防弹片材以及所述片材的用途制造技术

本发明专利技术涉及包含三层混合结构的防弹片材(12)，所述三层混合结构具有一个核心层(12‑1)和两个面层(12‑2；12‑3)，其中所述核心层包含由第一单向(UD)取向的纤维和基质材料构成的至少一个第一单层，并且其中每个面层包含分别由第二UD取向的纤维和第三UD取向的纤维构成的至少一个第二单层和至少一个第三单层，并且其中面层的刚度大于核心层的刚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防弹片材以及所述片材的用途本文中公开的实施方式涉及防弹片材、包含这种片材的制品及其制造方法。在本领域中，根据本专利技术的防弹片材通常被称为混合(hVdrid)防弹片材。所述实施方式特别适于促进防弹制品、优选地柔软的弹道制品(例如，防弹背心等)的制造。在优选的形式中，防弹片材是多-单层结构，所述结构包含由至少一个、优选地至少两个第一单层形成的核心层，所述第一单层由第一单向取向的增强纤维和任选地基质材料构成，所述核心层夹在各个面层之间，每个面层由至少一个、优选地至少两个第二单层形成，所述第二单层由第二单向取向的增强纤维和任选地基质材料构成。例如，从美国专利号4,623,574、5,766,725和7,527,854以及美国专利申请公开号2010/0064404(每个文件的全部内容通过引用明确并入本文中)中，包含多个单层的防弹片材是已知的，所述单层包含单向(UD)取向的增强纤维和基质材料。此外，从WO2012/150169中已知防弹片材。该出版物中公开了两层的混合结构，所述混合结构由包含第一种纱线的层压物的第一层(“第一堆叠”)和包含第二种纱线的层压物的第二层(“第二堆叠”)组成。第一种纱线和第二种纱线的线密度或厚度不同。第三页提到了一些基质材料，包括弹性体和环氧树脂。实施例公开了不同类型的芳族聚酰胺纤维和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物作为基质材料。没有提到基于3层纤维的混合结构。从WO2008/077605中已知防弹片材。该出版物公开了防弹片材的制造，其中由具有单向聚乙烯纤维和基质材料的单层逐渐建立防弹片材。实施例中公开的基质材料是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。此外还公开了防弹的模制制品，其基于压缩的防弹片材连同陶瓷冲击面，任选地连同在陶瓷冲击面和防弹片材之间的金属层。同样没有提到基于3层纤维的混合结构。从US2012/0156452还可知道防弹片材和复合制品。在该出版物中公开了具有多个纤维的复合结构，所述纤维至少部分地嵌入基质。纤维可以以(变化的)粘合水平粘附到基质上。纤维和基质之间的粘合水平可以在空间上在复合制品内变化，例如，沿着其中一个纤维的长度方向或在给定层中的多个纤维之间，或者粘合可以在复合制品的各层之间变化，意图增加复合制品的能量吸收，即提高复合制品的挡弹能力。还从WO2005/066577中已知防弹片材。在该出版物中公开了片材，其包含多个单层和在防弹片材的外表面处的多孔分离膜，所述单层是强度至少1.2GPa且模量至少40GPa的单向取向的纤维和粘合剂的单层。一直存在对改进的防弹制品的需求，所述防弹制品包括柔软的弹道制品和模制制品。这种改进可以包括具有改进的悬垂性的制品。改进的悬垂性指的是背心的穿着舒适度，同时防弹保护性能不会明显降低。或者，其可以涉及大致恒定的穿着舒适度，同时防弹保护性能得到改进。优选地，防弹保护被进一步改进。这种防弹保护可以涉及挡弹特性，通常被称为V50(其中50％的射弹被停止)，其也可以被表示为弹道能量吸收，或者V0(其中所述的射弹被防弹制品停止)，或者背面形变或创伤减小。防弹片材提供对诸如射弹和弹道碎片的防护。本专利技术具体涉及提供这样的防弹片材和由其制成的柔软的弹道制品。一般而言，本文所公开的实施方式涉及混合防弹片材，包含这种片材的制品及其制造方法。根据一些实施方式，防弹片材将包含核心层和面层。核心层可包含至少一个、优选地至少两个第一单层，所述第一单层由第一单向(UD)取向的纤维和基质材料构成，同时面层12-2和12-3可分别包含至少一个、优选地至少两个第二单层、第三单层，所述第二单层、第三单层分别由第二UD、第三UD取向的纤维(本文中也被称为UD纤维)和基质材料构成。一般来说，本专利技术的防弹片材(12)包含至少一个核心层12-1和编号为12-2、12-3的外层(本文中被称为面层)，由此形成′面层/核心层/面层′的3层混合结构。这些外层中的一个或者面层12-2通常将面对威胁或冲击，在本领域中被称为冲击面，而另一外层12-3将距离威胁最远。这种层在本领域中常被称为背面。核心层和面层可以由单层或者由预组装的单层集合(在本文中被称为子片材)逐渐建立。每个外层或面层可以相同或者具有不同的结构和/或组成。本专利技术的一个实施方式涉及包含三层混合结构的防弹片材(12)，所述三层混合结构包含核心层(12-1)和两个面层(12-2；12-3)，其中核心层包含至少一个、优选地至少2个第一单层，第一单层由第一单向(UD)取向的纤维和基质材料构成，并且其中每个面层(12-2；12-3)分别包含至少一个、优选地至少2个第二单层和至少一个、优选地至少2个第三单层，所述单层分别由第二UD取向的纤维和第三UD取向的纤维构成，并且其中面层的柔韧性大于核心层的柔韧性。本专利技术的实施方式涉及包含三层混合结构的防弹片材(12)，所述三层混合结构包含核心层(12-1)和两个面层(12-2；12-3)，其中核心层包含至少一个、优选地至少2个第一单层，第一单层由第一单向(UD)取向的纤维和基质材料构成，并且其中每个面层(12-2；12-3)分别包含至少一个、优选地至少2个第二单层和至少一个、优选地至少2个第三单层，所述单层分别由第二UD取向的纤维和第三UD取向的纤维构成，并且其中核心层12-1的柔韧性(即柔韧性的数值)为0.5至9N/kg/m2，并且其中面层的柔韧性大于核心层的柔韧性。在一个甚至更优选的实施方式中，核心层12-1的柔韧性是1至6N/kg/m2。在一个甚至还更优选的实施方式中，核心层12-1的柔韧性是2至4N/kg/m2。优选地，防弹片材、面层或核心层中的每个单层包含UD取向的增强纤维，其中每个单层中的纤维方向相对于相邻单层中的纤维方向是旋转的。在单层用于根据本专利技术的防弹片材中前，单层可以是预先组装。出于此目的，可以将一组2、4、6、8或10个单层进行堆叠，以使每个单层中的纤维方向相对于相邻单层中的纤维方向是旋转的，随后进行固结。固结可以通过使用压力和温度来实现，以形成预先组装的片材。用于固结的压力通常在1-100bar范围中，而固结时的温度典型地为60-140℃。一般而言，单层和子片材本身的制造是本领域技术人员已知的。这种子片材在本领域中常被称为′UD-片材′，其可以经由例如DSMDyneema来商业购得。子片材或核心层或面层中至少一个、优选地至少2个单层可以进一步包含所谓的分离膜或覆盖片材，其是厚度优选地为1至20微米、更优选地2至10微米的聚合物膜。分离膜可以包含聚乙烯、特别是超高分子量聚乙烯，聚丙烯，热塑性聚酯或聚碳酸酯。最优选地，由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯制成的双轴取向的膜被用作为分离膜。双轴取向可以通过双轴拉伸来获得。优选地，分离膜是至少4x双轴拉伸的、最优选地10至100x双轴拉伸的或双轴取向的膜。10至100x双轴取向的膜在本文中被理解为这样的膜，其是在两个垂直的方向上被拉伸的，使得膜的表面增加10至100倍。双轴拉伸的膜的优点是可以获得在一定重量上的甚至更高的防护水平。包括基质材料和纤维的重量的单层的重量或面密度典型地为至少25g/m2，有时在30至300g/m2之间，例如在30至280g/m2之间。根据一些实施方式，单层的重量或面密度为40至15本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含三层混合结构的防弹片材(12)，所述三层混合结构包含一个核心层(12‑1)和两个面层(12‑2；12‑3)，其中所述核心层包含由第一单向(UD)取向的纤维和基质材料构成的至少一个第一单层，并且其中每个面层(12‑2；12‑3)包含分别由第二UD取向的纤维和第三UD取向的纤维构成的至少一个第二单层和至少一个第三单层，并且其中所述面层的柔韧性大于所述核心层的柔韧性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.07 EP 15162583.7;2015.02.06 SG 102015009491.包含三层混合结构的防弹片材(12)，所述三层混合结构包含一个核心层(12-1)和两个面层(12-2；12-3)，其中所述核心层包含由第一单向(UD)取向的纤维和基质材料构成的至少一个第一单层，并且其中每个面层(12-2；12-3)包含分别由第二UD取向的纤维和第三UD取向的纤维构成的至少一个第二单层和至少一个第三单层，并且其中所述面层的柔韧性大于所述核心层的柔韧性。2.根据权利要求1或2所述的防弹片材，其中所述第一UD纤维、第二UD纤维和第三UD纤维中至少一个由有机纤维形成，所述有机纤维选自如下组成的组：芳族聚酰胺纤维、液晶聚合物纤维和梯状聚合物纤维、聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯腈纤维。3.根据权利要求4所述的防弹片材，其中所述第一UD纤维、第二UD纤维和第三UD纤维中至少一个由如下形成：超高分子量(UHMW)聚乙烯纤维、聚苯并咪唑纤维、聚(1，4-亚苯基-2，6-苯并双恶唑)纤维和聚(2，6-二咪唑并[4，5-b-4′，5′-e]吡啶亚基-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基)纤维。4.根据前面权利要求中任意一项所述的防弹片材，其中所述核心层和面层的所述基质材料以各自核心层和面层的总质量的至多20质量％的量存在。5.根据前面权利要求中任意一项所述的防弹片材，其中所述基质材料由选自如下组的至少一种材料构成，所述组由聚丁二烯、聚异戊...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智轶，
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