复合防弹层压件制造技术

一种未固结的抗冲击和抗穿透的层压件，该层压件包括多个交叉合叠片材，每个交叉合叠片材进一步包括(i)第一和第二纤维或非纤维超高分子量聚乙烯层和(ii)第一和第二热塑性粘合剂层，每个粘合剂层具有不大于5gsm的基重，其中，(a)这些聚乙烯层和热塑性粘合剂层在该片材内交替，(b)将至少50％的聚乙烯层布置成使得该第一聚乙烯层的取向相对于该第二聚乙烯层的取向偏移，并且(c)该多个交叉合叠片材形成堆叠件，该堆叠件当经受在255巴的压力和132℃的温度下的压实时将不会在前两分钟内遭受大于8巴的压力损失，如通过测试方法B测量的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合防弹层压件
技术介绍
1.
本专利技术涉及适合用于硬装甲的抗冲击和抗穿透的层压件。2.相关技术的说明Holmes的美国专利4,309,487描述了由一层或多层单向取向的聚乙烯膜或纤维组成的层压装甲结构，这些聚乙烯膜或纤维被定位成使得相邻单元的取向线彼此成角度。这些层的粘合仅通过向定位层的复合物施加热和压力来实现。Lyons等人的美国专利7,972,679披露了具有夹层型结构的防弹模制物品，其包括围绕第二高模量材料的内部部分的第一高模量材料的两个外部部分。这些外部部分由粘合剂涂覆的交叉合叠非纤维超高分子量聚乙烯带的多个交错层组成。内部部分由嵌入在树脂中的高模量交叉合叠纤维的多个交错层组成。交错层的堆叠件在高温和高压下被压缩以形成包括高模量材料混合物的混合夹层防弹模制物品。已经发现，混合结构的防弹性高于具有可比较的面密度的整体式结构的防弹性。Lyons等人的美国专利7,976,932传授了一种防弹面板，该防弹面板包括冲击面部分和背衬部分。该冲击面部分包括非纤维超高分子量聚乙烯带的多个交错层。该背衬部分包括超高分子量聚乙烯的交叉合叠纤维的多个交错层。交错层的整个堆叠件在高温和高压下被压缩以形成在一例具有冲击面的防弹面板。已经发现，随着冲击面部分相对于背衬部分的重量比减小，防弹性增加。与交叉合叠的高模量纤维的严格交错层的整体式结构相比，具有面板总重量的至多40％的具有带冲击面的复合面板表现出改善的防弹特性。Bovenschen等人的美国专利8,197,935披露了一种防弹模制物品，其具有包括增强细长体的片材的压缩堆叠件，其中这些细长体中的至少一些是具有至少100,000克/摩尔的重均分子量和至多6的Mw/Mn比的聚乙烯细长体。Geva等人的美国专利7,993,715涉及具有彼此以一定角度交叉合叠并且压缩的多个单向取向的聚乙烯层的聚乙烯材料，每个聚乙烯层由超高分子量聚乙烯构成并且基本上不含树脂。本专利技术进一步涉及包括或结合本专利技术的聚乙烯材料的防弹制品以及结合其的材料和制品的制备方法。超高分子量聚乙烯连续长丝或纤维可以通过凝胶纺丝工艺来生产。然后可以将多个此类长丝进行组合以形成纱。此类复丝纱是分别从霍尼韦尔国际公司(HoneywellInternationalInc.)或DSM以商品名SPECTRA和DYNEEMA可获得的。描述这种技术的示例性专利公开是US2011/0266710、US2011/083415、US2006/051577以及US6689412。粘合剂用于在UHMWPE膜的两个片材之间提供粘合的用途是本领域内已知的。然而，这些粘合剂基质在这些UHMWPE层之间熔化，并且因此倾向于充当润滑剂，使得片材和粘合剂的多层组合件在需要高压的制造条件下不稳定。当在压力下时，这些片材相对于彼此移动以便缓解小的应力不平衡。如果这些UHMWPE片材移位，则潜在地损害了最终制品的“尺寸稳定性”(也就是说其形状和适用性)。此外，片材滑动在生产过程中还会存在安全问题。多层片材和粘合剂组合件的尺寸稳定性随着该组合件的厚度增加进一步下降。在此上下文中，尺寸稳定性是制品模制后的形状相比于模制前形状的比较。理想地，这两种形状应该相同，没有横向移动。因此，仍然存在对提供多层片材和粘合剂组合件的需求，其中相邻片材将不会在压制或层压过程中相对于彼此移动。
技术实现思路
本专利技术涉及一种未固结的抗冲击和抗穿透的层压件，该层压件包括多个交叉合叠片材，每个交叉合叠片材进一步包括(i)第一和第二纤维或非纤维超高分子量聚乙烯层和(ii)第一和第二热塑性粘合剂层，每个粘合剂层具有不大于5gsm的基重，其中，(a)这些聚乙烯层和热塑性粘合剂层在该片材内交替，(b)将大于50％的聚乙烯层布置成使得该第一聚乙烯层的取向相对于该第二聚乙烯层的取向偏移，并且(c)该多个交叉合叠片材形成堆叠件，该堆叠件当经受在255巴的压力和132℃的温度下的压实时将不会在前两分钟内遭受大于8巴的压力损失，如通过测试方法B测量的。附图说明图1示出了通过交叉合叠片材的横截面。图2示出了通过包括多个交叉合叠片材的层压件的横截面。