อิทธิพลของความหนาวัสดุต้านการแทงจากเส้นใยพอลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่งที่มีต่อความลึกรอยแทง
คำสำคัญ:
วัสดุต้านการแทง, พอลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่ง, การอัดร้อนบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความสามารถต้านการแทงของเส้นใยพอลิเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงยิ่ง (Ultra-high molecular weight polyethylene; UHMWPE) ที่ถูกขึ้นรูปเป็นแผ่นบางด้วยกระบวนการอัดร้อน (Hot compression molding) โดยมีเทอร์โมพลาสติกเรซินเป็นตัวประสาน ซึ่งมีชื่อเรียกในงานวิจัยนี้คือ “UPE” แผ่นต้านการแทงที่เตรียมได้จะถูกนำมาประกบกันหลายแผ่นจนมีความหนาหลายระดับตามที่กำหนดไว้ ก่อนนำไปทดสอบความต้านการแทงตามมาตรฐาน National Institute of Justice (NIJ)-0115.00 ด้วยใบมีด 2 ชนิด ได้แก่ ใบมีด 1 คม ซึ่งเป็นใบมีดขนาดเล็ก และใบมีด 2 คม หรือมีดคอมมานโด ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าใบมีด 1 คม มีดทั้ง 2 ชนิดมี ชื่อเรียกตามมาตรฐาน NIJ คือ P1 และ S1 ตามลำดับ จากผลการวิเคราะห์คุณสมบัติเชิงกลพบว่าแผ่น UPE มีค่าความความต้านทานแรงดึงสูงสุดและค่าความต้านทานการฉีกขาดเท่ากับ 162.50 MPa และ 360.74 N/mm ตามลำดับ โดย UPE ที่เรียงตัวจำนวน 20 แผ่น หรือความหนา 4.8 mm เป็นความหนาขั้นต่ำสุดที่สามารถต้านการแทงที่ระดับพลังงาน E1 (Energy level 1) ได้ทั้งจากใบมีดชนิด P1 และ S1 โดยที่ระดับพลังงาน E1 มีค่าพลังงานเท่ากับ 24 ± 0.50 J เป็นระดับ.พลังงานแรกที่ใช้ในการทดสอบการต้านการแทงตามมาตรฐาน NIJ ดังนั้น UPE ที่เรียงตัวจำนวน 20 แผ่น จึงมีความเหมาะสมสำหรับใช้เป็นวัสดุต้านการแทง เมื่อเปรียบเทียบ UPE กับวัสดุต้านการแทงจากงานวิจัยอื่นพบว่าที่ระยะความลึกรอยแทงเท่ากัน UPE มีความหนาและความหนาแน่นเชิงพื้นที่ต่ำกว่าวัสดุจากงานวิจัยอื่น แสดงให้เห็นว่า UPE มีความเบาและบางกว่าวัสดุต้านการแทงจากงานวิจัยอื่น ซึ่งความเบาและบางถือเป็นจุดเด่นที่สำคัญของ UPE ในการพัฒนาเป็นชุดเกราะต้านการแทง
เอกสารอ้างอิง
Afshari, M., Sikkema, D.J., Lee, K. and Bogle, M. 2008. High performance fibers based on rigid and flexible polymers. In Polymer Reviews 48(2): 230-274.
Bogetti, T.A., Walter, M., Staniszewski, J. and Cline, J. 2017. Interlaminar shear characterization of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composite laminates. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 98: 105-115.
Chen, L., Cao, M. and Fang, Q. 2021. Ballistic performance of ultra-high molecular weight polyethylene laminate with different thickness. International Journal of Impact Engineering 156: 1-11.
Deák, T. and Czigány, T. 2009. Chemical Composition and Mechanical Properties of Basalt and Glass Fibers: A Comparison. Textile Research Journal 79(7): 645-651.
Guo, Y., Yuan, M., Qian, X., Wei, Y. and Liu, Y. 2020. Rapid prediction of polymer stab resistance performance. Materials and Design 192: 108721.
