防彈多層結構的製作方法與工藝

2023-05-29 23:02:32 1

本發明涉及一種防彈多層結構，用於抵擋拋射物或其他高度加速的部件。

背景技術：
防彈板在各種裝甲中使用，可以在車輛、飛機、建築物上使用，亦可直接佩戴在人身上。在大部分情況下，防彈板的缺點在於其非常重的重量。然而，防彈板必需有足夠的厚度，才能滿足特定防彈級別的要求。以上所述是不利的。例如，設置有厚鋼板作為裝甲的載客車輛提供飛彈威脅保護，但沉重的防彈板使車輛變得累贅，行駛緩慢。因為這個原因，後期的技術使用多層板；然而，其製造成本昂貴，或不能符合所需的高防彈水平。圖5示出已知的防彈板9，其撞擊面包括用來使拋射物減速或最好局部分解拋射物的陶瓷板91；陶瓷板91之後是一層或數層的芳綸纖維92，最後是鋼板93。特別是在具有陶瓷物料芯如碳化鎢的現代拋射物或高能量拋射物的情況下，因為防禦所需要的層的厚度的關係，這些板變得太重或太昂貴去製造。

技術實現要素：
本發明的目的是提供一種可靠，且在製造過程中節省物料的防彈多層結構。此目的通過根據權利要求1的特徵定義的用於防彈多層結構的防彈層和根據權利要求10的特徵定義的防彈多層結構實現。根據本發明的第一方面，本發明提出設計一種用於防彈多層結構的防彈層；防彈層由完全或主要包含膨脹玻璃的吸收層構成。在本發明的意義上，亦包括具有相同特徵的合適泡沫玻璃。此方式可以特別有效阻止拋射物或碎片。能量大部分被吸收層吸收。術語「膨脹玻璃」是指具有細小氣體填充或空氣填充的孔隙的泡沫玻璃。膨脹玻璃可以有不同的粒度尺寸。在本發明的一個非常經濟及有利的變型中，膨脹玻璃為燒結膨脹玻璃顆粒。在本發明的意義上，層可為墊子或毯子的柔性層，又或是其它實施例的硬板。作為堅硬複合結構，防彈層可以為膨脹玻璃；根據本發明的其他有利實施例，膨脹玻璃為燒結膨脹玻璃顆粒。在本發明的一個特別有利及優選的實施例中，膨脹玻璃為膨脹玻璃顆粒；膨脹玻璃顆粒被密集裝填或被包圍膨脹玻璃顆粒的基質裝填。在這種結構中，顆珠緊密地相互連接，並至少部分被基質包圍。優選地，膨脹玻璃顆粒的顆粒尺寸介乎0.01毫米至5毫米之間。此外，膨脹玻璃或膨脹玻璃顆粒優選地主要包含二氧化矽(SiO2)。除此之外，膨脹玻璃或膨脹玻璃顆粒還優選地包含氧化鈉(Na2O)和氧化鈣(CaO)作為其他原料；同樣優選地，膨脹玻璃或膨脹玻璃顆粒亦包含少量氧化鋁(Al2O3)和/或氧化鎂(MgO)和/或氧化鉀(K2O)作為其他原料，其重量百分比各為低於百分之十。根據本發明的一個特別有利的實施例，膨脹玻璃顆粒的基質包含合成物料或合成樹脂或合成物料/合成樹脂的混合物；所述混合物特別耐撞擊，使其特別能夠吸收拋射物的能量。因此，有利地，合成物料混合物包含聚氨酯和/或聚乙烯和/或環氧樹脂和/或矽和/或耐撞擊的合成物料和/或防撞擊的合成物料。在本發明的另一實施例中，提供具有撞擊面、背面以及根據權利要求第1至第9任一所述的防彈層的防彈多層結構，其中防彈多層結構的至少一層由多層纖維層構成；多層纖維層包括芳綸纖維層或類似的纖維層，其中所述多層纖維層特別以編織物料或多層編織物料製成。有利地，至少一層是由具有細石或天然石或陶瓷或陶瓷混合物的板構成，特別是具有複合結構物料的板。使用此方式，板必備的破壞力可以有效地把拋射物減速，且可部分分解拋射物，並使拋射物偏離其軌跡；之後的層由於擴闊了接觸面而改善效率。輕量或低能量的拋射物可以被此層完全擋開。根據本發明所作出的改進，優選地設置裂片層；當穿過層時，拋射物也可以被裂片層有效地偏轉。對於此效果，建議裂片層由裂片組成，其包括陶瓷或陶瓷金屬或細石或天然石的裂片，其中裂片結合在基質內。優選地，防彈多層結構的至少一層是由金屬板構成。有利地，至少一層可以由高韌性的合成層構成；在此結構，此層優選地由吸收層的基質的高韌性合成層構成。有利地，結構在撞擊面和背面的至少一面被合成覆蓋層或纖維增強合成編織層包圍。因此被撞擊處的區域的結構被更好地保存，而在撞擊位置旁的區域，斷裂或破裂的陶瓷板仍可保留其功能。優選地，在層序中，吸收層的至少一面的下一層為纖維層。在板狀設計中，除了吸收板，優選地設置細石層、天然石層或陶瓷層三者的至少其中之一、纖維層及金屬層。在一個特別實施例，層序被選擇如下：-覆蓋層，-陶瓷/細石/天然石層，其中金屬層緊隨其後，-纖維層和吸收層的序列，-金屬層。其他有利實施例在其他附屬權利要求或其可能附屬組合說明。附圖說明本發明將通過附圖來詳細說明。