用于制造多层材料片的方法、多层材料片及其用途技术

本发明专利技术涉及用于制造多层材料片的方法、多层材料片及其用途。本发明专利技术涉及一种用于制造包含单向高性能纤维的多层材料片的方法，该方法包括下列步骤：将纤维以平行方式放置；固结纤维以得到单层；层叠至少两个单层，使得一个单层中的纤维方向与相邻单层中的纤维方向成角α；固定，其中至少两个单层的叠层经受压力和温度处理，持续时间为至少2秒，随后在压力下将所述叠层冷却到120℃或更低的温度。本发明专利技术还涉及可通过本发明专利技术的方法得到的多层材料片。该多层材料片具有降低的液体吸收。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】用于制造多层材料片的方法、多层材料片及其用途 本申请是申请日为2010年12月16日的中国专利申请201080057938. 7(PCT/ EP2010/069939)的分案申请。 本专利技术涉及一种用于制造备多层材料片的方法、多层材料片本身及其在防弹应用 中的用途。 从EP-A-0191 306中已知一种用于制造多层材料片的方法。该文献在一个实施例 中公开了单向高强度聚乙烯纤维的排列，并用27. 3wt%的Kraton弹性体在二氯甲烷作溶 剂的溶液来浸渍该纤维。所得到的片在滚筒式提升机上制成，通常产生长/宽比小于2的 片。 用根据现有技术的方法制造的多层材料片与液体接触时，可能发生对这些液体的 一定吸收。这种情况可能是用例如液体洗涤剂清洗防弹背心时，也可能是防弹产品与例如 煤油或水接触时。多层材料片的高液体吸收是不优选的。 因此，本专利技术的目标是提供一种用于制造与已知多层材料片相比具有较低的液体 吸收的多层材料片的方法。 本专利技术的目标通过一种用于制造含有单向高性能纤维的多层材料片的方法而实 现，该方法包括下列步骤： a.将所述纤维以平行方式放置； b.固结所述纤维以得到单层； c.层叠至少两个单层，使得一个单层中的纤维方向与相邻单层中的纤维方向成角 α ; d.固定（fixation)，其中至少两个单层的叠层经受压力和温度处理，所述处理的 特征在于，在至少0. 5MPa的压力和低于纤维的熔点或降解温度（对于纤维来说是最低的那 个）的温度下，压力处理的持续 时间为至少2秒，随后在压力下使至少两个单层的叠层冷却到120°C或更低的温 度，优选为80°C或更低的温度。 通过该方法，得到具有降低的液体吸收的多层材料片。一个额外的优点是多层材 料片的良好的防刺性能增大。 在根据本专利技术的方法中所用的高性能纤维的拉伸强度为至少1. OGPa，拉伸模量为 至少40GPa，这是本身已知的。纤维具有细长形状，其长度尺寸远大于其宽度、厚度或横截面 的尺寸。术语"纤维"包括单丝、多丝纱线、带、条、丝带、定长纤维、和其它具有规则或不规 则横截面的细长物体。在一个具体的实施方式中，"纤维"指的是具有横截面纵横比为1-5 的细长形状的物体。"横截面的纵横比"在本文中理解为纤维的横截面的最大尺寸除以纤维 的横截面的最小尺寸。例如，具有圆形横截面的纤维的横截面纵横比为1。对于纤维在防弹 制品中的应用来说，必要要的是纤维具有高拉伸强度、高拉伸模量和/或高能量吸收。优选 地，纤维的拉伸强度为至少1. 2GPa，拉伸模量为至少40GPa，更优选地，纤维的拉伸强度为 至少2. OGPa，甚至更优选地，纤维的拉伸强度为至少3. OGPa，最优选地，纤维的拉伸强度为 至少 3. 6GPa。 高性能纤维优选包含如下聚合物，所述聚合物选自由下列组成的组：聚烯烃，聚 酯，聚乙烯醇，聚丙烯腈，聚酰胺（尤其是聚（对亚苯基对苯二甲酰胺）），液晶聚合物和梯 状聚合物，诸如聚苯并咪唑或聚苯并噁唑，尤其是聚（1，4_亚苯基_2,6_苯并二噁唑）或聚 (2,6-二咪唑并吡啶-1，4-(2,5-二羟基）亚苯基）。 在一个优选的实施方式中，聚烯烃包含聚乙烯和聚丙烯。优选地，聚烯烃包含 重均分子量为至少400, 000g/mol、更优选至少800, 000g/mol、甚至更优选重均分子量 为至少1，200, 000g/m〇l的高分子量聚乙烯，更优选地，聚烯烃包含重均分子量为至少 2, 500, 000g/mol的超高分子量聚乙烯。优选地，使用由例如GB-A-2042414和GB-A-2051667 所述的凝胶纺丝法制备的聚乙烯丝线组成的聚乙烯纤维。 在另一个优选的实施方式中，高性能纤维包含基于对苯二甲酸单体的聚酰胺，即， 所谓的芳族聚酰胺纤维，例如聚（对亚苯基对苯二甲酰胺）、聚（间亚苯基对苯二甲酰胺） 以及共聚物，例如聚（对亚苯基对苯二甲酰胺3,4' -氧二亚苯基对苯二甲酰胺）。 在根据本专利技术的方法中，纤维以平行方式放置可以通过下列方法进行：例如从纺 丝机上的纤维线轴通过梳子拉多根纤维，从而使其在一个平面内以平行方式取向。例如通 过如下进行纤维的固结从而使其保持平行方式：将至少部分纤维包埋在塑性材料（塑性材 料在该方法中充当基质材料），并且将纤维结合或保持在一起。这种将至少部分纤维包埋在 塑性材料中从而将平行排列的纤维固结成单层是本领域公知的，这可以通过如下进行：例 如向纤维中加入溶液或分散体形式的基质材料，随后例如蒸发溶剂。通过这种方法得到单 层，这表示基本上平行的纤维的层固结在一起，从而使它们保持其平行方式。 充当基质材料的塑性材料可以由聚合物材料组成，并且可选地包含聚合物常用的 填充剂。所述聚合物可以是热固性材料或热塑性材料或二者的混合物。 在例如W0-A-91/12136(第15页第26行到第21页第23行）中列举了适合用作 塑性材料的热固性材料和热塑性材料。优选地，从热固性聚合物组中选择乙烯基酯、不饱和 聚酯、环氧树脂或酚醛树脂作为基质材料。在固结之前，这些热固性聚合物通常在部分固定 的条件下（所谓的B阶段）存在于单层中。从热塑性聚合物的组中，优选选择聚氨酯，聚 乙烯基类，聚丙烯酸类（polyacyls)，聚烯烃，或热塑性、弹性的嵌段共聚物（例如聚异戊二 烯-聚乙烯-丁烯-聚苯乙烯或聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物）作为基质 材料。 在一个优选的实施方式中，使用软塑料，特别地，塑性基质材料优选是在25°C下拉 伸模量为至多41MPa (根据ASTM D638在25°C下测定）的弹性体，如EP-A-0191 306 (其通 过引用全部结合在本文中）中所提到的。优选地，塑料的断裂伸长率大于增强纤维的断裂 伸长率。优选地，基质的断裂伸长率为3-500 %。 在另一个优选的实施方式中，所用的基质材料包含聚氨酯。更优选地，所述聚氨酯 是聚醚氨酯（即，基于聚醚二醇），因为其能在较宽的温度范围内提供良好的性能。在一个 具体的实施方式中，聚氨酯或聚醚氨酯是基于脂肪族二异氰酸酯，因为这能进一步改善多 层材料片的颜色稳定性。 这种基质材料甚至进一步降低多层材料片的吸收。单层中塑性材料的含量被选择 地非常低，例如用于节省重量。优选地，相对于单层的总重，塑性材料的含量低于30wt. %。 更优选地，其含量低于20wt. %，甚至更优选低于15wt. %。最优选地，单层中塑性材料的含 量低于lOwt. %。 至少两个所述单层被层叠（并旋转），从而使一个单层中的纤维方向与相邻单层 中的纤维方向成角α (不为〇度）。当该角α为至少30°时得到很好的结果，优选该角α 为至少45°。更优选地，该角α介于50°和90°之间，甚至更优选，该角α介于75°和 90°之间。 叠层是连续的叠层，这表示长度方向是宽度方向的至少10倍，更优选是宽度方向 的至少30倍，最优选是宽度方向的至少30倍。至少两个纤维层的叠层、优选至少两个单层 的叠层优选是相互连接的，例如通过压延或其他方式使其所述至少两个纤维层或所述至少 两个单层至少局部粘附。选择压延条件（例如温度和压力）要足够高以防止叠层分层，而另 一方面不能过高以防止纤维性能恶化，例如，由于纤维的熔融（这适于通过已知的技术，例 如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造包含单向高性能纤维的多层材料片的方法，所述方法包括下列步骤：a.将所述纤维以平行方式放置；b.固结所述纤维以得到单层；c.层叠至少两个单层，使得一个单层中的纤维方向与相邻单层中的纤维方向成角α；d.固定，其中至少两个单层的叠层经受压力和温度处理，所述处理的特征在于，在至少0.5MPa的压力和低于纤维的熔点或降解温度的温度下，压力处理的持续时间为至少2秒，随后在压力下使所述至少两个单层的叠层冷却到80℃或更低的温度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：科恩·普特恩范，约翰尼斯·玛利亚·麦瑟斯·威尔姆斯，尓斯特·詹·范科林肯，哈姆·范德威尔夫，伦纳德·约瑟夫·阿诺德·尼兰贝，鲁洛夫·马里萨恩，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL