De factoren die de kogelwerende prestatie van kogelvrije vesten beïnvloeden, kunnen vanuit twee aspecten worden bekeken: het op elkaar inwerkende projectiel (kogel of granaatscherven) en het kogelvrije materiaal. Wat het projectiel betreft, zijn zijn kinetische energie, vorm en materiaal belangrijke factoren die de penetratie bepalen.
Gewone kogels, in het bijzonder kogels met een loden kern of gewone kogels met een stalen kern, zullen vervormen wanneer ze in contact komen met kogelvrije materialen. Bij dit proces wordt een aanzienlijk deel van de kinetische energie van de kogel verbruikt, waardoor de penetratiekracht van de kogel effectief wordt verminderd, wat een belangrijk aspect is van het energieabsorptiemechanisme van de kogel. Voor bommen, granaten en andere granaatscherven of secundaire fragmenten gevormd door kogels is de situatie aanzienlijk anders. Deze granaatscherven hebben onregelmatige vormen, scherpe randen, zijn licht van gewicht en klein van formaat, en zullen niet vervormen na het raken van kogelvrije materialen, vooral zachte kogelvrije materialen. Over het algemeen is de snelheid van dit soort puin niet hoog, maar de hoeveelheid is groot en dicht.
De sleutel tot de energieabsorptie van dergelijke fragmenten door zachte kogelvrije vesten ligt in het feit dat de fragmenten de draden van de ballistische stof doorsnijden, uitrekken en breken, en de interactie veroorzaken tussen de draden in de stof en de verschillende lagen van de stof, resulterend in de algehele vervorming van de stof. Bij de bovengenoemde processen werken de fragmenten wel naar buiten en verbruiken daarbij hun eigen energie. In de bovengenoemde twee soorten lichaamsenergieabsorptieprocessen wordt een klein deel van de energie door wrijving omgezet in warmte-energie (vezel/vezel, vezel/kogel) en door impact omgezet in geluidsenergie. In termen van kogelvrije materialen, om te voldoen aan de vereisten van kogelvrije kleding om de kinetische energie van kogels en andere projectielen in de grootste mate te absorberen, moeten de kogelvrije materialen een hoge sterkte, goede taaiheid en sterke energieabsorptiecapaciteiten hebben. De materialen die worden gebruikt in kogelvrije vesten, met name zachte kogelvrije vesten, zijn voornamelijk hoogwaardige vezels. Deze hoogwaardige vezels worden gekenmerkt door een hoge sterkte en hoge modulus. Hoewel sommige hoogwaardige vezels zoals koolstofvezel of boorvezel een hoge sterkte hebben, zijn ze in principe niet geschikt voor kogelvrije vesten vanwege de slechte flexibiliteit, het lage breekvermogen, de moeilijkheid bij het spinnen en verwerken en de hoge prijs.
Specifiek, voor ballistische stoffen, hangt het kogelwerende effect ervan voornamelijk af van de volgende aspecten: vezeltreksterkte, vezelrek bij breuk en werk bij breuk, vezelmodulus, vezeloriëntatie en spanningsgolftransmissiesnelheid, vezel De fijnheid van de vezel, de manier waarop de vezel wordt geassembleerd, het vezelgewicht per oppervlakte-eenheid, de structuur en oppervlaktekenmerken van het garen, de structuur van de stof, de dikte van de vezelnetwerklaag, het aantal lagen van de netwerklaag of de weefsellaag, enz. De prestatie van het vezelmateriaal dat wordt gebruikt voor slagvastheid hangt af van de breekenergie van de vezel en de transmissiesnelheid van de spanningsgolf. De spanningsgolf moet zich zo snel mogelijk verspreiden en de breukenergie van de vezel bij een botsing met hoge snelheid moet zo hoog mogelijk zijn. Het trekbreukwerk van een materiaal is de energie die het materiaal heeft om schade door externe krachten te weerstaan, en het is een functie die verband houdt met treksterkte en rekvervorming. Daarom, theoretisch, hoe hoger de treksterkte, hoe sterker het rekvervormingsvermogen van het materiaal, hoe groter het potentieel voor energieabsorptie.