具体实施方式本章节引用的规范的日期和/或发布如下：2011年9月发布的ASTMD7744-11“StandardTestMethodforTensileTestingofHighPerformancePolyethyleneTapes[高性能聚乙烯带的拉伸测试的标准测试方法]”。2007年3月发布的ASTMD4440-07，“StandardTestMethodforPlastics：DynamicMechanicalProperties：MeltRheology[塑料的标准测试方法：动态机械性能：熔体流变学]”。交叉合叠片材交叉合叠片材在图1中的10处示出，并且包括分别示出为11和12的第一和第二超高分子量聚乙烯(以下称为UHMWPE)层以及分别示出为13和14的第一和第二热塑性粘合剂层。UHMWPE是指由具有至少2百万的粘均分子量的聚乙烯聚合物制成的膜或纤维。在一些实施例中，分子量在2-6百万或甚至3-5百万之间。更优选地，粘均分子量为至少4百万。合适的聚乙烯材料的实例是来自密歇根州奥本山泰科纳工程聚合物公司(TiconaEngineeringPolymers，AuburnHills，MI)的TiconaGUR和来自纽约州莱伊布鲁克三井化学美国公司(MitsuiChemicalsAmerica，Inc.，RyeBrook，NY)的Hi-ZEXMILLIONTM。在膜的情况下，每个膜UHMWPE层是非长丝的并且是高度取向的。高度取向的是指在一个方向(通常是产生取向膜层的方向)上的模量比在任何其他方向上大至少10倍。优选地，在一个方向上的模量比在任何其他方向上大至少20倍并且更优选地大至少30倍。图1中的两个取向膜层11和12用粘合剂层13和14组合以形成交叉合叠片材10，其中第一UHMWPE层11的取向相对于第二膜UHMWPE层12的取向偏移。优选地，两个取向UHMWPE层11和12具有彼此基本上正交的取向。“基本上正交的”是指两个片材以90+/-15度的角度相对于彼此定位。这有时被称为0/90布置。第一和第二热塑性粘合剂层13和14如图1所示定位。图1中所描绘的交叉合叠片材10包括两个UHMWPE层和两个粘合剂层。这是优选的构造，然而片材可以包括多于两个UHMWPE层或多于两个粘合剂层，例如呈0/90/0/90布置，其中有四个UHMWPE层。如在此使用的术语“膜”是指具有约至少10mm或更大、优选地大于约20mm、更优选地大于约30mm并且甚至更优选地大于约40mm的宽度的通常矩形横截面并且具有光滑边缘的UHMWPE产品，并且特别用于区别约3mm宽或更窄的“纤维状”UHMWPE产品。本专利技术的UHMWPE膜包括至少约25mm的宽度，在0.03mm与0.102mm之间的厚度和在ASTMD7744中定义为“M1”的至少约100N/Tex、优选至少约120N/Tex、更优选至少约140N/Tex、并且最优选至少约160N/Tex的第一模量。在一些实施例中，与具有与厚度基本上相似的宽度的纤维状UHMWPE不同，该膜具有非常高的宽度与厚度比率。根据本专利技术的U本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种未固结的抗冲击和抗穿透的层压件，该层压件包括多个交叉合叠片材，每个交叉合叠片材进一步包括(i)第一和第二纤维或非纤维超高分子量聚乙烯层和(ii)第一和第二热塑性粘合剂层，每个粘合剂层具有不大于5gsm的基重，其中，(a)这些聚乙烯层和热塑性粘合剂层在该片材内交替，(b)将大于50％的聚乙烯层布置成使得该第一聚乙烯层的取向相对于该第二聚乙烯层的取向偏移，并且(c)该多个交叉合叠片材形成堆叠件，该堆叠件当经受在255巴的压力和132℃的温度下的压实时将不会在前两分钟内遭受大于8巴的压力损失，如通过测试方法B测量的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.20 US 15/1332831.一种未固结的抗冲击和抗穿透的层压件，该层压件包括多个交叉合叠片材，每个交叉合叠片材进一步包括(i)第一和第二纤维或非纤维超高分子量聚乙烯层和(ii)第一和第二热塑性粘合剂层，每个粘合剂层具有不大于5gsm的基重，其中，(a)这些聚乙烯层和热塑性粘合剂层在该片材内交替，(b)将大于50％的聚乙烯层布置成使得该第一聚乙烯层的取向相对于该第二聚乙烯层的取向偏移，并且(c)该多个交叉合叠片材形成堆叠件，该堆叠件当经受在255巴的压力和132℃的温度下的压实时将不会在前两分钟内遭受大于8巴的压力损失，如通过测试方法B测量的。2.如权利要求1所述的层压件，其中，该热塑性粘合剂具有通过测试方法A测定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：JN辛格勒特里，LA卡尔巴祖儿，WG卡姆浦尔特，TA利伯特，BB索尔，KC哈尔丁，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国,US