專利名稱：多軸向聚乙烯織物和層壓體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于防彈應(yīng)用的多軸向織物。
背景技術(shù)：
人體防彈衣，例如防彈背心、頭盔以及其他制品，通常由用于阻擋子 彈或其他投射體、以及任何受迫施加到防彈衣上的其他物體例如刀子侵徹的 材料制成。這類制品可用于武裝部隊(duì)、警察和民用。提高戰(zhàn)斗環(huán)境下士兵和 警察所用的防彈系統(tǒng)的耐磨損性和整體效能的需求日益增加。防彈系統(tǒng)的總 體厚度和重量可影響耐磨損性，但是在當(dāng)前已知的系統(tǒng)中，降低這些參數(shù)會(huì) 損害防彈衣的抗侵徹效力。
某些構(gòu)造在本領(lǐng)域中是已知的。參見(jiàn)例如美國(guó)專利申請(qǐng)
2002/0164911 、 2003/0228815 、 2004/0045428 、 2004/0132368 和 2005/0081571以及美國(guó)專利4,183,993 、 5,160,776 、 5,677,029和 5， 935， 678。
雖然上述專利和申請(qǐng)?zhí)岢隽吮姸鄡?yōu)勢(shì)，但是仍然需要能夠以高生產(chǎn)率 和簡(jiǎn)化的制造工藝生產(chǎn)的交叉層疊式防彈材料。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供了多軸向織物，所述織物包含第一層，所述第一層包含多 根在第一方向上基本平行的不含樹(shù)脂的聚乙烯紗線；第二層，所述第二層包
含多根在第二方向上基本平行且相對(duì)于第一層的聚乙烯紗線歪斜或偏置的不 含樹(shù)脂的聚乙烯紗線；插置在所述第一和第二層之間并與這兩個(gè)層接觸的 層，該層包含熱塑性或熱固性薄膜；以及橫向交織的橫向紗線。紗線的第一 和第二層基本上不含樹(shù)脂。
本發(fā)明還提供了生產(chǎn)此類織物的方法。


結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行了說(shuō)明以便更好地理解本文提出的概念。 圖1包括在多軸向織物構(gòu)造中使用多個(gè)單向?qū)雍蜋M向纖維的圖示。 技術(shù)人員了解附圖中的物體是以簡(jiǎn)潔明了的方式示出的，未必按比例
繪制。例如，可相對(duì)于其他物體來(lái)放大圖中某些物體的尺寸以便更好地理解
實(shí)施方案。
例證性實(shí)施方案詳述
本發(fā)明提供了多軸向織物，該多軸向織物包含
第一層，其包含取向?yàn)榈谝环较虻幕旧掀叫星一旧喜缓瑯?shù)脂的聚
乙烯紗線；
第二層，其包含取向?yàn)榈诙较虻幕旧掀叫星一旧喜缓瑯?shù)脂的聚 乙烯紗線，第一方向和第二方向彼此相對(duì)歪斜；
插置在第一和第二層之間并且與這兩層接觸的層，該層包含熱塑性或 熱固性薄膜；和
在多軸向織物的各層間橫向交織的紗線。
在一些實(shí)施方案中，所述織物可任選地涂覆有聚合物，所述聚合物具
有-40至(TC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以及在20。C下2 x 106至1013泊的零剪切
熔體粘度。 一些薄膜包含聚乙烯。
在一些織物中，第二層的紗線相對(duì)于第一層的紗線呈90°角歪斜。
在某些實(shí)施方案中，聚乙烯具有至少1百萬(wàn)的數(shù)均分子量。
織物可任選地包含作為背襯層放置的附加層，所述層包含芳族聚酰胺
氈。在一些實(shí)施方案中，芳族聚酰胺氈包含芳族聚酰胺人造短纖維。在一些
實(shí)施方案中，芳族聚酰胺氈包含聚(對(duì)苯二曱酰對(duì)苯二胺)人造短纖維。
某些織物可任選地包含作為背襯層放置的附加層，所述層包含聚吡啶
并二咪唑。 一種可用的聚吡啶并二咪唑?yàn)榫踇2， 6-二咪唑并[4, 5-b: 4， 5-e]-
亞吡咬基-1, 4- (2, 5-二羥基)亞苯基]。
在其他實(shí)施方案中，任選的背襯層包含聚烯烴氈。在一些實(shí)施方案
中，聚烯烴氈包含聚烯烴人造短纖維。在一些實(shí)施方案中，聚烯烴氈包含聚乙烯人造短纖維。
在某些實(shí)施方案中，橫向紗線包含聚乙烯纖維。
織物可包括附加的層。在一個(gè)實(shí)施方案中，織物另外包含一個(gè)或多個(gè)
層，這些層被構(gòu)造成形成交替的層的形式，其包含(i)基本上平行的不含樹(shù)
斜，和(ii)熱塑性或熱固性薄膜。
在一些實(shí)施方案中，聚乙烯紗線的層數(shù)足以通過(guò)NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)0101.04 的II級(jí)和niA級(jí)。在一些實(shí)施方案中，織物包含至少IO層聚乙烯紗線。 本發(fā)明的其他方面涉及包含本文所述織物的衣服或制品。 還提供了用于制造多軸向織物的方法，該方法包括 提供熱塑性或熱固性薄膜；所述薄膜具有第一和第二表面； 使第一層與薄膜的第一表面接觸，所述笫一層包含多根在第一方向上 基本平行的基本上不含樹(shù)脂的第一聚乙烯紗線；
使薄膜與第二層接觸，所述第二層包含多根基本上不含樹(shù)脂的聚乙烯 紗線，所述聚乙烯紗線在第二方向上基本平行并且相對(duì)于第一聚乙烯紗線歪 斜或偏置，其中第二層與該薄膜在薄膜的第二表面接觸；并且
在多軸向織物內(nèi)橫向交織橫向紗線。
通過(guò)將織物暴露于高溫和壓力下以形成層壓體，從而將其緊縮。 參考以下對(duì)例示和優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明，可更容易理解本發(fā)明， 所述詳細(xì)說(shuō)明構(gòu)成了本公開(kāi)的一部分。應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利要求的范圍并不限于 本文所述和/或示出的具體裝置、方法、條件或參數(shù)，并且本文所用術(shù)語(yǔ)的 目的僅在于以舉例的方式描述具體實(shí)施方案，并非旨在限制受權(quán)利要求書(shū)保 護(hù)的本發(fā)明。而且如包括所附權(quán)利要求的說(shuō)明書(shū)中所用，單數(shù)形式"一 種"、"一個(gè)"和"該"包括復(fù)數(shù)形式，并且提及的具體數(shù)值至少包括該具 體值，除非上下文清楚地另有指明。當(dāng)表述數(shù)值的范圍時(shí)，另一個(gè)實(shí)施方案 包括從一個(gè)具體值和/或到另一個(gè)具體值。類似地，當(dāng)采用先行詞"約，，將 數(shù)值表述為近似值時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，該具體值也構(gòu)成了另一個(gè)實(shí)施方案。所有 范圍均具有包含性和組合性。
多種熱塑性和熱固性薄膜是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的?？捎玫臒崴苄?材料包括聚烯烴例如聚乙烯和聚丙烯、聚酰胺、聚酯、或它們的混合物。熱固性材料包括環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂等。在一些實(shí) 施方案中，熱塑性或熱固性薄膜包含聚乙烯。
為了本文的目的，術(shù)語(yǔ)"纖維，，被定義為相對(duì)柔韌、宏觀上均勻并且 在沿其長(zhǎng)度方向豎直的橫截面上具有高的長(zhǎng)寬比的主體。纖維橫截面可為任 何形狀，但通常為圓形。纖維能夠以未涂覆的、涂覆的、或其他預(yù)處理過(guò)的
(例如，預(yù)拉伸或熱處理的)形式存在。本文中，術(shù)語(yǔ)"長(zhǎng)絲"可與術(shù)語(yǔ)
"纖維，，互換使用。
如本文所用，術(shù)語(yǔ)"人造短纖維"是指切割成所需長(zhǎng)度的纖維，或是
.寬比的纖
維。長(zhǎng)度可在約0. 1英寸至數(shù)英尺之間變化。在一些實(shí)施方案中，長(zhǎng)度介于 0. 1英寸至約8英寸之間。可將人造短纖維切割成適于在棉紡、毛紡或精紡 毛紗紡絲設(shè)備上進(jìn)行處理的長(zhǎng)度。
人造短纖維可具有(a)基本上均勻的長(zhǎng)度，(b)變化或無(wú)規(guī)的長(zhǎng)度，或 (c)人造短纖維的 一些子集具有基本均勻的長(zhǎng)度，而人造短纖維的其余子集 長(zhǎng)度不同，這些子集中的人造短纖維混合在一起，形成基本上均勻的分布。
在一些實(shí)施方案中，合適的人造短纖維具有1至30厘米的長(zhǎng)度。通過(guò) 短纖維方法制造的人造短纖維具有1至6厘米的纖維長(zhǎng)度。
可通過(guò)任何方法制造人造短纖維。人造短纖維可通過(guò)以下方式形成 拉斷連續(xù)的纖維以形成具有充當(dāng)褶皺的變形部分的人造短纖維?？墒褂眯D(zhuǎn) 切割機(jī)或鍘刀式切割機(jī)切割連續(xù)的直纖維來(lái)形成人造短纖維，所得的是直的 (即不巻曲的)人造短纖維，或另外地從巻曲的連續(xù)纖維上切割來(lái)形成人造 短纖維，所述巻曲的連續(xù)纖維在沿著人造短纖維的長(zhǎng)度方向上具有鋸齒狀的 褶皺，其中褶皺(即重復(fù)的彎曲)頻率為每厘米上的褶皺數(shù)不超過(guò)8個(gè)。
可通過(guò)在拉斷操作期間拉斷一束或一捆連續(xù)長(zhǎng)絲來(lái)制造拉斷人造短纖 維，所述連續(xù)長(zhǎng)絲具有一個(gè)或多個(gè)預(yù)先確定了距離的斷裂區(qū)，從而形成大量 無(wú)規(guī)變化的纖維，所述纖維的平均切斷長(zhǎng)度可以通過(guò)調(diào)節(jié)斷裂區(qū)進(jìn)行控制。
可使用本領(lǐng)域所熟知的傳統(tǒng)的長(zhǎng)絨短纖維環(huán)錠紡紗工藝，將本發(fā)明的 人造短纖維紡成紗線。對(duì)于短纖維，通常使用長(zhǎng)度為3/4英寸至2又1/4英 寸(即1,9至5. 7cm。)的棉紡系統(tǒng)來(lái)紡紗纖維。對(duì)于長(zhǎng)絨，通常使用最大 長(zhǎng)度為6又1/2英寸(即16. 5cm)的精紡或毛紡系統(tǒng)來(lái)紡紗纖維。然而，
7這并非旨在限制為環(huán)錠紡紗，因?yàn)檫€可使用噴氣紡紗、自由端紡紗、以及很 多其他類型的可將人造短纖維紡成可用紗線的紡紗工藝來(lái)紡制紗線。
拉斷人造短纖維通常具有最大為7英寸(即17.8cm)的長(zhǎng)度，并且可 使用傳統(tǒng)的拉斷絲束直接成條方法來(lái)制成。通過(guò)例如在PCT專利申請(qǐng)WO 0077283中描述的方法，人造短纖維具有最多可約20英寸(即51cm)的最 大長(zhǎng)度。使用釆用噴氣流的長(zhǎng)絲纏結(jié)，通過(guò)將纖維加固為紡紗而制成紗線， 該紗線具有在3至7克/分特范圍內(nèi)的韌度。這些紗線可進(jìn)行二次捻線，即 可在它們形成之后對(duì)它們加捻以賦予紗線更高的韌度，在該情況下，韌度可 在10至18克/旦尼爾(即9至17克/分特)的范圍內(nèi)。由于該方法賦予了 纖維一定程度的褶皺，因此拉斷人造短纖維通常無(wú)需褶皺。
術(shù)語(yǔ)"連續(xù)長(zhǎng)絲"是指具有相對(duì)較小直徑的柔韌纖維，其長(zhǎng)度大于指 示人造短纖維的長(zhǎng)度?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的方法將連續(xù)長(zhǎng)絲纖維 轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)絲。
如本文所定義，"紗線"是指連續(xù)長(zhǎng)度的兩根或更多根纖維，其中纖 維如本文所定義。
"織物"是指任何織造、針織或非織造結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，織 物為非織造材料。"非織造材料"是指包括單向纖維、氈等的纖維網(wǎng)絡(luò)。
如本文所用，術(shù)語(yǔ)"偏置"僅指不是位于正上方。術(shù)語(yǔ)"歪斜"在涉 及兩組多根紗線時(shí)是指兩組紗線相對(duì)于彼此處于不同的角度?？梢允褂媚芴?供可接受性能的任何角度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠確定具體構(gòu)造的最佳歪 斜。例如，對(duì)于兩層而言，兩組紗線可處于0度和90度。其他實(shí)例為0度 /45度/9G度和0度/45度/9G度/45度。
優(yōu)選的聚烯烴包括聚乙烯和聚丙烯。所謂聚乙烯是指主要為線性的聚 乙烯材料，重均分子量為至少150,000。在一些實(shí)施方案中，重均分子量等 于或大于一百萬(wàn)、兩百萬(wàn)或五百萬(wàn)。這些高分子量纖維可在溶液中制備(參 閱美國(guó)專利4, 137,394和4,356,138 )，或者可從溶液中進(jìn)行紡絲以形成凝 膠(參見(jiàn)美國(guó)專利4,413,110),或者可通過(guò)軋制和拉伸方法來(lái)制備(參閱 美國(guó)專利5,702,657 )。
聚乙烯鏈可任選地包含少量的每100個(gè)主鏈碳原子具有不超過(guò)5個(gè)修 飾單元的鏈分支或共聚單體。聚合物還可以包含與其混合的不超過(guò)約50重量％的一種或多種聚合物添加劑，例如烯烴-l-聚合物，尤其是低密度聚乙 烯、丙烯等，或是低分子量添加劑，例如經(jīng)常摻入的抗氧化劑、潤(rùn)滑劑、紫 外線屏蔽劑、著色劑等。此類聚合物通常被稱為伸展鏈聚乙烯(ECPE)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過(guò)成形技術(shù)、拉伸比和溫度等的變型來(lái)提供具 有不同屬性的聚烯烴纖維。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，纖維的韌度應(yīng)該為至少15克/旦尼爾、20克/旦 尼爾、25克/旦尼爾或30克/旦尼爾。類似地，通過(guò)Instron 拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī) 測(cè)量，纖維的初始抗拉才莫量為至少300克/旦尼爾、500克/旦尼爾、1,000 克/旦尼爾或1,200克/旦尼爾。
重均分子量為約十五萬(wàn)至兩百萬(wàn)的聚乙烯絕大多數(shù)通常具有約138。C的 熔點(diǎn)。高取向的聚乙烯長(zhǎng)絲由這樣的材料制成，但長(zhǎng)絲的熔點(diǎn)高出約7至約 13。C 。這種熔點(diǎn)的升高據(jù)信反映出了與本體聚合物相比長(zhǎng)絲的結(jié)晶完整性和 更高的結(jié)晶取向。
類似地，聚丙烯是主要為線性的聚丙烯材料，其具有的分子量和其他 屬性類似于針對(duì)聚乙烯所討論的那些。
高分子量線性聚烯烴纖維可商購(gòu)獲得。在美國(guó)專利4,457,985中討論 了包括聚乙烯和聚丙烯的聚烯烴纖維的制備。
可用于背襯層中的合適的纖維的實(shí)例包括由下列聚合物制成的那些纖 維例如聚烯烴(例如聚乙烯或聚丙烯)、聚酰亞胺、聚酯、聚(乙烯醇)、 聚苯并唑例如聚苯并咪唑(PBI))、芳族聚酰胺(例如聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二 胺，其由 E.I. du Pont de Nemours and Company (DuPont)， Wilmington, DE以商品名KEVLAR 銷售)以及聚吡啶并唑(例如聚吡咬并 二咪哇，可以商品名M5 得自Magellan Systems International, Richmond VA )。根據(jù)ASTM D-885,纖維的韌度應(yīng)該至少為約900MPa，以提 供優(yōu)異的抗彈道侵徹性。優(yōu)選地，纖維還具有至少約lOGPa的模量。
