Les facteurs qui affectent les performances pare-balles des gilets pare-balles peuvent être considérés sous deux aspects : le projectile en interaction (balle ou éclats d'obus) et le matériau pare-balles. En ce qui concerne le projectile, son énergie cinétique, sa forme et sa matière sont des facteurs importants qui déterminent sa pénétration.
Les balles ordinaires, en particulier les balles à noyau de plomb ou à noyau d'acier ordinaires, se déforment lorsqu'elles entrent en contact avec des matériaux pare-balles. Dans ce processus, une partie considérable de l'énergie cinétique de la balle est consommée, réduisant ainsi efficacement la force de pénétration de la balle, qui est un aspect important du mécanisme d'absorption d'énergie de la balle. Pour les bombes, grenades et autres éclats d'obus ou fragments secondaires formés par des balles, la situation est sensiblement différente. Ces éclats d'obus ont des formes irrégulières, des arêtes vives, un poids léger et une petite taille, et ne se déformeront pas après avoir heurté des matériaux pare-balles, en particulier des matériaux pare-balles souples. De manière générale, la vitesse de ce type de débris n'est pas élevée, mais la quantité est grande et dense.
La clé de l'absorption d'énergie de tels fragments par des gilets pare-balles souples réside dans le fait que les fragments coupent, étirent et cassent les fils du tissu balistique, et provoquent l'interaction entre les fils du tissu et les différentes couches du tissu, entraînant la déformation globale du tissu. Dans les processus mentionnés ci-dessus, les fragments travaillent vers l'extérieur, consommant ainsi leur propre énergie. Dans les deux types de processus d'absorption d'énergie corporelle ci-dessus, une petite partie de l'énergie est convertie en énergie thermique par friction (fibre/fibre, fibre/balle) et convertie en énergie sonore par impact. En termes de matériaux pare-balles, afin de répondre aux exigences des gilets pare-balles pour absorber au maximum l'énergie cinétique des balles et autres projectiles, les matériaux pare-balles doivent avoir une résistance élevée, une bonne ténacité et de fortes capacités d'absorption d'énergie. Les matériaux utilisés dans les gilets pare-balles, en particulier les gilets pare-balles souples, sont principalement des fibres hautes performances. Ces fibres hautes performances se caractérisent par une résistance élevée et un module élevé. Bien que certaines fibres hautes performances telles que la fibre de carbone ou la fibre de bore aient une résistance élevée, elles ne conviennent fondamentalement pas aux gilets pare-balles en raison de leur faible flexibilité, de leur faible pouvoir de rupture, de leurs difficultés de filage et de traitement et de leur prix élevé.
Spécifiquement, pour les tissus balistiques, son effet pare-balles dépend principalement des aspects suivants : résistance à la traction des fibres, allongement des fibres à la rupture et travail à la rupture, module des fibres, orientation des fibres et vitesse de transmission des ondes de contrainte, fibre La finesse de la fibre, la façon dont la fibre est assemblée, le poids de fibre par unité de surface, la structure et les caractéristiques de surface du fil, la structure du tissu, l'épaisseur de la couche de maille de fibre, le nombre de couches de la couche de maille ou de la couche de tissu, etc. les performances du matériau fibreux utilisé pour la résistance aux chocs dépendent de l'énergie de rupture de la fibre et de la vitesse de transmission de l'onde de contrainte. L'onde de contrainte doit se propager aussi rapidement que possible et l'énergie de rupture de la fibre sous impact à grande vitesse doit être aussi élevée que possible. Le travail de rupture en traction d'un matériau est l'énergie dont le matériau dispose pour résister aux dommages causés par des forces externes, et c'est une fonction liée à la résistance à la traction et à la déformation par allongement. Par conséquent, théoriquement, plus la résistance à la traction est élevée, plus la capacité de déformation par allongement du matériau est forte, plus le potentiel d'absorption d'énergie est grand.