In de praktijk mag het materiaal dat wordt gebruikt voor kogelvrije kleding echter geen overmatige vervorming hebben, dus de vezel die wordt gebruikt voor kogelvrije kleding moet ook een hogere weerstand tegen vervorming hebben, dat wil zeggen een hoge modulus. De invloed van de structuur van het garen op de ballistische weerstand is te wijten aan het verschil in de benuttingsgraad van de enkele vezelsterkte en het algehele rekvervormingsvermogen van het garen als gevolg van verschillende garenweefsels. Het breekproces van het garen hangt in de eerste plaats af van het breekproces van de vezel, maar omdat het een aggregaat is, is er een groot verschil in het breekmechanisme. Als de fijnheid van de vezel fijn is, is de verstrengeling in het garen strakker en is de kracht gelijkmatiger, waardoor de sterkte van het garen toeneemt. Bovendien hebben de rechtheid en parallelliteit van de vezelopstelling in het garen, het aantal overdrachten van de binnen- en buitenlagen en de twist van het garen een belangrijke invloed op de mechanische eigenschappen van het garen, met name de treksterkte en rek tijdens de pauze. Bovendien zullen, vanwege de interactie tussen het garen en het garen en het garen en het elastische lichaam tijdens het bombardementsproces, de oppervlakte-eigenschappen van het garen de bovengenoemde twee effecten versterken of verzwakken. De aanwezigheid van olie en vocht op het oppervlak van het garen zal de weerstand van kogels of granaatscherven om het materiaal binnen te dringen verminderen, dus mensen moeten het materiaal vaak schoonmaken en drogen en manieren zoeken om de penetratieweerstand te verbeteren. Synthetische vezels met een hoge treksterkte en hoge modulus zijn meestal sterk georiënteerd, dus het vezeloppervlak is glad en de wrijvingscoëfficiënt is laag. Wanneer deze vezels worden gebruikt in kogelvrije stoffen, is het vermogen om energie tussen de vezels over te dragen na een bombardement slecht en kan de spanningsgolf zich niet snel verspreiden, waardoor het vermogen van de stof om kogels te blokkeren, wordt verminderd. Gewone methoden om de oppervlaktewrijvingscoëfficiënt te verhogen, zoals verhoging en corona-afwerking, zullen de sterkte van de vezel verminderen, terwijl de methode van weefselcoating gemakkelijk de"lassen" tussen de vezels en de vezels, waardoor de schokgolf van de kogel in het garen ontstaat. De reflectie vindt zijdelings plaats, waardoor de vezel voortijdig breekt. Om deze tegenstelling op te lossen, hebben mensen verschillende methoden bedacht. AlliedSignal (AlliedSignal) heeft een luchtgewonden behandelingsvezel op de markt gebracht, die het contact tussen de kogel en de vezel vergroot door verstrengeling van de vezel in het garen.
In het Amerikaanse octrooischrift 5.035.111 wordt een werkwijze geïntroduceerd voor het verbeteren van de wrijvingscoëfficiënt van garens door gebruik te maken van vezels met een omhulsel-kernstructuur. Het"kern" van deze vezel is een zeer sterke vezel, en de"skin" gebruikt een vezel met een iets lagere sterkte en een hogere wrijvingscoëfficiënt. Deze laatste is goed voor 5% tot 25%. De methode die is uitgevonden door een ander Amerikaans octrooi 5255241 is vergelijkbaar met deze. Het bedekt het oppervlak van de zeer sterke vezel met een dunne laag polymeer met hoge wrijving om het vermogen van de stof' te verbeteren om weerstand te bieden aan metaalpenetratie. Deze uitvinding benadrukt dat het bekledingspolymeer een sterke hechting aan het oppervlak van de vezel met hoge sterkte moet hebben, anders zal het bekledingsmateriaal dat loslaat wanneer het wordt gebombardeerd, werken als een vast smeermiddel tussen de vezels, waardoor het oppervlak van de vezel wordt verkleind. Wrijvingscoëfficiënt. Naast vezeleigenschappen en gareneigenschappen, is de structuur van de stof een belangrijke factor die het kogelwerend vermogen van kogelvrije vesten beïnvloedt. De soorten weefselstructuur die worden gebruikt op de kogelvrije vesten van de software omvatten gebreide stoffen, geweven stoffen, niet-inslagstoffen, naaldgeperforeerde niet-geweven vilten, enz. Gebreide stoffen hebben een hogere rekbaarheid, wat gunstig is voor het verbeteren van het draagcomfort. Maar dit soort hoge rek dat wordt gebruikt voor slagvastheid, zal grote niet-penetrerende schade veroorzaken. Bovendien hebben gebreide stoffen, omdat ze anisotrope eigenschappen hebben, verschillende mate van slagvastheid in verschillende richtingen. Daarom, hoewel gebreide stoffen voordelen hebben in termen van productiekosten en productie-efficiëntie, zijn ze over het algemeen alleen geschikt voor de vervaardiging van steekwerende handschoenen, schermpakken, enz., en kunnen ze niet volledig worden gebruikt voor kogelvrije vesten. De meer algemeen gebruikte kogelvrije vesten zijn geweven stoffen, niet-inslagstoffen en naaldvilt niet-geweven vilt. Door hun verschillende structuren hebben deze drie soorten weefsels verschillende kogelwerende mechanismen, en ballistiek kan daar nog geen afdoende verklaring voor geven. In het algemeen zal, nadat de kogel de stof raakt, deze een radiale trillingsgolf genereren in het gebied van het inslagpunt en zich met hoge snelheid door het garen verspreiden.
Wanneer de trillingsgolf het verwevingspunt van het garen bereikt, wordt een deel van de golf langs het originele garen naar de andere kant van het verwevingspunt overgebracht, een ander deel wordt overgebracht naar de binnenkant van het verweven garen en een deel zal worden gereflecteerd langs het originele garen. Ga terug en vorm een gereflecteerde golf. Van de drie bovengenoemde soorten stoffen heeft de geweven stof de meeste verwevingspunten. Na geraakt te zijn door de kogel kan de kinetische energie van de kogel worden overgedragen door de interactie van de draden op het verwevingspunt, zodat de impactkracht van de kogel of granaatscherven in een groter gebied kan worden opgevangen. . Maar tegelijkertijd speelt het verwevende punt onzichtbaar de rol van een vast einde. De gereflecteerde golf gevormd aan het vaste uiteinde en de oorspronkelijke invallende golf zullen in dezelfde richting worden gesuperponeerd, wat het rekeffect van het garen aanzienlijk verbetert en breekt na het overschrijden van de breeksterkte. Bovendien kunnen enkele kleine granaatscherven een enkel garen in de geweven stof wegduwen, waardoor de penetratieweerstand van de granaatscherven wordt verminderd. Binnen een bepaald bereik, als de dichtheid van de stof wordt verhoogd, kan de mogelijkheid van de bovenstaande situatie worden verminderd en kan de sterkte van de geweven stof worden verbeterd, maar het negatieve effect van de reflectie en superpositie van de spanningsgolf zal zijn versterkt. Theoretisch gesproken, om de beste slagvastheid te verkrijgen, is het gebruik van unidirectionele materialen zonder interliniëringspunten. Dit is ook het uitgangspunt van het"Shield" technologie."Schild" technologie, of"unidirectionele array" technologie, is een methode voor het produceren van hoogwaardige non-woven kogelvrije composietmaterialen, gelanceerd en gepatenteerd door United Signal Corporation in 1988. Het recht om deze gepatenteerde technologie te gebruiken werd ook verleend aan het Nederlandse bedrijf DSM. De stof die met deze technologie is gemaakt, is een inslagloze stof. Het niet-inslagweefsel wordt gemaakt door de vezels in één richting parallel te rangschikken en ze te binden met een thermoplastische hars. Tegelijkertijd worden de vezels tussen lagen gekruist en geperst met een thermoplastische hars.
De meeste energie van een kogel of granaatscherf wordt geabsorbeerd door de vezels op of nabij het inslagpunt uit te rekken en te breken. Het"Schild" stof kan de oorspronkelijke sterkte van de vezel in de grootste mate behouden en de energie snel naar een groter gebied verspreiden, en de verwerkingsprocedure is relatief eenvoudig. De enkellaagse niet-inslagstof kan worden gebruikt als de ruggengraatstructuur van het zachte kogelvrije vest nadat het is gelamineerd, en de meerlaagse stof kan worden gebruikt als harde kogelvrije materialen zoals kogelvrije versterkte inzetstukken. Als in de bovengenoemde twee soorten stoffen de meeste projectielenergie wordt geabsorbeerd door de vezels op het impactpunt of nabij het impactpunt door overmatig uitrekken of doorboren om de vezels te breken, dan is het naaldvilt niet-geweven vilt Het kogelvrije mechanisme van de gestructureerd weefsel kan niet worden verklaard.
Want uit experimenten is gebleken dat vezelbreuk nauwelijks optreedt in het vernaalde nonwoven vilt. Het naaldvilt nonwoven vilt is samengesteld uit een groot aantal korte vezels, er is geen verwevingspunt en er is bijna geen vast punt reflectie van de rekgolf. De kogelwerende werking is afhankelijk van de diffusiesnelheid van de kogelinslagenergie in het vilt. Er werd waargenomen dat er, na te zijn geraakt door granaatscherven, een rol vezelig materiaal op de punt van het Fragment Simulating Projectile (FSP) zat. Daarom wordt voorspeld dat het projectiellichaam of de granaatscherven bot worden in het beginstadium van de impact, waardoor het moeilijk wordt om door de stof te dringen. Veel onderzoeksmaterialen hebben aangetoond dat de vezelmodulus en de dichtheid van het vilt de belangrijkste factoren zijn die het ballistische effect van de hele stof beïnvloeden. Naaldgeperforeerd non-woven vilt wordt voornamelijk gebruikt in militaire kogelwerende vesten, voornamelijk gemaakt van kogelwerende platen.