當(dāng)聚合物為聚酰胺時(shí)，芳族聚酰胺是優(yōu)選的。所謂"芳族聚酰胺，，是 指其中至少85%的酰胺(-CO-NH-)鍵直接連接到兩個(gè)芳族環(huán)上的聚酰胺。合 適的芳族聚酰胺纖維在Man-Made Fibers - Science and Technology,第2 巻標(biāo)題為"Fiber-Forming Aromatic Polyamides，，的部分第297頁(yè)，W. Black等人，Interscience Publishers, 1968 )中有所描述。芳族聚酰胺纖維也在美國(guó)專利4,172,938 、 3, 869,429 、 3,819,587 、 3,673, 143 、 3， 354， 127和3， 094, 511中有所7>開(kāi)。添加劑可以與芳族聚酰胺一起使用， 并且已發(fā)現(xiàn)，可將高達(dá)10重量％的其他聚合物材料與芳族聚酰胺共混，或 者可使用具有多達(dá)10%的其他二胺(其取代了芳族聚酰胺的二胺)或多達(dá) 10%的其他二曱酰氯(其取代了芳族聚酰胺的二曱酰氯)的共聚物。
優(yōu)選的芳族聚酰胺為對(duì)位芳族聚酰胺，而優(yōu)選的對(duì)位芳族聚酰胺為聚 對(duì)苯二曱酰對(duì)苯二胺(PPD-T)。所謂PPD-T是指由對(duì)苯二胺和對(duì)苯二曱酰氯 以大約等摩爾比進(jìn)行聚合反應(yīng)所得的均聚物，以及少量其他二胺與對(duì)苯二胺 和少量其他二曱酰氯與對(duì)苯二曱酰氯結(jié)合所得的共聚物。作為一般原則，其 他二胺和其他二甲酰氯的使用量可高達(dá)對(duì)苯二胺或?qū)Ρ蕉貂Ｂ鹊募s10摩 爾％,或者可能略高，唯一的前提條件是其他二胺和二甲酰氯不含干擾聚合 反應(yīng)的活性基團(tuán)。PPD-T也指由其他芳族二胺和其他芳族二曱酰氯結(jié)合所得 的共聚物，所述二酰氯為例如2，6-萘二曱酰氯或者氯代或二氯對(duì)苯二曱酰 氯或3， -二氨基二苯醚。
當(dāng)聚合物為聚烯烴時(shí)，聚乙烯或聚丙烯是優(yōu)選的。所謂聚乙烯是指分 子量?jī)?yōu)選大于一百萬(wàn)的并主要為線性的聚乙烯材料，該材料可以包含少量的 每100個(gè)主鏈碳原子具有不超過(guò)5個(gè)修飾單元的鏈分支或共聚單體，而且還 可以包含與其混合的不超過(guò)約50重量°/。的一種或多種聚合物添加劑，例如 烯烴-l-聚合物，尤其為低密度聚乙烯、丙烯等，或低分子量添加劑，例如 經(jīng)常摻入的抗氧化劑、潤(rùn)滑劑、紫外線屏蔽劑、著色劑等。 一種這樣的聚合 物通常被稱為伸展鏈聚乙烯(ECPE)。類似地，聚丙烯優(yōu)選為主要為線性的分 子量大于一百萬(wàn)的聚丙烯材料。高分子量線性聚烯烴纖維可商購(gòu)獲得。在美 國(guó)專利4,457,985中討論了聚烯烽纖維的制備。
聚芳烴唑聚合物(例如聚苯并唑和聚吡啶并唑)可通過(guò)使干燥成分的 混合物與多磷酸(PPA)溶液進(jìn)行反應(yīng)來(lái)制得。干燥成分可包含形成唑的單體 和金屬粉末。準(zhǔn)確稱重批次的這些干燥成分可以通過(guò)采用本發(fā)明的至少一些 優(yōu)選實(shí)施方案獲得。
示例性的形成唑的單體包括2，5-二巰基-對(duì)苯二胺、對(duì)苯二曱酸、雙-(4-苯曱酸)、氧基-雙-(4-苯曱酸)、2，5-二羥基對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、 2，5-吡啶二曱酸、2，6-萘二甲酸、2，6-喹啉二曱酸、2,6-雙(4-羧基苯基)吡啶并雙咪唑、2, 3， 5， 6-四氨基吡啶、4，6-二氨基間苯二酚、2，5-二氨基對(duì) 苯二酚、1，4-二氨基-2，5-二巰基苯、或它們的任何組合。優(yōu)選地，形成唑 的單體包括2， 3, 5, 6-四氨基吡啶和2， 5-二羥基對(duì)苯二甲酸。在某些實(shí)施方 案中，優(yōu)選的是形成唑的單體為磷酸化的。優(yōu)選地，磷酸化的形成唑的單體 在存在多磷酸和金屬催化劑的情況下聚合。
可使用金屬粉末來(lái)幫助堆積最終聚合物的分子量。金屬粉末通常包括 鐵粉、錫粉、釩粉、鉻粉、以及它們的任何組合。
使形成唑的單體和金屬粉末混合，然后使混合物與多磷酸反應(yīng)以形成 聚芳烴唑聚合物溶液。如果需要，可將另外的多磷酸加入到聚合物溶液中。 通常將聚合物溶液通過(guò)模具或噴絲頭擠出或紡絲來(lái)制備或紡成長(zhǎng)絲。