Huh, Y., Tien, D.T. and Kim, J.S. 2010. Stab-resistant property of the fabrics woven with the aramid/cotton core-spun yarns. Fibers and Polymers 11(3): 500-506.
Li, T., Song, Z., Yang, X. and Du, J. 2023. Influence of Processing Parameters on the Mechanical Properties of Peek Plates by Hot Compression Molding. Materials 16(1): 36.
Mejia, E., Cherupurakal, N., Mourad, A.H.I., Hassanieh, S.AI. and Rabia, M. 2021. Effect of processing techniques on the microstructure and mechanical performance of high-density polyethylene. Polymers 13(19): 3346.
Mudzi, P., Wu, R., Firouzi, D., Ching, C.Y., Farncombe, T.H. and Ravi Selvaganapathy, P. 2022. Use of patterned thermoplastic hot film to create flexible ballistic composite laminates from UHMWPE fabric. Materials and Design 214: 110403.
Nayak, R., Crouch, I., Kanesalingam, S., Wang, L., Ding, J., Tan, P., Lee, B., Miao, M., Ganga, D. and Padhye, R. 2018. Body armor for stab and spike protection, Part 2: a review of test methods. Textile Research Journal 89(16): 3411-3430.
O’Masta, M.R., Deshpande, V.S. and Wadley, H.N.G. 2014. Mechanisms of Projectile Penetration in Dyneema® Encapsulated Aluminum Structures. International Journal of Impact Engineering 74: 16-35.
Olszewska, K., Polak, J., Zielińska, D., Struszczyk, M.H., Kucińska, I., Wierzbicki, Ł., Kozłowska, J., Leonowicz, M. and Wiśniewski, A. 2013. Textile multilayered systems with magnetorheological fluids for potential application in multi-threat protections. Preliminary stab - Resistance studies. Fibres and Textiles in Eastern Europe 21(5): 112-116.
Pundhir, N., Pathak, H. and Zafar, S. 2021. Ballistic impact performance of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composite armour. Sādhanā 46: 194.
Sapozhnikov, S.B., Kudryavtsev, O.A. and Zhikharev, M.V. 2015. Fragment ballistic performance of homogenous and hybrid thermoplastic composites. International Journal of Impact Engineering 81: 8-16.
Shamloo, A., Fathi, B., Elkoun, S., Rodrigue, D. and Soldera, A. 2018. Impact of compression molding conditions on the thermal and mechanical properties of polyethylene. Journal of Applied Polymer Science 135(15): 46176.
Sitotaw, D.B., Ahrendt, D., Kyosev, Y. and Kabish, A.K. 2022. A Review on the Performance and Comfort of Stab Protection Armor. Autex Research Journal 22(1): 96-107.
Tien, D.T., Kim, J.S. and Huh, Y. 2011. Evaluation of anti-stabbing performance of fabric layers woven with various hybrid yarns under different fabric conditions. Fibers and Polymers 12(6): 808-815.
Yashiro, S., Ogi, K., Yoshimura, A. and Sakaida, Y. 2014. Characterization of high-velocity impact damage in CFRP laminates: Part II - Prediction by smoothed particle hydrodynamics. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 56: 308-318.
Yuan, M.Q., Liu, Y., Gong, Z. and Qian, X.M. 2017. The application of PA/CF in stab resistance body armor. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 213(1): 12027.
Zaribaf, F.P. 2018. Medical-grade ultra-high molecular weight polyethylene: past, current and future. In Materials Science and Technology (United Kingdom) 34(16): 1940-1953.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2024 วารสารวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารวิจัยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรง ซึ่งกองบรรณาธิการวารสารไม่จำเป็น ต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใดๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย ถือเป็นลิขสิทธ์ของวารสารวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือเพื่อการกระทำการใดๆจะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักษ์อักษรจากวารสาร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัยก่อนเท่านั้น
