防弹片和防弹制品制造技术

本发明专利技术涉及一种防弹片，其包含至少２个单层的叠层且在叠层顶面上具有聚合物膜，每一单层包含拉伸强度介于３．５ＧＰａ和４．５ＧＰａ之间的单向取向增强纤维或纱线和至多２０质量％的基体材料，单层的面密度介于１０ｇ／ｍ↑［２］和８０ｇ／ｍ↑［２］之间，且每一单层中的纤维方向相对于相邻单层中的纤维方向旋转。根据本发明专利技术的防弹片适于被组装在一起以形成防弹组件或防弹制品。这样的防弹制品可以例如用作保护服和防弹背心，提供抵抗弹道冲击（例如子弹和弹片）的保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防弹片和防弹制品 本专利技术涉及防弹片和防弹制品。防弹片包含至少2个单层的叠层且在叠层顶面上具有聚合物膜，每一 单层包含单向取向的增强纤维以及至多20质量％的基体材料，并且每一 单层中的纤维方向相对于相邻单层中的纤维方向旋转。从EP 0907504 Al可知这样的防弹片。此参考文献描述了这样的防弹 片，所述防弹片通过如下制备交叉层叠4层单层以获得叠层，并施加单 独的由低密度线性聚乙烯制成的膜，然后在升高的温度下加压固结该叠 层。包含单向取向纤维的单层通过如下来制备将芳族聚酰胺纱线从线轴 架引导通过梳，并将其用作为基体材料的聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯 嵌段共聚物的分散液润湿。由数个所述防弹片的非连接的堆叠制成柔性防 弹制品，该堆叠通过在边角处进行缝合来稳定。虽然进一步的改进变得越来越困难，但是工业上一直在寻求改善的防 弹制品，并且存在对于兼具良好的防弹性和良好的柔性的制品的需求。这 样的性能的组合对于保护服是尤其有利的。令人惊讶地，获得了这样的制品，只要该制品包含一个或多个本专利技术 的防弹片，所述防弹片包含至少2个单层的叠层且在叠层顶面上具有聚合 物膜，每一单层包含拉伸强度介于3.5 GPa和4.5 GPa之间的单向取向增强 纤维，并且每一单层包含至多20质量％的基体材料，单层的面密度介于 10g/r^和80g/n^之间，并且每一单层中的纤维方向相对于相邻单层中的 纤维方向旋转。根据本专利技术的防弹片提供了良好的防弹性与防弹制品的良好柔性的组 合。这使得本专利技术的防弹片非常适用于例如保护服(诸如防弹背心)，提 供抵抗来自子弹和碎片的弹道冲击的保护。额外的优点在于，例如警察服(诸如改善的防弹背心)更机动，由此3更能够在近战中保护自己。这导致提高的存活率。在本专利技术中，术语单层是指一层单向取向的增强纤维和将纤维基 本保持在一起的基体材料。防弹片包含至少2个单层的叠层，优选地，所述至少2个单层和聚合 物膜彼此连接或贴附。单层以如下的方式叠置每一单层中的纤维方向相 对于相邻单层中的纤维方向旋转。表示由相邻的单层的纤维所夹的最小角度的旋转角优选介于0°和90°之间，更优选介于10°和80°之间。最优选 地，该角度介于45。和90。之间。聚合物膜被置于叠层的顶面。在优选实施例中，聚合物膜也被置于叠 层的底面，§卩，被置于叠层的外表面的两侧。聚合物膜优选具有介于1 g/n^和10 g/n^之间的面密度。所述膜可以 例如为聚烯烃膜，诸如聚乙烯或聚丙烯膜；聚酯膜；聚酰胺膜；聚碳酸 酯膜或聚苯乙烯膜。聚合物膜优选由聚烯烃(更优选聚乙烯或聚丙烯)、 聚酯(尤其是热塑性聚酯)或聚碳酸酯制成。在优选实施例中，聚合物膜 基本由高摩尔质量聚乙烯、更优选基本由特性粘度为至少4 dl/g的超高摩 尔质量聚乙烯制成。这样的膜可以根据GB 2164897公开的方法来制备。 这样的膜一般具有较高的强度和模量，并且具有高的耐磨性。本专利技术的防弹片中的纤维或纱线具有介于3.5 GPa和4.5 GPa之间的拉 伸强度。纤维可以是无机纤维或有机纤维。合适的无机纤维例如为玻璃纤 维、碳纤维和陶瓷纤维。具有这样的高拉伸强度的合适有机纤维例如为芳族聚酰胺纤维(也 常常被称为芳族尼龙纤维)，特别是聚对苯二甲酰对苯二胺；液晶聚合物 及梯状聚合物纤维，诸如聚苯并咪唑或聚苯并噁唑，特别是聚(1,4-苯撑-2，6隱苯并二噁唑)(PBO)或聚(l,4陽(2,5-二羟基)苯撑-2，6-吡啶并[4,5-b-4，,5，-e] 二咪唑)(PIPD;也被称为M5);以及高度取向的例如聚烯烃、聚乙烯醇和 聚丙烯腈的纤维，诸如例如通过凝胶纺丝工艺获得的那些。纤维优选具有 介于3.6 GPa和4.3 GPa之间的拉伸强度，更优选具有介于3.7 GPa和4.1 GPa之间的拉伸强度，最优选地具有介于3.75 GPa禾n 4.0 GPa之间的拉伸 强度。优选使用高度取向的聚烯烃纤维、芳族聚酰胺纤维、PBO纤维和PIPD纤维或其中至少两种纤维的组合。