สถาบันวัสดุอโลหะ: การวิเคราะห์เปรียบเทียบความต้านทานการแทงของวัสดุประสิทธิภาพสูงที่ทำจากเส้นใย/เรซิน ภายใต้มาตรฐานภายในประเทศและมาตรฐานสากล

การเปรียบเทียบความต้านทานการแทงของวัสดุประสิทธิภาพสูงที่ทำจากเส้นใย/เรซิน ภายใต้มาตรฐานภายในประเทศและมาตรฐานสากล

เชิงนามธรรม: งานวิจัยนี้ศึกษาความแตกต่างของความต้านทานการแทงในวัสดุเส้นใย/เรซินประสิทธิภาพสูงชนิดต่างๆ โดยเปรียบเทียบผลการทดสอบที่ได้ภายใต้มาตรฐาน *GA 68-2024 เสื้อเกราะกันแทงสำหรับตำรวจ* ของจีน และมาตรฐาน *NIJ 0115.00-2000 ความต้านทานการแทงของเกราะป้องกันตัวส่วนบุคคล* ของสหรัฐอเมริกา นอกจากนี้ยังวิเคราะห์ลักษณะของตัวชี้วัดการประเมินและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของวัสดุเฉพาะที่เน้นย้ำในมาตรฐานภายในประเทศและมาตรฐานสากลเหล่านี้ ความต้านทานการแทงได้รับการประเมินโดยการคำนวณจำนวนชั้นและความหนาแน่นของวัสดุที่จำเป็นเพื่อให้ได้ระดับการป้องกันที่กำหนด ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าสำหรับวัสดุเส้นใย/เรซินประสิทธิภาพสูง ความต้านทานการแทงจะดีขึ้นเมื่อความแข็งแรงของเส้นใยสูงขึ้นในขณะที่ปริมาณเรซินใกล้เคียงกัน และจะดีขึ้นเมื่อปริมาณเรซินสูงขึ้นเมื่อความแข็งแรงของเส้นใยใกล้เคียงกัน การปฏิบัติตามข้อกำหนด Class A ของมาตรฐาน GA 68 จำเป็นต้องใช้วัสดุมากกว่าสองเท่าของที่จำเป็นสำหรับ Class B และใบมีด D2 ในมาตรฐาน GA 68 มีประสิทธิภาพมากกว่าใบมีด D3 ตามมาตรฐาน NIJ 0115.00 ใบมีด S1 มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ ใบมีด P1 ต้องการความแข็งแรงของเส้นใยสูง ในขณะที่ใบมีดแบบแหลมต้องการปริมาณเรซินสูง สภาวะอุณหภูมิสูงมีผลกระทบมากที่สุดต่อวัสดุที่ทนต่อการแทงที่ทำจากเรซิน ดังนั้น ความทนทานต่อการแทงที่อุณหภูมิสูงจึงเป็นจุดสำคัญเมื่อทดสอบตัวอย่างตามมาตรฐาน GA 68

คำสำคัญ: ความต้านทานต่อการแทง; เส้นใยประสิทธิภาพสูง; มาตรฐานความต้านทานต่อการแทง; วัสดุที่ทนต่อการแทง; ความหนาแน่นต่อพื้นที่

วิวัฒนาการของวัสดุป้องกันการแทงสำหรับเกราะป้องกันร่างกายได้ก้าวหน้าไปสามขั้นตอน ได้แก่ วัสดุแข็ง วัสดุกึ่งแข็ง และวัสดุอ่อน ปัจจุบัน วัสดุป้องกันการแทงแบบอ่อนที่ใช้กันทั่วไปในประเทศและต่างประเทศคือวัสดุคอมโพสิตประสิทธิภาพสูงที่ทำจากเส้นใย/เรซิน เสื้อเกราะป้องกันการแทงที่ทำจากวัสดุเหล่านี้ได้เข้ามาแทนที่แบบแข็งและกึ่งแข็งเนื่องจากสวมใส่สบายกว่าและลดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บรอง [1-7]