Cependant, dans la pratique, le matériau utilisé pour les gilets pare-balles n'est pas autorisé à avoir une déformation excessive, de sorte que la fibre utilisée pour les gilets pare-balles doit également avoir une résistance à la déformation plus élevée, c'est-à-dire un module élevé. L'influence de la structure du fil sur la résistance balistique est due à la différence de taux d'utilisation de la résistance des fibres individuelles et à la capacité de déformation par allongement globale du fil due aux différents tissus de fil. Le processus de rupture du fil dépend d'abord du processus de rupture de la fibre, mais comme il s'agit d'un agrégat, il existe une grande différence dans le mécanisme de rupture. Si la finesse de la fibre est fine, l'enchevêtrement dans le fil est plus serré et la force est plus uniforme, augmentant ainsi la résistance du fil. De plus, la rectitude et le parallélisme de la disposition des fibres dans le fil, le nombre de transferts des couches interne et externe et la torsion du fil ont une influence importante sur les propriétés mécaniques du fil, en particulier la résistance à la traction et l'allongement. en pause. De plus, du fait de l'interaction entre le fil et le fil et le fil et le corps élastique pendant le processus de bombardement, les caractéristiques de surface du fil auront pour effet de renforcer ou d'affaiblir les deux effets ci-dessus. La présence d'huile et d'humidité à la surface du fil réduira la résistance des balles ou des éclats d'obus à pénétrer dans le matériau, de sorte que les gens doivent souvent nettoyer et sécher le matériau et chercher des moyens d'améliorer la résistance à la pénétration. Les fibres synthétiques à haute résistance à la traction et à module élevé sont généralement très orientées, de sorte que la surface des fibres est lisse et le coefficient de friction est faible. Lorsque ces fibres sont utilisées dans des tissus pare-balles, la capacité de transfert d'énergie entre les fibres est faible après le bombardement et l'onde de contrainte ne peut pas se propager rapidement, réduisant ainsi la capacité du tissu à bloquer les balles. Les méthodes ordinaires pour augmenter le coefficient de frottement de surface, telles que le soulèvement et la finition corona, réduiront la résistance de la fibre, tandis que la méthode de revêtement du tissu est facile à provoquer le"soudage" entre les fibres et les fibres, ce qui entraîne l'onde de choc balle dans le fil. La réflexion se produit latéralement, provoquant la rupture prématurée de la fibre. Afin de résoudre cette contradiction, les gens ont mis au point diverses méthodes. AlliedSignal (AlliedSignal) a introduit sur le marché une fibre de traitement enroulée à l'air, qui augmente le contact entre la balle et la fibre par enchevêtrement de la fibre à l'intérieur du fil.
Dans le brevet US n° 5 035 111, un procédé pour améliorer le coefficient de frottement des fils en utilisant des fibres à structure gaine-âme est introduit. Le"noyau" de cette fibre est une fibre à haute résistance, et la"peau" utilise une fibre avec une résistance légèrement inférieure et un coefficient de friction plus élevé. Ce dernier représente 5 à 25 %. La méthode inventée par un autre brevet américain 5255241 est similaire à celle-ci. Il recouvre la surface de la fibre à haute résistance d'une fine couche de polymère à haute friction pour améliorer la capacité du tissu's à résister à la pénétration du métal. Cette invention souligne que le polymère de revêtement doit avoir une forte adhérence à la surface de la fibre à haute résistance, sinon le matériau de revêtement qui se décolle lorsqu'il est bombardé agira comme un lubrifiant solide entre les fibres, réduisant ainsi la surface de la fibre. Coefficient de friction. En plus des propriétés des fibres et des caractéristiques des fils, un facteur important affectant la capacité pare-balles des gilets pare-balles est la structure du tissu. Les types de structure de tissu utilisés sur le gilet pare-balles logiciel comprennent les tissus tricotés, les tissus tissés, les tissus sans trame, les feutres non tissés aiguilletés, etc. Les tissus tricotés ont un allongement plus élevé, ce qui est bénéfique pour améliorer le confort de port. Mais ce type d'allongement élevé utilisé pour la résistance aux chocs produira d'importants dommages non pénétrants. De plus, comme les tissus tricotés ont des caractéristiques anisotropes, ils ont différents degrés de résistance aux chocs dans différentes directions. Par conséquent, bien que les tissus tricotés présentent des avantages en termes de coût de production et d'efficacité de production, ils ne conviennent généralement que pour la fabrication de gants anti-coups, de combinaisons d'escrime, etc., et ne peuvent pas être complètement utilisés pour des gilets pare-balles. Les gilets pare-balles les plus largement utilisés sont les tissus tissés, les tissus non tissés et les feutres non tissés aiguilletés. En raison de leurs structures différentes, ces trois types de tissus ont des mécanismes pare-balles différents, et la balistique ne peut pas encore donner une explication suffisante. De manière générale, une fois que la balle a touché le tissu, elle génère une onde de vibration radiale dans la zone du point d'impact et se propage à travers le fil à grande vitesse.
