Básicamente, existen dos mecanismos antibalas en los chalecos antibalas: uno es desviar los fragmentos formados por la fragmentación del proyectil y el otro es liberar la ojiva; a través del material a prueba de balas de energía cinética. Los primeros chalecos antibalas desarrollados en los Estados Unidos en las décadas de 1920 y 1930 estaban protegidos por placas de acero superpuestas unidas a ropa resistente. Este tipo de chaleco antibalas y más tarde un chaleco antibalas duro similar desempeñan un papel a prueba de balas al desviar balas o metralla, o romper la bala para consumir su energía. El mecanismo a prueba de balas de los chalecos antibalas blandos que utilizan fibras de alto rendimiento como principal material a prueba de balas es principalmente este último, es decir, se utilizan tejidos hechos de fibras de alta resistencia para "capturar" balas o metralla para lograr fines a prueba de balas. Las investigaciones muestran que hay cinco formas en que las armaduras blandas absorben energía: (1) deformación de la tela, incluida la deformación en la dirección de la incidencia de la bala y la deformación por tracción cerca del punto de incidencia; (2) daño de la tela: incluida la fibrilación y rotura de la fibra; desintegración de la estructura del hilo, desintegración de la estructura de la tela; (3) Energía térmica: la energía se disipa en forma de energía térmica a través de la fricción (4) Energía sonora: la energía consumida por el sonido emitido por la bala después de golpear la capa a prueba de balas; 5) Deformación del proyectil. El mecanismo a prueba de balas de la armadura corporal compuesta blanda y dura desarrollado para mejorar su capacidad a prueba de balas se puede resumir como "combinación blanda y dura". Cuando una bala impacta en un chaleco antibalas, lo primero que afecta a éste son los materiales duros antibalas como placas de acero o materiales cerámicos reforzados. Durante este momento de contacto, tanto la bala como el material duro a prueba de balas pueden deformarse o romperse, consumiendo la mayor parte de la energía de la bala. El tejido de fibra de alta resistencia actúa como cojín y segunda línea de defensa para los chalecos antibalas, absorbiendo y difundiendo la energía restante de las balas y actuando como amortiguador, minimizando así los daños no penetrantes. Entre los dos tipos de procesos a prueba de balas, el primero desempeña el papel principal de absorción de energía, reduciendo en gran medida el poder de penetración de los proyectiles y es la clave para la protección contra balas. Los factores que afectan la eficacia antibalas de los chalecos antibalas se pueden considerar desde dos aspectos: los proyectiles (balas o metralla) y los materiales antibalas que interactúan. En el caso de los proyectiles, su energía cinética, su forma y su material son factores importantes para determinar su penetración. Las balas comunes, especialmente las balas con núcleo de plomo o con núcleo de acero común, se deformarán cuando entren en contacto con materiales balísticos. En este proceso, la bala consume una parte considerable de su energía cinética, reduciendo así efectivamente la penetración de la bala, que es un aspecto importante del mecanismo de absorción de energía de la bala. Sin embargo, la situación es obviamente diferente en el caso de la metralla producida por explosiones como bombas y granadas o fragmentos secundarios formados por balas. Estas metralla tienen formas irregulares, bordes afilados, son livianas, de tamaño pequeño y no se deforman después de impactar materiales antibalas, especialmente materiales antibalas blandos. En general, la velocidad de este tipo de escombros no es alta, pero sí de gran tamaño y alta densidad. La clave para que una armadura corporal blanda absorba la energía de tales fragmentos es que los fragmentos cortan, estiran y rompen los hilos de la tela a prueba de balas, provocando interacciones entre los hilos dentro de la tela y entre diferentes capas de la tela, lo que resulta en una deformación general de la tela. Durante estos procesos, los fragmentos realizan un trabajo en el exterior y, por tanto, consumen su propia energía. En los dos tipos anteriores de procesos de absorción de energía del cuerpo humano, una pequeña parte de la energía también se convierte en energía térmica mediante fricción (fibra/fibra, fibra/bala) y en energía sonora mediante impacto. En términos de materiales antibalas, para cumplir con los requisitos de los chalecos antibalas para absorber al máximo la energía cinética de proyectiles como las balas, los materiales antibalas deben tener alta resistencia, buena tenacidad y una gran capacidad de absorción de energía. En la actualidad, los materiales utilizados en los chalecos antibalas, especialmente los chalecos antibalas blandos, son principalmente fibras de alto rendimiento. Estas fibras de alto rendimiento se caracterizan por su alta resistencia y alto módulo. Algunas fibras de alto rendimiento, como la fibra de carbono o la fibra de boro, tienen una alta resistencia, pero básicamente no son adecuadas para armaduras humanas debido a su poca flexibilidad, bajo trabajo de rotura, difícil procesamiento textil y alto precio. Específicamente, el efecto a prueba de balas de los tejidos a prueba de balas depende principalmente de los siguientes aspectos: resistencia a la tracción de la fibra, alargamiento de rotura y trabajo, módulo de la fibra, orientación de la fibra y velocidad de propagación de la onda de tensión, finura de la fibra, método de ensamblaje de la fibra, peso de la fibra por unidad de área. , la estructura y propiedades superficiales del hilo, la estructura organizativa del tejido, el espesor de la capa de malla de fibra, el número de capas de malla o capas de tejido, etc. Las propiedades de los materiales de fibra utilizados para la resistencia al impacto dependen de la energía de fractura de la fibra y de la velocidad de propagación de la onda de tensión. La onda de tensión debe propagarse lo más rápido posible y la energía de fractura de la fibra bajo un impacto a alta velocidad debe aumentarse tanto como sea posible. El trabajo de tracción de rotura de un material es la energía que tiene el material para resistir el daño externo y es una función relacionada con la resistencia a la tracción y la deformación por alargamiento. Por lo tanto, en teoría, cuanto mayor sea la resistencia a la tracción, mayor será la capacidad de alargamiento y deformación y mayor será el potencial de absorción de energía. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, no se permite que los materiales utilizados en la armadura corporal se deformen demasiado, por lo que las fibras utilizadas en la armadura corporal deben tener una alta resistencia a la deformación, es decir, un módulo alto.
