防弹结构

申请号 CN200680036747.6 申请日 2006-09-21 公开(公告)号 CN101278168A 公开(公告)日 2008-10-01
申请人 科西莫·乔菲; 发明人 科西莫·乔菲;
摘要 自我保护结构包括:由对于子弹(4)的冲击具有高阻 力 的材料制成的第一内层(2);以及至少一个具有较低熔融 温度 的第二外可穿刺层(3),以在子弹(4)到达时熔融并且通过防止子弹反弹而保持后者。
权利要求

1.防弹结构,包括:
-由高阻材料制成的第一阻力层(2),
-通过与所述阻力材料(2)一起注塑模制热塑性材料而获得的热 塑性材料涂层,其中
热塑性涂层限定了在结构的第一阻力层(2)外侧的至少第二层 (3),所述第二层具有相对较低的熔点,以能在子弹(4)到达时熔融 并保持所述子弹,从而在同一子弹(4)冲击时防止所述子弹从刚性层 (2)反弹,所述涂层还限定了
在第一层(2)内方的第三层(3′)。
2.如权利要求1所述的结构,其中,所述热塑性涂层限定了包括 阻力层的热塑性材料屏蔽壳体。
3.如权利要求1或2所述的结构,包括在所述第一层(2)内方 的另一层(5),所述另一层由弹性材料制成。
4.如上述任一权利要求所述的结构,其中,所述第一阻力层(2) 包括从、防弹玻璃、、芳纶纤维、陶瓷、和这些材料 的混合物中选择的材料。
5.如上述任一权利要求所述的结构,其中,所述壳体由从聚酰胺、 聚亚胺酯、聚丙烯、聚氯乙烯和这些材料的衍生物中选择的材料制成。
6.如上述任一权利要求所述的结构,其中,所述第二层(3)具 有的平均厚度在5到50mm的范围内,以覆盖足以保持子弹的子弹长 度(L)。
7.如上述任一权利要求所述的结构,其中,所述第一层(2)具 有的平均厚度在3和10mm之间。
8.如上述任一权利要求所述的结构,其中,制成第二层的材料具 有介于200℃和300℃之间的熔点。
9.如上述任一权利要求所述的结构,其中,所述阻力层(2)通 过与金属护甲(22)一起注塑模制阻力热塑性材料的混合物而获得。
10.如权利要求9所述的结构,其中,护甲(22)包括具有平行 肋(25)形状的板(23),所述肋上具有交叉片(24)以增强护甲(22) 并改善板材料的粘附。
11.如权利要求9所述的结构,其中,护甲(22)包括至少焊接 到壁的外表面上的金属网,以增强护甲(22)并改善板材料的粘附。
12.如权利要求9所述的结构,其中,所述阻力层(2)由结合到 压铸铝壳体(27)中的钢板(26)制成。
13.如权利要求12所述的结构,其中,所述阻力层(2)包括通 过进一步向壳体注塑模制材料而至少连接到压铸铝壳体的外表面(29) 上的热塑性材料层(28)。
14.如权利要求1所述的结构,其中,阻力层(2)包括至少在进 来的子弹这一侧与第二阻力层(30)相匹配的第一层(31),所述第二 阻力层包括从聚酰胺、聚亚胺酯、聚丙烯、聚氯乙烯和这些材料的衍 生物中选择的材料,并且所述防反弹层(3)包括与第二阻力热塑性层 (30)相同种类的热塑性材料,以改善阻力层(2)和防反弹层(3) 之间的相互粘附。
15.防弹衣服,包括如权利要求1到14中一项或多项所述的结构 (1)的至少一个元件。
16.如权利要求15所述的衣服,其中,所述元件通过在模具内进 行注塑模制工艺而形成,在所述模具中距所述模具的壁的预定距离处 固定有制成所述第一无法穿刺层(2)的刚性模板,以形成将制成第二 层(3)的材料注入其中的间隙。
17.如权利要求15或16所述的衣服,其中,所述第一层(2)包 括在具有低熔点的可穿刺材料的两个层(3)之间。
18.如权利要求15至17所述的衣服,包括用于对形成衣服的元 件进行约束的外部封套。
19.如权利要求15至18所述的衣服,包括:
-两个前后护颈保护元件(7,10);
-两个前后颈下保护元件(15,17);
-两个前后护胸保护元件(13,14);以及
-一个护腹股沟保护元件(12)。
20.如权利要求19所述的衣服,其中,至少一个所述元件可从封 套移除并可替换。
21.装甲嵌板,其是通过与金属护甲(22)一起注塑模制阻力热 塑性材料而获得的。
22.如权利要求21所述的嵌板,其中,护甲(22)包括其上具有 交叉片的平行肋形状的板(23),以增强护甲(22)并改善热塑性材料 对板的粘附。
23.如权利要求21所述的嵌板,其中,护甲(22)包括至少焊接 到壁的外表面上的金属网,以增强护甲(22)并改善板材料的粘附。
24.如权利要求21所述的嵌板,其中,所述热塑性材料包括芳纶 纤维。
25.如权利要求21-24所述的嵌板,其中所述阻力层(2)由结 合到压铸铝壳体(27)中的钢板(26)制成。
26.如权利要求25所述的嵌板,其中,所述阻力层(2)包括通 过进一步向壳体注塑模制材料而至少连接到压铸铝壳体的外表面(29) 上的热塑性材料层(28)。
27.如权利要求26所述的嵌板,其中,所述层(28)完全包围铝 壳体(27)。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种防弹结构,也就是一种用于自我保护的结构,尤 其是用于制造防弹的衣服(例如夹克)以及、头盔、眼镜和任何设 计用于个人防护的用具的结构。

背景技术

众所周知,衣服(尤其是夹克)由可变层数的防穿透材料制成, 例如Kevlar(商标名)或芳纶纤维(aramidic fibre)。
停止子弹的传统途径是依靠多层织物将子弹捕获。
当子弹冲击到纺织材料层时,其尖端碰到并穿过数以千计的纤维, 并使其断裂,从而允许该子弹的爆炸并导致对使用者造成相当高强度 的冲击导致的创伤。
在其穿过每层织物时,子弹与纤维结合并通过连续地释放能量而 使纤维与其一起拉伸,直到随着其在同一织物内粉碎和散开而最终停 止。在冲击中,子弹的能量仅仅由衣服局部分散,以免任何过度压 施加到穿着者的身体上,然而该子弹可能到达同一衣服内40mm的深 度。这些已知的解决方法显示的缺点是,当具有很大能量的子弹到达 衣服时,经常发生相同子弹能够穿过或无论如何导致局部冲击,这对 穿着者极为有害。
该缺点主要是由于相同的工作原理隐含了险,该风险是子弹通 过穿过一层或多层材料而将在撞击时变形,从而导致弹头碎片的释放。 至今使用的材料的相同可变形性还意味着局部集中的打击(冲击导致 的创伤),该打击本身就可对使用者产生伤害。
还有已知的防弹结构是坚固材料(例如或防弹玻璃)的屏 蔽件,其用作车辆或设备、房子等等的防护。这些材料通常能够经得 起持续的非常强大威力的子弹的冲击,但是这些材料由于其性质并不 吸收能量,该能量被弹回从而导致同一子弹的转向。
为此,具有这样性质的屏蔽件并不适于制造衣服。事实上,子弹 的反弹或其碎片在有更多操作者时具有严重且无法接受的风险。

发明内容

本发明的第一目的是克服用于衣服的已知类型防弹结构的缺点。
该技术任务和具体目的是大体上通过一种用于衣服的材料结构来 获得,该结构包括附带的权利要求中的一个或多个所公开的技术特征。
附图说明
本发明进一步的特征和优点将通过附图所示的示意性但并不作为 限制的本发明的优选实施方式的描述,而显得更加清楚。
图1是根据本发明的被子弹击中的结构的示意性剖视图。
图2示出了图1的结构的左侧视图;
图3a、3b是根据本发明的结构的第二和第三实施方式的示意性剖 视图;
图4是根据本发明的防弹夹克的防护元件的分解图;
图5是图4的夹克的前视图;
图6是图4的夹克的侧视图;
图7示出了图4中示出的夹克的护胸的内部部分;
图8是图4中示出的护胸的侧剖视图;
图9是根据本发明的无法穿刺板的内部部分的前视图;
图10是图9的板的横截面;
图11是图9中示出的板的外部部分的前视图;
图12示出了根据本发明的结构的一个实施方式;
图13示出了根据本发明的结构的另一个实施方式;以及
图14示出了根据本发明的结构的另一个实施方式。

具体实施方式

参考附图,根据本发明的用于自我保护的防弹衣的结构1包括高 阻材料层2,其材料优选是从氧化铝、防弹玻璃和、陶瓷材料、 聚酰胺、芳纶纤维中选择的材料。
层2用来形成衣服的无法穿刺内层并也被称为装甲嵌板(ballistic panel),并且该层外部涂覆有具有较低熔点的可穿刺材料层3,所述 熔点例如在200-300℃的范围内。
优选地,层3由从聚酰胺、聚亚胺酯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC) 和这些材料的衍生物中选择的材料构成。
例如,层3可由聚酰胺6或66(或其衍生物)制成,其可能填充 有10-77%的玻璃纤维或适当百分比的化纤维、、或碳纤维。有 益地,根据本发明,当子弹4冲击在结构上时,子弹首先到达可穿刺 外层3,并且该层由于子弹的高温而熔融,所述高温根据子弹的类型 变化,但通常超过300℃,并且无论如何高于子弹材料的熔点。
层3通过在被无法穿刺层2停止的子弹到达时熔融而捕获该子弹 并通过防止其反弹而将其保持。层3的厚度可能在结构中从点到点变 化,并且大致在5到50mm范围内,以使得围绕子弹的长度L而足以 阻止其转向。
结构1还可包括由弹性材料组成的另一内层5,其用于改善衣服 的可穿性,以及将由子弹对层2的冲击而产生并由形成同一层2的材 料的刚性传递到整个结构的压力分散到结构的整个表面上。
将认识到第一层2可根据该结构所用于的应用而具有不同的平均 厚度,但无论如何范围大致在3到10mm之间。
根据本发明,上述结构可用于制造不同类型的衣服,例如保护夹 克和其他衣服、以及一般地用于自我保护的头盔、鞋和护目镜。例如, 根据其应用,层2的形状可进行变化以具有人机工程构造。
此外,层2可形成为更多部分的刚性组合。
在一个优选方案中,根据本发明的衣服是通过利用钢模的注塑工 艺获得,在该钢模内构成所述第一无法穿刺层的模板固定在距模壁一 定距离处。
通过设置适当的隔离物,模板在其一个或两个表面形成具有不同 间距的间隙,其中可注入形成所述第二层的材料。产物是具有中间层 2以及两层3、3′(一层在外且一层在内)的屏蔽件。最后,可将另一 层5涂覆到衣服上,该层用于吸收子弹的动能并提供纺织材料的外部 封套,例如已知种类的模仿织物。
现在参照图4到8,描述根据本发明制作的防弹夹克16。上述夹 克16所包括的主要部分有:
-两个前后护颈的保护性元件7、10;
-两个前后颈下的保护性元件15、17;
-两个前后护胸的保护性元件13、14;和
-一个护腹股沟的保护性元件12。
保护性的护胸和护颈的元件还分别包括可变形端部6/8、9/11、 18/19/20/21,这些端部可部分移动以适应穿着者的身体尺寸。
在图7中,其示出了护胸13的内部部分,可观察上述可变形端部。 尤其是,在护胸13中提供四个端部18/19/20/21,端部18和19能使 护胸13的形状与使用者胸部的上部的形状相适应,而两个端部20和 21能使护胸13与使用者骨盆的形状相适应。
图8以剖视图示出了无法穿刺层2如何结合到可穿刺的热塑性材 料3中并设置在两个层3/3′之间,这两层3/3′是通过在注塑工序时在 模具内部提供将由热塑性材料填充的适当间隙而获得的。
参照图9、10和11,优选的解决办法是所述的无法穿刺层2。
优选地,在该示范性实施方式中,层2由通过在金属护甲22内注 塑芳纶纤维的混合物而获得的板26构成,该护甲优选地由钢制成但并 不限于此。优选地,所使用的钢具有高阻性或是用于琴弦的钢,并经 特殊处理以改善其硬度。
更详细而言,上述金属护甲22包括板23,该板形成有通过模制 同一板获得的一系列平行的肋,并在其上具有与肋和板的侧边相对应 地固定(例如通过焊接)的交叉片24,以增强护甲22。
此外,交叉片24和肋板25是这样的元件,其在芳纶纤维的注塑 时形成用于使相同纤维在模具内均匀分布的约束“支撑件”。
有益地,板26使得可以将无法穿刺层2随意定型,所以获得对穿 着者的身体的更好防护程度。在另一优选实施方式中,护甲22还可包 括被焊接的金属网格以代替交叉片24。
在图12中示意性示出的是根据本发明的结构的阻力层2,所述层 由结合到压铸铝壳27中的钢板226组成,该铝壳又结合到防反弹材料 3制成的壳体中。
在图12所示另一个实施方式中,通过进一步将材料与壳3在一起 注塑模制,铝壳27可能与热塑性材料层28至少在压铸铝壳27的外表 面29(也就是,进来的子弹4的侧面)上相匹配。优选地,层28包 含增加层密度的添加剂,以便散热和从进来的子弹吸收能量。
上述解决方法具有的优点在于,改善了层28和金属体26/27之间 的粘附,因此可以更有效地抵消两个层的分离力。
需要强调的是,对金属板和阻力热塑性材料(例如,其包括芳纶 纤维)之间分离进行抵抗的阻力导致对板变形的更高阻力和对子弹冲 击的更好约束。
图14中示出了本发明的一个实施方式,其中,层28完全包围铝 壳27。
图13示意性示出了本发明结构的优选方案,其中,阻力层2包括 第一阻力层31,该第一阻力层31包括优选从玻璃、氧化铝、陶瓷、 钢、特种钢中选择的材料。
至少在子弹4所到达的外侧上,层31与第二阻力热塑性层30相 配,该第二阻力热塑性层30层包括从聚酰胺、聚亚胺酯、聚丙烯、聚 氯乙烯和这些材料的衍生物中选择的材料,该材料填充有从芳纶、陶 瓷、碳、钛和玻璃纤维中选择的或长或短的阻力纤维。有益地,在该 解决方案中,防反弹层3包括为形成第二阻力材料30而选择的相同种 类的热塑性材料,以增加熔融在一起的阻力层2和防反弹层3之间的 相互粘附,并且防止两者的分界面分离,从而改善子弹4到达时结构 的完整性。
最后,例如可在防反弹材料外设置另一防冲击材料层5,该防冲 击材料例如为橡胶
此外已经发现,为了改善用于压铸工艺的材料的性能,无论他们 是热塑性材料或纤维或铝,向相同的材料中增加惰性材料(例如滑石 粉)是有益的。
通过该解决方案,压铸材料的收缩倾向减小,并且获得了结构的 更好的尺寸稳定性
本发明的优点在于,这样设计的结构确保了高的无法穿刺性,与 此同时,冲击分布在大的表面上,相应地减小衣服穿着者的身体上的 特定压力并几乎不会有冲击导致的伤害。
另一个优点在于,由于结构具有吸收因高温而变成塑性的子弹的 能力,在子弹冲击无法穿刺层之后,这些子弹保持“停留”在外层材 料的厚度中,而不是崩裂和反弹开。尤其是,这在除了90°的碰撞 时发生。
此外,具有这样设计的结构的衣服直到子弹冲击时才受到破坏, 该衣服比当前使用的用于自我保护的材料轻很多(在功效和保护表面 相等的情况下),并且易于构造成使制成衣服的不同部分具有可互换 性。
这样设计的发明还可在不脱离本发明原理的范围内进行多种修改 和变型;此外,所有部分都可替代为技术上等效的元件。
举例来说,本发明的结构适于不同类型的应用,通常包括、车 辆、飞机和保护嵌板的装甲层(armor-plating)。
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