Tình trạng nghiên cứu và triển vọng vải chống cắt như sợi UHMWPE

Để phát triển các sản phẩm chống cắtThìTình trạng nghiên cứu của vải chống cắt đã được tóm tắt. Từ quan điểm của chất xơThìtài sản của sợi thép không gỉThìSợi uhmwpeThìaramid và sợi thủy tinh là được giới thiệu. Từ quan điểm của sợiThìtài sản của sợi pha trộnThìSợi tổng hợp và sợi được làm bằng đặc biệt Điều trị đã được giới thiệu. Từ quan điểm của vảiThìtài sản của vải dệt kimThìvải dệtThìkhông dệt Vải và vải composite đã được giới thiệu. Tình trạng ứng dụng và thiếu sót của găng tay chống cắtThìAnticuting Armguard và quần áo chống cắt được chỉ ra. Tài sản chống cắt của vải chống cắt là phân tíchThìvà các tiêu chuẩn thử nghiệm có liên quan trong và ngoài nước được so sánh. Nó được coi là nghiên cứu của Vải chống cắt nên tập trung vào cơ chế chống cắtThìKết cấu vải & cấu trúc và công thái học của con người.

Giới thiệu

Vải chống cắt là các vật liệu an toàn được thiết kế để bảo vệ các cá nhân khỏi các vết thương do các công cụ sắc nét như dao và lưỡi dao. Những tài liệu này rất cần thiết cho nhân viên quân sự và cảnh sát, bao gồm các sĩ quan tuần tra và lính canh tù. Ngoài ra, chúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dân sự như xây dựng, cải tạo, sản xuất thủy tinh và hóa chất. Sự phát triển và ứng dụng của các loại vải chống cắt rất quan trọng để giải quyết các rủi ro tiềm ẩn từ các vật thể sắc nét.

1. Tình trạng nghiên cứu của các loại vải chống cắt

Khả năng chống cắt của các loại vải chống cắt bắt nguồn từ ba khía cạnh chính:

• Tính chất sợi:Điện trở kéo và cắt của sợi dưới căng thẳng.
• Cấu trúc sợi: Sợi có cấu trúc thích hợp cải thiện sự phối hợp và hiệu suất của sợi.
• Mật độ vải:Cấu trúc vải dày hơn chống lại lực cắt hiệu quả hơn.

1.1 Sợi chống cắt

• Sợi thép không gỉ:Đây là những vật liệu công nghiệp mềm với tính chất cơ học tuyệt vời, thường được sử dụng kết hợp với các sợi có độ bền cao để tạo ra các loại vải chống cắt bán linh hoạt.
• Sợi uhmwpe: Sợi polyetylen trọng lượng phân tử cực cao thể hiện độ bền kéo cao và khả năng chống va đập nhưng có độ cứng bề mặt thấp, khiến chúng dễ bị mài mòn. Nghiên cứu về lớp phủ chống mài mòn và sửa đổi đang diễn ra.
• Sợi aramid: Được biết đến với sức mạnh cao và sức đề kháng cắt, các sợi Aramid nhưKevlar có những hạn chế trong khả năng chống tia cực tím và độ bền ma sát.
• Sợi thủy tinh:Nhẹ và mạnh, các sợi này thường được sử dụng trong các lớp vải bên trong để giảm thiểu kích ứng da.

1,2 cấu trúc sợi

• Sợi pha trộn:Kết hợp các sợi khác nhau bù đắp cho các điểm yếu cá nhân, cải thiện hiệu suất tổng thể.
• Sợi tổng hợp:Sợi lõi và các sợi được phủ tăng cường tính chất vật lý và cơ học của sợi.
• Sợi được xử lý đặc biệt:Các công nghệ như chất lỏng làm dày cắt (STF) cải thiện khả năng chống cắt trong khi vẫn duy trì tính linh hoạt.

