚乙烯带自身之间在高温 高压下的粘合，防弹板的刚性更好，相对于无炜布材料，刚性提高至少1. 5倍以上，优选2. 5 倍，更优选5倍，最有选10倍以上。
[0006] 本发明还提供一种利用超高分子量聚乙烯带式材料与超高分子量聚乙烯纤维无 炜布复合所得防弹板，该防弹板的刚性较单纯由超高分子量聚乙烯无炜布制成的防弹板的 刚性也有显者提尚。提尚幅度为3彳首左右。
[0007] 本实用新型公开了一种防弹板，所述防弹板由多层超高分子量聚乙烯带式片材热 压成型或由多层超高分子量聚乙烯带式片材和超高分子量聚乙烯无炜布热压成型。
[0008] 在本实用新型公开的一个优选实施方案中，所述防弹板由多层超高分子量聚乙烯 带式片材热压成型。
[0009] 本实用新型所用的超高分子量聚乙烯带不是无炜布结构。所述的超高分子量聚乙 條带的宽度为2mm~500mm，优选50mm-200mm，厚度为0? 01~1mm，优选0? 02mm~0? 5mm〇
[0010] 在本实用新型的一个优选实施方案中，所述的超高分子量聚乙烯带式片材是由 1-6层，优选1-4层，最优选1-2层的单条超高分子量聚乙烯带片层构成，并且相邻片层的超 高分子量聚乙烯带片层交错排布；其中所述的超高分子量聚乙烯带片层是由两层超高分子 量聚乙烯带正交编织而成。
[0011] 在本实用新型的一个优选实施方案中，所使用的超高分子量聚乙烯带式片材是通 过将由2-10层，优选2-8层，最优选2或4层单方向排布的超高分子量聚乙烯带片层构成， 片材中相邻层的超高分子量聚乙烯带片层与该片层成垂直方向铺层。
[0012] 在本实用新型的一个优选实施方案中，所述热压成型为将所述多层超高分子量聚 乙烯带式片材铺层后，经高温高压成型。优选由20-200层超高分子量聚乙烯带式片材热压 成型，特别优选由30-150层超高分子量聚乙烯带式片材热压成型。所述的高温压制是在板 心温度高于130°C，低于超高分子量聚乙烯的熔点温度147°C间，保压时间在10~40分钟 的条件下压制而成的。优选压制温度在135~145°C之间，保压时间在15~25分钟；最优 选压制温度在138~142°C之间，保压时间在15~20分钟。热压之后，在将其从模具中取 出前，在压力下，降低温度至低于80°C。
[0013] 在本实用新型的一个优选实施例中，所述的超高分子量聚乙烯带式片材占防弹板 总重量的10%~100%，优选占防弹板总重量的25%~100%。
[0014] 在本实用新型的一个优选实施方案中，防弹板包含低于7wt%的基体树脂，优选低 于lwt%的基体树脂，最优选该防弹板不含有基体树脂。通常基体树脂是用于粘合超高分子 量聚乙烯带，并充满其间的空隙。所用的基体树酯通常为乙烯酸、丙烯酸、聚氨酯等热塑性 树脂。
[0015] 在本实用新型的另一个具体实施方案中，所述防弹板为所述多层超高分子量聚乙 烯带式片材和超高分子量聚乙烯无炜布热压成型。所述超高分子量聚乙烯无炜布材料是纤 维平行排列组成无炜布，再将两层或多层无炜布成0° /90°正交铺层，并使用胶粘剂进行 粘结后形成片式材料。所述背衬板包含15-18wt%的基体树脂。
[0016] 这样本实用新型所公开的防弹板相对于单纯用超高分子量聚乙烯单向无炜布压 制防弹板有三个方面的优势：
[0017] 1)防弹性能好且稳定：基体树脂含量低于7wt%，或不含基体树脂，在三维方向上 均是聚乙烯自身的熔接，薄弱点大大少于用基体树脂粘接的无炜布材料压制的防弹板；
[0018] 2)可加工性好。无炜布材料压制的防弹板所用压制工艺上限温度125°C或130°C， 超过上限后，防弹性能大幅下降。由于超高分子量聚乙烯带式片材的基体树脂含量低或不 含基体树脂，加工上限温度可提高至熔点附近，g卩145°C，而不明显影响到防弹板的防弹性 能；
[0019] 3)刚性好。本实用新型压制而成的防弹板因没有或含很少量的基体树脂，刚性更 好，且加工温度高，整个防弹板是聚乙烯与聚乙烯之间的熔接，可以显著提高防弹板的刚性 (表征为最大弯曲应力）。本实用新型公开的防弹板的刚性显著提高，三点弯曲实验显示最 大弯曲应力（ASTMD790-02)为49.9Mpa，而无炜布所制防弹板的最大弯曲应力为4.4MPa。