เส้นใยอะรามิด (รวมถึงพารา-อะรามิดและอะรามิดเฮเทอโรไซคลิก) โพลี(พี-ฟีนิลีนเบนโซบิสออกซาโซล) เส้นใย (PBO) โพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก เส้นใย (UHMW-PE) , และ เส้นใยคาร์บอน ปัจจุบันเส้นใยประสิทธิภาพสูงหลักคือเส้นใย UHMW-PE เส้นใย UHMW-PE มีขั้วพื้นผิวต่ำ ในขณะที่เรซินเสริมแรงที่ใช้ในการชุบมีขั้วพื้นผิวสูง ความไม่เข้ากันนี้ส่งผลให้การยึดเกาะระหว่างพื้นผิวอ่อนแอ ทำให้เส้นใย UHMW-PE ไม่เหมาะสมสำหรับการผลิตวัสดุป้องกันการแทงที่ทำจากเรซิน [8-10] แม้ว่าเส้นใยคาร์บอนจะมีแรงดึงและโมดูลัสสูง แต่ความเหนียวแตกหักต่ำจำกัดการดูดซับพลังงาน และไม่ค่อยได้ใช้เพียงอย่างเดียวสำหรับการใช้งานด้านการป้องกัน ดังนั้น เส้นใยอะโรมาติก เช่น อะรามิดและ PBO จึงเป็นเส้นใยประสิทธิภาพสูงหลักที่ใช้ในวัสดุป้องกันการแทงที่ทำจากเรซิน [11-14]

เพื่อประเมินความต้านทานการแทงของวัสดุป้องกัน ประเทศต่างๆ เช่น สหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และเยอรมนี ได้กำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับเกราะป้องกันตัวที่ทนต่อการแทง มาตรฐานที่มีอิทธิพลมากที่สุดคือ "มาตรฐานความต้านทานการแทงของเกราะป้องกันตัวส่วนบุคคล" (มาตรฐาน NIJ 0115.00-2000) ซึ่งออกโดยสถาบันยุติธรรมแห่งชาติ (NIJ) ภายใต้กระทรวงยุติธรรมของสหรัฐอเมริกา และได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางทั่วโลก ประเทศของฉันก็ได้กำหนดมาตรฐานของตนเองสำหรับเกราะป้องกันตัวที่ทนต่อการแทงเช่นกัน คือ "GA 68-2024 เกราะป้องกันตัวที่ทนต่อการแทงสำหรับตำรวจ" ซึ่งกำหนดโดยกระทรวงความมั่นคงสาธารณะ

บทความนี้เสนอการเปรียบเทียบและประเมินอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับประสิทธิภาพการต้านทานการแทงของวัสดุคอมโพสิตเส้นใย/เรซินประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ โดยเทียบกับมาตรฐานของจีนและสหรัฐอเมริกา นอกจากนี้ยังวิเคราะห์ลักษณะและจุดสำคัญของมาตรฐานภายในประเทศและมาตรฐานสากลเกี่ยวกับวิธีการทดสอบ ตัวชี้วัดการประเมิน และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของวัสดุ

1. ส่วนทดลอง

1.1 วัตถุดิบหลัก
ผ้าใยพาราอะรามิดความแข็งแรงมาตรฐาน: TH5108 (ความแข็งแรงดึงของเส้นใย: 21.5 cN/dtex) ผลิตเอง
ผ้าใยพาราอะรามิดความแข็งแรงสูง: TH61081 (ความแข็งแรงดึงของเส้นใย: 23.5 cN/dtex) ผลิตเอง
ผ้าใยอะรามิดเฮเทอโรไซคลิก: F-3P200 (ความแข็งแรงดึงของเส้นใย: 28 cN/dtex) ผลิตเอง
ผ้าใย PBO: JQZW SP200-1100 (ความแข็งแรงดึงของเส้นใย: 28 cN/dtex) ผลิตเอง
เรซินอีพ็อกซีและอะลิฟาติกอะมีนดัดแปลง: ผลิตเอง

