專利名稱：：耐穿刺復合物的制作方法耐穿刺復合物發(fā)明領域本發(fā)明涉及顯示耐穿刺特性的復合物。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種耐穿刺復合物，其包括(a)包括多根韌度為大約8克/旦尼爾或更高的紗線或纖維的第一紡織品層，該第--紡織品層具有上表面和下表面，(b)包括多根韌度為大約8克/旦尼爾或更高的紗線或纖維的第二紡織品層，該第二紡織品層具有上表面和下表面，第二紡織品層的上表面與第一紡織品層的下表面鄰接，其中第一紡織品層的下表面和第二紡織品層的上表面中的至少一個包括基于紡織品層總重的大約10重量％或更少的涂層，該涂層包括多個直徑為大約20微米或更小的顆粒。根據(jù)本發(fā)明的耐穿刺復合物可以進一步包括防彈材料(例如防彈層壓體)禾「l/或耐穿刺材料(例如鏈甲(chainmail)、金屬鍍層、或陶瓷鍍層)。本發(fā)明還提供了一種制造耐穿刺復合物的方法，該方法包括以下步驟(a)提供第一紡織品層和第二紡織品層，該第一和第二紡織品層各自包括多根韌度為大約8克/旦尼爾或更高的紗線或纖維，且第一和第二紡織品層各自具有上表面和下表面；(b)使第一紡織品層的下表面和第二紡織品層的上表面中的至少一個與涂層組合物接觸，該涂層組合物包括多個直徑為大約20微米或更小的顆粒；(c)將歩驟(b)中處理過的紡織品層干燥，以在第一紡織品層的下表面或第二紡織品層的上表面上產(chǎn)生涂層；和(d)將第一和第二紡織品層裝配在一起，使得第一紡織品層的下表面與第二紡織品層的上表面鄰接，從而制造耐穿刺復合物。圖1是根據(jù)本發(fā)明的耐穿刺復合物的剖視圖。圖2是加入了本發(fā)明的耐穿刺復合物的個人保護裝置(具體的說是背心)的透視圖。圖3是描述樣品1A-1D和未處理的對照物的峰荷載隨層數(shù)的變化圖4是描述樣品2A、樣品2B和未處理的對照物的峰荷載隨層數(shù)的變化情況的曲線圖。圖5是樣品1B的表面的掃描電子顯微照片。圖6是適用于本發(fā)明的復合物的防彈層壓體的分解透視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的耐穿刺復合物的剖視圖，其包括如圖6所示的防彈層壓體。具體實施方式本發(fā)明涉及一種耐穿刺復合物。本文所使用的術(shù)語"耐穿刺"通常用于材料提供對材料被例如刀、有刃武器、和尖頭武器或物品穿透的保護。因此，"耐穿刺"桐'料可以防止材料被這種物體穿透、或者與類似的非耐穿刺材料相比降低被這利'物體穿透的程度。優(yōu)選地，"耐穿刺"材料在根據(jù)名為"StabResistanceofPersonalBodyArmor"(個體防彈衣的耐穿刺性)的NationalInstituteofJustice(NU)(美國國家司法協(xié)會)標準0115.00(2000)來針對一級的釘類威脅(Level1,Spikeclassthreat)進行測試時達到通過的等級。術(shù)語"耐穿剌"也可以指材料(例如，根據(jù)本發(fā)明的復合物)在根據(jù)NIJ標準01:15.00來針對更高級別的威脅(例如二級或三級)禾n/或其它威脅武器[例如一級或更高的PI刀威脅、或一級或更高的S1刀威脅)進行測試時達到通過的等級。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明還可以涉及一種耐穿剌防彈復合物。本文所使用的術(shù)語"防彈"通常是指材料對彈道拋射體的穿透有耐受力。因此，"防彈"材料可以防止材料被彈道拋射體穿透、或者與類似的非防彈材料相比可以降低被這種彈道拋射體穿透的程度。優(yōu)選地，"防彈"材料提供相當于I型防彈衣的保護、或者當這種材料根據(jù)名為"BallisticResistanceofPersonalBodyArmor"(個體防彈衣的防彈性)的NationalInstituteofJustice(NIJ)標準01.01.04(2000)進行測試時提供保護。術(shù)語"防彈"也指材料在根據(jù)NIJ標準0101.04來針對一級或更高(例如2A級、2級、3A級、或者3級或更高)的彈道威脅進行測試時達到通過的等級。如上所述，本發(fā)明的復合物包括第一紡織品層和第二紡織品層。第一和第二紡織品層可以具有任何合適的結(jié)構(gòu)。例如，第一和第二紡織品層可以包括多根以針織或機織結(jié)構(gòu)提供的紗線。或者，第一和第二紡織品層可以包括多根以合適的非織造結(jié)構(gòu)(例如，針刺非織造結(jié)構(gòu)、氣流成網(wǎng)非織造結(jié)構(gòu)等)提供的纖維。如本領域普通技術(shù)人員所理解的，復合物的紡織品層可以獨立地以各種前述的合適結(jié)構(gòu)提供。例如，第一紡織品層可以包括多根以機織結(jié)構(gòu)提供的紗線，且第二紡織品層可以包括多根以針刺非織造結(jié)構(gòu)提供的纖維。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，第一和第二紡織品層包括多根以機織結(jié)構(gòu)提供的紗線。第一和第二紡織品層可以具有任何合適的重量。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，紡織品層的重量可以是大約4至大約10盎司/平方碼。第--和第二紡織品層的紗線或纖維可以包括任何合適的纖維。適用于紡織品層的紗線或纖維通常包括但不限于高韌度紗線或纖維，該度通常為大約8克/旦尼爾或更高。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，第一和第二紡織品層的紗線或纖維的韌度可以為大約14克/旦尼爾或更冋。