附圖如下：圖1示出本發明的具有吸收層的防彈多層結構的示意圖，其中撞擊面位於纖維層上遊；圖2示出本發明的具有吸收層的防彈多層結構的示意圖，其中撞擊面位於纖維層下遊；圖3示出具有膨脹玻璃顆粒和包圍膨脹玻璃顆粒的基質的吸收層的示意圖；圖4示出膨脹玻璃顆粒的橫截面的示例示意圖；圖5示出現有技術的防彈板的示意圖；圖6示出本發明第一變型的具有吸收層的示例性防彈多層結構的示意圖；圖7示出本發明第二變型的具有吸收層的示例性防彈多層結構的示意圖；圖8示出本發明第三變型的具有吸收層的示例性防彈多層結構的示意圖；圖9示出本發明第四變型的包括裂片層的具有吸收層的示例性防彈多層結構的示意圖；圖10示出本發明第五變型的包括多個吸收層序的示例性防彈多層結構的示意圖；附圖中相同的標號指向相同的元件或具有相同效果的元件。具體實施方式圖1示出本發明的防彈多層結構1的示意圖。在此結構中，從拋射物撞擊面A觀察，在芳綸纖維層4的下遊，設置由多層編織物料構成的吸收層2。圖2示出另一結構，其中吸收層2及纖維層4的順序相反。在所有示例性實施例中，各層都以機械的方式或使用合適的粘合劑相互連接。如圖3所示，吸收層2具有膨脹玻璃21，其為膨脹玻璃顆粒22。膨脹玻璃顆粒22被包圍膨脹玻璃顆粒的基質24密集裝填。基質24為防撞擊的合成混合物。防撞擊的聚氨酯混合物可獲得良好的效果。膨脹玻璃21非常輕、不含破碎顆粒、高度隔熱、隔音、抗壓、不易燃、耐酸及防蟲。在此示例中，膨脹玻璃顆粒22的成分如下：顆粒22自身可以為閉孔或開孔結構，其顆粒尺寸介乎0.01至5毫米之間。如圖4的橫截面的示例所示，泡沫膨脹玻璃顆粒22的氣泡23尺寸介乎0.001至0.5毫米之間。視乎吸收的能量的性質，吸收層的厚度可介乎0.5至50毫米之間。在示例中，纖維層4(41,42,43)為具有芳綸纖維的多層編織物料。然而，類似的纖維亦可被使用。可以想像的是，圖1或2的結構可以設計成柔性的，並相應地選擇吸收層的基質，使防彈多層結構可以製造成墊子或毯子。因此，安全帳篷、窗簾或等同物亦有可能被製造出來。圖6示出作為一塊板的具有吸收層2的防彈多層結構1的示例性設計。從撞擊面A的方向觀察到的層序如下：首先，合成覆蓋層8被設置在外面。此覆蓋層8被用作為外面的罩面；被拋射物擊中後，覆蓋層8確保緊隨其後的非常堅硬的第一陶瓷層5的碎裂件不會掉出來；即使被撞擊處的周圍再被擊中，覆蓋層8確保陶瓷層5即使出現裂痕，但防彈多層結構仍然會固定在一起。在本發明的意義上，在此結構中，陶瓷層5還可包含其它物料如細石或天然石或陶瓷混合物或陶瓷金屬混合物，並其為板狀。重要的是，「陶瓷」層5是堅硬的，可以由傳統陶瓷或替代物料構成，替代物 料例如可以是非常堅硬的天然石(花崗石等)或細石，它們都是非常堅硬的高燃石器。陶瓷層5的下一層是具有編織芳族物料的纖維層4。再下一層就是能夠吸收拋射物或碎片的能量的吸收層2。在吸收層內，大量能量可以被拋射物吸收，並在進一步路徑被分散到更寬闊的範圍，從而使金屬板7已足夠在吸收層後被用作為最終層。如果有更高能量被輸入，又或是因為需要減重而選擇更薄的層，根據圖7，亦有可能實施一個變型，其中在鋼板7前、第一纖維層41之後設置第二纖維層42。圖8示出另一種修改。與圖7的實施例相比，第一鋼板71在陶瓷層5後設置。此鋼板71在被撞擊處的周圍額外固定陶瓷層。此修改在被多個拋射物撞擊的情況下有利。在示出的示例中，鋼板72在後面B設置。所述鋼板72已經可以被設計作為車輛的輕型裝甲外壁或作為正常的外壁。圖9示出另一種修改。在這種情況下，陶瓷層5的下一層為裂片層6；裂片層6包括結合在基質62內的陶瓷裂片或陶瓷金屬裂片或細石裂片或天然石裂片61。在此設計中，主要特徵並不在於層序，而是結合在基質內的裂片層；裂片層鬆散地填充有非常堅硬的裂片，其偏轉拋射物或非常堅硬的拋射物芯如碳化鎢。圖10的示例示出包括兩個連續吸收層2a，2b的結構；兩個連續吸收層2a，2b由纖維層42相互分開。在此示例中，兩個吸收層2a，2b分別位於另一纖維層41，43的一側，而纖維層41，43的另一側分別為鋼板71，72。上述示例所示的層亦可使用其他順序設置，有些層可以省卻，而有些層則可以設置多次。根據本發明，吸收層的使用提供出色的保溫特徵，故非常有利。因此，車輛、建築物、帳篷都可以抵擋外面環境的熱和冷，而不需要使用另一層或其他方法。同樣地，本發明的吸收層的設計可以隔聲。此特徵在本申請中是有利的。參考標號列表1防彈多層結構A撞擊面B背面2吸收層2a，2b吸收層21膨脹玻璃22膨脹玻璃顆粒23氣泡24基質4纖維層41纖維層42，43纖維層5陶瓷板6裂片層61裂片62基質7金屬板71，72金屬板8合成覆蓋層9防彈板(現有技術)91陶瓷板92纖維層93鋼板