从鳞片到纤维——能挡子弹的防弹背心“奋斗史”

网络来源 72 2025-05-25

防弹衣是一种现代轻型盔甲,专门设计用来保护穿戴者的重要器官免受枪弹的伤害,但对许多防护装甲制造商和穿戴者来说,"防弹衣 "这个词描述起来却不是那么准确

因为穿戴者并不能完全避免受到子弹的冲击,所以 "防弹背心 "这样的称呼和描述似乎更加的准确防弹背心的发展——从鳞片到纤维几个世纪以来,不同的文化不约而同的都发展出了在作战时使用的防弹衣公元前十六世纪的迈锡尼人及公元前五世纪左右的波斯人和希腊人使用多达十四层的亚麻布当做战斗时使用的“盔甲”,而密克罗尼西亚的吉尔伯特和埃利斯群岛的居民直到十九世纪还在使用椰棕纤维编织的衣服凑合着上战场

欧洲盔甲的变迁在其他地方,盔甲是用动物的皮制成的,我们中国人早在公元前十一世纪左右就穿上了五到七层的牛皮,北美的肖肖尼印第安人也开发出了由几层皮粘合或缝合而成的“夹克”在科尔特斯之前,中美洲就有了布甲(Quilted armor ),17世纪在英国有了布甲,19世纪之前在印度也有了布甲

布甲(Quilted armor )锁子甲(mail armor)由铁、钢或黄铜制成的链环或金属丝组成,早在公元前400年乌克兰基辅城附近就已发展起来,而且我们熟知的罗马帝国甚至一直使用锁子甲直到14世纪

锁子甲,图源Wikipedia鳞甲(scale armor),是由金属、角、骨、皮革或有适当鳞片的动物的鳞片重叠而成,从公元前1600年左右到现代,整个东半球都在使用

鳞甲(scale armor),图源WikipediaBrigandine盔甲(目前国内好像还没有约定成俗的译名,有些人习惯也叫板甲衣),由小的矩形铁板或钢板铆接在皮条上,像屋顶的瓦片一样重叠,而十二世纪欧洲早期的板甲更重、更完整,这些导致了15世纪和16世纪我们熟悉的全板甲套装,此外,许多人认为今天使用的防弹背心正是脱胎于Brigandine盔甲

Brigandine盔甲在中国,公元700年左右我们就已经有了类似的盔甲,而欧洲直到14世纪,Brigandine盔甲仍然是军队使用的主力,1360年以后,盔甲里只有一块胸板就成了常态,在1600年之前,欧洲流行的都是系着胸板的短Brigandine盔甲

随着科技的发展进步,火器和枪械的引入不得不让甲胄工匠们开始重新思考盔甲的设计,起初,他们试图用更厚的钢板和胸甲上的第二块重钢板加固胸甲(或躯干覆盖物)来弥补盔甲的不足然而,通常情况下,在枪支投入军事用途的地方,笨重的盔甲都会被放弃

但对有效抵御枪弹的实验性探究仍在继续,尤其是在美国内战、第一次世界大战和第二次世界大战期间,但直到1940年代的塑料革命,有效的防弹背心才为执法人员、军事人员和其他人员所用

越战时的战士穿着防弹背心当时的防弹衣以防弹尼龙为材料,并辅以玻璃纤维、钢、陶瓷、钛、多隆等板材,以及陶瓷和玻璃纤维的复合材料,其中以最后一种最为有效直到20世纪70年代,防弹尼龙一直是防弹背心的标准用布,1965年,杜邦公司的化学家Stephanie Kwolek发明了凯夫拉(Kevlar),这是一种可以纺成芳纶纤维并织成布的液体聚合物

Stephanie Kwolek和她发明的凯夫拉材料最初,凯夫拉被开发用于轮胎,后来被用于绳索、垫圈、飞机和船只的各种部件等多种产品,1971年,美国国家执法和刑事司法研究所的Lester Shubin主张用它来代替防弹衣中笨重的防弹尼龙,自此,凯夫拉成为标准材料,1989年,联信公司(Allied Signal Company,1999年与霍尼韦尔公司合并)开发了一款凯夫拉的竞争对手,并将其命名为Spectra ®

霍尼韦尔开发的Spectra ®防弹纤维聚乙烯纤维最初用于制作帆布,现在被用于制作更轻、更强的无纺布材料,与传统的凯夫拉纤维一起用于防弹衣认识下防弹背心防弹背心由一块嵌板、一块由高级塑料聚合物制成的背心形状的薄板组成,该材料由许多层Kevlar、Spectra Shield或其他国家的Twaron(类似于Kevlar)或Bynema(类似于Spectra)组成

凯夫拉,材料原名叫“聚对苯二甲酰对苯二胺”编织的凯夫拉纤维层用凯夫拉线缝合在一起,而无纺的Spectra Shield则用Kraton等树脂涂层和粘合,然后密封在两张聚乙烯薄膜之间该嵌板能提供保护,但舒适度不高。

它被放置在通常由聚酯/棉混纺或尼龙制成的织物外壳内,外壳朝向身体的一侧通常通过缝制一些吸水材料(如Kumax)的薄片使其更加舒适有的防弹背心会加上一层尼龙衬垫,以提供额外的保护,对于打算在特别危险的情况下穿着的防弹背心,还提供了内置袋,用于固定由金属或陶瓷与玻璃纤维粘合而成的板,同时,这种背心还可以在车祸或刺伤时为穿着者提供有效保护

图源Wikipedia此外,在使用时,还会有各种各样的装置被用来绑在背心上,有时两侧用弹性织带连接,但通常情况下,它们是用布带或弹性带、金属扣或尼龙搭扣固定的一件防弹背心的诞生除一些根据客户的防护需求或尺寸定制的外,大多数防弹背心都符合标准的防护规定

因为现在防弹背心的主要材料就是凯夫拉,所以,要制造凯夫拉,首先必须在实验室中生产聚合物聚对苯二甲酰对苯二胺,这是通过一种称为聚合的过程来完成的,该过程涉及将分子组合成长链合成的结晶液体与聚合物呈棒状,然后通过喷丝板(一个充满小孔的小金属板,看起来像淋浴喷头)挤出,形成凯夫拉纱线,接着凯夫拉纤维通过冷却槽帮助其硬化

凯夫拉(芳纶纤维),图源Wikipedia硬化后,合成纤维被卷绕到卷轴上,凯夫拉尔制造商通常会将卷好的纤维运送给纺纱员,纺纱员对纱线进行加捻,使其适合编织为了制作凯夫拉布,纱线以最简单的模式--平织或塔比织,即仅仅是线的上下交替排列的模式

与凯夫拉布不同的是,防弹背心中使用的Spectra通常不是编织的,而是将强韧的聚乙烯聚合物丝纺成纤维,然后平行铺设,接着用树脂涂在纤维上,将它们密封在一起,形成一张张Spectra布然后将这种布的两张布相互成直角放置,再次粘合,形成无纺布,接下来夹在两张聚乙烯薄膜之间,最后就可以从材料中裁剪出背心的形状

凯夫拉布是大卷送到防弹衣厂家的,布料首先被展开到裁剪工作台上,裁剪台必须足够长,以便一次裁剪出几块嵌板裁剪工作台上根据需要铺设尽可能多的材料层(最少8层,最多25层,具体取决于所需的保护级别),然后,将类似于用于家庭缝纫的样板的裁切薄片放在布层上,为了最大限度地利用材料,一些制造商使用计算机图形系统来确定裁切薄板的最佳位置

裁剪工作示意图工人使用一台手持式机器,其性能类似于线锯,只是它没有金属切割丝,而是有一个类似于披萨切割机末端的15厘米的切割轮,工人在切割片周围进行切割,以形成面板,然后将其精确地堆放虽然Spectra Shield通常不需要缝制,因为它的面板通常只是被切割并层层堆叠,然后放入背心中的紧身袋中,但由凯夫拉纤维制成的防弹背心需要进行缝合

防弹背心的质量控制防弹背心要经过许多与普通衣服相同的测试,纤维制造商测试纤维和纱线的抗拉强度,而织布工人则测试成品布的抗拉强度,非织造布Spectra也由制造商进行抗拉强度测试防弹背心制造商要测试嵌板材料(无论是凯夫拉还是Spectra)的强度,生产质量控制要求经过培训的观察员在嵌板缝制完成后对防弹衣进行检查,当然,作为特殊用途的服装,防弹背心与普通服装不同,还需要按照相关要求进行严格的防护测试,

并非所有的防弹背心都一样,有的防低速的铅弹,有的防高速的全金属子弹,目前使用的防弹背心从最低到最高的防护等级是按数字分类的:I、II-A、II、III-A、III、IV和特殊情况(客户指定所需的保护)

目前使用的防弹背心从最低到最高的防护等级是按数字分类的:I、II-A、II、III-A、III、IV每一种分类都规定了哪种类型的子弹在什么速度下不会穿透防弹衣,虽然选择最高等级的防弹衣(如III或IV)似乎是符合逻辑的,但这种防弹衣很重,所以合理选择才是最重要的

背心上的尺码标签非常重要,它不仅包括尺寸、型号、款式、制造商标志和保养说明,就像普通服装一样,它还必须包括保护等级、批号、发行日期、哪一面应该朝外的指示、序列号、表明它符合相关认证标准的说明等信息

当一件背心通过检查时,型号就会得到认证,然后制造商就可以批量制作这件背心,而且它会被放在一个档案室里,以便将来同一型号的背心可以很容易地与原型核对最后恭喜你看完,有趣的知识又增加了!关注我,每周获取新知识,咱们一起好好学习,天天向上!

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