1.3 Cấu trúc vải

• Vải dệt kim: Cung cấp sức đề kháng tác động tốt nhưng biến dạng dưới các lực lượng bên ngoài.
• Vải dệt:Cung cấp tính chất cơ học tuyệt vời và khả năng chống cắt do cấu trúc chặt chẽ của chúng.
• Vải không dệt: Ít hiệu quả hơn so với các vết cắt, thường được sử dụng trong vật liệu tổng hợp nhiều lớp.
• Vải tổng hợp:Kết hợp các lớp hoặc vật liệu khác nhau để đạt được đa chức năng.

2. Các ứng dụng và thiếu sót của các loại vải chống cắt

2.1 Găng tay chống cắt

Hiện tại, các thiết bị chống cắt được nghiên cứu và sản xuất rộng rãi nhất là găng tay, có thể được phân loại thành găng tay không tráng và phủ.

• Găng tay không tráng: Đây là những thứ mềm để mặc và có hiệu quả sản xuất cao nhưng biểu hiện sự mài mòn thấp và khả năng chống cắt.
• Găng tay phủ:Đây là tương đối cứng và kém linh hoạt. Chúng được phân loại thêm thành găng tay được phủ đầy đủ, găng tay có lớp phủ trên lòng bàn tay và lưng, và găng tay chỉ có lớp phủ trên ngón tay.

Ngoài ra, có găng tay dây thép được làm bằng cách liên kết nhiều vòng kim loại nhỏ, cung cấp khả năng mài mòn và khả năng chống cắt tuyệt vời, thoải mái khi mặc, và dễ làm sạch, mặc dù với chi phí cao hơn.

Trong những năm gần đây, với những tiến bộ công nghệ, găng tay đa chức năng đã được phát triển, cung cấp các tính năng như khả năng chống lại nhiệt độ thấp, độ trễ ngọn lửa và chống thấm, cùng với các đặc tính chống cắt.

2.2 Các Armguard chống cắt

Armguards chống cắt được thiết kế để bảo vệ cánh tay khỏi vết cắt.

• Armguards sợi thép: Những người được làm từ sợi thép không gỉ nguyên chất thể hiện khả năng chống cắt thấp và hơi thở kém.
• ARMUGUARDS nâng cao: Armguards được làm từ sợi UHMWPE hoặc Kevlar quấn quanh dây thép không gỉ có hiệu suất tuyệt vời và sự thoải mái được cải thiện. Trong số này, những chiếc áo giáp được làm từ các sợi Aramid thoải mái hơn so với các sợi được làm từ các sợi UHMWPE.

2.3 Quần áo chống cắt

Quần áo chống cắt được thiết kế để chống lại và giảm thiểu các thương tích do các công cụ sắc nét gây ra.

• Các loại vải: Tùy thuộc vào quy trình sản xuất, các sản phẩm may mặc này có thể được phân loại thành các loại vải dệt kim, vải dệt và vải composite với các cấu trúc khác nhau.
• Ví dụ: Bắc Kinh Tongyi Vật liệu mới Công ty đã phát triển quần áo chống cắt-5 Theo tiêu chuẩn BS EN 388. Những sản phẩm may mặc này nhẹ và thoáng khí so với các loại vải bảo vệ truyền thống.

2.4 Thiếu sót

Sản phẩm hiện tại thường ưu tiên bảo vệ hơn sự thoải mái. Các vấn đề bao gồm độ cứng, hơi thở kém và giảm tính linh hoạt do thêm lớp phủ. Nghiên cứu sâu hơn là cần thiết để cân bằng bảo vệ và khả năng đeo.

3. Nghiên cứu trong nước và quốc tế về kiểm tra hiệu suất chống cắt

Việc kiểm tra hiệu suất của các vật liệu chống cắt chủ yếu tập trung vào việc đánh giá khả năng chống cắt của chúng. Tuy nhiên, hiện tại không có tiêu chuẩn thử nghiệm được thiết lập cho sợi và sợi. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu trên toàn cầu đã sửa đổi các thiết bị cơ học hiện có hoặc phát triển các thiết bị chuyên dụng.