1.2 เครื่องมือและอุปกรณ์หลัก
เครื่องทดสอบความต้านทานการแทง GA68: MPFCT-2000, บริษัท เซี่ยงไฮ้ เซิงเหอ เท็กซ์ไทล์ เทคโนโลยี จำกัด;
เครื่องทดสอบความต้านทานการแทงของ NIJ: AQJL-300, บริษัท เซี่ยงไฮ้ เซิงเหอ เท็กซ์ไทล์ เทคโนโลยี จำกัด;
ใบมีดทดสอบ GA68: D1, D2, D3, บริษัท เซี่ยงไฮ้ เซิงเหอ เท็กซ์ไทล์ เทคโนโลยี จำกัด;
ใบมีดทดสอบ NIJ: P1, S1, Spike, บริษัท เซี่ยงไฮ้ เซิงเหอ เท็กซ์ไทล์ เทคโนโลยี จำกัด

1.3 การเตรียมตัวอย่าง
เนื่องจากความแตกต่างในความเข้ากันได้ระหว่างเส้นใยประสิทธิภาพสูงชนิดต่างๆ กับเรซินอีพ็อกซี ทำให้เกิดความแปรผันเล็กน้อยในความหนาแน่นต่อพื้นที่ของวัสดุที่ทนต่อการแทงที่เตรียมไว้หลังจากการเคลือบเรซินและการบ่ม แม้ว่าความหนาแน่นต่อพื้นที่ของผ้าเริ่มต้นจะเหมือนกันก็ตาม [15-18] เพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องทางวิทยาศาสตร์และความเข้มงวดของผลการทดสอบ จึงได้เลือกผ้าใยประสิทธิภาพสูงสี่ชนิด ได้แก่ พาราอะรามิดความแข็งแรงมาตรฐาน พาราอะรามิดความแข็งแรงสูง อะรามิดเฮเทอโรไซคลิก และ PBO ซึ่งทั้งหมดมีความหนาแน่นต่อพื้นที่ 200 กรัม/ตร.ม.

วัสดุที่ทนต่อการแทงถูกเตรียมขึ้นโดยใช้กระบวนการเคลือบเรซินด้วยมือ ตัวอย่างหลายชิ้นขนาด 350 มม. × 300 มม. ถูกตัดจากผ้าใยสังเคราะห์ประสิทธิภาพสูงทั้งสี่ชนิดที่กล่าวถึงข้างต้น เรซินอีพ็อกซีถูกทาลงบนทั้งสองด้านของผ้าโดยใช้มีดโกน ตามด้วยการอบหลังการขึ้นรูปในเครื่องออโตเคลฟที่อุณหภูมิ 120°C และแรงดันการขึ้นรูป 0.3 MPa เป็นเวลา 4 ชั่วโมง จึงได้วัสดุคอมโพสิตที่ทนต่อการแทงประสิทธิภาพสูงชนิดผ้าใยสังเคราะห์/เรซินจำนวน 6 ชนิด โดยตัวอย่างที่ 1 ถึง 3 ใช้ผ้าใยสังเคราะห์ชนิดเดียวกัน คือ ผ้าใยสังเคราะห์พาราอะรามิดความแข็งแรงมาตรฐาน แต่มีปริมาณเรซินเพิ่มขึ้นตามลำดับ ตัวอย่างที่ 3 ถึง 6 ใช้ผ้าใยสังเคราะห์ต่างชนิดกัน แต่มีปริมาณเรซินใกล้เคียงกัน พารามิเตอร์พื้นฐานของตัวอย่างวัสดุที่ทนต่อการแทงแสดงอยู่ในตารางที่ 1 ในการเตรียมชั้นที่ทนต่อการแทงสำหรับการทดสอบ วัสดุถูกวางซ้อนกันและปิดผนึกด้วยผ้ากันน้ำสีดำ การห่อหุ้มนี้ช่วยปกป้องวัสดุจากแสง ความชื้น และสิ่งปนเปื้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำในการทดสอบ ค่าความหนาแน่นต่อพื้นที่ที่รายงานสำหรับตัวอย่างในการทดสอบครั้งต่อๆ ไปนั้น หมายถึงวัสดุที่ทนต่อการแทงโดยแท้จริง ไม่รวมผ้ากันน้ำ