適用于第一和第二紡織品層的纖維包括但不限于由高定向聚合物制成的纖維，例如，凝膠紡絲超高分子量聚乙烯纖維(如得自Morristo簡,NewJersey(菊i澤西州莫里斯鎮(zhèn))的HoneywellAdvancedFibers(霍尼三旨爾高級纖維公司)的SPECTRA纖維和得自荷蘭的DSMHighPerformanceFibersCo.(DSM高性能纖維公司)的DYNEMA⑧纖維)、熔紡聚乙烯纖維(如得自Charlotte,NorthCarolina(北卡羅來納州夏洛特)的CelaneseFibers(塞拉尼斯纖維公司)的CERTRAN⑧纖維)、熔紡尼龍纖維(例如得自Wichita,Kansas(堪薩斯州威奇托)的Invista(英威達公司)的高韌度型尼龍6，6纖維)、熔紡聚酯纖維(如得自堪薩斯州威奇托的英威達公司的高韌度型聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維)、和燒結(jié)聚乙烯纖維(如得自北卡羅來納州夏洛特的ITS公司的TENSYLON⑥纖維)。合適的纖維還包括由剛棒聚合物(rigid-rodpolymer)制成的纖維，例如溶致剛棒聚合物、雜環(huán)剛棒聚合物、和熱致液晶聚合物。合適的由溶致剛棒聚合物制成的纖維包括聚芳酰胺纖維，例如聚(對苯二甲酰對苯二胺)纖維(如得自特拉華州威爾明頓的杜邦公司的KEVLAR⑧纖維和得自日本帝人公司的TWARON⑧纖維)、以及由3,4'-二氨基二苯醚和對苯二胺的1:1共聚對苯二甲酰胺制成的纖維(如得自日本帝人公司的TECHNORA⑧纖維)。合適的由雜環(huán)剛棒聚合物如對苯撐雜環(huán)制成的纖維包括聚(對苯撐-2,6-苯并雙噁唑)纖維(PBO纖維)(如得自日本東洋紡公司的ZYLON⑧纖維)、聚(對苯撐-2，6-苯并雙噻,)纖維(PBZT纖維)、和聚[2,6-二咪唑并[4，5-b:4',5'-e]亞吡咬基-l，4-(2，5-二羥基)苯撐]纖維(P1PD纖維)(如得自特拉華州威爾明頓的杜邦公司的M5⑧纖維)。合適的由熱致液品聚合物制成的纖維包括聚(6-羥基-2-萘甲酸-共-4-羥基苯甲酸)纖維(如得自北卡羅來納外l夏洛特的塞拉尼斯公司的VECTRAN⑧纖維)。合適的纖維還包括碳纖維如由人造絲、聚丙烯臘的高溫熱解制成的碳纖鄰;(如得自Midland,Michigan(密西根州米德蘭)的陶氏公司的OPF⑧纖維)、和介品烴焦汕(如得自Greenville,SouthCarolina(南卡羅來納州格林維爾)的Cytec公司的THORNEL⑧纖維)。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，紡織品層的紗線或纖維包括選自凝膠紡絲超高分子量聚乙烯纖維、熔紡聚乙烯纖維、熔紡尼龍纖維、熔紡聚酯纖維、燒結(jié)聚乙烯纖維、聚芳酰胺纖維、PBO纖維、PBZT纖維、PIPD纖維、聚(6-羥基-2-萘甲酸-共-4-羥基苯甲酸)纖維、碳纖維、及它們的組合的纖維。紡織品層的紗線或纖維在每單位長度上可以具有任何合適的重量(例如旦尼爾)。通常，紗線或纖維在每單位長度上的重量為大約50至大約5,000旦尼爾。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，紗線或纖維在每單位長度上的重量為大約100至大約1，500旦尼爾。如圖1所示，第一和第二紡織品層堆疊形成耐穿刺復合物100。第一紡織品層102具有上表面104和下表面106，且第二紡織品層108具有上表面110和下表面112。本領域普通技術(shù)人員將會理解，紡織品材料的表面僅僅為參考目的而加以標記，一個表面稱為上表面而另一表面稱為下表面并不表示紡織品層的技術(shù)正面或技術(shù)背面的朝向。如上所述，第一和第二紡織品層堆疊成使得例如第一紡織品層的下表面與第二紡織品層的上表面鄰接。如圖1所示，在某些實施方式中，耐穿刺復合物可以包括第三紡織品層114。第三紡織品層]14可以位于第一紡織品層〗02之上或者第二紡織品層103之下。在圖1中，第三紡織品層114具有上表面116和下表面118，且第三紡織品層114設置成使得第三紡織品層114的上表面116與第二紡織品層108的下表面112鄰接。盡管如圖].所示的復合物包括三個紡織品層，本領域普通技術(shù)人員將會容易地認識到，復合物可以包括任何合適數(shù)目的紡織品層。例如，耐穿刺復合物可以包括四個紡織品層、六個紡織品層、八個紡織品層、十二個紡織品層、十六個紡織品層、二十個紡織品層、三十個紡織品層、或四十個紡織品層。為使復合物具有耐穿刺性，紡織品層中的至少一個在其表面上包括涂層。通常，涂層施加在與另一紡織品層鄰接的紡織品層表面上。因此，如圖1所示，涂層120可以施加在第一紡織品層102的下表面106」。涂層120也可以施加在第二紡織品層108的上表而l:io上。盡管無意拘泥于任何具體理論，但是相信對紡織品層的兩個鄰接表面加以涂層將會提高所得復合物的耐穿刺性。在包括多于兩個紡織品層的實施方式中，例如如圖1所示，涂層120可以施加在第二紡織品層108的下表面1]2和第三層114的上表面116上。本領域普通技術(shù)人員將會認識到，涂層也可以施加在不與另一紡織品層的表面鄰接的紡織品層的那些表面上。例如，如圖1所示，涂層120可以施加在第一紡織品層102的上表面104和第三紡織品層114的下表面118上。而且，在某些可能優(yōu)選的實施方式中，涂層也可以滲透到(多個)紡織品層的內(nèi)部中，以至少部分涂布紡織品層的紗線或纖維。施加在(多個)紡織品層上的涂層包括顆粒物質(zhì)(例如多個顆粒)。涂層中包括的顆?？梢允侨魏魏线m的顆粒，但優(yōu)選顆粒的直徑為大約20微米或更小、或者大約IO微米或更小、或者大約1微米或更小(例如，大約500納米或更小、或者大約300納米或更小)。