多层复合材料及制造方法技术

本发明专利技术涉及结构多层复合材料，其包含与至少一个单层接触的皮革层，所述单层包含平行排列的纤维和基质材料。所述复合材料还可包含膜层(一个或多个)，所述膜层可以是可透气和/或防水的。结构多层复合材料适用于衣服和户外装备和服装。

Multilayer Composites and Manufacturing Methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层复合材料及制造方法本专利技术一般性地涉及可用作防弹毯的多层复合材料，尤其涉及包含与单层人造纤维接触的皮革层的多层复合材料，及其制造方法。防弹毯是世界各地执法部门和军队中使用的防弹装备的部件。除其他应用外，防弹毯尤其可用作炸弹爆炸保护的覆盖物。例如，Carter等人在美国专利No.7,389,718中已经公开了防弹毯。该文献公开了一种防弹毯，其包括封装在外壳中的内部防弹芯。内部防弹芯覆盖有内部覆盖物。内部防弹芯可以基于高性能纤维，例如芳族聚酰胺或超高分子量聚乙烯(“UHMWPE”)。Carter进一步公开了使用芳族聚酰胺板作为内部防弹芯的用途，并且内部覆盖物可以由尼龙制成。此外，Carter教导外壳可以由织物、乙烯基树脂、皮革或其他柔软材料制成。尽管该文献公开了具有可接受性能的产品，但仍然存在不断地推动开发进一步改进的多层复合材料产品(例如防弹毯)的动力。在本公开的各种实施方式中，描述了多层复合材料，其在强度重量比、减小的厚度和额外的美观方面具有进一步的改进。在本公开中，本专利技术的产品将被称为结构多层复合材料。一般而言，本专利技术提供了一种结构多层复合材料，其包含：皮革层；以及与该皮革层接触的单层。单层可以包含与基质材料一起在单纤维方向上排列的平行的纤维。单层也可称为单向层。在一些方面，多层复合材料可包含一个或多个粘合(bonded)在其上的额外单层，形成多个层的层叠物，其中皮革层是其中的一个外层。每个连续的单层可以相对于相邻单层偏移(offset)高达90°，使得一个单层中的平行的纤维相对于相邻层中的平行的纤维处于不同的方向。以这种方式，可以使用许多单层并且纤维方向可以永远不会重复，或者几个单层可以彼此偏移，直到在某点处层中的纤维方向与层叠物中进一步较低的单层重复。每个连续单层可包含在基质材料中的平行的纤维。每个单层的基质材料可以具有不同的组成或者相同的组成。在各种实施方式中，包含皮革层和一个或多个单层的多层复合材料还可包含至少一个聚合物膜，该聚合物膜与任意一个单层接触，以形成复合材料的外层。以这种方式，单层的层叠物可以包括复合材料的芯，该复合材料具有皮革层和作为两个暴露的外层的膜层。在各种示例中，一个或多个膜层可以是防水/可透气的膜，或者防水和不可透气的膜，或者可湿气通过的和可蒸汽通过的(moisturepassiveandvaporpassive)任何组合。在各种实施方式中，在该一个或多个单层中所使用的纤维可以具有至少0.5GPa的强度。在其他示例中，纤维可以具有至少2.5GPa的强度。纤维可包含UHMWPE或一些其他合成纤维。例如，纤维可包含特性粘度为至少4dl/g的UHMWPE纤维。在多层复合材料内该一个或多个单层的每个单层可包含基质材料，例如其中纤维是被涂布的或嵌入的。基质材料的示例包括聚丙烯酸酯、用丙烯酸酯基团官能化的聚合物、和聚氨酯。基质材料可以具有至少3MPa的刚度。在任意一个单层中的纤维密度可以是1至50克/平方米(g/m2或“gsm”)。本公开还提供一种制造多层复合材料的方法，其包括：提供包含皮革层、至少一个单层和可选地至少一个聚合物膜层的组件，所述单层包含基质材料和平行排列的纤维，所述组件具有两个外表面，其中一个外表面是皮革层；并且，在至少5bar的压力、优选地至少6bar的压力和35至120℃的温度下压缩该组件。在压缩期间，覆盖物可以布置于一个或两个外层上，并且覆盖物可以是在压缩步骤后能够与多层复合材料移除的。这样的覆盖物可以具有纹理，因此覆盖物上的图案或纹理可以压印在复合材料的任意一个外层或两个外层上。本文中所描述的结构多层复合材料可用于制造鞋类、运动装备、衣服、行李箱、动物皮革制品、箱包、帽子、夹克、钱包、手提包、袋、家具装饰品和手套。图1以横截面的方式描绘了根据本公开的结构多层复合材料(S)的一个实施方式，其包含：(10)皮革层；(20)第一单层；(30)可选的第二单层；(40)可选的第三单层；(90)可选的第n(4<n<8)单层；以及(100)膜层；并且图2以透视图的方式描绘了结构多层复合材料(S)的一个实施方式，其包含通过向折叠线区域施加低压(小于5bar)而形成的折叠线(500)。根据本专利技术的结构多层复合材料包含与第一单层(20)接触的皮革层(10)，该单层包含基质材料和平行排列的纤维。在本领域中，包含基质材料和平行排列的纤维的这种单层也被称为单向层。例如，本文中的单层可包含嵌入在基质材料中的平行的纤维。