Synergistic Effects of Plasma Treatment and Fabric Structure on Stab-Resistance Performances of STF/Aramid Composite Fabrics

In order to improve the contribution of STF and fabric to the stab resistance of STF-impregnated aramid soft armour materials, the plasma treatment of various fabric structures was conducted. This study explored the interactive effects of plasma treatment, fabric structure and particle size on the spike and knife resistance properties of plasma-treated STF/Aramid fabrics. Fumed silica and polyethylene glycol (PEG) based STFs were prepared with various particle sizes (15 nm, 75 nm) at a solid content of 15%. Various weave structures of fabrics (plain, 2/2 twill, 5/3 satin, 2/2 basket) were impregnated with STF and then plasma-treatment conducted. The rheological behaviour of STF in various silica sizes as well as the spike and knife quasi-static stab resistances of the resultant plasma-treated STF/aramid fabrics in various weave structures were both explored. The results show that the various weave structures of STF/Aramid fabrics treated with plasma exhibited a significant enhancement of quasi-static spike resistance. Furthermor, 2/2 twill, 5/3 satin and basket weaving plasma-treated STF/Aramid with a coarser silica particle in STF showed a higher improvement in quasi-static spike resistance. Interactive effect results show that the plasma treatment of fabric and the silica size in STF affected spike resistance more significantly, while knife resistance was only significantly affected by the fabric structure.

Aby poprawić odporność na przebicie tkaniny kompozytowych STF/aramid przeprowadzono ich obróbkę plazmową. Zbadano interaktywny wpływ obróbki plazmowej, struktury tkaniny i wielkości cząstek na właściwości odporności na przebicie kolcami i nożem tkanin kompozytowych STF/aramid poddanych działaniu plazmy. Przygotowano STF na bazie zmatowionej krzemionki koloidalnej i glikolu polietylenowego (PEG) o różnych wielkościach cząstek (15 i 75 nm) o zawartości substancji stałych wynoszącej 15%. Różne struktury splotu tkanin (m.in. gładkie, 2/2 diagonalne i 5/3 satynowe) zostały zaimpregnowane STF, a następnie przeprowadzono obróbkę plazmą. Badano zarówno zachowanie reologiczne w przypadku różnych rozmiarów krzemionki, jak i quasi-statyczne odporności na przebicie kolcami i nożem otrzymanych tkanin STF/aramid poddanych obróbce plazmowej i wykonanych z zastosowaniem różnych struktur splotu. Wyniki pokazały, że różne struktury splotu tkanin STF aramid poddanych obróbce plazmą wykazały znaczne zwiększenie quasi-statycznej odporności na przebicie kolcami. Ponadto tkany z grubszą cząstką krzemionki w STF wykazały poprawę w quasi-statycznej odporności na przebicie kolcami. Wyniki pokazały, że obróbka plazmowa tkaniny i rozmiar krzemionki w STF wpłynęły bardziej na odporność na przebicie kolcami, podczas gdy na wytrzymałość na przebicie nożem istotny wpływ miała tylko struktura tkaniny.