適用于涂層中的顆粒包括但不限于二氧化硅顆粒(例如鍛制二氧化硅顆粒、沉淀二氧化硅顆粒、氧化鋁修飾的膠體二氧化硅顆粒等)、氧化鋁顆粒(例如鍛制氧化鋁顆粒)、及它們的組合。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，顆粒由至少一種選自鍛制二氧化硅、沉淀二氧化硅、鍛制氧化鋁、氧化鋁修飾的二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鈦、碳化硅、碳化鈦、碳化鎢、以進^表面修飾例如通過接枝/以改變表面性質(zhì)如電荷和^水性。合適的市售顆粒包括但不限于下列物質(zhì)CAB-0-SPERSEPG003鍛制氧化鋁，其是40重量％固體的鍛制氧化鋁水懸浮液，得自賓夕法尼〗:E州Boyertown的Cabot公司(該懸浮液的pH為4.2，且中值平均聚集體粒徑為大約150納米)；SPECTRAL51鍛制氧化鋁，其是賓夕法尼亞州Boyertown的Cabot公司出售的鍛制氧化鋁粉末(該粉末的BET表面積為55m2/g,且中值平均聚集體(aggregate)粒徑為大約150納米)；CAB-O-SPERSEPG008鍛制氧化鋁，其是40重量％固體的鍛制氧化鋁水懸浮液，得自賓夕法尼亞州Boyertown的Cabot公司(該懸浮液的pH為4.2，且中值平均聚集體粒徑為大約130納米)；SPECTRAL81鍛制氧化鋁，其是賓夕法尼亞州Boyertown的Cabot公司出售的鍛制氧化鋁粉末(該粉末的BET表面積為80m2/g，且中值平均聚集體粒徑為大約130納米)；AEROXIDEALUC鍛制氧化鋁，其是得自德國Degussa公司的鍛制氧化鋁粉末(該粉末的BET表面積為100m2/g，且中值平均初始粒徑(primaryparticlesize)為大約13纟內(nèi)米)；LUDOXCL-P涂有膠體氧化鋁的二氧化硅，其是得自GraceDavison公司的40重量％固體的水溶膠(該溶膠的pH為4，且平均粒徑為直徑22納米)；NALCO1056鋁化二氧化硅，其是納爾科公司出售的鋁化二氧化硅顆粒(26%二氧化硅和4%氧化鋁)的30重量％固體的水性膠體懸浮液；LUDOXTMA膠體二氧化硅，其是34重量％固體的膠體二氧化硅水溶膠，得自GraceDavison公司(該溶膠的pH為4.7，且平均粒徑為直徑22納米);，NALCO88SN-126膠體二氧化鈦，其是10重量％固體的二氧化鈦水懸浮液，納爾科公司出售；CAB-O-SPERSES3295鍛制二氧化硅，其是15重量％固體的鍛制二氧化硅水懸浮液，賓夕法尼亞州Boyertown的Cabot公司出售(該懸浮液的pH為9.5，且平均聚集初始粒徑為直徑大約100納米)；CAB-O-SPERSE201.2A鍛制二氧化硅，其是12重量％固體的鍛制二氧化硅水懸浮液，賓夕法尼亞州Boyertown的Cabot公司出售(該懸浮液的pH為5);CAB-O-SPERSEPG001鍛制二氧化硅，其是30重量%固體的鍛制二氧化硅水懸浮液，賓夕法尼亞州Boyertown的Cabot公司出售(該懸浮液的pH為10.2，且中值聚集體粒徑為直徑大約80納米)；CAB-O-SPERSEPG002鍛制二氧化硅，其是20重量％固體的鍛制二氧化硅水懸浮液，賓夕法尼亞州Boyertown的Cabot公司出售(該懸浮液的pH為9.2，且中值聚集體粒徑為直徑大約150納米)；CAB-O-SPERSEPG022鍛制二氧化硅，其是20重量％固體的鍛制二氧化硅水懸浮液，賓夕法尼亞州Boyertown的Cabot公司出售(該懸浮液的pH為3.8，且中值聚集體粒徑為直徑大約150納米)；SIPERN/VT22LS沉淀二氧化硅，其是得自德國Degussa公司的沉淀二氧化硅粉末(該粉末的BET表面積為175m2/g，且中值平均初始粒徑為大約3微米)；SIPERNAT500LS沉淀二氧化硅，其是得自德國Degussa公司的沉淀二氧化硅粉末(該粉末的BET表面積為450m"g,且中值平均初始粒徑為大約4.5微米)；以及VPZirconiumOxide鍛制二氧化鋯，其是得自德國Degussa公司的鍛制二氧化鋯粉末(該粉末的BET表而積為60m2/g)。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，顆粒在懸浮于水性介質(zhì)如pH為大約4至8的水性介質(zhì)中時可以具有正袞面電荷。適用于該實施方式的顆粒包括但不限于氧化鋁修飾的膠體二氧化硅顆粒、氧化鋁顆粒(例如鍛制氧化鋁顆粒)、以及它們的組合。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，顆粒的莫氏硬度可以是大約5或更高，或者大約6或更高，或者大約7或更高。適用于該實施方式的顆粒包括但不限于鍛制氧化鋁顆粒。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，顆?？梢跃哂邪ǔ跏碱w粒聚集體或由初始顆粒聚集體組成的三維分枝或鏈狀結(jié)構(gòu)。適用于該實施方式的顆粒包括但不限于鍛制氧化鋁顆粒、鍛制二氧化硅顆粒、以及它們的組合。涂層中包括的顆?？梢赃M行修飾以便為顆粒賦予疏水性或使顆粒的疏水性提高。例如，在包括鍛制二氧化硅顆粒的那些實施方式中，鍛制二氧化硅顆粒可以用例如有機硅進行處理，以使鍛制二氧化硅顆粒具有疏水性。合適的市售疏水顆粒包括但不限于得自Degussa公司的R系列AEROSIL⑧鍛制二氧化硅，例如AEROSILR812、AEROSILR816、AEROSILR972、和AEROSILR7200。盡管不希望拘泥于任何具體理論，但是相信在涂層中使用疏水顆粒會盡量減少復合物在暴露于濕潤環(huán)境下時將會吸收的水。當疏水顆粒用于(多個)紡織品層上的涂層中時，疏水顆?？梢允褂煤軇┑耐繉咏M合物來施加以幫助其涂覆。