用于制备单层复合制品的方法、单层复合制品和防弹制品技术

一种用于制备单层复合制品的方法，所述制品包含单向排列的高性能聚烯烃纤维，所述方法包括如下步骤：使所述纤维以共面平行方式布置，使所述纤维固结从而得到所述单层复合制品，其特征在于，所述方法包括在布置所述纤维的步骤以后，并且在固结所述纤维的步骤的以前或以后，拉伸所述纤维的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备单层复合制品的方法、单层复合制品和防弹制品本专利技术涉及一种用于制备单层复合制品的方法，所述制品包含单向排 列的高性能聚烯烃纤维，所述方法包括如下步骤 -使所述纤维以共面平行的方式布置， -使所述纤维固结从而得到所述单层复合制品。本专利技术还涉及上述单层复合制品以及含有所述单层复合制品的防弹制 品。防弹制品例如可以用在钢盔中，用作防弹背心中的衬芯，用作军用车 辆的盔甲和用在防弹板中。EP-A-833742中公开了这种类型的防弹制品。已知防弹制品已经对于 诸如榴霰弹或子弹的射弹的冲击提供了良好的防护。可以通过能量吸收 (Eabs)或比能量吸收(SEA)来量化防护等级，所述比能量吸收是在受 到射弹冲击时单位面密度的制品可以吸收的能量的量度。尽管已知防弹制品对于射弹的冲击已经提供了良好的防护，但是仍需 要对于各种射弹尤其是子弹形式的射弹的冲击可以提供更佳防护的防弹制P叩o因此，本专利技术的目的在于，提供一种制备单层复合制品的方法，所述 单层复合制品当被应用于防弹制品中时改善防护能力。令人惊讶地，这个目的通过一种用于制备单层复合制品的方法来实 现，所述方法包括，在使所述纤维以共面平行的方式布置的步骤以后，并 且在使单层复合制品中的所述纤维固结的步骤以前或以后，拉伸所述纤维 的步骤。包含通过本专利技术的方法制成的复合物的防弹制品具有明显改善的防护 能力。仅仅通过在纤维的制造过程中进一步拉伸纤维不能得到上述防护水 平。 一个原因是，在制造过程中进一步拉伸纤维会使纤维发生频繁断裂， 这对于平稳地制造具有高品质和稳定品质的纤维是有害的。由于达到了惊人的高防护水平，现在不仅可以得到在给定定重量下具有甚至更高水平的防护能力的制品，而且可以得到在明显较低的重量下也 具有与已知制品相同防护水平的制品。在一些应用中，低的单位面积重量 是非常重要的。例如对于人身防护装置(诸如头盔、盾牌、鞋子等)中的 应用就是这样的。对于在例如直升飞机、摩托车和高速运动性战斗用车辆 中应用的防弹制品，轻质也是必需的。在本申请的上下文中，单层复合制品意指一层基本上共面平行的纤 维，所述纤维被固结从而保持其共面平行的方式。优选地，塑料例如通过 以所述塑料用作基质材料并将纤维结合在一起的方式将所述纤维部分或全部包埋在所述塑料中，来用于固结。例如EP-B-0191306和WO95/00318中公开了这样的单层复合制品和得到这样的单层复合制品的方法。可以例如通过如下方式得到单层复合制品从位于纤维绕线筒架上的绕线筒经由梳机上方拉出多根纤维从而使其以共面平行方式在一个面上定向，然后例如 通过将所述纤维包埋在塑料基质材料中而使所述纤维以共面平行方式固 结。可以在用于生产单层复合制品的生产线上的任意位置处通过提高纤维 的运输速率来拉伸纤维。优选地，这通过在至少第一和至少随后的第二运 输辊上运输纤维来实现，所述第二运输辊表面处的切向速率高于第一辊表 面处的切向速率。纤维的速率等于运输辊表面处的切向速率，切向速率等 于辊的角速度和其半径的乘积。为了减少辊表面上的纤维打滑，纤维与辊的接触面优选较大。最优选 地，使用两套辊，在一套辊中切向速率相同，其中，第一套包括第一运输 辊，第二套中包括第二运输辊。如果第二辊的切向速率是第一辊的切向速率的至多3倍，那么得到非 常好的结果。更优选地，第二辊的切向速率是第一辊切向速率的至多2 倍，更优选至多1.5倍。优选地，第二辊的切向速率是第一辊的切向速率 的至少1.05倍，更优选至少1.10倍，甚至更优选至少1.15倍，最优选至 少1.25倍。可以在任何温度下拉伸纤维，条件是，温度不会高到使纤维的机械性 能受损。因此，优选在低于160'C的温度下拉伸纤维。在纤维以高分子量聚乙烯为基础的情况下，优选在低于155。