Lorsque l'onde de vibration atteint le point d'entrelacement du fil, une partie de l'onde sera transmise le long du fil d'origine de l'autre côté du point d'entrelacement, une autre partie sera transférée à l'intérieur du fil entrelacé, et une partie sera réfléchie le long du fil d'origine. Revenez en arrière et formez une onde réfléchie. Parmi les trois types de tissus ci-dessus, le tissu tissé a le plus de points d'entrelacement. Après avoir été touchée par la balle, l'énergie cinétique de la balle peut être transmise par l'interaction des fils au point d'entrelacement, de sorte que la force d'impact de la balle ou des éclats d'obus peut être absorbée dans une plus grande zone. . Mais en même temps, le point d'entrelacement joue le rôle d'une extrémité fixe de manière invisible. L'onde réfléchie formée à l'extrémité fixe et l'onde incidente d'origine seront superposées dans la même direction, ce qui améliore considérablement l'effet d'étirement du fil, et se brise après avoir dépassé sa résistance à la rupture. De plus, certains petits éclats d'obus peuvent repousser un seul fil du tissu tissé, réduisant ainsi la résistance à la pénétration des éclats d'obus. Dans une certaine plage, si la densité du tissu est augmentée, la possibilité de la situation ci-dessus peut être réduite et la résistance du tissu tissé peut être améliorée, mais l'effet négatif de la réflexion et de la superposition de l'onde de contrainte sera amélioré. En théorie, pour obtenir la meilleure résistance aux chocs, il faut utiliser des matériaux unidirectionnels sans points d'entrelacement. C'est aussi le point de départ du"Bouclier" La technologie."Bouclier" technologie, ou"matrice unidirectionnelle" technologie, est une méthode de production de matériaux composites pare-balles non tissés haute performance lancée et brevetée par United Signal Corporation en 1988. Le droit d'utiliser cette technologie brevetée a également été accordé à la société néerlandaise DSM. Le tissu fabriqué à l'aide de cette technologie est un tissu sans trame. Le tissu sans trame est fabriqué en disposant les fibres en parallèle dans une direction et en les liant avec une résine thermoplastique. Dans le même temps, les fibres sont croisées entre les couches et pressées avec une résine thermoplastique.
La majeure partie de l'énergie d'une balle ou d'un éclat d'obus est absorbée par l'étirement et la rupture des fibres au point d'impact ou à proximité. Le"Bouclier" le tissu peut conserver au maximum la résistance d'origine de la fibre et disperser rapidement l'énergie sur une plus grande surface, et la procédure de traitement est relativement simple. Le tissu monocouche sans trame peut être utilisé comme structure dorsale du gilet pare-balles après avoir été laminé, et le multicouche peut être utilisé comme matériaux pare-balles durs tels que des inserts renforcés pare-balles. Si dans les deux types de tissus ci-dessus, la majeure partie de l'énergie du projectile est absorbée par les fibres au point d'impact ou près du point d'impact par un étirement excessif ou un perçage pour casser les fibres, alors le feutre non tissé aiguilleté est le mécanisme pare-balles du tissu structuré ne peut pas être expliqué.
Parce que des expériences ont montré que la rupture des fibres se produit à peine dans le feutre non tissé aiguilleté. Le feutre non tissé aiguilleté est composé d'un grand nombre de fibres courtes, il n'y a pas de point d'entrelacement et il n'y a presque pas de réflexion de point fixe de l'onde de contrainte. L'effet pare-balles dépend de la vitesse de diffusion de l'énergie d'impact de la balle dans le feutre. Il a été observé qu'après avoir été touché par des éclats d'obus, il y avait un rouleau de matériau fibreux sur la pointe du projectile de simulation de fragment (FSP). Par conséquent, il est prévu que le corps du projectile ou les éclats d'obus s'émoussent au stade initial de l'impact, ce qui rend difficile la pénétration du tissu. De nombreux matériaux de recherche ont souligné que le module de fibre et la densité du feutre sont les principaux facteurs qui affectent l'effet balistique de l'ensemble du tissu. Les feutres non tissés aiguilletés sont principalement utilisés dans les gilets pare-balles militaires principalement constitués de feuilles pare-balles.