(多個)紡織品層可以包括任何適當量的涂層。本領域普通技術(shù)人員將會理解到，施加到(多)層的涂層量通常不應該高到使復合物的重量大大增加，這利'大大增加有可能損壞復合物的某些最終用途。通常，施加到(多個)紡織品層上的涂層量包括紡織品層總重的大約10重量％或更少。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，施加到(多個)紡織品層上的涂層量將包括紡織品層總重的大約5重量％或更少、或者大約3重量％或更少(例如，大約2重量％或更少)。通常，施加到(多個)紡織品層上的涂層量將會包括紡織品層總重的大約0.1重量％或更多(例如，大約0.5璽量％或更多)。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，涂層包括紡織品層總重的大約2至大約4重量％。在某些特別優(yōu)選的復合物的實施方式中，施加到紡織品層上的涂層可以進一步包括粘合劑。涂層中包括的粘合劑可以是任何合適的粘合劑。合適的粘合劑包括但不限于異氰酸酯粘合劑(例如封端異氛酸酯粘合劑)、丙烯酸粘合劑(例如非離子丙烯酸粘合劑)、聚氨酯粘合劑(例如脂肪族聚氨酯粘合劑和聚酯基聚氨酯粘合劑)、環(huán)氧樹脂粘合劑、以及它們的組合。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，粘合劑是交聯(lián)粘合劑，例如封端異氰酸酯粘合劑。當存在時，粘合劑可以包括施加到(多個)紡織品層上的涂層的任何合適量。涂層中存在的顆粒的量(例如重量)與涂層中存在的粘合劑固體的量(例如重量)之比通常大于大約l:l(顆粒重量粘合劑固體重量)。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，涂層中存在的顆粒的量(例如重量)與涂層中存在的粘合劑固體的量(例如重量)通常大于大約2:1，或者大于大約3:1，或者大于大約4:1，或者大于大約5:1(例如，大于大約6:1，大于大約7:1，或者大于大約8:1)。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，施加到(多個)紡織品層上的涂層可以包括防水劑(watei'-repellant)，以便為復合物賦予更高的防水性。涂層中包括的防水劑可以是任何合適的防水劑，包括但不限于含氟化合物或含氟聚合物。如上所述，復合物可以包括任何合適數(shù)目的紡織品層(例如，四個紡織品層、六個紡織品層、八個紡織品層、十二個紡織品層、十六個紡織品層、或者二十個紡織品層)。而且，任何合適數(shù)目的紡織品層可以具有施加在其上的上述涂層。例如，復合物的每個紡織品層均可以在其一個或兩個表面上施加有涂層?；蛘?，復合物可以包括交替的系列涂層紡織品層和無涂層紡織品層。在這樣的實施方式中，復合物可以包括例如第一系列的十個涂層紡織品層和設置成與第一系列紡織品層鄰接的第二系列的十個無涂層紡織品層。這些涂層紡織品層和無涂層紡織品層中的毎一層可以是任何合適的上述紡織品層。本發(fā)明的復合物優(yōu)選與類似的無涂層材料相比不顯示任何大的撓性變化。特別是，復合物的紡織品層優(yōu)選與類似的無涂層紡織品材料顯示相同或基本相i以的撓性。耐穿刺復合物可以通過任何合適的方法或工藝制造；但是，本發(fā)明還提供了一種制造復合物的方法。具體地說，該方法包括以下步驟(a)提供第一紡織品層和第二紡織品層；(b)使第一紡織品層的下表面和第二紡織品層的上表面中的至少-一個與涂層組合物接觸，該涂層組合物包括多個直徑為大約20微米或更小的顆粒；(C)將在步驟(b)中處理過的紡織品層干燥，以在第一紡織品層的下表面或第二紡織品層的上表面上產(chǎn)生涂層；和(d)將第一和第二紡織品層裝配在一起，使得第一紡織品層的下表面與第二紡織品層的上表面鄰接，從而制造耐穿刺復合物。適用于上述方法的第一和第二紡織品層包括但不限于上述適用于復合物的那些材料。同樣，適用于該方法的涂層組合物包括但不限于上述適用于復合物的(多個)紡織品層上的涂層中的、含有顆粒和任選的粘合劑的那些組合物。通常，適用于上述方法的涂層組合物包括顆粒的水懸浮液，并任選包括粘合劑。(多個)紡織品層的(多個)表面可以以任何合適的方式與涂層組合物接觸?？梢允褂贸Ｒ?guī)軋染、噴灑(濕噴或干噴)、發(fā)泡、印刷、涂布、和盡染(exhaustion)技術(shù)使紡織品層與涂層組合物接觸。例如，可以使用軋染技術(shù)使(多個)紡織品層與涂層組合物接觸，其中紡織品層被浸泡在涂層組合物中，然后通過一對軋輥，以除去任何多余的液體。在這樣的實施方式中，軋輥可以設置在任何合適的壓力如大約280kPa(40psi)的壓力下?；蛘?，要被涂布的紡織品層表面可以首先度下千燥。例如，(多個)紡織品層可以在傳統(tǒng)拉幅機上或在大約160°C(320°F)的溫度下干燥大約5分鐘。所述，第:和第二紡織:層可:堆疊成使第二或第二紡織品層的涂層表面與其它紡織品層的表面鄰接。在某些可能優(yōu)選的實施方式中，第一和第二紡織品層也可以以需要的樣式縫制在一起(例如，沿堆疊的紡織品層的外周縫制)，以便用適當或需要的方式將多層固定。本發(fā)明的耐穿刺復合物和通過上述方法制造的復合物特別適用于個人保護裝置如個體防彈衣(personalbodyarmor)。例如，如圖2所示，耐穿刺復合物202可以加入到背心200中，以便為穿著者提供針對刺穿威脅以及在某些實施方式中針對彈道威脅的保護。除上述紡織品層之外，本發(fā)明的耐穿刺復合物可以進一步包括已是圖6中所示的防彈層壓體。層壓體600包括基本平行的纖維朿612的第一層610、以及基本平行的纖維朿622的第二層620。適用于纖維束612、614的纖維可以是任何上述適用于本發(fā)明的復合物的紡織品層中的纖維，包括這些纖維的任何合適的組合。