出于简述起见,在下面的制造过程中,对位芳纶可以称为凯夫拉纤维,高分子量聚乙烯可以称为光谱纤维。很多其他厂家也生产与这两种类似的产品,此处并不是刻意为凯夫拉和赛拉图做广告,只是为了叙述方便。
制布
1.凯夫拉纤维和类似的对位芳纶材料是在实验室生产的,是由对苯二胺和对苯二甲酰氯聚合成的高分子聚合物。聚合过程包括将小分子结合成更大的分子,也就是说,它是由重复单位彼此连接形成链状结构,这些链状结构之间又通过氢键相连形成网状。图1是实验室生产凯夫拉的工艺流程:合成带有棒状聚合物的透明**通过喷丝板(一个布满小孔的小金属板,看起来像淋浴喷头)被挤出来,形成凯夫拉纤维线。凯夫拉纤维线随后通过冷却槽冷却硬化,再经喷水工序后,卷到辊子上。然后将纤维线缠绕在一起,制成适合编织的纱线。凯夫拉织物采用很简单的图案,系平纹或平纹组织,只不过是用纱线上下交错编织而成的图案。
图1 要制造凯夫拉纤维,首先要生产聚合物溶液。然后将产生的**从喷丝板中挤出,用水冷却,在滚筒上拉伸,缠绕成布。
2.与凯夫拉不同,用于防弹衣的光谱布料和其他超高分子量的聚乙烯材料通常不是机织的。通常,强力的超高分子量聚乙烯聚合物长丝被纺成纤维,然后彼此平行排列铺设(见图2)。光谱纤维涂上树脂,树脂覆盖住纤维,纤维和树脂密合在一起形成一块光谱布料。然后将两片这种布料以正确的角度放置在一起,再次黏合后夹在两层聚乙烯薄膜中间,形成一块非织造布。然后从非织造布上裁剪出防弹背心的形状。
图2 光谱纤维表面涂上一层树脂形成薄片,然后将薄片分层并黏合在聚乙烯薄膜之间。
切割
3.防弹衣制造商采购整卷整卷的防弹织物入库备用。将织物展开平铺在长长的切割台上,切割台长达30米,切割台上的织物同时被切割成多个单元。根据需要,切割台上可以铺上尽可能多的材料层,少至8层,多至25层,完全取决于制作的防弹衣所需的保护级别。
4.接着在布层上放一张裁剪好的设计纸样,纸样类似于家庭中用于缝纫的样板。为了最大限度地利用布料,一些防弹衣制造商使用计算机图形设计系统来确定布层裁剪的最佳位置。
5.工人们使用一种像线锯的手持式机器,只不过它没有切割刀片,而是有一个切割轮,类似于比萨刀末端的切割轮(见图3),它的直径大约为15厘米。工人们根据纸样切割布层,然后将切下的布层板块精确地堆放在一起。
图3 布做好后,根据设计图样打板裁剪成合适的小片,然后将这些碎片与附件(如带子)缝合在一起制成成品盔甲。
缝纫
6.通常光谱纤维不需要缝纫,因为它被切割和堆叠成一层一层的嵌板,刚好放进防弹背心的紧身内层里。但是凯夫拉制成的防弹衣可以是绗缝的,也可以是包缝的。绗缝是用长针缝制有夹层的纺织物,使里面的夹层(比如棉絮等)固定。凯夫拉防弹衣绗缝工艺将外层纺织层与内芯以装饰性图案——菱形缝合起来,一个个菱形由缝线间隔同时又紧紧的相连,使防弹衣厚薄均匀,夹层不会流动缩团。绗缝工艺需要更多的劳动力,而且这样制作的防弹衣面板僵硬,穿在身上很难从易受伤的区域转移。而包缝工艺则是在背心的中间走线形成一个大大的长方形,包缝方式简便快速,可以让防弹衣自由移动。
7.工人们在布层的最上层放置一个模板,在布层外露区域摩擦下粉笔,沿着模板边缘用粉笔在布上画一条虚线,接着沿这条粉笔线将这些布层缝在一起,然后缝上尺寸标签。
制作钢板插件
8.对于用钢制作的硬板插入件,其钢材是根据制造商的标准精心选择的。把钢板切割成所需要的形状和尺寸。切下的钢板用去毛刺机割掉毛刺,再用砂轮机将边缘磨圆,然后用液压机将钢板弯曲,使其符合穿戴者的躯干弧度,最后在钢板上喷涂一层防剥落涂层。