甚至更优选使用由通过凝胶纺丝工艺(例如在GB 2042414 A或WO 01/73173中所述的)制备出的聚乙烯丝构成的高性能聚乙烯纤维。这些纤 维的优点在于，其具有非常高的拉伸强度，同时具有轻的重量，使得其尤 其适用于重量轻的防弹制品。更优选地，使用超高摩尔质量的线性聚乙烯的多丝纱线，所述超高摩 尔质量的线性聚乙烯具有至少5 dl/g的特性粘度。这些纤维或纱线的单丝的纤度优选为至多2但尼尔，更优选地，这些 纤维的单丝的纤度为至多1.9但尼尔。这使得包含所述防弹片的防弹模制 制品具有更好的可模制性。最优选地，这些纤维的单丝的纤度为至多1.8 但尼尔。术语基体材料是指如下的材料，其将纤维粘结或保持在一起，并 且可以将纤维完全或部分包裹，使得单层的结构在预制片的制造和处理过 程被保持。基体材料可以各种形式和方式施加，例如作为纤维单层之间的 膜、作为单向排列的纤维之间的横向粘结带或者作为横向纤维(相对于单 向纤维为横向的)。也可以用基体材料浸渍和/或包埋纤维。在优选实施例中，基体材料是聚合物基体材料，并且可以是热固性材 料或热塑性材料，或者这两者的混合物。基体材料的断裂伸长率优选大于 纤维的伸长率。基体材料优选具有3%-500%的伸长率。在另一个优选实 施例中，基体材料是优选具有至少200%、更优选从300%-1500%、更优 选从400%-1200%的伸长率的聚合物基体材料。对于热固性材料组，优选 选择乙烯基酯、不饱和聚酯、环氧树脂或苯酚树脂作为基体材料。对于热 塑性材料组，优选选择聚氨酯、聚乙烯基类树脂、聚丙烯酸类树脂、聚烯 烃或热塑性弹性体嵌段共聚物(诸如聚异戊二烯-聚乙烯-丁烯-聚苯乙烯或 聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物)作为基体材料。更优选地， 基体材料是热塑性弹性体，其优选基本涂敷单层中的所述纤维的各根丝， 并且具有小于约40 MPa的拉伸模量(在25。C下，根据ASTM D638确定)。这样的基体材料导致单层以及预制片的组件具有高的柔性。业已发 现，如果单层和预制片中的基体材料为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，则获得非常好的结果。单层中的基体材料的含量为至多20质量％。这得到防弹性能和柔性 的良好组合。优选地，单层中的基体材料的含量为至多18.5质量％、更优选至多17.5质量％。这得到防弹性能和柔性的甚至更好的组合。最优选 地，单层中的基体材料的含量为至多16质量％。这得到防弹性能和柔性的最好组合。业已发现，为了获得所需的防弹性和柔性的组合，单层的重量或面密度(AD)需要介于10 g/ir^与100 g/n^之间。优选地，单层的重量介于15 g/m24 80 g/m2之间。更优选地，单层的重量介于20 g/m2与60 g/m2之 间。为了防止本专利技术的防弹片的柔性劣化，防弹片中的单层的数量优选为 至多10。更优选地，防弹片中的单层的数量优选为至多8。最优选地，防 弹片中的单层的数量优选为至多6。为了制造根据本专利技术的防弹片，例如通过如下用基体材料浸渍单向增 强纤维将一层或者多层塑料膜施加到纤维平面的顶面、底面或者顶面底 面两者，然后将这些与纤维一起通过热压辊。然而优选地，纤维在以平行 的方式在一个平面中被取向之后，用一定量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防弹片，其包含至少２个单层的叠层且在叠层顶面上具有聚合物膜，每一单层包含拉伸强度介于３．５ＧＰａ和４．５ＧＰａ之间的单向取向增强纤维或纱线和至多２０质量％的基体材料，单层的面密度介于１０ｇ／ｍ↑［２］和８０ｇ／ｍ↑［２］之间，且每一单层中的纤维方向相对于相邻单层中的纤维方向旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-12-22 06026712.71.一种防弹片，其包含至少2个单层的叠层且在叠层顶面上具有聚合物膜，每一单层包含拉伸强度介于3.5GPa和4.5GPa之间的单向取向增强纤维或纱线和至多20质量％的基体材料，单层的面密度介于10g/m2和80g/m2之间，且每一单层中的纤维方向相对于相邻单层中的纤维方向旋转。2. 如权利要求1所述的防弹片，其中单层的面密度介于20 g/n^和60 g/m2之间。3. 如权利要求l或2所述的防弹片，其中所述单层包含至多18.5质量 %的基体材料。4. 如权利要求1-3中任意一项所述的防弹片，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁安东尼厄斯艾斯范，马塞尔容基迪克，
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]