纖維朿612、614通常以下述方式在第一和第二層610、620內(nèi)排列成一排或多排使層610、620內(nèi)的每個纖維束612、614與同一層內(nèi)的其它纖維束612、614基本平行(例如，每一層610、620內(nèi)的纖維朿是單向取向的)。第一和第二層610、620內(nèi)的纖維束612、614至少部分涂有樹脂614、624，以保持每層610、620內(nèi)的纖維束612、614的基本平行的取向。第一層610和第二層620堆疊成使得第一層610內(nèi)的纖維束612相對于第二層620內(nèi)的纖維束622以非平行的關系取向。盡管在圖6所示的層壓體中，第一層620內(nèi)的纖維束612相對于第二層620內(nèi)的纖維束622以大約90度的角度放置，但纖維束相對于彼此可以以O至1.80度之間的任何適當角度放置。但是，第一層610內(nèi)的纖維612與第二層620內(nèi)的纖維束622之間的角度優(yōu)選為大約90度。層壓體600還包括位于第一和第二層610、620外表面上的第一和第二熱塑性薄膜630、640，使得第一和第二層610、620被密封在由薄膜630、640形成的包裹物中。盡管圖6所示的層壓體600僅僅顯示了第一層610和第二層620，但是層壓體可以包括彼此堆疊在頂上的任何適當數(shù)目的層(即，基本平行的纖維束的層)。在這些實施方式中，鄰接層內(nèi)的纖維束通常相對層堆疊成使^定層內(nèi)的纖維束相對于緊挨著該特定層之上和/或之下的層內(nèi)的纖維束以大約90度放置。市售的防彈層壓體如上述的那些層壓體包括但不限于HoneywellJmemationalInc.(霍尼維爾國際公司)出售的SPECTRASHIELD⑧高性能防彈材料。這些防彈層壓休被認為在下述美國專利屮更詳細地描述美國專利第4,916，000號(Li等人)；第5,437,卯5號(Park);第5,443,882號(Park);第5,443,883號(ParlO;和第5,547,536號(Park),這些專利中的每一篇均通過引用并入本文。如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的耐穿刺復合物700可以包括與上述紡織品層102、108、114結(jié)合的防彈層壓體600。層壓體設置成與紡織品層中的一層的上表面或下表面鄰接。可以使用任何合適的方式如粘合劑、縫合、或其它合適的機械緊固件將層壓體與鄰接的紡織品層連接，或者可以通過合適的包裹物來將層壓體和紡織品層彼此鄰接設置并固定就位，例如一件防彈衣中改造成載有防彈插件的口袋。根據(jù)本發(fā)明的耐穿刺復合物可以進一步包括其它耐穿刺材料或部件。合適的已知耐穿刺材料或部件的例子包括但不限于甲(例如鏈甲)、金屬鍍層、陶瓷鍍層、或由高韌度紗線制成的紡織品材料層，該層已經(jīng)浸有或?qū)訅河姓澈蟿┗驑渲??？梢允褂萌魏魏线m的方式如粘合劑、縫合、或其它合適的機械緊固件將這些耐穿刺材料或部件與鄰接的紡織品層連接，或者可以通過合適的包裹物來將材料或部件與紡織品層彼此鄰接設置并固定就位，例如一件防彈衣中改造成載有防彈插件的口袋。根據(jù)本發(fā)明的耐穿刺復合物可以進一步包括一層或多層合適的襯纖維制成的紡織品材料)、泡沫、或者一科'或多種塑料片材—(例:聚碳酸酯片材)。例如，襯里材料可以包括多層機織或針織聚酯紡織品材料，其設置成與上述紡織品層的上表面或下表面鄰接。襯里材料也可以是外傷裹布(例如一種或多種聚碳酸酯片材)，例如防彈衣中常用的那些。式限制其^圍?！?(—、、二、下述實施例中的樣品使用"軋染"法處理，其中通過將基質(zhì)通過浸浴、然后通過擠壓輥而將液體涂料施加到紡織品基質(zhì)上。具體地說，將測量為大約13英寸(33厘米)X17英寸(43厘米)的織物浸泡在含有化學組合物的浸浴中，該化學組合物含有需要的化學試劑。除非另外說明，所有化學品的百分含量(％)都是基于所制備浸浴總重的li;量百分含量，當給出化學品的百分含量或化學品的克數(shù)時，剩余的余量由水組成。此外，化學品的百分含量是基于從制造商處得到的原始化學品，因此如果組合物含有30%活性成分，則使用該30%組合物的XX。在織物通過浸泡在浸浴中而完全潤濕之后，將織物從處理浸浴中取出，并在大約40psi(280kPa)的壓力下通過軋輥(擠壓輥)，得到基于織物重量的均勻札液率(pickup)，其通常為大約30%至大約100%。然后將織物拉緊并釘牢在框架上，以保持所需的尺寸。將具釘框架(pinframe)在大約300°F(150°C)至大約320T(160°C)的溫度下在Despatch烘箱中放置大約5至大約8分鐘，以使整理劑干燥并固化。一旦從烘箱中取出，就將織物從具釘框架上取下，并且在測試前將其在室溫下平衡至少24小時。下述實施例中使用兩種類型的KEVKAR織物。一種是得自Arlington,Texas(德克薩斯州阿靈頓)的Hexcel公司的機織KEVLAR⑧KM-2織物。該織物由以平紋結(jié)構(gòu)織在一起的KEVLARKM-2850旦尼爾經(jīng)紗和緯紗組成，并具有31.5根經(jīng)紗/英寸(12.4根經(jīng)紗/厘米)和31根纟韋紗/英寸(12.2根緯紗/厘米)?？椢镏亓繛榇蠹s6.8盎司/平方碼(160克/平方米)。另一種織物是來自實際防彈衣(得自Ontario,California(加利福尼亞州安大略市)的Safaiiland公司)的機織KEVLAR⑧織物。該防彈衣由IO層襯有薄膜的無緯稀松布(laid-scrim)型非織造織物和17層機織KEVLAR⑧織物組成，該機織KEVLA:R⑧織物以31根經(jīng)紗/英寸(12.2根經(jīng)紗/厘米)X31根緯紗/英寸(12.2根鄰紗/厘米)的平紋結(jié)構(gòu)具有750旦尼爾的紗線。機織織物的織物重量為大約6.2盎司/平方碼(150克/平方米)。該防彈衣評級為NLim-A級威脅(NIJThreatLevelIII-A)。根據(jù)名為"StabResistanceofPersonalBodyArmor"(個^本防彈衣的耐穿刺性)的NIJ標準-0115.00(2000年9月)對樣品進行動力學長釘穿刺實驗。在該實驗中，將多層測試織物放置在NU標準規(guī)定的襯里材料的板坯上。襯里材料得自Hamilton,Ohio(俄亥俄州漢密爾頓)的BCFFoamCorporation(BCF泡沫公司)。襯里材料由4層5.8毫米厚的氯丁橡膠海綿、然后是1層31毫米厚的聚乙烯泡沫、以及兩層6.4毫米厚的橡膠層組成。使用NU規(guī)定的長釘(得自弗吉尼亞州Culpeper的PrecisionMachineWorks,Inc.)作為威脅武器。將長釘固定在NIJ規(guī)定的下落體上，從導軌下落管內(nèi)以0度入射角從預定高度落下?？梢酝ㄟ^改變下落速度來改變沖擊能量。然后測量穿透深度。準穩(wěn)態(tài)穿刺測試使用具有562磅(255千克)荷載室的MTSSintech10/G張力試驗儀以壓縮模式進行。壓縮速度設置為1英寸/分鐘(2.5厘米/分鐘)。在準穩(wěn)態(tài)穿刺測試中，使用與動力學長釘穿刺測試中規(guī)定的相同襯里材料和長釘。長釘通過金屬套簡加固，以防止其彎曲。在該測試中，將預定層數(shù)(通常是l、2、4、和6層)的測試織物放置在襯里材料的板坯上，將長釘以1英寸/分鐘(2.5厘米/分鐘)向下降至織物中。記錄荷載Goad)和壓縮距離。對每個測試結(jié)構(gòu)進行至少3次獨立測量。然后得到每個測試結(jié)構(gòu)的峰荷載(完全穿透測試樣品所需的力(磅))。通過對上述機織KEVLARKM-2織物進行涂層而制造4個樣品(樣品1A-1D)。樣品1A通過將織物在包括大約100克(或10%)CAB-O-SPERSEPG003(得自Cabot公司且具有150納米的粒徑的鍛制氧化鋁分散體(40%固體))和大約900克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品IB通過將織物在包括大約100克(或10%)CAB-O-SPERSEPG003、10克(或1%)MILLITEXResinMRX(得自美利肯化學公司的封端異氰酸酯基交聯(lián)劑(35-45%固體))、禾n890克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品1C通過將織物在包括大約100克(或10%)CAB-O-SPERSEPG003、20克(或2%)MILLITEXResinMRX、和880克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品]D通過將織物在包括大約100克(或10%)CAB-O-SPERSEPG003、100克(或10%)MILLITEXResinMRX、和800克水的浸浴中進行涂層而制備。根據(jù)上述方法對處理過的KEVLAR織物和未經(jīng)處理的對照物KEVLAR⑧織物進行準穩(wěn)態(tài)抗長釘穿刺性測試。準穩(wěn)態(tài)測試結(jié)果顯示于圖3。另外根據(jù)MJ標準-(m5.00對實施例]B中的處理過的KEVLAR⑧織物和對照織物進行動力學抗長釘穿刺性測試。10層對照織物顯示完全穿透(>70毫米)，而]0層處理過的KEVLAR⑧織物(實施例IB)沒有顯示明顯的穿透跡象、并在32焦耳的穿透能下使長釘彎曲。通過對上述機織KEVLARKM-2織物進行涂層而得到2個樣品(樣品2A和2B)。樣品2A通過將織物在包括大約IOO克(或10%)LUDOXCL-P(得自GraceDavison公司且粒徑為22納米的涂有膠體氧化鋁的二氧化硅溶膠(40%固體))和大約900克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品2B通過將織物在包括大約120克(或12%)LUDOXTMA(得自GraceDavison公司且粒徑為22納米的膠體二氧化硅溶膠(34%固體))和大約880克水的浸浴中進行涂層而制備。根據(jù)上述方法對處理過的KEVLAR⑧織物和未經(jīng)處理的對照物KEVLAR⑧織物進行準穩(wěn)態(tài)抗長釘穿刺性測試。測試結(jié)果顯示于圖4。實施例3通過對上述機織KEVLARKM-2織物進行涂層而得到3個樣品(樣品3A-3C)。樣品3A通過將織物在包括大約100克(或10%)CAB-O-SPERSEPG003、大約10克(1%)WITCOBONDW293(得自Crompton公司的聚氨酯基粘合劑(66-69%固體))和大約890克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品3B通過將織物在包括大約100克(或10%)CAB-O-SPERSEPG003、大約10克(1%)PRINTRITE595(得自Noveon公司的非離子丙烯酸乳液(45%固體))和大約890克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品3C通過將織物在包括大約00克(或10%)CAB-0-SPERSE⑧PG003、大約10克(1%)SANCURE898(得自Noveon公司的聚醚基聚氮酯分散體(32%固體))和大約890克水的浸浴中進行涂層而制備。根據(jù)上述方法對處理過的KEVLAR⑥織物進行準穩(wěn)態(tài)抗長釘穿刺性測試。測試結(jié)果顯示于表1。表l.樣品1B、3A-C、和對照物的準穩(wěn)態(tài)長釘穿刺測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>通過對上述機織KEVLARKM-2織物進行涂層而得到2個樣品(樣品4A和4B)。樣品4A通過將織物在包括大約]00克(或10%)CAB-O-SPERSE⑧PG008(得自Cabot公司且粒徑為130納米的鍛制氧化鋁分散體(40%固體))、大約10克(1%)MILLITEXRes'mMRX、和大約890克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品4B通過將織物在包括大約40克(或4%)AEROXIDEALUC(得自Degussa公司且粒徑為13納米的鍛制氧化鋁粉末)、大約10克(]%)MILLITEXResinMRX、和大約950克水的浸浴中進行涂層而制備。根據(jù)上述方法對處理過的KEVLAR⑧織物進行準穩(wěn)態(tài)抗長釘穿刺性測試。測試結(jié)果顯示于表2。表2.樣品1B、4A、4B、和對照物的準穩(wěn)態(tài)長釘穿刺測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>另外根據(jù)NIJ標準-0115.00対-處理過的防彈衣KEVLAR⑧和對照織物進行動力學抗長釘穿刺性測試。10層對照織物顯示完全穿透(>70毫米)，8層處理過的防彈衣KEVLAR⑧織物沒有顯示明顯的穿透跡象，并且在33焦耳的穿透能量下使長釘彎曲，而10層處理過的防彈衣KEVLAR⑧織物沒有顯示明顯的穿透跡象、并在60焦耳的穿透能下使長釘彎曲。將處理過的防彈衣KEVLAR⑧織物重新裝配成原始的防彈衣結(jié)構(gòu)(不經(jīng)縫制)，并根據(jù)NU標準0101.04(2000)在III-A級下測試防彈性。在實驗誤差內(nèi)，處理過的防彈衣和對照防彈衣(不經(jīng)縫制)之間沒有觀察到明顯差異。兩種防彈衣均通過m-A級測試。實施例6通過對上述機織KEVLARKM-2織物進行涂層而得到4個樣品(樣品6A-6D)。樣品6A通過將織物在包括大約333克(或33.3%)CAB-OSPERSE2012A(得自Cabot公司的鍛制二氧化硅分散體(12%固體))和大約667克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品6B通過將織物在包括大約333克(或33.3%)CAB-0-SPERSE2012A、大約10克(或1%)MILL1TEXResinMRX、和大約657克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品6C通過將織物在包括大約200克(或20%)CAB-O-SPERSEPG022(得自Cabot公司的鍛制二氧化硅分散體(20%固體))和大約800克水的浸浴中進行涂層而制備。樣品6D通過將織物在包括大約200克(或20%)CAB-0-SPERSEPG022、大約]0克(或1%)MILLITEXResinMRX、和大約790克水的浸浴中進行涂層而制備。根據(jù)上述方法對處理過的KEVLAR⑧織物進行準穩(wěn)態(tài)抗長釘穿刺性測試。測試結(jié)果顯示于表4。表4.樣品6A-6D和對照物的準穩(wěn)態(tài)長釘穿刺測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>本文所引用的所有參考文獻，包括出版物、專利申請、和專利通過引用并入本文，其程度如同每個參考文獻獨立且具體地表示成通過弓I用并入本文并在本文中整體列出。除非在本文中另外指出或者與上下文明顯矛盾，在描述本發(fā)明的上下文中(特別是在所附權(quán)利要求的上下文中)，術(shù)語"一個"、"一種"和"該"及類似標示的使用應當被理解為包括單數(shù)及復數(shù)。除非另外說明，術(shù)語"包括"、"具有"、"包含"和"含有"應當被理解為開放式術(shù)語(即，其是指"包括但不限于")。除非另外說明，本文所使用的數(shù)值范圍僅僅意味著表示分別指示落入該范圍內(nèi)的每個獨立數(shù)值的簡化引用方法，每個獨立的數(shù)值都包括在本說明書中，如同在本文中單獨引用一樣。除非另外指出或與上下文明顯矛盾，本文所述的所有方法可以以任何適當?shù)捻樞蜻M行。除非另外聲明，本文提供的任何和所有例子或示例性語言(如"例如")的使用僅僅是為了更好地闡明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的范圍加以限定。說明書中的語言均不應當理解成指示有任何實施本發(fā)明必要的沒有要求保護的要素。施;式進行變化是顯]^易見的二發(fā)明人^計到技術(shù)人員采用這些適^的變化，并且發(fā)明人意圖使本發(fā)明以本文具體描述以外的方式實施。因此，本發(fā)明包括適用法律允許的所附權(quán)利要求引用的主題的所有變化和等同方式。而且，除非另外指出或與上下文明顯矛盾，任何上述要素以其所有可能的變化的組合包括在本發(fā)明之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種耐穿刺復合物，其包括(a)包括多根韌度為大約8克/旦尼爾或更高的紗線或纖維的第一紡織品層，所述第一紡織品層具有上表面和下表面，(b)包括多根韌度為大約8克/旦尼爾或更高的紗線或纖維的第二紡織品層，所述第二紡織品層具有上表面和下表面，所述第二紡織品層的上表面與所述第一紡織品層的下表面鄰接，其中所述第一紡織品層的下表面和所述第二紡織品層的上表面中的至少一個包括基于紡織品層總重的大約10重量％或更少的涂層，所述涂層包括多個直徑為大約20微米或更小的顆粒。2.化硅、氧化鋁、碳化硅、碳化鈦、碳化鎢、氮化鈦、氮化硅、及它們的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述顆粒選自鍛制氧化鋁和鍛制二氧化硅。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述顆粒包括鍛制氧化鋁。5.根據(jù)權(quán)利要求l-4中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述顆粒的直徑為大約300納米或更小。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述涂層進一步包括粘合劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述粘合劑包括所述涂層的大約5至大約15重量％。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述第一和第二紡織品層的紗線或纖維包括選自凝膠紡絲超高分子量聚乙烯纖維、熔紡聚乙烯纖維、熔紡尼龍纖維、熔紡聚酯纖維、燒結(jié)聚乙烯纖維、聚芳酰胺纖維、PBO纖維、PBZT纖維、PIPD纖維、聚(6-羥基-2-萘甲酸-共-4-羥基苯甲酸)纖維、碳纖維、及它們的組合的纖維。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述紗線或纖維包括聚芳酰胺纖維。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述紗線或纖維包括聚對苯二甲酰對苯二胺纖維。11.根據(jù)權(quán)利要求1-1.0中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述紗線或纖維的韌度為大約i4克/旦尼爾或更高。12.根據(jù)權(quán)利耍求1,11中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述第一和第二紡織品層是包括多根紗線的機織織物。13.根據(jù)權(quán)利耍求1-12中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述紗線或纖維的直徑為大約100至大約1500旦尼爾。14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述第一和第二紡織品層的重量為大約4至大約10盎司/平方碼。15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述涂層包括所述第一和第二紡織品層總重的大約5重量％或更少。16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任何一項所述的耐穿刺復合物，其中所述復合物包括第三紡織品層，所述第三紡織品層包括多根韌度為大約8克/旦尼爾或更高的紗線或纖維，所述第三紡織品層具有上表面和下表面，所述第三紡織品層的上表面與所述第二紡織品層的下表面鄰接，其中所述第二紡織品層的下表面和所述第三紡織品層的上表面中的至少一個包括基于紡織品層總重的大約5重量％或更少的涂層。17.—種制造耐穿刺復合物的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供第一紡織品層和第二紡織品層，所述第一和第二紡織品層各自包括多根韌度為大約8克/旦尼爾或更高的紗線或纖維，且所述第一和第二紡織品層各自具有上表面和下表面，(b)使所述第一紡織品層的下表面和所述第二紡織品層的上表面中的至少一個與涂層組合物接觸，該涂層組合物包括多個直徑為大約20微米或更小的顆粒，(c)將步驟(b)中處理過的紡織品層千燥，以在所述第一紡織品層的下表面或所述第二紡織品層的上表面上產(chǎn)生涂層，和(d)將所述第一和第二紡織品層裝配在一起，使得所述第一紡織品層的下表面與所述第二紡織品層的上表面鄰接，從而制造耐穿刺復合物。18.根據(jù)權(quán)利要求i7所述的方法，其中所述涂層包括所述第一或第二紡織品層總重的大約]0重量％或更少。19.根據(jù)權(quán)利要求17或18中任何一項所述的方法，其中所述顆粒包括鍛制氧化鋁。20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中任何一項所述的方法，其中所述第一和第二紡織品層的紗線或纖維包括選自凝膠紡絲超高分子量聚乙烯纖維、熔紡聚乙烯纖維、熔紡尼龍纖維、熔紡聚酯纖維、燒結(jié)聚乙烯纖維、聚芳酰胺纖維、PBO纖維、PBZT纖維、PIPD纖維、聚(6-羥基-2-萘甲酸-共-4-羥基苯甲酸)纖維、碳纖維、及它們的組合的纖維。全文摘要耐穿刺復合物[100]包括第一紡織品層[102]和第二紡織品層[108]，其中的每一層均包括多根韌度為大約8克/旦尼爾或更高的紗線或纖維。將多層堆疊以使第二紡織品層的上表面[110]與第一紡織品層的下表面[106]鄰接。第一紡織品層[102]的下表面[106]和第二紡織品層[108]的上表面[110]中的至少一個包括基于紡織品層總重的大約10重量％或更少的涂層[120]，該涂層[120]包括多個直徑為大約20微米或更小的顆粒。涂層[120]還可以包括粘合劑。復合物[100]也可以與其它耐穿刺和/或防彈材料或部件組合使用。還提供了一種制造耐穿刺復合物的方法。文檔編號B32B5/26GK101291803SQ200680038773公開日2008年10月22日申請日期2006年10月16日優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日發(fā)明者T·E·馬布,王云章申請人:美利肯公司