La influencia de la estructura del hilo en la capacidad a prueba de balas se debe a la diferencia en la tasa de utilización de la resistencia de una sola fibra y la capacidad general de alargamiento y deformación del hilo causada por diferentes tejidos de hilo. El proceso de rotura del hilo depende en primer lugar del proceso de rotura de la fibra, pero como es un agregado, el mecanismo de rotura es muy diferente. Cuanto más finas son las fibras, más cerca están entre sí en el hilo y más uniforme es la fuerza, aumentando así la resistencia del hilo. Además, la rectitud y el paralelismo de la disposición de las fibras en el hilo, el número de transferencias de las capas internas y externas, la torsión del hilo, etc. Todos estos tienen un impacto importante en las propiedades mecánicas del hilo, especialmente en la resistencia a la tracción y el alargamiento de rotura. Además, debido a la interacción entre hilos e hilos, hilos y elastómeros, las propiedades superficiales de los hilos mejorarán o debilitarán los dos efectos anteriores. La presencia de grasa y humedad en la superficie del hilo reducirá la resistencia de las balas o la metralla a penetrar el material, por lo que la gente a menudo necesita limpiar y secar el material para encontrar formas de mejorar la resistencia a la penetración. Las fibras sintéticas con alta resistencia a la tracción y alto módulo suelen estar altamente orientadas, lo que da como resultado superficies de fibra suaves y bajos coeficientes de fricción. Cuando estas fibras se usan en telas a prueba de balas, la capacidad de transferir energía entre las fibras después de ser alcanzadas por una bala es pobre y la onda de tensión no puede propagarse rápidamente, lo que también reduce la capacidad de la tela para bloquear las balas. Los métodos ordinarios para aumentar el coeficiente de fricción de la superficie, como el pelo, el acabado corona, etc., reducirán la resistencia de las fibras, mientras que los métodos de recubrimiento de telas pueden conducir fácilmente a una "fusión" entre las fibras, provocando que la onda de choque de la bala se refleje en la dirección transversal del hilo. Provocar la rotura prematura de la fibra. Para resolver esta contradicción, la gente ha ideado varios métodos. United Signal ha introducido en el mercado una fibra enrollada por aire, que aumenta el contacto entre las balas y las fibras mediante el enrollado de la fibra dentro del hilo. En la patente estadounidense 5035111, se introduce un método para utilizar fibras estructurales de núcleo de funda para mejorar el coeficiente de fricción del hilo. El "núcleo" de esta fibra es una fibra de alta resistencia y la "piel" es una fibra con una resistencia ligeramente menor y un coeficiente de fricción más alto. Este último representa del 5% al 25%. Otra patente estadounidense, 5255241, inventó un método similar, que consiste en recubrir la superficie de fibras de alta resistencia con una fina capa de polímero de alta fricción para mejorar la resistencia del tejido a la penetración de metales. La presente invención enfatiza que el polímero de recubrimiento debe tener una fuerte adhesión a la superficie de la fibra de alta resistencia; de lo contrario, el material de recubrimiento despegado durante el proceso de impacto actuará como un lubricante sólido entre las fibras, reduciendo así el coeficiente de fricción en la superficie de la fibra. Además del rendimiento de la fibra y las características del hilo, la estructura del tejido también es un factor importante que afecta la capacidad a prueba de balas de los chalecos antibalas. Los tipos de estructuras de tela utilizadas en las armaduras corporales de software incluyen telas de punto, telas tejidas, telas sin trama, telas no tejidas perforadas, etc. Los tejidos de punto tienen un gran alargamiento, lo que resulta beneficioso para mejorar la comodidad de uso. Sin embargo, cuando se utiliza para resistencia al impacto, este alto alargamiento puede causar daños no penetrantes importantes. Además, debido a las propiedades anisotrópicas de los tejidos de punto, tienen distintos grados de resistencia al impacto en diferentes direcciones. Por lo tanto, aunque los tejidos de punto tienen ventajas en cuanto a costes y eficiencia de producción, generalmente sólo son adecuados para fabricar guantes a prueba de puñaladas, uniformes de esgrima, etc. , y no se puede utilizar completamente en chalecos antibalas. En la actualidad, las armaduras corporales se utilizan ampliamente en tejidos, tejidos de trama y tejidos no tejidos punzonados. Debido a las diferentes estructuras, los mecanismos antibalas de estos tres tejidos también son diferentes y la balística no puede dar una explicación suficiente hasta el momento. En términos generales, cuando una bala golpea la tela, generará una onda de vibración radial en el área del punto de impacto y se propagará a través del hilo a alta velocidad. Cuando la onda de vibración alcanza el punto de entrelazado del hilo, parte de la onda se transmitirá a lo largo del hilo original hasta el otro lado del punto de entrelazado, otra parte se transmitirá al hilo entrelazado con él y la otra parte será reflejado hacia atrás a lo largo del hilo original forma una onda reflejada. Entre los tres tipos de telas anteriores, las telas tejidas tienen la mayor cantidad de puntos entretejidos. Después de ser alcanzado por una bala, la energía cinética de la bala se puede transferir mediante la interacción de los hilos en el punto de entrelazado, de modo que el impacto de la bala o la metralla se pueda absorber en un área más grande. Pero al mismo tiempo, el punto de entrelazado actúa prácticamente como un extremo fijo. La onda reflejada formada en el extremo fijo y la onda incidente original se superponen en la misma dirección, lo que aumenta considerablemente la tensión del hilo y se rompe después de exceder su resistencia a la rotura. Además, algunas pequeñas metrallas pueden separar los hilos individuales del tejido, reduciendo la capacidad de la metralla para resistir la penetración. Dentro de un cierto rango, si se aumenta la densidad del tejido, se puede reducir la posibilidad de que se produzca la situación anterior y se puede aumentar la resistencia del tejido, pero se potenciará el efecto negativo de la superposición de reflexión de las ondas de tensión. En teoría, la mejor resistencia al impacto es utilizar materiales unidireccionales sin puntos entretejidos. Este es también el punto de partida de la tecnología "Shield". La tecnología de "blindaje", es decir, la tecnología de "disposición unidireccional", es un método para producir materiales compuestos antibalas no tejidos de alto rendimiento. Fue introducida y patentada por United Signal Company en 1988. El derecho a utilizar esta tecnología patentada también ha sido concedido a la empresa holandesa DSM. Los tejidos elaborados con esta técnica son tejidos sin trama.
La tela sin trama se fabrica disponiendo fibras en paralelo en una dirección y uniéndolas con resina termoplástica. Al mismo tiempo, las fibras se cruzan entre capas y se presionan con resina termoplástica. La mayor parte de la energía de una bala o metralla se absorbe estirando y rompiendo fibras en el punto de impacto o cerca de él. Los tejidos "protectores" pueden mantener la resistencia original de las fibras en la mayor medida posible, dispersar rápidamente la energía en un rango más amplio y los procedimientos de procesamiento son relativamente simples. Se puede usar una sola capa de tela sin trama como estructura esquelética de una armadura blanda, y se puede usar prensado de múltiples capas como materiales duros a prueba de balas, como paneles de refuerzo a prueba de balas. Si en los dos tejidos anteriores, la mayor parte de la energía elástica se absorbe en las fibras en el punto de impacto o cerca de él, y las fibras se estiran demasiado o se perforan y se rompen, entonces el mecanismo a prueba de balas del tejido estructural de fieltro no tejido perforado con aguja es inexplicable. Porque los experimentos muestran que los no tejidos punzonados casi nunca presentan roturas de fibras. Los no tejidos punzonados se componen de una gran cantidad de fibras cortas sin puntos de entrelazado y casi sin reflexión de ondas de tensión en puntos fijos. Su efecto a prueba de balas depende de la velocidad con la que la energía del impacto de la bala se propaga en el fieltro. Se observó que luego de ser impactado por la metralla, quedó un rollo de material fibroso en la parte superior del proyectil de fragmentación simulada (FSP). Por lo tanto, se prevé que el proyectil o metralla se embotará durante la etapa inicial del impacto y tendrá dificultades para penetrar el tejido. Muchos materiales de investigación señalan que el módulo de la fibra y la densidad del fieltro son los principales factores que afectan el efecto a prueba de balas de todo el tejido. El fieltro no tejido punzonado se utiliza principalmente para chalecos antibalas militares.