制造防弹制件的改进方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造防弹制件的方法，所述方法包括如下步骤：通过叠加２片或更多片片材而形成片材的叠层，每片片材包含一层或更多层防弹纤维和可选热塑性粘合剂的单层；随后使所述片材的叠层经受低气压环境；以及在保持所述低气压环境的同时，使所述片材的叠层在升高的温度和至少１０ＭＰａ的压力下固结。本发明专利技术还涉及一种防弹制件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种制造防弹制件的方法，所述防弹制件由片材的叠层形成，其中每 片片材包含一层或更多层防弹纤维的单层。本专利技术还涉及防弹制件以及真空袋在防弹制件 制造中的用途。对于特定面密度提供更高性能的防弹制件具有日益增长的需求。例如，安装在军 用头盔上的数量不断增加的电子监视装备导致头盔笨重的问题，因此需要提供相同防弹性 能但质量较轻的头盔。另外，为了对车辆提供加强的防弹保护，需要将防弹层的厚度增加至 某一点，在该厚度下，防弹层开始影响车辆的机动性和操作性。除了增加的防弹性能外，对 防弹制件的持续需求也需要更短的生产周期来增加产量。防弹制件也可能经常长时间地暴露在高温下。防弹制件有足够的尺寸稳定性来保 持它们的形状是重要的，这样它们的功能性能不会受影响。一个例子是与汽车发动机相邻 放置的防弹板。用于车辆的防弹板必须足够厚以获得所期望的防弹性能，防弹板即使很小 的尺寸变化也会导致板子对车辆框架施加压力，因而影响车辆的结构完整性。另一个例子 是头盔和背心经受高温环境(例如在车厢中)。因而，为上述个人防护而设计的防弹制件在 经受高温环境时也要有良好的尺寸稳定性，以保证它们舒适地适合穿着者的身体。本专利技术的一个目的在于提供一种防弹制件和防弹制件的制造方法，该制造方法至 少克服了部分上述问题。该目的采用如下用于制造防弹制件的方法而实现，所述方法包括如下步骤a.通过叠加2片或更多片片材形成片材的叠层(“叠层”)，每片片材包含一层或 更多层防弹纤维和可选热塑性粘合剂的单层；随后b.使所述片材的叠层经受低气压环境；以及c.在保持所述低气压环境的同时，使所述片材的叠层在升高的温度下经受至少 IOMPa的压力。令人惊讶的发现，在对叠层应用低气压环境的同时在升高的温度下压缩该叠层使 防弹性能产生了令人惊讶的增加，这根据材料的比能量吸收(SEA)测定。优选地，所述片材 是单向片材，其中在所述叠层中，所述防弹纤维在单层中的方向与相邻单层中的纤维方向 成角α。然而也可以使用其他形式组装和取向的纤维。例如在另一个实施方式中，片材是 纺织片材。本专利技术的方法解决了提高防弹性能的问题。本专利技术从叠层SEA增大的结果中获得 了几个额外的优点1.与按照惯例制造的防弹制件相比，防弹性能增大的防弹制件可以被制成具有相 同的面密度。2.可以制成的防弹制件具有与通过常规技术制成叠层相同防弹性能，但更轻、更 密实(compact)。在本专利技术的一个实施方式中，提供了一种包含片材的叠层的防弹制件，每片片材 包含一层或更多层聚乙烯防弹纤维和热塑性粘合剂的单层，其特征在于，所述防弹制件的 比能量吸收(SEA)大于145J/kg/m2，所述制件在90°C下存储160个小时后的最大厚度增量％在901下测定小于8%。优选地SEA大于147J/kg/m2，更优选大于149J/kg/m2，甚至更优选大于151J/kg/ m2，最优选大于153J/kg/m2。最大厚度变量％小于7. 5%，更优选小于7. 0%，甚至更优选小 于6.5%，最优选小于6.0%。业已发现，本专利技术的防弹制件可以通过施加先前所述的真空和压力来制备。应当认识到，描述用方法限定的防弹制件的不同实施方式也适用于单独描述防弹 制件的实施方式。握根据本专利技术的防弹制件包含片材的叠层。片材除了包括由防弹纤维制成的单层的 叠层外还包含由防弹纤维制成的纺织片材或无纺片材(即毛毡结构)。优选地，这些片材是单向片材，其包含一层或更多层单向取向的防弹纤维和粘合剂的单层。术语“单向防弹纤维的单层”指的是一层单向取向的防弹纤维，即在一个平面中基 本上平行取向的防弹纤维。在本专利技术的这个方面中，纤维在单层中的方向优选与在相邻单 层中的纤维方向成角α。角α优选介于5°和90°之间，更优选介于45°和90°之间，最 优选介于75°和90°之间。根据本专利技术的制件包含至少2片片材，优选包含至少40片片材，更优选包含至少 80片片材，甚至更优选包含至少120片片材，最优选包含至少160片片材。术语“防弹纤维”不仅包括单丝，还包括复丝纱线和带。纤维的形成根据本专利技术叠层中的防弹纤维优选具有至少约1. 2Gpa的拉伸强度(依照ASTM D2256测定)和至少40Gpa的拉伸模量。这些纤维的拉伸强度优选至少2Gpa，更优选至少 2. 5Gpa，最优选至少3Gpa。这些纤维的优点是，它们具有非常高的拉伸强度，所以特别适用 于例如轻质量、结实的制件中。优选地，每条防弹纤维丝的细度小于5旦尼尔每丝(dpf)，更优选小于3dpf，甚至 更优选小于2dpf，最优选小于1. 5dpf。这些防弹纤维可以是无机纤维或有机纤维。合适的无机纤维是例如，玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维。具有上述高拉伸强度的合适有机纤维是例如，芳族聚酰胺纤维(通常指的是芳纶 纤维)，尤其是聚(对苯撑对苯二甲酰胺)；液晶聚合物和梯状聚合物纤维，诸如聚苯并咪 唑和聚苯并噁唑，尤其是聚(1，4-苯撑-2，6-苯并二噁唑)(PBO)或聚(2，6-二咪唑并[4， 5-b-4，，5，-e]吡啶-l，4-(2，5-二羟基)苯撑)(PIPD，也指M5)；和通过例如凝胶纺丝工艺 得到的例如聚烯烃(如聚乙烯和聚丙烯)纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯腈纤维(这些纤维 是高度取向的)。更优选地，芳族聚酰胺纤维，尤其是聚(对苯撑对苯二甲酰胺)；液晶聚合物和梯 状聚合物纤维，诸如聚苯并咪唑和聚苯并噁唑，尤其是聚(1，4-苯撑-2，6-苯并二噁唑) (PBO)或聚(2，6_ 二咪唑并[4，5-b-4，，5，-e]吡啶_1，4-(2，5-二羟基)苯撑)；和超高分 子量聚乙烯被用作防弹纤维。在本专利技术的一个实施方式中，防弹纤维由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)丝组成，这些丝通过例如GB 2042414A,W0 01/73173 或“Advanced Fibre Spinning Technology(Ed. Τ. Nakajima, WoodheadPubl. Ltd (1994)，ISBN 1855731827)中所描述的凝胶纺丝工艺来制 备。这些UHMWPE纤维的使用导致每单位重量具有非常良好的防弹性能。凝胶纺丝工艺基 本上由以下步骤组成制备具有高特性粘度的线性聚乙烯的溶液；将该溶液在高于溶解温 度的温度下纺成丝线；将丝线冷却到凝胶温度以下，结果产生凝胶；并且在除去溶剂以前、 期间或以后拉伸丝线。在凝胶纺丝实施方式中，优选使用线性聚乙烯。线性聚乙烯在本文中被理解为意 指，每100个C原子具有小于1个侧链，优选每300个C原子具有小于1个侧链的聚乙烯，其 中侧链或支链通常包含至少10个C原子。如EP 0269151中所提到的，侧链适于通过FTIR 在2mm厚的压塑膜上测定。线性聚乙烯还包含至多5mol%的一种或更多种可与其共聚的其 它烯烃，例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯、辛烯。优选地，具有高摩尔质量的线性聚乙烯的 特性粘度(IV，在135°C下十氢化萘的溶液中测定)为至少4dl/g，更优选为至少8dl/g，最 优选为至少10dl/g。这种聚乙烯也被称为超高摩尔质量聚乙烯。特性粘度是分子量的量 度，它比例如Mn和Mw的实际摩尔质量参数更易确定。IV和Mw之间存在一些经验关系，但这 些关系高度依赖于分子量分布。基于方程Mw 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造防弹制件的方法，所述方法包括如下步骤：ａ．通过叠加２片或更多片片材而形成片材的叠层，每片片材包含一层或更多层防弹纤维的单层；随后ｂ．使所述片材的叠层经受低气压环境；以及ｃ．在保持所述低气压环境的同时，使所述片材的叠层在升高的温度和至少１０ＭＰａ的压力下固结。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2008-4-2 08006711.9一种用于制造防弹制件的方法，所述方法包括如下步骤a.通过叠加2片或更多片片材而形成片材的叠层，每片片材包含一层或更多层防弹纤维的单层；随后b.使所述片材的叠层经受低气压环境；以及c.在保持所述低气压环境的同时，使所述片材的叠层在升高的温度和至少10MPa的压力下固结。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述片材是单向片材，所述防弹纤维在该片材中的 方向与相邻单层中的纤维方向成角a。3.如权利要求1所述的方法，其中，每片片材还包含热塑性粘合剂。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述热塑性粘合剂的含量相对于所述叠层中防弹 纤维和粘合剂的总重量在至少5wt%到至多30wt%的范围内。5.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，通过将单向片材的所述叠层置于真 空袋中并将真空源连接到所述袋上从而使所述片材的叠层经受低气压环境。6.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述真空袋的至少一部分形成所述 防弹制件的一部分。7.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，在所述叠层中，每片片材包含两层或 更多层防弹纤维和热塑性粘合剂的单层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉霍夫纳格尔斯，埃尔伯特凡德林克，
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]