[0020] 本实用新型公开的防弹板，若是由多层超高分子量聚乙烯带式片材热压成型 的，可防住54手枪和79微型冲锋枪发射的51式铅芯弹，9mm巴拉贝姆弹，.44麦格纳姆 (Magnum)弹的袭击，防护级别分别达到中国警用防弹盾牌（GA423-2003)二级和三级或美 国司法协会（NIJ0108. 01)三A级别。若由多层超高分子量聚乙烯带式片材与超高分子量 聚乙烯纤维无炜布复合，可达到GA141-2010五级（56步枪普弹）或NIJ0108. 01三级要求。 若将该防弹板与防弹钢板或陶瓷复合，可达到GA141六级或NIJ0108.01四级。所述陶瓷包 含氧化铝，碳化硅和碳化硼，可为正方形，六边形或正八边形。
[0021] 本实用新型所公开的防弹板可用于手持式轻型防弹盾牌，轮式盾牌，车辆和船舶 轻型防护装甲，或与防弹钢板复合，做为防弹钢板的补充。
[0022] 本实用新型还公开了一种装甲防护，包含本实用新型所公开的防弹板，其特征在 于所述防弹板为多层超高分子量聚乙烯带式片材热压成型或由多层超高分子量聚乙烯带 式片材和超高分子量聚乙烯无炜布热压成型。
[0023]本实用新型所公开的装甲防护，可以通过螺栓栓接或用粘合剂粘接与车/船体连 接。所述的防弹 板的表面还可用玻璃纤维修饰。
[0024] 本实用新型还公开了一种防弹盾牌，包含防弹板主板，嵌在防弹主板上的防弹视 窗和手柄，其特征在于所述防弹板为多层超高分子量聚乙烯带式片材热压成型或多层超高 分子量聚乙烯带式片材和超高分子量聚乙烯无炜布热压成型。
【附图说明】
[0025]图1为单片层超高分子量聚乙烯带式片材编织排布示意图。
[0026] 图2为单方向排布超高分子量聚乙烯带式片材示意图。
[0027] 图3为双片层编织排布的超高分子量聚乙烯带式片材示意图。
[0028] 图4为车/船用装甲防护示意图。
[0029] 3为玻纤修饰层；4为车/船体钢板；5为超高分子量聚乙烯带式材料层；6为超高 分子量聚乙烯无炜布层。5和6共同构成防弹板。
[0030] 图5为防弹盾牌示意图。
[0031] 7为防弹视窗；8为防弹板主板；9为手柄。
【具体实施方式】
[0032] 实施例1
[0033] 将40层尺寸为40cmx40cm、面密度为168± 12克/平方米的编织结构的超高分 子量聚乙烯带式片材铺层，在140°C压力为16. 5MPa的条件压制20分钟。保持压力，降低温 度至低于80°C。所得防弹板的面密度为7. 0千克/平方米。经1. 1克标准模拟破片按北约 Stanag2920方法测试，测试V50值574m/s。
[0034] 实施例2
[0035] 将42层尺寸为50cmx90cm、面密度为168± 12克/平方米的编织结构的超高分 子量聚乙烯带式片材铺层，在135~143°C压力为8MPa的条件下压制20分钟。保持压力， 降低温度至低于80°C。所得防弹板的面密度为7.2千克/平方米。经中国兵器工业防弹器 材检测中心（208所）测试，结果符合GA423-2003警用防弹盾牌防护79微型冲锋枪铅芯弹 的要求，且针对51式铅芯弹的V50在600m/s。
[0036] 实施例3
[0037] 基于实施例2所述所弹板，中间开观察窗，包边，喷涂之后，安装防弹玻璃和手持 支架或手柄，成为防弹盾牌。
[0038] 实施例4
[0039] 将34层尺寸为50cmx90cm的、面密度为168± 12克/平方米的、编织结构的超 高分子量聚乙烯带式片材和52层面密度为264±7克/平方米的超高分子量聚乙烯无炜布 (M)布）铺层，在130~140°C，压力为16. 5MPa的条件下压制20分钟。所得防弹板面密度 为19千克/平方米，能防住6发标准AK47柔钢弹，弹速为733±lOm/s，达到NIJ3级+防护 要求。
[0040] 实施例5