1.4 การทดสอบและการหาคุณลักษณะ
ตัวอย่างชั้นเคลือบป้องกันการแทงได้รับการทดสอบตามมาตรฐาน GA 68 และ NIJ 0115.00 โดยมีการเปรียบเทียบมาตรฐานทั้งสองนี้ในตารางที่ 2 มาตรฐาน GA 68 ประกอบด้วยสองระดับ คือ ระดับ A และระดับ B ซึ่งทั้งสองระดับกำหนดให้มีพลังงานในการเจาะ 24 จูล โดยไม่อนุญาตให้มีการทะลุทะลวงในระหว่างการทดสอบ ระดับ A มีไว้สำหรับสภาพแวดล้อมทั่วไปและใช้ใบมีดเพียงประเภทเดียวเท่านั้น ระดับ B ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมการบิน ซึ่งโอกาสที่จะพบใบมีดที่คมมากนั้นมีน้อยมาก ดังนั้น ข้อกำหนดด้านความคมของใบมีด D2 และ D3 ในระดับ B จึงลดลง


บันทึก: E1 และ E2 แสดงถึงระดับพลังงานสองระดับของการทดสอบความทนทานต่อการแทงในมาตรฐาน NIJ 0115.00

มาตรฐาน NIJ 0115.00 แบ่งออกเป็นสามระดับการป้องกัน แต่ละระดับต้องผ่านการทดสอบด้วยใบมีดสามประเภท (ใบมีด P1 ใบมีด S1 และเหล็กแหลม) นอกจากนี้ แต่ละระดับยังเกี่ยวข้องกับระดับพลังงานสองระดับ โดยความลึกในการเจาะสูงสุดที่อนุญาตคือ 7 มม. สำหรับการทดสอบพลังงานต่ำ และ 20 มม. สำหรับการทดสอบพลังงานสูง

โครงสร้างและหลักการทำงานของอุปกรณ์ทดสอบสำหรับ GA 68 และ NIJ 0115.00 นั้นเหมือนกัน รูปที่ 1 แสดงแผนผังของอุปกรณ์ทดสอบความต้านทานการแทง และรูปที่ 2 แสดงใบมีดทดสอบ ชั้นต้านทานการแทงถูกวางไว้บนวัสดุรองรับบนแท่นทดสอบ ใบมีดทดสอบซึ่งติดตั้งอยู่บนชุดประกอบทดสอบ จะแทงทะลุชั้นต้านทานการแทงโดยการตกอย่างอิสระ บริเวณวัดความเร็วจะบันทึกความเร็วในการตกอย่างอิสระของใบมีดเพื่อคำนวณพลังงานการทดสอบ การทดสอบจะถือว่าถูกต้องหากพลังงานเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน

2. ผลการวิจัยและการอภิปราย

2.1 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการต้านทานการแทงของวัสดุต่าง ๆ ภายใต้มาตรฐานที่แตกต่างกัน
ได้ทำการทดสอบความต้านทานการแทงกับวัสดุทั้งหกชนิดที่ระบุไว้ในตารางที่ 1 ภายใต้สภาวะอุณหภูมิห้อง โดยทำการทดสอบตัวอย่างห้าชุดสำหรับแต่ละรูปแบบ และผลลัพธ์ที่ได้เป็นค่าเฉลี่ยของตัวอย่างทั้งห้าชุด ในระดับการป้องกันที่กำหนด วัสดุที่ต้องการชั้นน้อยกว่า—และด้วยเหตุนี้จึงมีความหนาแน่นเชิงพื้นที่โดยรวมต่ำกว่า—จะแสดงประสิทธิภาพความต้านทานการแทงที่เหนือกว่า ในทางกลับกัน วัสดุที่ต้องการชั้นมากกว่า—และด้วยเหตุนี้จึงมีความหนาแน่นเชิงพื้นที่โดยรวมสูงกว่า—จะแสดงประสิทธิภาพที่ด้อยกว่า ตารางที่ 3 เปรียบเทียบประสิทธิภาพความต้านทานการแทงของวัสดุต่างๆ ภายใต้มาตรฐานต่างๆ สำหรับ GA 68 Class A และ Class B พลังงานที่ใช้ในการทดสอบคือ 24 J สำหรับ NIJ 0115.00 ระดับ I, II และ III ได้ทำการทดสอบที่ระดับพลังงาน E1 และ E2 ที่สอดคล้องกันตามที่มาตรฐานกำหนด ผลลัพธ์ที่รายงานคือความหนาแน่นเชิงพื้นที่สูงสุดที่จำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามระดับพลังงานทั้งสองพร้อมกัน
ดังแสดงในตารางที่ 3: (1) ภายใต้มาตรฐานความต้านทานการแทงที่ระดับเดียวกัน ในบรรดาวัสดุหมายเลข 3, 4, 5 และ 6 (ซึ่งมีปริมาณเรซินใกล้เคียงกัน) วัสดุ PBO หมายเลข 6 มีความหนาแน่นต่อพื้นที่ต่ำที่สุด ในขณะที่วัสดุพาราอะรามิดหมายเลข 3 มีความหนาแน่นต่อพื้นที่สูงสุด ดังนั้น วัสดุ PBO หมายเลข 6 จึงแสดงความต้านทานการแทงที่ดีที่สุด ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสำหรับวัสดุที่ทนต่อการแทงซึ่งมีส่วนประกอบของเรซินในปริมาณเท่ากัน ความแข็งแรงของเส้นใยที่สูงขึ้นจะส่งผลให้ความต้านทานการแทงดีขึ้น (2) ภายใต้มาตรฐานระดับเดียวกันและใช้ผ้าใยชนิดเดียวกัน ความหนาแน่นต่อพื้นที่ของวัสดุหมายเลข 1, 2 และ 3 เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสำหรับวัสดุที่มีส่วนประกอบของเรซินและใช้เส้นใยชนิดเดียวกัน ปริมาณเรซินที่สูงขึ้นจะส่งผลให้ความต้านทานการแทงดีขึ้น (3) แม้ว่าการทดสอบ GA 68 Class A และ Class B จะเกี่ยวข้องกับการแทงด้วยพลังงาน 24 J แต่ความคมของใบมีดนั้นแตกต่างกัน โดยใบมีด Class B มีความคมน้อยกว่า ความหนาแน่นของพื้นที่ที่จำเป็นในการป้องกันใบมีด Class A นั้นมากกว่าสองเท่าของความหนาแน่นที่จำเป็นสำหรับใบมีด Class B ซึ่งแสดงให้เห็นว่าใบมีด Class B ในมาตรฐาน GA 68 มีประสิทธิภาพน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของใบมีด Class A สำหรับมาตรฐาน NIJ 0115.00 พลังงานการแทงจะเพิ่มขึ้นในสามระดับ ดังนั้นจำนวนชั้นและความหนาแน่นของพื้นที่ของวัสดุที่จำเป็นในการป้องกันจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง (4) ความหนาแน่นของพื้นที่ที่จำเป็นในการป้องกัน GA 68 Class A และ NIJ 0115.00 ระดับ I นั้นคล้ายคลึงกัน การทดสอบ GA 68 Class A เกี่ยวข้องกับพลังงาน 24 J โดยไม่อนุญาตให้มีการทะลุทะลวง ในขณะที่มาตรฐาน NIJ 0115.00 เกี่ยวข้องกับ 24 J สำหรับระดับพลังงานต่ำ (อนุญาตให้มีการทะลุทะลวง 7 มม.) และ 33 J สำหรับระดับพลังงานสูง (อนุญาตให้มีการทะลุทะลวง 20 มม.) ซึ่งหมายความว่าระดับการป้องกันทั้งสองนี้กำหนดความต้องการที่เทียบเคียงกันได้สำหรับวัสดุที่ทนต่อการแทงที่ทำจากเรซิน