C的温度下拉伸纤维。为了降低拉伸纤维所必须施加的作用力，在升高的温度下实施拉伸，例如在60-160 "C下。优选地，在高于14(TC的温度下，更优选在高于145"C下拉伸纤 维。如果在拉伸后立即使纤维骤冷至较低温度，优选低于IOO'C，更优选 低于8(TC，最优选低于60°C，那么得到良好的结果。通过在第二运输辊 上或者在第二运输辊后紧接着的另一辊上冷却纤维来有利地实施骤冷。还 可以通过如下来冷却纤维采用塑料基质材料的水基乳液喷射纤维。可以 将纤维保持在拉伸温度下约10秒至约5分钟。在此情况下，在将纤维加 热到拉伸温度的过程中开始拉伸，或者如果纤维己经达到拉伸温度则尽可 能快地开始拉伸。加热纤维可以通过将纤维运送通过烘箱来简单地实现， 所述烘箱位于生产线上第一运输辊和第二运输辊之间。优选地，在拉伸步 骤以前和以后，在加热和冷却过程中使纤维保持在张力下。在本专利技术的制备单层复合制品的方法中，为了例如在处理过程中保护 纤维或者为了使纤维更好的粘附到塑料基质材料上，所使用的纤维可以事 先采用塑料基质材料以外的聚合物进行涂敷。将纤维包埋在塑料基质材料中的固结可以通过如下步骤来实现将一 层或多层塑料膜施加到纤维平面的顶侧、底侧或顶侧和底侧两侧，然后将 塑料膜与纤维一起通过一组热压辊。然而，优选地，通过如下来固结纤维采用一定量的含有塑料基质材料的液体物质涂敷纤维。其优点在于，可以更快更好地浸渍纤维。液体物质可以例如是塑料的溶液、分散液或熔 融物。如果在单层复合制品的制造过程中使用塑料的溶液或分散液，那么 该方法还包括蒸发溶剂或分散剂。固结的其它方法可以包括在纤维层的一个或两个表面上粘贴塑料 膜；在纤维层的一个或两个表面上粘贴塑料带。在这种情况下，仅包埋了 小部分纤维。拉伸纤维的步骤可以在结纤维固结以前或以后。优选地，在固结后拉 伸纤维。在这种情况下，可以施加非常高的拉伸比，同时仍是平稳运行的 连续工艺。在固结纤维以前拉伸的情况下，如果纤维被拉伸并且在拉伸步骤后在被保持在张力下的同时通过涂敷塑料基质材料来固结，那么得到良 好的结果。在拉伸纤维的步骤中，优选同时拉伸至少IO根纤维，更优选至少25根纤维，甚至更优选至少50根纤维，甚至更优选至少75根纤维。高性能聚烯烃纤维是本领域技术人员已知的。这些纤维为细长体，它 们的长度尺寸远远大于宽度和厚度的横向尺寸。术语"纤维"包括单丝、 复丝纱线、条带、带、线、定长纤维纱线和其它具有规则或不规则横截面 的细长物体。对于在防弹制品中应用的纤维，需要该纤维具有有效的防弹 性，更具体地需要该纤维具有高拉伸强度、高拉伸模量和/或高能量吸收。 优选的纤维具有至少1.2 GPa的拉伸强度和至少40 GPa的拉伸模量。聚乙烯和聚丙烯的均聚物和共聚物特别适于作为聚烯烃用于制备高性 能聚烯烃纤维。而且，所用聚烯烃可以包含少量一种或多种其它聚合物， 具体为其它烯烃-l-聚合物。单层复合制品中的增强纤维优选的是具有至少400000 g/mo1重均分子 量，更优选具有至少800000 g/mo1重均分子量，甚至更优选具有至少 1200000 g/mol重均分子量的高分子量线性聚乙烯。最优选地，增强纤维是 具有至少2500000 g/mol重均分子量的高分子量线性聚乙烯。本文中线性聚乙烯指，每100个C原子上具有l个以下侧链，优选每 300个C原子上具有1个以下侧链的聚乙烯。优选地，使用由例如GB-A-2042414禾B G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备单层复合制品的方法，所述制品包含单向排列的高性能聚烯烃纤维，所述方法包括如下步骤：　－使所述纤维以共面平行方式布置，　－使所述纤维固结从而得到所述单层复合制品，　其特征在于，所述方法包括在布置所述纤维的步骤以后 ，并且在固结所述纤维的步骤以前或以后，拉伸所述纤维的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁努约翰内斯尼古拉斯雅各布斯，马丁安东尼厄斯范艾斯，
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：NL[荷兰]