[0041] 采用不同超高分子量聚乙稀防弹材料压制厚度为20mm板材，切割成40cmx 2. 5cm的测试样条，进行三点抗弯测试（ASTMD790-02)。支撑点间的距离为20cm，压力点下 降速度为5mm/min。所用材料和测试所得最大弯曲应力如下表所示。带式材料所压制的防 弹板具有更好的刚性，是普通超高分子量聚乙烯无炜布防弹板的11倍，更适合于压制大面 积的防弹板，用做车体材料的防护。另外将带式材料与无炜布复合可大大提高单独用无炜 布防弹板的刚性，刚性为原来的3倍左右。
[0042]表一
【主权项】
1. 一种防弹板，其特征在于，所述防弹板为多层超高分子量聚乙烯带式片材热压成型 或由多层超高分子量聚乙烯带式片材和超高分子量聚乙烯无炜布热压成型。
2. 根据权利要求1述的防弹板，其特征在于，所述防弹板为多层超高分子量聚乙烯带 式片材热压成型。
3. 根据权利要求1述的防弹板，其特征在于，所述防弹板由多层超高分子量聚乙烯带 式片材和超高分子量聚乙烯无炜布热压成型。
4. 根据权利要求1-3任意所述的防弹板，所述单条超高分子量聚乙烯带的宽度为 2mm~50Ctam，厚度为0? Ol~1謹。
5. 根据权利要求1-3任意所述的防弹板，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯带的 宽度为50_~200mm，厚度为0? 02mm~0? 5mm。
6. 根据权利要求1-3任意所述的防弹板，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯带式 片材是由1-6层单条超高分子量聚乙烯带片层构成，并且相邻层的超高分子量聚乙烯带片 层交错排布；其中所述的超高分子量聚乙烯带片层是由两层超高分子量聚乙烯带正交编织 而成。
7. 根据权利要求1-3任意所述的防弹板，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯带式 片材是由2-10层超高分子量聚乙烯带片层单方向排布构成，并且相邻的超高分子量聚乙 烯带片层与该超高分子量聚乙烯带片层成垂直方向铺层。
8. 根据权利要求1-3任意所述的防弹板，其特征在于，所述的防弹板由20-200层，优选 30-150层超高分子量聚乙烯带式片材热压成型。
9. 根据权利要求1-3任意所述的防弹板，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯带式 片材占防弹板总重量的10 %~100%。
10. 根据权利要求9所述的防弹板，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯带式片材占 防弹板总重量的25%~100%。
11. 根据权利要求2所述的防弹板，其特征在于，所述防弹板包含低于7wt %的基体树 脂。
12. 根据权利要求10所述的防弹板，其特征在于，所述防弹板包含低于lwt%的基体 树脂。
13. 根据权利要求11所述的防弹板，其特征在于，所述防弹板不含有基体树脂。
14. 一种装甲防护，包含防弹板，所述防弹板为多层超高分子量聚乙烯带式片材热压成 型或多层超高分子量聚乙烯带式片材和超高分子量聚乙烯无炜布热压成型。
15. -种防弹盾牌，包含防弹板主板，嵌在防弹主板上的防弹视窗和支架，其特征在于 所述防弹板为多层超高分子量聚乙烯带式片材热压成型或多层超高分子量聚乙烯带式片 材和超高分子量聚乙烯无炜布热压成型。
【专利摘要】本实用新型公开了一种防弹板。其特征在于，所述防弹板由多层超高分子量聚乙烯带式片材热压成型，或者由超高分子量聚乙烯带式片材与超高分子量聚乙烯无纬布热压成型。所述带式片材可以是单根超高分子量聚乙烯带正交编织结构，也可以是单根超高分子量聚乙烯带平行排列的类似无纬布结构。该防弹板可用于舰船，车辆的装甲防护，也可用于防弹盾牌。
【IPC分类】B32B27-32, F41H5-06, F41H5-04, B32B27-02, F41H5-08
【公开号】CN204612597
【申请号】CN201420871647
【发明人】郑德刚, 杨德文, 刘永乐
【申请人】帝斯曼知识产权资产管理有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年12月31日