聚苯并ff惡唑(PB0)和聚苯并噻唑(PBZ)為兩種合適的聚苯并唑聚合物。 這些聚合物在PCT專利申請(qǐng)WO 93/20400中有所描述。聚苯并H惡唑和聚苯并 遂唑優(yōu)選由下列結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元構(gòu)成當(dāng)顯示接合到氮原子上的芳族基團(tuán)可以為雜環(huán)時(shí)，它們優(yōu)選為碳環(huán)； 而當(dāng)它們可以為稠合或未稠合的多環(huán)體系時(shí)，它們優(yōu)選為單一的六元環(huán)。當(dāng) 雙唑主鏈中所示的基團(tuán)為優(yōu)選的對(duì)亞苯基時(shí)，該基團(tuán)可用不干擾聚合物制備 的任何二價(jià)有機(jī)基團(tuán)取代，或根本不用基團(tuán)取代。例如，該基團(tuán)可為最多十 二個(gè)碳原子的脂族、曱苯基、亞聯(lián)苯基、雙亞苯基醚等等。
用于制備本發(fā)明的纖維的聚苯并U惡唑和聚苯并噻唑應(yīng)具有至少25個(gè)， 優(yōu)選至少IOO個(gè)重復(fù)單元。這些聚合物的制備以及這些聚合物的紡絲在PCT 專利申請(qǐng)W0 93/20400中有所公開(kāi)。
由聚(吡啶并唑)聚合物制成的纖維適用于本發(fā)明。這些聚合物包括聚 (吡啶并咪唑)、聚(吡啶并漆唑)、聚(吡，定并U惡唑)、聚(吡啶并雙咪唑)、聚 (吡啶并二噻唑)和聚(吡啶并二賺唑)。
聚(吡啶并雙咪唑)是一種具有高強(qiáng)度的剛棒聚合物。聚(吡啶并雙咪 唑)纖維可以具有至少20dl/g或至少25dl/g或至少28dl/g的特性粘度。此 類纖維包括PIPD纖維(也稱為M5 纖維和由聚[2， 6-二咪唑并[4， 5-b: 4， 5-e]-亞吡咬基-1，4-(2，5-二羥基)亞苯基]制成的纖維)。PIPD纖維基于下列 結(jié)構(gòu)
H OH
聚(吡啶并雙咪唑)纖維可與熟知的可商購(gòu)獲得的PBI纖維或聚(苯并咪 唑)纖維不同，因?yàn)榫?苯并咪唑)纖維是聚(雙苯并咪唑)。聚(雙苯并咪唑) 纖維不是剛棒聚合物，并且與聚(吡啶并雙咪唑)相比，其纖維強(qiáng)度和抗拉模 量均較低。
12已^R道PIPD纖維具有擁有約310GPa ( 2100克/旦尼爾)的平均^^莫量和 最多約5. 8GPa (39. 6克/旦尼爾)的平均韌度的潛力。這些纖維在下列文獻(xiàn) 中有所描述Brew等人，"Composites Science and Technology" 1999， 59, 1109; Van der Jagt和Beukers, "Polymer" 1999， 40， 1035; Sikkema, "Polymer" 1998， 39, 5981 ; Klop和Lammers， "Polymer", 1998， 39， 5987; Hageman,等人，"Polymer" 1999， 40， 1313。
如本文所用，如果層被描述為具有"基本上不含樹(shù)脂的聚乙烯紗 線"，其是指所述層包含小于10重量％的樹(shù)脂。在一些實(shí)施方案中，所述 層包含小于5重量％的樹(shù)脂。在其他實(shí)施方案中，所述層包含小于1重量°/。 的才對(duì)脂，甚至不含樹(shù)脂。
保護(hù)性防彈衣是本發(fā)明的一個(gè)主要應(yīng)用。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)背心制造方法例如 縫合可將高性能纖維結(jié)構(gòu)制造到防彈衣中。防彈衣由制造商構(gòu)造，以符合抗 侵徹、抗鈍傷要求，并且符合美國(guó)國(guó)家司法研究所(National Institute of Justice)在NIJ 100-98中規(guī)定的其他要求。根據(jù)NIJ 100-98，將防彈 板組裝成單一部件的方式因制造商而異。在一些情況下，多個(gè)層是沿著板的 整個(gè)邊緣斜縫的；在其他情況下，這些層是在幾個(gè)位置粗縫在一起的。某些 制造商采用一排排垂直或水平的縫合線來(lái)組裝織物；有一些甚至將整個(gè)防彈 板縫入。沒(méi)有證據(jù)表明縫合會(huì)削弱防彈板的防彈性能。相反，縫合趨于改善 總體性能，尤其是在防鈍傷的情況下，具體情況取決于所用織物的類型。