在本专利技术的上下文中，“皮革”是指来自各种动物来源(通常称为天然来源)的天然皮革。在本专利技术的另一个实施方式中，本专利技术的结构多层复合材料包含人造皮革或仿制皮革，而不是天然皮革。用于本文中的结构多层复合材料中的皮革可以来源于动物生皮，通常来自牛，但也可以来自爬行动物、鸟类或其他动物。常用的皮革类型来自奶牛(cow)、小牛(calf)、绵羊和水牛。更多的奇异皮革可以有鱼类来源，例如鲑鱼或鳗鱼皮，或者可以来自例如蛇、鳄鱼(crocodile)、钝吻鳄(alligator)、袋鼠、鸡或大象。天然皮革包括粒面皮革，包括全粒面革、头层粒面革(topgrain)和正绒面革(经过砂磨或抛光的头层粒面牛皮革)，和真皮皮革(coriumleather)，包括绒面革(suede)，以及(成品)剖层革。皮革可以进行处理，例如鞣制、着色、调理、打蜡、砂磨、抛光、工装(tooling)或压花。在本专利技术的一个优选实施方式中，在形成本专利技术的结构多层复合材料之后或期间对皮革进行压花。或者，可以在复合材料形成之前进行皮革的压花。皮革可以经由苯胺、半苯胺或着色技术来着色，并且可以包括面漆，例如蜡涂饰剂或抛光剂。本文中使用的皮革层可以具有任意厚度。在各种实施方式中，典型的厚度范围在0.5-6mm之间。优选地，皮革的厚度范围为0.7-4mm，更优选0.7-2.8mm。根据本专利技术的优选的结构多层复合材料包含小牛皮作为皮革层，并且优选地小牛皮的厚度为0.7-2.4mm，更优选0.7-1.6mm。已发现这些厚度范围提供最佳的结构多层复合材料。本领域技术人员将理解，本专利技术还可以应用于包含皮革替代品和人造皮革或仿制皮革的结构多层复合材料中，例如由海带、树皮或树皮布制成的所谓的海洋皮革，通常来自栓皮栎的软木革，基于天然纤维的替代品，例如来源于竹子和菠萝等多种来源的纤维素纤维，基于蘑菇的材料，例如MuSkin，以及轧光棉。在各种示例中，在这些替代皮革中可以包含再循环物质。人造皮革包括例如聚氨酯、乙烯基树脂和丙烯酸基人造皮革，以及它们的组合。此外，本文中可使用人造革和聚酯基皮革替代品，例如再生聚酯(PET)、可降解聚氨酯，和与原始(人造)皮革材料相比，根据本专利技术的复合材料的优点是一致性增加，因而产品更好地保持其原始形状和尺寸并且不易于下垂。此外，它们更耐用，这意味着如果它们在边缘上弯曲，例如以诸如5毫米或更小的低弯曲半径弯曲，它们能够更好地保持其形状。本专利技术的一个特别优选的实施方式涉及一种基于纸材而非皮革的复合材料。这种纸可能是皮革纸(也称为羊皮纸)，也可以是打印纸、书写纸、绘图纸、相纸、手工纸和卡片。纸的厚度通常表示为每单位表面积的重量，在60g/m2至200g/m2之间(在23℃/50％RH的环境条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料，其表面的至少90％是结构多层复合材料(S)，所述结构多层复合材料(S)包含与第一单层(20)接触的皮革层(10)；所述第一单层(20)包含第一基质材料和在第一纤维方向上排列的平行的UHMWPE纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 US 62/440,0141.一种复合材料，其表面的至少90％是结构多层复合材料(S)，所述结构多层复合材料(S)包含与第一单层(20)接触的皮革层(10)；所述第一单层(20)包含第一基质材料和在第一纤维方向上排列的平行的UHMWPE纤维。2.如权利要求1所述的多层复合材料，其还包含与所述第一单层(20)接触的第二单层(30)，所述第二单层(30)包含第二基质材料和在第二纤维方向上排列的平行的纤维，其中在所述复合材料中所述第一单层(20)相对于所述第二单层(30)旋转，使得所述第二纤维方向相对于所述第一纤维方向偏移至多90度。3.如权利要求2所述的多层复合材料，其还包含平行的纤维的额外单层，每个单层包含基质和平行的纤维，所述单层层叠并排布在所述多层复合材料中，使得所述额外单层中的一个单层与所述第二单层接触，并且其中每个连续的单层相对于相邻单层旋转，使得纤维方向在每个连续层中偏移。4.如权利要求1、2或3所述的多层复合材料，其还包含与单层接触的聚合物膜(100)，以形成所述复合材料的外层。5.如权利要求4所述的多层复合材料，其中所述膜是防水/可透气的。6.如前面权利要求中任一项所述的多层复合材料，其中所述纤维的强度是至少0.5GPa。7.如前面权利要求中任一项所述的多层复合材料，其中所述纤维的强度是至少2.5GPa。8.如前...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦斯利·爱德华·哈特彻尔，克里斯托弗·迈克尔·亚当斯，
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