เสื้อเกราะกันกระสุน


ชโลธร ภมรสูตร


          เกราะกันกระสุนจัดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เพื่อความปลอดภัยต่อชีวิตอย่างหนึ่ง และโดยจุดต่างๆ บนร่างกายของคนเรานั้น บริเวณที่ง่ายต่อการถูกยิงที่สุดคือบริเวณลำคอจากด้านบนของอกและไหล่ลงมาถึงช่วงเอว แม้แต่สะเก็ดระเบิดก็ทำลาย บริเวณนี้มากกว่าบริเวณอื่น ดังนั้นการออกแบบเครื่องนุ่งห่มเกราะ (ballistic apparels) จึงมุ่งเน้นไปที่เสื้อเกราะเป็นหลัก

          โครงสร้างเกราะทำจากวัสดุสังเคราะห์ โดยแผ่นเกราะอ่อนจะทำจากผ้าทอ (woven fabric) ซึ่งทอจากเส้นใยที่มีค่า โมดูลัสของความยืดหยุ่นภายใต้แรงดึง (elastic modulus in tension) สูง และความสามารถในการรับพลังงานสูง (คิดจาก พื้นที่ใต้เส้นกราฟระหว่างความเค้นและความเครียด stress–strain curve) ตัวอย่างจากเส้นใยที่ใช้ 3 ชนิด ได้แก่ Nylon, Kevlar 49 และ Kevlar 29 พบว่า ความสามารถในการป้องกันกระสุนหรือสะเก็ดระเบิดนั้น Kevlar 29 สามารถป้องกันกระสุนหรือสะเก็ดระเบิดสูงสุด โดยสูงกว่า Kevlar 49 ถึง 10% และ สูงกว่าเส้นใย Nylon 2 เท่า

           การทำแผ่นเกราะอ่อน จะต้องนำผ้าดังกล่าวมาเย็บเข้ากันเป็นชั้นๆ ซ้อนกันตั้งแต่ 16 ชั้นขึ้นไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระดับความรุนแรง ของกระสุนที่ต้อง การป้องกัน โดยที่ระดับความรุนแรงจำแนกโดยคำนึงถึงองค์ประกอบของวัสดุ และรูปทรงของหัวกระสุน น้ำหนักของหัวกระสุน ความเร็ว ขณะปะทะของ หัวกระสุน มุมปะทะ วัสดุและความหนาของเสื้อกันกระสุน (projectile jacket) หน่วยงาน PPAA (Personal Protective Armor Association) และ NIJ (National Institute of Justice) ของสหรัฐอเมริกาได้จัดระดับความรุนแรงของกระสุนไว้ในระดับ A, B, C, D และ E เรียงตามความรุนแรงจากน้อยไปมาก ตั้งแต่กระสุนปืนพกทั่วไปจนถึงอาวุธ M16 และหัวกระสุนเจาะเกราะ

          ตัวอย่างเช่น ความรุนแรงของกระสุนระดับ B ของ PPAA ผ้าที่นิยมใช้ทำเสื้อเกราะกันมากคือผ้าที่ทอจากเส้นใย Kevlar ของดูปองท์สไตล์ 713 จำนวน 22 ชั้น เย็บติดกัน ความหนาประมาณ 0.85–0.90 เซนติเมตร หนักประมาณ 2.3–2.8 กิโลกรัม เป็นต้น นอกจากนั้นยังต้องพิจารณาปัจจัยในการทอผ้าเกราะ ได้แก่
1. ชนิดของโมเลกุลที่ใช้ทำเส้นใย
2. กระบวนการผลิตเส้นใย
3. โครงสร้างของเส้นใย
4. โครงสร้างของผ้า (ลายทอและจำนวนเส้นใยต่อนิ้วในแนวยืนและแนวพุ่ง)

