ボディアーマーの防弾性能に影響を与える要因は、相互作用する発射体（弾丸または榴散弾）と防弾素材の2つの側面から考えることができます。 発射体に関する限り、その運動エネルギー、形状、および材料は、発射体の貫通を決定する重要な要素です。
通常の弾丸、特に鉛芯または通常の鋼芯の弾丸は、防弾材料と接触すると変形します。 この過程で、弾丸の運動エネルギーのかなりの部分が消費され、それによって弾丸のエネルギー吸収メカニズムの重要な側面である弾丸の貫通力を効果的に低減します。 爆弾、手榴弾、その他の榴散弾や弾丸によって形成された二次破片の場合、状況は大きく異なります。 これらの榴散弾は、不規則な形状、鋭いエッジ、軽量、小型であり、防弾材料、特に柔らかい防弾材料に当たっても変形しません。 一般的に、この種の破片の速度は速くありませんが、量は多く、密度が高くなっています。
ソフトボディアーマーによるそのような破片のエネルギー吸収の鍵は、破片が弾道布の糸を切断、伸長、および切断し、布の糸と布の異なる層との間の相互作用を引き起こすという事実にあります。その結果、生地が全体的に変形します。 上記のプロセスでは、フラグメントは外部に作用し、それによって独自のエネルギーを消費します。 上記の2種類の体のエネルギー吸収プロセスでは、エネルギーのごく一部が摩擦（繊維/繊維、繊維/弾丸）によって熱エネルギーに変換され、衝撃によって音響エネルギーに変換されます。 防弾素材に関しては、弾丸や他の発射体の運動エネルギーを最大限に吸収するためのボディアーマーの要件を満たすために、防弾素材は、高強度、優れた靭性、および強力なエネルギー吸収能力を備えている必要があります。 ボディアーマー、特にソフトボディアーマーに使用されている素材は、主に高性能繊維です。 これらの高性能繊維は、高強度と高弾性率が特徴です。 炭素繊維やホウ素繊維などの一部の高性能繊維は強度が高いものの、柔軟性が低く、破壊力が低く、紡糸や加工が難しく、価格が高いため、基本的にボディアーマーには適していません。
具体的には、弾道布の場合、その防弾効果は主に次の側面に依存します：繊維の引張強度、繊維の破断点伸びと破断点伸び、繊維弾性率、繊維配向と応力波伝達速度、繊維繊維の細かさ、方法繊維が組み立てられる、単位面積あたりの繊維重量、糸の構造と表面特性、布の構造、繊維メッシュ層の厚さ、メッシュ層または布層の層の数など。耐衝撃性に使用される繊維材料の性能は、繊維の破断エネルギーと応力波の伝達速度に依存します。 応力波はできるだけ早く広がる必要があり、高速衝撃下での繊維の破壊エネルギーはできるだけ高くする必要があります。 材料の引張破壊仕事は、材料が外力による損傷に耐えなければならないエネルギーであり、引張強度と伸び変形に関連する関数です。 したがって、理論的には、引張強度が高いほど、材料の伸び変形能力が強くなり、エネルギー吸収の可能性が高くなります。
しかし、実際には、ボディアーマーに使用される材料は過度の変形を許されないため、ボディアーマーに使用される繊維は、より高い変形抵抗、つまり高い弾性率も備えている必要があります。 弾道抵抗に対する糸の構造の影響は、異なる糸生地による糸の単繊維強度利用率および糸の全体的な伸び変形能力の違いによるものである。 糸の破断工程は、まず繊維の破断工程に依存しますが、骨材であるため、破断メカニズムに大きな違いがあります。 繊維の細かさが細かければ、糸の絡みがきつくなり、力が均一になり、糸の強度が増します。 さらに、糸の繊維配列の真直度と平行性、内層と外層の移動回数、および糸の撚りは、糸の機械的特性、特に引張強度と伸びに重要な影響を及ぼします。休憩中。 さらに、衝撃プロセス中の糸と糸と糸と弾性体との間の相互作用のために、糸の表面特性は、上記の２つの効果を強めたり弱めたりする効果を有するであろう。 糸の表面に油や湿気が存在すると、弾丸や破片が材料に浸透する抵抗が減少するため、人々はしばしば材料を洗浄して乾燥させ、浸透抵抗を改善する方法を探す必要があります。 引張強度と弾性率が高い合成繊維は、通常、配向性が高いため、繊維表面が滑らかで摩擦係数が低くなります。 これらの繊維を防弾布に使用すると、衝撃後に繊維間でエネルギーを伝達する能力が低下し、応力波が急速に広がることができないため、布が弾丸をブロックする能力が低下します。 隆起やコロナ仕上げなどの通常の表面摩擦係数を上げる方法では、繊維の強度が低下しますが、布地コーティングの方法では、& quot;溶接& quot;が発生しやすくなります。 繊維と繊維の間で、糸に弾丸の衝撃波が発生します。反射が横方向に発生し、繊維が早期に破損します。 この矛盾を解決するために、人々はさまざまな方法を考え出しました。 AlliedSignal（AlliedSignal）は、空気巻き処理繊維を市場に導入しました。これにより、糸の内部で繊維が絡み合うことにより、弾丸と繊維の接触が増加します。
米国特許第5,035,111号では、シースコア構造の繊維を使用して糸の摩擦係数を改善する方法が紹介されています。"コア& quot; この繊維のは高強度繊維であり、& quot; skin" 強度がやや低く、摩擦係数が高い繊維を使用しています。 後者は5％から25％を占めます。 別の米国特許5255241によって発明された方法はこれに類似しています。 高強度繊維の表面を高摩擦ポリマーの薄層でコーティングして、金属の浸透に抵抗するファブリック&＃39;の能力を向上させます。 本発明は、コーティングポリマーが高強度繊維の表面に強力に接着しなければならないことを強調し、そうでなければ、衝撃を受けたときに剥離するコーティング材料が繊維間の固体潤滑剤として作用し、それによって繊維の表面を減少させる。 摩擦係数。 繊維の特性と糸の特性に加えて、ボディアーマーの防弾能力に影響を与える重要な要素は、生地の構造です。 ソフトウェアボディアーマーに使用されている生地構造の種類には、ニット生地、織物、非緯糸、ニードルパンチ不織布フェルトなどがあります。ニット生地は伸びが大きく、着心地を向上させるのに役立ちます。 しかし、耐衝撃性に使用されるこの種の高い伸びは、大きな非貫通損傷を生み出します。 また、編物は異方性特性を持っているため、方向ごとに耐衝撃性が異なります。 そのため、編物は製造コストや生産効率の面でメリットがありますが、一般的には刺し傷に強い手袋やフェンシングスーツなどの製造にしか適さず、防弾チョッキに完全に使用することはできません。 より広く使用されているボディアーマーは、織布、不織布、ニードルパンチ不織布フェルトです。 これらの3種類の生地は構造が異なるため、防弾メカニズムが異なり、弾道学ではまだ十分な説明ができません。 一般的に言えば、弾丸が布に当たった後、弾丸は衝撃点の領域で放射状の振動波を生成し、高速で糸全体に広がります。
振動波が糸の織り交ぜ点に達すると、波の一部は元の糸に沿って織り合わせ点の反対側に伝達され、別の部分は織り交ぜられた糸の内側に伝達され、一部は反射されます元の糸に沿って。 戻って反射波を形成します。 上記の3種類の生地の中で、織物が最も織り交ぜられている点があります。 弾丸が当たった後、弾丸の運動エネルギーは、織り合わせ点での糸の相互作用を介して伝達されるため、弾丸または榴散弾の衝撃力をより広い領域で吸収することができます。 。 しかし同時に、織り交ぜるポイントは目に見えない固定端の役割を果たします。 固定端で形成された反射波と元の入射波が同じ方向に重なり、糸の伸び効果が大幅に高まり、破断強度を超えて破断します。 さらに、いくつかの小さな榴散弾は、織物の単一の糸を押しのけ、それによって榴散弾の貫通抵抗を低下させる可能性があります。 一定の範囲内で、生地の密度を上げると、上記の可能性を減らし、織物の強度を向上させることができますが、応力波の反射と重ね合わせの悪影響は強化されました。 理論的には、最高の耐衝撃性を得るには、点を織り交ぜることなく一方向の材料を使用することです。 これは、& quot;シールド& quot;の開始点でもあります。 テクノロジー。"シールド& quot; テクノロジー、または& quot;単方向配列& quot; テクノロジーは、1988年にユナイテッドシグナルコーポレーションによって発売され特許を取得した高性能不織布防弾複合材料を製造する方法です。この特許技術を使用する権利は、オランダの会社DSMにも付与されました。 この技術を使用して作られた生地は、よこ糸のない生地です。 非緯糸は、繊維を一方向に平行に配置し、熱可塑性樹脂で接着することで作られています。 同時に、繊維は層間で交差し、熱可塑性樹脂でプレスされます。
弾丸または榴散弾のエネルギーのほとんどは、衝撃点またはその近くで繊維を伸ばしたり壊したりすることによって吸収されます。"シールド& quot; 生地は繊維本来の強度を最大限に維持し、エネルギーをより広い領域に素早く分散させることができ、加工手順は比較的簡単です。 単層の非緯糸は、ラミネート後のソフトボディアーマーのバックボーン構造として使用でき、多層は、防弾チョッキなどの防弾素材として使用できます。 上記の2種類の布地で、発射体のエネルギーの大部分が、繊維を破壊するための過度の伸長または貫通によって、衝撃点または衝撃点の近くで繊維によって吸収される場合、ニードルパンチ不織布フェルトは、構造化されたファブリックは説明できません。
実験の結果、ニードルパンチ不織布フェルトでは繊維の破損がほとんど発生しないことがわかっています。 ニードルパンチ不織布フェルトは多数の短繊維で構成されており、織り交ぜ点がなく、ひずみ波の定点反射がほとんどありません。 防弾効果は、フェルト内の弾丸衝撃エネルギーの拡散速度に依存します。 榴散弾に当たった後、フラグメントシミュレート発射体（FSP）の先端に繊維状物質のロールがあったことが観察されました。 そのため、衝撃の初期段階で発射体や榴散弾が鈍くなり、布地への貫通が困難になることが予想されます。 多くの研究資料は、繊維の弾性率とフェルトの密度が、生地全体の弾道効果に影響を与える主な要因であると指摘しています。 ニードルパンチ不織布フェルトは、主に防弾シートで作られた軍用防弾ベストに主に使用されています。