通過(guò)以下實(shí)施例例證了本發(fā)明，這些實(shí)施例并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例
本發(fā)明現(xiàn)在將由以下具體實(shí)施例說(shuō)明 比專交實(shí)施例
在比較實(shí)施例1中，使用可以商標(biāo)Spectrashield Plus得自 Honeywell的聚乙丈希交叉層疊單向?qū)?。Spectrashield Plus通過(guò)以下幾個(gè)主 要步驟制成(l)制備單向?qū)?，其中每層中的纖維幾乎平行排列，并且基本 上涂覆有樹(shù)脂基質(zhì)；(2)通過(guò)切割并且分件地將一個(gè)單向?qū)哟怪庇诘诙蜗?層放置來(lái)交叉層疊兩個(gè)單向?qū)?，所述單向?qū)拥碾p面均覆蓋有聚乙烯薄膜；并 且(3)在高溫和壓力下擠壓交叉層疊的單向?qū)?美國(guó)專利5,173,138 )。Spectrashield Plus的面密度為約114g/m2。
大小為約15，xl5"、總的面密度為約4. lkg/m2的三十六層 Spectrashield Plus只在四個(gè)角上進(jìn)行粗縫。然后用.357 magnum子彈測(cè) 試該組合件，以根據(jù)NIJ標(biāo)準(zhǔn)-0101.04確定彈速V50。彈速V50為約 485m/s。
實(shí)施例
在本發(fā)明的實(shí)施例1中，雙軸向織物層由1440分特的高強(qiáng)度聚乙烯纖 維制成，該織物層可以商標(biāo)Spectra 1000得自Honeywell。構(gòu)造每層雙軸 向織物的方法為以11.6根/厘米排布的不含樹(shù)脂的第一組平行紗線、面密 度為約7. 8g/m2的低密度聚乙烯薄膜薄層(約),得自Raven Industries Inc.，然后將以11. 6根/厘米排布的不含樹(shù)脂的第二組平行紗 線垂直于第一組紗線布置，之后將由IIO分特聚酯紗線制成的第三組成圈紗 線^f黃穿第一組紗線、薄膜以及笫二組紗線，以穩(wěn)定雙軸向織物。本發(fā)明的雙 軸向?qū)拥拿婷芏葹榧s342g/m2,其比Spectrashield plus的面密度重約三 倍。本發(fā)明的雙軸向織物(其中薄膜夾在第一和第二組紗線之間)僅由一個(gè) 步驟制成，具有高生產(chǎn)率和任何所需的寬度。本發(fā)明的雙軸向織物;陂切割為 約l5"x l5，，大小的層，并在約ll(TC和0. 5MPa的條件下熱壓約10分鐘以 進(jìn)一步緊縮，每個(gè)層均由隔離膜分隔。將十二層緊縮的本發(fā)明的雙軸向織物 (總的面密度為約4. lkg/m2)僅在四個(gè)角進(jìn)行粗縫，然后按照NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn) 0101.04用.357magnum子彈進(jìn)行測(cè)試，以確定彈速V50。期望在層數(shù)明顯 少于比較實(shí)施例1(即用比較實(shí)施例1的約三分之一的層數(shù))并且以更低的 成本組裝本發(fā)明制造的防彈制品的情況下，獲得至少相等的結(jié)果。
權(quán)利要求
1. 一種多軸向織物，所述織物包含第一層，所述第一層包含取向?yàn)榈谝环较虻幕旧掀叫星一旧喜缓瑯?shù)脂的聚乙烯紗線；第二層，所述第二層包含取向?yàn)榈诙较虻幕旧掀叫星一旧喜缓瑯?shù)脂的聚乙烯紗線，所述第一方向和所述第二方向彼此相對(duì)歪斜；插置在所述第一層和所述第二層之間并且與這兩層接觸的層，所述層包含熱塑性或熱固性薄膜；和在所述多軸向織物的各層間橫向交織的紗線。
2. 權(quán)利要求1的織物，其中所述第二層的紗線相對(duì)于所述第一層的紗線 呈90。角歪斜。
3. 權(quán)利要求l的織物，其中所述聚乙烯具有至少1百萬(wàn)的數(shù)均分子量。
4. 權(quán)利要求l的織物，其中所述熱塑性或熱固性薄膜包含聚乙烯。
5. 權(quán)利要求1的織物，其中 所述織物可任選地涂覆有高粘度聚合物，所述聚合物具有在-40至0 匸范圍內(nèi)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以及在2(TC下2xl()S至IO"泊的零剪 切熔體粘度；所述第二層的紗線相對(duì)于所述第一層的紗線呈90°角歪斜；并且 所述聚乙烯具有至少1百萬(wàn)的數(shù)均分子量。
6. 權(quán)利要求l的織物，所述織物包含作為背襯層放置的附加層，所述層 包含芳族聚酰胺氈。
7. 權(quán)利要求6的織物，其中所述芳族聚酰胺氈包含芳族聚酰胺人造短纖 維。
8. 權(quán)利要求6的織物，其中所述芳族聚酰胺氈包含聚(對(duì)苯二曱酰對(duì)苯 二胺)人造短纖維。
9. 權(quán)利要求l的織物，所述織物包含作為背村層放置的附加層，所述層 包含聚吡咬并二咪唑。
10. 權(quán)利要求9的織物，其中所述聚吡啶并二咪唑?yàn)榫踇2， 6-二咪唑并 [4， 5-b: 4， 5-e]-亞吡咬基-1， 4-(2, 5-二羥基)亞苯基]。
11. 權(quán)利要求l的織物，所述織物包含作為背村層放置的附加層，所述層 包含聚烯烴氈。
12. 權(quán)利要求ll的織物，其中所述聚烯烴氈包含聚烯經(jīng)人造短纖維。
13. 權(quán)利要求ll的織物，其中所述聚烯烴氈包含聚乙烯人造短纖維。
14. 權(quán)利要求l的織物，其中所述橫向紗線包含聚乙烯纖維。
15. 權(quán)利要求l的織物，所述織物另外包含一個(gè)或多個(gè)層，所述多個(gè)層被 構(gòu)造成提供交替的層，所述交替的層包含(i)基本上不含樹(shù)脂且基本 平行的聚乙烯紗線，其中所述另外的聚乙烯紗線相對(duì)于各相鄰層中的 紗線歪斜，和(ii)熱塑性或熱固性薄膜。
16. 權(quán)利要求15的織物，所述織物包含至少IO層聚乙烯紗線。
17. —種包含權(quán)利要求1的織物的衣服。
18. —種包含權(quán)利要求1的織物的制品。
19. 一種制造多軸向織物的方法，所述方法包括 提供熱塑性或熱固性薄膜；所述薄膜具有第一和第二表面；使第一層與所述薄膜的第一表面接觸，所述第一層包含多根在第一方向上基本平行的基本上不含樹(shù)脂的聚乙烯紗線；使第二層與所述薄膜接觸，所述第二層包含多根基本上不含樹(shù)脂的聚乙烯紗線，所述紗線在第二方向上基本平行并且相對(duì)于所述第一層的 聚乙烯紗線歪斜或偏置，其中所述第二層與薄膜在所述薄膜的第二表 面上接觸；并且在所述多軸向織物內(nèi)橫向交織橫向紗線。
20. 權(quán)利要求19的方法，其中所述織物可任選地涂覆有高粘度聚合物， 所述聚合物具有在-40至Ot:范圍內(nèi)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以及在20 。C下2 x 106至10"泊的零剪切熔體粘度；所述第二層的紗線相對(duì)于所述第一層的紗線呈90°角歪斜；并且 所述聚乙烯具有至少1百萬(wàn)的數(shù)均分子量。
全文摘要
本發(fā)明提供了多軸向織物，所述織物包含第一層，所述第一層包含多根取向?yàn)榈谝环较虻幕旧掀叫星也缓瑯?shù)脂的聚乙烯紗線；第二層，所述第二層包含取向?yàn)榈诙€(gè)方向的基本上平行且不含樹(shù)脂的聚乙烯紗線，所述第一和第二方向彼此相對(duì)歪斜；插置在第一和第二層之間并且與所述第一和第二層接觸的層，所述層含有熱塑性或熱固性薄膜；在所述多軸向織物的各層間橫向交織的紗線。
文檔編號(hào)D04H3/10GK101547787SQ200780043593
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者M·J·仇 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司