          การสานสายเส้นใยของผ้ามีความสำคัญมาก เพราะผ้าแต่ละชิ้นจะต้องกระจายแรงปะทะออกจากแนวกระสุน ไปยังส่วน อื่นๆ ของผ้าชิ้นนั้นให้เร็วที่สุด หรือพูดอีกนัยหนึ่งคือแผ่นเกราะอ่อนอุดมคติ (ideal soft armor panel) จะต้องมีทุกจุดบนแผ่นเกราะที่ สามารถรับแรงปะทะได้พร้อมและเท่าๆ กัน การสานเส้นใยของผ้าลายขัด (plain weave) จะทำให้เป็นลายทอที่จะให้จุดตัดของด้าย ยืนและด้านพุ่งสูงสุดที่ปริมาณด้ายต่อหน่วยความยาวของด้านใดด้านหนึ่งเท่ากันเมื่อกระสุนปะทะผ้าชั้นนอกของแผ่นเกราะอ่อน เส้นใยที่ถูกกระสุนปะทะจะถ่ายแรงปะทะไปยังเส้นใยอื่นบนผืนผ้าเดียวกัน โดยผ่านจุดตัดเหล่านี้ และจะถ่ายแรงปะทะ
ไปยังผ้าชั้นต่อๆ ไป การถ่ายแรงปะทะนี้ต้องเร็วมิฉะนั้นจะเกิดความเข้มของสนามแรงกระจุกตัวตามแนวกระสุน ทำให้ผ้าถูกยิงทะลุผ่านไปได้ กลไกของการกระจายพลังงานได้แก่ ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานความร้อน ทำให้อุณหภูมิ
สูงขึ้น ซึ่งจะทำให้โมเลกุลเคลื่อนไหวเป็นรูปแบบหนึ่งของการกระจายพลังงาน แต่กลไกการกระจายพลังงานที่สำคัญกว่าคือ การถ่ายเทพลังงานในคลื่นกล ซึ่งความเร็วของคลื่นจะเป็นฟังก์ชันแปรตามรากที่สองของโมดูลัสของเส้นใยดังนั้นเส้นใยที่จะ นำมา ทอเป็นผ้าสำหรับทำเกราะอ่อน จึงต้องสามารถเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานความร้อนได้เร็วในระดับหนึ่งซึ่งความ สามารถนี้จะบอกได้จากพื้นที่ใต้เส้นกราฟระหว่างความเค้นและความเครียด และจะต้องมีค่าโมดูลัสที่สูงมาก อันจะเป็นค่า ที่กำหนดความสามารถในการถ่ายเทพลังงานในรูปคลื่นกลในเนื้อเส้นใย

          นอกจากนั้นแล้ว คุณสมบัติที่จำเป็นอีกประการหนึ่งคือ ความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิสูงอันจะป้องกัน ไม่ให้ค่า โมดูลัสลดลงอย่างรวดเร็ว ขณะที่พลังงานกลเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ซึ่งในปัจจุบันเส้นใยที่มีคุณสมบัติครบ
ทั้งสามประการ จะมีเส้นใยประเภทพาราอารามิด (para aramid) เท่านั้น ตัวอย่างของเส้นใยดังกล่าวคือ Kevlar ของ ดูปองท์



สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย
เทคโนธานี ถ.เลียบคลองห้า ต.คลองห้า อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12120 ประเทศไทย
โทรศัพท์ 0-2577-9000
โทรสาร 0-2577-9009

196 พหลโยธิน จตุจักร กรุงเทพมหานคร 10900
โทร. 0-2579-1121..30,0-2579-5515,0-2579-0160,0-2579-8533
โทรสาร. 0-2561-4771,0-2579-8533 เทเลกซ์. 21392 TISTR TH
เว็บไซด์ : http://www.tistr.or.th
E-mail: hotline@tistr.or.th

กระทรวงวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี

ถนนพระราม 6 เขตราชเทวี กรุงเทพฯ 10400
โทรศัพท์ : 0-2246-0064 , 0-2640-9600
โทรสาร: 0-2246-8106
เว็บไซด์ : http://www.most.go.th
อีเมล์ : helpdesk@most.go.th

สงวนลิขสิทธิ์ พ.ศ.2544 ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ.2537