2.2 การเปรียบเทียบความต้านทานการแทงของวัสดุต่าง ๆ กับใบมีดทดสอบชนิดต่าง ๆ
ได้มีการตรวจสอบความรุนแรงของภัยคุกคามจากใบมีดประเภทต่างๆ—สองประเภทจากมาตรฐาน GA 68 Class B และสามประเภทจากมาตรฐาน NIJ 0115.00—ที่ระดับพลังงานเทียบเท่ากัน เมื่อประเมินว่าวัสดุตรงตามมาตรฐานความต้านทานการแทงหรือไม่ ใบมีดที่ทรงพลังที่สุดที่ระบุไว้ในมาตรฐานมักจะเป็นปัจจัยตัดสิน หากตัวอย่างสามารถทนต่อใบมีดที่ทรงพลังที่สุดได้ ก็สามารถอนุมานได้ว่าตรงตามมาตรฐานสำหรับระดับการป้องกันนั้น เนื่องจากใบมีดแต่ละประเภทสร้างความต้องการที่แตกต่างกันต่อวัสดุ การวิเคราะห์ความแปรผันของประสิทธิภาพในใบมีดต่างๆ จึงเผยให้เห็นลักษณะเฉพาะของวัสดุ วัสดุที่ทนต่อการแทงหลายชนิดได้รับการทดสอบกับใบมีด GA 68 Class B สองประเภทและใบมีด NIJ 0115.00 สามประเภท ตารางที่ 4 แสดงจำนวนชั้นของวัสดุและความหนาแน่นต่อพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับวัสดุเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน GA 68 Class B และ NIJ 0115.00 ระดับ I ที่เกี่ยวข้อง


