软质单警防护装备柔软度评价方法及影响因素探讨

　　摘要：针对软质单警防护装备柔软度无法定量测试的问题，设计出半边自由垂落角度和自由垂落30°的长度两种测试方法。通过讨论分析防护芯片结构、固定方式和层数对柔软度的影响，对比了两种测试方法的优缺点，为后续此类材料柔软度的测试提供了方法和思路。

　　关键词：防弹防刺;柔软度;测试方法

　　对于单警防护装备，最基本的装备是防弹衣、防刺服或者防弹防刺服。随着高分子材料的快速发展，该类装备的主要原材料由原来的金属和非金属原材料替换为高性能纤维。目前主要使用的高性能纤维是芳纶和超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维。由高性能纤维制备的防护装备统称为软质防弹衣、软质防刺服或软质防弹防刺服。随着反恐形势的严峻，单警防护装备的需求在不断增加，尤其是具有防弹和防刺功能的防弹防刺服(简称为双防服)，因其多功能性受到穿着者的青睐，解决了军警人员面对复杂威胁时两难抉择的问题[1]。

　　根据单警防护产品轻量化、舒适化、多功能化的发展趋势，防弹防刺服在兼具防弹防刺的同时，还应质量轻、厚度薄、穿着舒适。为此，我国对防弹防刺服在质量、厚度上进行了限制(根据公财局2009文颁布的防弹防刺服标准[2]，满足FDC-1级要求质量低于3.0kg，厚度小于15mm;满足FDC-2级要求质量低于3.5kg，厚度小于20mm)，以期达到穿着舒适的效果。然而，防弹防刺服的舒适性不仅体现在轻、薄，还包括透湿、透气、柔软等，尤其柔软程度与穿着者的灵活性是密切相关的。据调研，尽管大家对防弹衣、防刺服、防弹防刺服等防护产品的柔软度较为关注，但目前还未见有相关的文献对此类产品的柔软性进行定量的研究和探讨。

　　目前国内现有的标准中，针对测定织物抗弯刚度的方法有斜面法、心形法、格莱法、悬臂法、纯弯曲法等。由于防弹防刺服属于多层叠加的特殊织物形式，几种标准方法都不能贴切地表达此类产品的柔软度。织物的柔软度与硬挺度为相反的物理特性，是织物的一项力学指标[3]。

　　对于织物来讲，硬挺度也即是常说的抗弯刚度，是表征织物抵抗其弯曲方向形状变化的能力，因此常用抗弯刚度来评价柔软度。本试验以织物柔软度测试的斜面法[4]为基础，探讨影响软质防弹防刺服柔软性的因素，设计合适的柔软性测定方法，以期实现此类防护产品的柔软度定量化目标，更好地促进单警防护装备的舒适化发展。

　　1试验

　　1.1样品准备

　　芳纶无纬布，北京航天雷特机电工程有限公司生产。PE无纬布，湖南中泰特种装备有限责任公司生产。机织布，珠海市邦宇发展有限公司生产。浸胶机织布，北京航天雷特机电工程有限公司生产。将上述材料裁切成50cm×50cm大小，然后将其叠合多层，并进行固定，即可形成防弹防刺服芯片。其中层数以能防御相应级别的弹道冲击和刀尖穿刺为准进行确定。

　　1.2测试方法

　　测试方法1：将测试样品放置在平整的桌面，以缓慢的速度将样品平移推出桌面25cm，然后测量下垂样品与桌面的角度，角度为下垂样品中点处的切线与桌面延长线之间的夹角。角度越大，柔软度越好;反之，柔软度越差。

　　测试方法2：将测试样品放置在平整的桌面，以缓慢的速度将样品平移推出桌面，直至样品边缘与桌面的斜坡接触为止，测量推出桌面的样品长度。测试示意图如图2所示。测量的长度越小，说明柔软度越好;反之，柔软度越差。

　　2结果与讨论

　　软质防弹防刺服类个体防护装备通常由外套和防护芯片组成，而防护芯片是决定防护装备柔软度的关键因素。防护芯片的柔软度首先和芯片的材质有关，包括原材料、结构等。

　　其次，柔软度与芯片层数的多少有关，而层数除了与材质本身的防御性能大小有关外，还与防御的级别有关，因此柔软度的对比，前提是以某具体防御级别为基准;此外，由于芯片是多层叠加，叠加的材料需要进行固定才能在使用中发挥更大的保护作用，但固定的方式也会影响柔软度。当然，柔软度的评价与测试方法也有一定的关系。下面将具体讨论影响柔软度的一些关键因素及柔软度测试方法的适用性。

　　2.1防护芯片结构对柔软度的影响

　　软质双防服的芯片具有防弹和防刺双功能，这与芯片基础单元的结构是分不开的。据调研，市场中常见双防服的基本结构主要有芳纶无纬布、PE无纬布、芳纶无纬布与机织布组合、芳纶无纬布与PE无纬布组合等形式。以满足防弹防刺服FDC2级防御性能为要求制备不同结构的芯片。

　　两种方法测出的5种结构的柔软度排序均为3>1>2>4>5，即芳纶无纬布+机织布结构的下垂角度最大、推出长度测量值最小，说明其柔软度最佳;而芳纶无纬布+浸胶机织布结构的下垂角度小、推出长度测量值大，说明其柔软度最差。众所周知，在防护材料的结构中，机织布结构为最柔软的材料，但因其只具有防弹性能，无法防刺，故只能与其他结构进行组合方可实现防弹防刺双功能。

　　为了实现机织布的防刺功能，方心灵等人[5]对芳纶机织布进行浸胶处理后发现该织物具有良好的防刺性能，但其柔软性变差且防弹性能也变弱，还需具有防弹功能的材料进行组合方可满足FDC-2的防护要求。而芳纶无纬布与PE无纬布因为具有防弹防刺双功能，单一结构即可满足防护要求，但其柔软度与机织布相比，逊色不少。因此，为了追求较佳的柔软度，在获得防护性能的同时，进行多种结构材料的组合也是较为实用的一种方式。

　　2.2固定方式对柔软度的影响

　　由于防护芯片由多层材料组成，在受到较大的弹道冲击时，多层材料会出现严重的散片和滑移，影响后续的弹道冲击防御，因此必须进行固定。选择芳纶无纬布作为原材料，以满足防弹防刺服FDC-2级防御性能为要求进行芯片制备。

　　纺织论文投稿刊物：《山东纺织科技》(双月刊)创刊于1959年，是由山东纺织工程学会、山东省纺织科学研究院主办，是编辑部编辑出版发行的中文纺织科技期刊，是我省纺织工业唯一的综合性科技期刊。

　　3结语

　　通过以上研究，可以得出以下结论：(1)满足防护性能的防弹防刺服芯片，材质的结构不同，柔软度不同。(2)防护芯片的固定方式对柔软度有影响，而且固定方式不同，影响程度不同;此外，不同的测试方法对固定方式影响柔软度的程度评价有差异。

　　(3)两种测试方法的使用对象和精准度有差异：测试方法1的测试对象范围较广，太硬、太软的材质均可进行，但其精准度不高;而测试方法2的测试对象则需满足一定的柔软度，即测试样品能够弯曲至30°的斜坡面，否则无法进行测试;但对于满足要求的材料，可以精准地进行柔软度对比。柔软度是个体防护装备舒适度的重要指标之一。为了更好地研制单警用个体防护装备，提高服用性，柔软度的定量化测试任重而道远。

　　参考文献：

　　[1]虎龙,艾青松,陈虹,等.舒适型防弹防刺服的研究和制备[J].合成纤维,2019,48(2):23-25

　　.[2]防弹防刺服检验实施细则.公安部装备财务局制[Z].2011-01.

　　[3]赵文贤.织物柔软度、手感与风格测试方法的探讨[J].山东纺织科技,1983(2):10-12.

　　[4]全国纺织品标准化技术委员会基础标准分会.GB/T18318.1-2009.纺织品弯曲性能的测定第1部分:斜面法[S].北京:中国标准出版社,2010.

　　作者：许冬梅1,2，潘智勇1,2，陈虹1,2，吴中伟1,2，虎龙1,2