การพัฒนาแผ่นปะทะของเสื้อเกราะกันกระสุนจากพอลิเบนซอกซาซีนคอมพอสิทที่เสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนและเส้นใยแก้ว

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการพัฒนาเกราะแข็งกันกระสุนจากวัสดุพอลิเมอร์คอมพอสิทพอลิเบนซอกซาซีนเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนและเส้นใยแก้วชนิดชนิดความแข็งแรงสูง (S glass) ในส่วนของแผ่นหน้าหรือแผ่นปะทะให้มีน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพทางกลสูงขึ้น โดยนำเส้นใยคาร์บอนที่มีสมบัติความหนาแน่นต่ำและมีความแข็งแรงสูงมาใช้ร่วมกับเส้นใยแก้วชนิดความแข็งแรงสูง ที่มีสมบัติรับแรงกระแทกได้สูง ความแข็งสูง และราคาต่ำ โดยศึกษาอิทธิพลของจำนวนชั้นและการจัดลำดับชั้นของเส้นใยคาร์บอนร่วมกับเส้นใยแก้วชนิดความแข็งแรงสูง ในส่วนของแผ่นปะทะต่อประสิทธิภาพการทำลายหัวกระสุน สมบัติทางกายภาพ และทางกลเพื่อนำมาประยุกต์ใช้เป็นเกราะกันกระสุน จากผลการทดลองในส่วนของสมบัติทางกลของการจัดลำดับชั้นเส้นใยคาร์บอนร่วมกับเส้นใยแก้วพบว่า การจัดลำดับชั้นแบบโครงสร้างแซนวิชจะให้ค่าสูงสุด โดยค่าความแข็งแรงภายใต้แรงดึงและภายใต้แรงกระแทกสูงสุดในชิ้นงานที่มีรูปแบบเส้นใยคาร์บอนเป็นแกนกลาง (GCG) ซึ่งมีค่าเท่ากับ 401 เมกะปาสคาล และ 250 กิโลจูลต่อตารางเมตร ในส่วนของค่าความแข็งที่ผิวมีค่าสูงเมื่อวัดค่าด้านที่เสริมแรงด้วยเส้นใยแก้ว สำหรับสมบัติทางกายภาพพบว่า พอลิเบนซอกซาซีนเมตริกยึดติดได้ดีกับเส้นใยคาร์บอนและเส้นใยแก้วตรวจสอบโดยพิจารณาโครงสร้างสัณฐานของวัสดุคอมพอสิทพอลิเบนซอกซาซีนที่เสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนและเส้นใยแก้ว การทดสอบความแข็งแรงของวัสดุจากการทดสอบยิงพบว่า เสื้อเกราะแข็งกันกระสุนที่ประกอบด้วยพอลิเบนซอกซาซีนเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนและเส้นใยแก้วชนิดความแข็งแรงสูง โดยมีการจัดลำดับชั้นแบบโครงสร้างแซนวิชโดยเส้นใยคาร์บอนเป็นแกนกลางของวัสดุ จำนวน 2 แผ่นประกบกับพอลิเบนซอกซาซีนอัลลอยด์เสริมแรงด้วยเส้นใยอะรามิดจำนวน 1 แผ่น ซึ่งมีค่าหนาแน่นเชิงพื้นที่ 4.18 กรัม/ตารางเซนติเมตร สามารถต้านการเจาะทะลุของกระสุน 7.62 x 51 มม. ที่ความเร็ว 847 ± 9 เมตรต่อวินาที ตามมาตรฐาน NIJ-0101.06 ที่ระดับภัยคุกคามระดับ 3 ได้