ดังแสดงในตารางที่ 4: (1) สำหรับใบมีด GA 68 Class B สองแบบที่ใช้กับวัสดุทนการแทงที่มีเมทริกซ์เรซินเสริมใยไฟเบอร์ประสิทธิภาพสูง การป้องกันใบมีด D3 ต้องใช้วัสดุมากกว่าการป้องกันใบมีด D2 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าใบมีด D3 เป็นภัยคุกคามที่มากกว่า ดังนั้น ในระหว่างการทดสอบความต้านทานการแทงเบื้องต้น หากวัสดุที่มีความหนาแน่นต่อพื้นที่เฉพาะสามารถทนต่อใบมีด D2 ได้ โดยทั่วไปแล้วสามารถอนุมานได้ว่าวัสดุนั้น—ที่ความหนาแน่นต่อพื้นที่นั้น—สามารถผ่านการทดสอบ GA 68 Class B ได้ (2) ในระดับ NIJ 0115.00 ทั้งสามระดับ ความหนาแน่นต่อพื้นที่ที่ต้องการสำหรับการทดสอบพลังงานสูง (อนุญาตให้ทะลุได้ 20 มม.) จะสูงกว่าความหนาแน่นต่อพื้นที่ที่ต้องการสำหรับการทดสอบพลังงานต่ำ (อนุญาตให้ทะลุได้ 7 มม.) อย่างสม่ำเสมอ ดังนั้น ในระหว่างการทดสอบเบื้องต้น หากวัสดุที่มีความหนาแน่นต่อพื้นที่เฉพาะสามารถทนต่อการทดสอบพลังงานสูงสำหรับระดับ NIJ 0115.00 ที่กำหนดได้ ก็สามารถระบุได้ว่าวัสดุนั้นตรงตามมาตรฐานสำหรับระดับนั้น ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการทดสอบพลังงานต่ำเพิ่มเติมในระดับเดียวกัน (3) ในบรรดาใบมีดสามประเภทที่ระบุไว้ใน NIJ 0115.00 ใบมีด S1 ต้องการความหนาแน่นต่อพื้นที่ต่ำที่สุดของวัสดุที่ทนต่อการแทงด้วยเมทริกซ์เรซินเสริมใยประสิทธิภาพสูงเพื่อการป้องกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าใบมีด S1 นั้นมีความน่ากลัวน้อยที่สุด ใบมีด P1 ใน NIJ 0115.00 นั้นคล้ายคลึงกับใบมีด D1 ในมาตรฐานความปลอดภัยสาธารณะภายในประเทศ มีลักษณะเป็นใบมีดที่ยาวและกว้างกว่า ออกแรงเฉือนที่รุนแรงกว่าต่อวัสดุในระหว่างการเจาะ และต้องการคุณสมบัติทางกลของเส้นใยที่สูงกว่า ดังนั้น วัสดุที่มีความแข็งแรงของเส้นใยสูงกว่าจึงให้การป้องกันที่ดีกว่าต่อใบมีด P1 ในบรรดาตัวอย่างหมายเลข 3, 4, 5 และ 6 ซึ่งมีปริมาณเรซินใกล้เคียงกัน ตัวอย่างหมายเลข 6 แสดงคุณสมบัติทางกลที่ดีที่สุด ดังนั้นจึงต้องการความหนาแน่นต่อพื้นที่ต่ำกว่าเพื่อป้องกันใบมีด P1 ใบมีด "แหลม" ใน NIJ 0115.00 นั้นคมและเรียว เมื่อถูกกระแทกลงด้วยความเร็วสูง มันจะลื่นผ่านข้อจำกัดของเส้นใยได้ง่าย ทำให้การเฉือนของกลุ่มเส้นใยลดลง และไม่สามารถกระจายพลังงานจลน์ของใบมีดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มันสามารถเจาะลงไปด้านล่างได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น เมื่อต้องป้องกันใบมีดประเภทนี้ ปริมาณเรซินและความแข็งของเรซินจึงเป็นปัจจัยสำคัญ ในบรรดาตัวอย่างหมายเลข 1, 2 และ 3 ซึ่งใช้เส้นใยประเภทเดียวกันแต่มีปริมาณเรซินต่างกัน ตัวอย่างหมายเลข 3 แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่เด่นชัดกว่าในการป้องกันใบมีดแหลมเมื่อเทียบกับใบมีดประเภทอื่นๆ นอกจากนี้ ตารางที่ 4 แสดงให้เห็นว่าสำหรับตัวอย่างหมายเลข 3, 4, 5 และ 6 ซึ่งมีความแข็งแรงของเส้นใยแตกต่างกัน แต่มีปริมาณเรซินที่ใกล้เคียงกันนั้น ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการป้องกันใบมีดแหลม ซึ่งเป็นการยืนยันเพิ่มเติมว่าใบมีดแหลมทำให้วัสดุที่ทนต่อการแทงต้องการปริมาณเรซินที่สูงขึ้น