• Shin Hs et al .:Đã sửa đổi thiết bị cơ học hiện có để thiết kế một kẹp chuyên dụng áp dụng lực căng có thể điều chỉnh cho các sợi. Một camera được lắp đặt bên dưới lưỡi dao liên tục ghi lại chuyển động cắt và tải trọng bên ở điểm giữa của sợi. Dữ liệu này được sử dụng để tính toán tải trọng, ứng suất và căng thẳng cho sợi trong quá trình cắt.
• Mayo J. et al .:Đã phát triển một thiết bị kiểm tra cắt cho các sợi đơn hiệu suất cao. Thiết bị này cho phép lưỡi kiếm xâm nhập vào sợi ngang ở các góc khác nhau, với cảm biến lực ghi lại đường cong biến dạng lực trong quá trình cắt.
• Wang Lijuan: Các dụng cụ cơ học hiện có đã được sửa đổi và thiết kế một tấm hình chữ U để bảo đảm các sợi. Các sợi được di chuyển ở tốc độ không đổi cho đến khi cắt, và đường cong cắt lực lực được phân tích để đánh giá khả năng chống cắt của chúng.
• Liang Yu: Đã thiết kế một thiết bị điều khiển căng và các cảm biến áp suất sử dụng và các dụng cụ khác để đo tín hiệu lực cắt của lưỡi, tín hiệu phát xạ âm thanh trong quá trình gãy của các bó sợi UHMWPE và hình thái gãy của các bó. Thiết lập này cho phép quan sát thời gian thực về quá trình cắt của sợi UHMWPE.

4.Tiêu chuẩn thử nghiệm trong nước và quốc tế

Các tiêu chuẩn thử nghiệm bao gồm:

• BS EN 388:Các biện pháp kháng sử dụng lưỡi tròn quay dưới áp suất nhất quán.
• ASTM F1790 và BS EN ISO 13997:Sử dụng lưỡi thẳng để kiểm tra lực cần thiết để thâm nhập trên một khoảng cách cụ thể.
• GA 614-2006: Một tiêu chuẩn Trung Quốc cho găng tay chống cắt của cảnh sát.

Sự khác biệt chính trong các phương pháp thử nghiệm tác động đến kết quả và thiếu các phương pháp tiêu chuẩn hóa cho sợi và sợi đặt ra các thách thức.

Phần kết luận

Hiện tại, không có tiêu chuẩn được thiết lập để thử nghiệm khả năng chống cắt của các sợi, nêu bật sự cần thiết phải nghiên cứu nâng cao trong lĩnh vực này. Các nghiên cứu như vậy sẽ cho phép tối ưu hóa tốt hơn các vật liệu sợi và cấu trúc sợi.

Hiện tại, nghiên cứu trong nước và quốc tế về các loại vải chống cắt chủ yếu tập trung vào việc lựa chọn vật liệu sợi và nghiên cứu các cấu trúc sợi. Tuy nhiên, thiếu nghiên cứu đáng chú ý về các cơ chế cắt và cấu trúc tổ chức vải. Hiểu các khía cạnh này là rất quan trọng để thiết kế các cấu trúc và quy trình được nhắm mục tiêu cho các loại vải chống cắt.

Cách tiếp cận này có thể giải quyết thách thức hiện tại về việc cân bằng khả năng chống cắt cao với khả năng đeo thoải mái trong các loại vải chống cắt.

Tóm lại, nghiên cứu trong tương lai về các loại vải chống cắt nên nhấn mạnh:

• Các cơ chế của điện trở cắt.
• Cấu trúc tổ chức của các loại vải.
• Công thái học con người.

Những khu vực này rất cần thiết để thúc đẩy sự phát triển của các loại vải chống cắt kết hợp bảo vệ vượt trội với sự thoải mái được cải thiện.

Đọc thêm:Các tính năng của vải sợi thạch anh cho các ứng dụng khác nhau