2.3 การเปรียบเทียบความทนทานต่อการแทงของวัสดุต่าง ๆ ภายใต้สภาวะแวดล้อมต่าง ๆ
มาตรฐานการต้านทานการแทงของประเทศของฉัน GA 68 ให้รายละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติการปรับตัวของเสื้อเกราะกันแทงต่อสภาพแวดล้อม โดยครอบคลุม 3 สภาวะ ได้แก่ อุณหภูมิสูง อุณหภูมิต่ำ และการแช่น้ำ การทดสอบที่อุณหภูมิสูงเกี่ยวข้องกับการปรับสภาพตัวอย่างที่อุณหภูมิ (55 ± 2)°C เป็นเวลา 4 ชั่วโมงก่อนทำการทดสอบการแทง การทดสอบที่อุณหภูมิต่ำเกี่ยวข้องกับการปรับสภาพที่อุณหภูมิ (-20 ± 2)°C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง และการทดสอบการแช่น้ำเกี่ยวข้องกับการแช่ตัวอย่างชั้นกันแทงในน้ำเป็นเวลา 30 นาทีก่อนนำออกเพื่อทำการทดสอบการแทง ตารางที่ 5 แสดงจำนวนชั้นและความหนาแน่นต่อพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับวัสดุกันแทงชนิดต่างๆ เมื่อทดสอบภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน
ดังแสดงในตารางที่ 5 วัสดุป้องกันการแทงที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งมีเมทริกซ์เป็นเส้นใย/เรซิน จำเป็นต้องมีความหนาแน่นต่อพื้นที่สูงขึ้นภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง ในทางตรงกันข้าม จำนวนชั้นและความหนาแน่นต่อพื้นที่ที่ต้องการยังคงใกล้เคียงกันภายใต้สภาวะการแช่น้ำและอุณหภูมิห้อง นอกจากนี้ ยังต้องการจำนวนชั้นและความหนาแน่นต่อพื้นที่น้อยที่สุดภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากความแข็งของเรซินลดลงที่อุณหภูมิสูง และความแข็งเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพการป้องกันการแทงของวัสดุเหล่านี้ ความแข็งที่ลดลงจะทำให้ความสามารถของชั้นป้องกันการแทงในการทำให้ปลายใบมีดทู่ลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพการป้องกันการแทงลดลง ในทางกลับกัน ความแข็งของเรซินจะเพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ส่งผลให้วัสดุมีประสิทธิภาพการป้องกันการแทงที่เหนือกว่า ผลการทดสอบการแช่น้ำบ่งชี้ว่า เมื่อผลิตเสื้อกั๊กป้องกันการแทง หากผ้ากันน้ำที่หุ้มวัสดุป้องกันการแทงเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพ ความต้านทานต่อการเจาะของวัสดุจะไม่ได้รับผลกระทบเมื่อแช่ในน้ำ การทดสอบเบื้องต้นของวัสดุที่ทนต่อการเจาะควรให้ความสำคัญกับการประเมินประสิทธิภาพภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงเป็นอันดับแรก

3. ข้อสรุป

(1) สำหรับวัสดุที่ทนต่อการเจาะทะลุประสิทธิภาพสูงที่มีเมทริกซ์เป็นเส้นใย/เรซิน เมื่อปริมาณเรซินเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน ความแข็งแรงของเส้นใยที่สูงขึ้นจะส่งผลให้ความต้านทานต่อการเจาะทะลุดีขึ้น ในทางกลับกัน เมื่อความแข็งแรงของเส้นใยคงที่ ปริมาณเรซินที่สูงขึ้นจะให้ความต้านทานต่อการเจาะทะลุที่ดีกว่า

(2) ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ของวัสดุเมทริกซ์เรซินประสิทธิภาพสูงที่จำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความต้านทานการเจาะระดับ A ของ GA 68 นั้นมากกว่าสองเท่าของที่จำเป็นสำหรับระดับ B มีความสัมพันธ์แบบก้าวหน้าเกี่ยวกับวัสดุและความหนาแน่นเชิงพื้นที่ที่จำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามระดับการป้องกันสามระดับของมาตรฐาน US NIJ 0115.00 โดยภัยคุกคามที่มีพลังงานสูงกว่าในระดับที่กำหนดจะยากต่อการป้องกันมากกว่าภัยคุกคามที่มีพลังงานต่ำกว่าในระดับเดียวกัน ความต้านทานการเจาะของ GA 68 ระดับ A เทียบได้กับ NIJ 0115.00 ระดับ I

(3) สำหรับวัสดุที่ทนต่อการเจาะทะลุประสิทธิภาพสูงที่มีเมทริกซ์ไฟเบอร์/เรซิน ใบมีด D2 ที่ระบุใน GA 68 มีประสิทธิภาพน้อยกว่าใบมีด D3 ในบรรดาใบมีด NIJ 0115.00 ใบมีด S1 มีประสิทธิภาพน้อยที่สุด ใบมีด P1 ต้องการความแข็งแรงของเส้นใยของวัสดุสูง ในขณะที่ใบมีดแบบแหลมต้องการปริมาณเรซินของวัสดุสูง

(4) สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงส่งผลกระทบมากที่สุดต่อวัสดุที่มีเมทริกซ์เรซินประสิทธิภาพสูงที่ทนต่อการเจาะ ดังนั้นการทดสอบเบื้องต้นควรเน้นที่ประสิทธิภาพการต้านทานการเจาะภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง