專利名稱：防彈衣制品的制作方法
防彈衣制品
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及防彈衣。
2.
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了用于防御射彈攻擊的防彈衣的許多設(shè)計，其中許多已被商業(yè)化。通過設(shè)計來增加穿著者的舒適感以增強(qiáng)防彈衣的實(shí)用性。通常，通過將防彈衣制造得更輕、更柔軟，可以讓穿著者行動更加自由，從而增加其舒適感。然而，為了防御速度更快、質(zhì)量更大的射彈，需要增加防彈衣的重量。另外也希望最大限度降低防彈衣的制造成本，但防彈衣所用的傳統(tǒng)材料卻較為昂貴。在世界范圍內(nèi)已經(jīng)提出并采納了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以確保防彈衣具備防御射彈物體的最低能力。參閱2000年9月公布的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 “Ballistic Resistance of Personal Body Armor”。該標(biāo)準(zhǔn)定義了提供IIA、II、IIIA和III級保護(hù)的防彈衣的性能。 要提供II級保護(hù)，在被諸如速度(V。)限定為1430英尺/秒加減(+/-) 30英尺/秒G36m/ s+/"9m/s)的0. 357馬格南手槍子彈之類的射彈射擊時，防彈衣不得被穿透，并且不出現(xiàn) 44mm以上的背面變形。要提供IIIA級保護(hù)，在被諸如速度(V。)限定為1430英尺/秒加減 (+/-)30英尺/秒G36m/s+/-9m/s)的0. 44馬格南手槍子彈之類的射彈射擊時，防彈衣不得被穿透，并且不出現(xiàn)44mm以上的背面變形。防彈衣常常設(shè)計成具有超出該標(biāo)準(zhǔn)要求的安全系數(shù)。然而，增加安全系數(shù)通常會增加成本和重量并降低防彈衣的柔韌性。因此，通常將防彈衣制造成以較小而不是高得多的安全系數(shù)來滿足已公布的標(biāo)準(zhǔn)。也有許多防彈衣設(shè)計可以防御長釘(如碎冰錐)或刀的穿刺或砍劈性攻擊。然而， 這類設(shè)計通常不是最佳的，甚至未必能防御射彈攻擊。已公布了單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)提供了與防彈衣標(biāo)準(zhǔn)不同的有關(guān)用于防御此類長釘或刀的鎧甲的測試和要求。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員并不認(rèn)為關(guān)于制備或優(yōu)化用于防御長釘或刀的鎧甲的教導(dǎo)可用于設(shè)計防彈衣。符合II級或IIIA級NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)的防彈衣可只由以高韌度復(fù)絲制成(例如由對位芳族聚酰胺制成)的織造織物層制成。此類織造織物層提供防御子彈或碎片的極好的耐穿透性能。然而，織造織物層自身提供較低的抗背面變形能力，因而需要更多的層和更大的重量才能滿足安全系數(shù)，甚至才能滿足標(biāo)準(zhǔn)。利用多個層疊的此類織造織物層和包含單向帶材的多個單向組件的組合可制備符合II級或IIIA級防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的混合防彈衣，其中單向帶材由基體樹脂內(nèi)的平行高韌度復(fù)絲陣列構(gòu)成，并且與相鄰帶材層疊在一起，使其紗線相對于相鄰帶材呈一定角度。通常，帶材內(nèi)的紗線相對于相鄰帶材內(nèi)的紗線呈直角。這種混合防彈衣提供了良好的耐子彈穿透性能和更強(qiáng)的抗背面變形能力，但用單向組件代替織造織物層會降低耐碎片沖擊能力并增加剛度和提高成本。只利用多個單向組件可以制備出符合II級或IIIA級防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的防彈衣。該防彈衣可以提供良好的耐子彈穿透性能和極佳的抗背面變形能力，但通常只能提供極差的耐碎片沖擊能力，并且比其他類型的防彈衣剛度更大，而且最為昂貴。本發(fā)明的目的是提供改善的防彈衣設(shè)計，該設(shè)計利用了上述織造織物層的優(yōu)點(diǎn)， 同時又不合單向組件及其相關(guān)缺點(diǎn)。本發(fā)明的這些和其他目的將通過以下描述變得顯而易見。發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于防御射彈物體的防彈衣制品，其包括多個織造織物層，其由具有至少7. 3克/分特的韌度和至少100克/分特的模量的紗線織造；多個片層，其具有非織造的隨機(jī)取向纖維片和/或非纖維膜，每個片層具有至少 0.013mm (0.5密耳)的厚度；織造織物層和片層層疊在一起構(gòu)成第一芯部分，第一芯部分包括至少兩個重復(fù)單元，所述重復(fù)單元依次為至少一個織造織物層接著至少一個片層；以及片層占制品總重量的0.5-30重量％。附圖簡述通過以下發(fā)明詳述并結(jié)合如下所述的附圖可更全面地理解本發(fā)明。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的防射彈穿透制品的第一實(shí)施方案的分解透視圖，該制品一端為織造織物層，另一端為片層。圖2為根據(jù)本發(fā)明的重復(fù)部分的分解透視圖，該重復(fù)部分依次具有多個織物層和多個片層。圖3為根據(jù)本發(fā)明的防射彈穿透制品的第二實(shí)施方案的分解透視圖，該制品每一端均為織造織物層。圖4為根據(jù)本發(fā)明的防射彈穿透制品的第三實(shí)施方案的分解透視圖，該制品依次具有第一撞擊部分、重復(fù)部分和面向身體部分。圖5為根據(jù)本發(fā)明的防射彈穿透制品的第四實(shí)施方案的分解透視圖，該制品依次具有第一撞擊部分、第一重復(fù)部分、第二重復(fù)部分和身體部分。圖6示出了將各層連接在一起的第一方式。圖7示出了將各層連接在一起的第二方式。圖8示出了將各層連接在一起的第三方式。發(fā)明詳述參考以下對例示和優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明可更容易理解本發(fā)明，所述詳細(xì)說明構(gòu)成了本公開的一部分。應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利要求的范圍并不限于本文所述和/或示出的具體裝置、方法、條件或參數(shù)，并且本文所用術(shù)語的目的僅在于以舉例的方式描述具體實(shí)施方案，并非旨在限制受權(quán)利要求書保護(hù)的本發(fā)明。而且，如包括所附權(quán)利要求的說明書中所用，單數(shù)形式“一種”、“一個”和“該”包括復(fù)數(shù)形式，并且提及的具體數(shù)值至少包括該具體值，除非上下文清楚地另有指明。當(dāng)表述數(shù)值的范圍時，另一個實(shí)施方案包括從所述一個具體值和/或到另一個具體值。類似地，當(dāng)采用先行詞“約”將數(shù)值表述為近似值時，應(yīng)當(dāng)理解，該具體值也構(gòu)成了另一個實(shí)施方案。所有描述、限制和范圍都包括端值在內(nèi)，并且是可組合的。此外，在下列整個發(fā)明詳述中，類似的附圖標(biāo)記在所有附圖中都表示類似的元件。參見圖1，該圖示出了本發(fā)明的一個實(shí)施方案的分解透視圖，本發(fā)明涉及用于防御
5射彈物體的防彈衣制品10。防彈衣制品10用于被包含在防彈衣內(nèi)，并且包括層疊在一起而構(gòu)成第一芯部分16的多個織造織物層12和多個片層14。第一芯部分16包括依次為至少一個織造織物層12和至少一個片層14的至少兩個重復(fù)單元22。片層14占制品總重量的 0. 5-30 重量 ％?？椩炜椢飳涌椢飳?2是織造的。術(shù)語“織造”在本文中表示可通過編織而制成的任何織物； 也就是說，通過交織通常呈直角的至少兩根紗線18和20而制造的任何織物。一般來講，此類織物由一套稱為經(jīng)紗的紗18與另一套稱為緯紗的紗20交織而成?？椩炜椢锟删哂谢旧先魏尉幙椥问?，例如平織、四經(jīng)破緞紋織、方平織、緞面織、斜紋織、非平衡織等。平織最常見并且也是優(yōu)選的。在一些實(shí)施方案中，每個織造織物層12具有50_800g/m2的基重。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，每個織造層的基重都為100-600g/m2。在一些最優(yōu)選實(shí)施方案中，織造層的基重為 130-500g/m2。在一些實(shí)施方案中，經(jīng)線中的織物紗線數(shù)量為5至100個末端/英寸O至39個末端/厘米)，優(yōu)選為8至60個末端/英寸(3至M個末端/厘米)。在一些最優(yōu)選的實(shí)施方案中，經(jīng)線中的紗線數(shù)量為10至45個末端/英寸G至18個末端/厘米)。在一些實(shí)施方案中，緯紗或緯線中的織物紗線數(shù)量為5至100個末端/英寸O至39個末端/厘米)，優(yōu)選為8至60個末端/英寸(3至對個末端/厘米)。在一些最優(yōu)選的實(shí)施方案中， 緯紗或緯線中的紗線數(shù)量為10至45個末端/英寸G至18個末端/厘米)?？椩炜椢飳?2優(yōu)選不用有基體樹脂包封或涂覆。換句話講，織造織物層不含基體樹脂。所謂“基體樹脂”是指其中嵌入紗線的基本均勻的樹脂或聚合物材料。紗線和長絲織物層12由具有多根長絲的復(fù)絲織造而成。紗線可被交織和/或纏結(jié)。就本文中的目的而言，術(shù)語“長絲”定義為相對柔韌的、宏觀上均勻并且在垂直于其長度的橫截面上具有較大長寬比的主體。長絲的橫截面可以為任何形狀，但通常為圓形或豆形。在本文中，術(shù)語“纖維”與術(shù)語“長絲”互換使用，術(shù)語“末端”與術(shù)語“紗線”互換使用。長絲可為任何長度。優(yōu)選地，長絲為連續(xù)的。紡到包裝內(nèi)的線軸上的復(fù)絲包含多根連續(xù)長絲。復(fù)絲可被切割成短纖維并制成適用于本發(fā)明的短纖紗。短纖維可具有約1.5至約5英寸(約3. 8cm至約12. 7cm)的長度。短纖維可為直的(即，非卷曲的)，或?yàn)榫砬囊匝仄溟L度具有鋸齒形褶皺，所述褶皺具有約3. 5至約18個褶皺/英寸(約1. 4至約7. 1 個褶皺/cm)的褶皺(或重復(fù)彎曲)頻率。紗線具有至少7. 3克/分特的紗線韌度和至少100克/分特的模量。優(yōu)選地，紗線具有50-4500分特的線密度，10-65克/分特的韌度，150-2700克/分特的模量，和的斷裂伸長率。更優(yōu)選地，紗線具有100-3500分特的線密度，15-50克/分特的韌度，200-2200 克/分特的模量、和1.5-5%的斷裂伸長率?？椢飳永w維聚合物本發(fā)明的紗線可由用于制備高強(qiáng)度纖維的任何聚合物形成的長絲制成，所述聚合物包括例如聚酰胺、聚烯烴、聚唑類、以及它們的混合物。當(dāng)聚合物為聚酰胺時，芳族聚酰胺是優(yōu)選的。術(shù)語“芳族聚酰胺”是指其中至少85%的酰胺基(-C0NH-)連接鍵直接連接到兩個芳環(huán)上的聚酰胺。合適的芳族聚酰胺纖維在 Interscience Publishers 1968 年出版的“Man-Made Fibres-Science and Technology” 第 2 卷第四7 頁 W. Black 等人撰寫的標(biāo)題為"Fibre-Forming Aromatic Polyamides”的章節(jié)中有所描述。芳族聚酰胺纖維及其制備也在美國專利3，767，756、 4，172，938,3, 869，429,3, 869，430,3, 819，587,3, 673，143,3, 354，127 和 3，094，511 中有所公開。優(yōu)選的芳族聚酰胺為對位芳族聚酰胺。優(yōu)選的對位芳族聚酰胺為稱為PPD-T的聚對苯二甲酰對苯二胺。PPD-T是指由對苯二胺和對苯二甲酰氯的等摩爾比聚合反應(yīng)所得的均聚物，以及少量其他二胺與對苯二胺和少量其他二甲酰氯與對苯二甲酰氯的結(jié)合所得的共聚物。作為一般原則，其他二胺和其他二甲酰氯的使用量至多可為對苯二胺或?qū)Ρ蕉柞Ｂ鹊募s10摩爾％，或者可能略高，前提條件僅為其他二胺和二甲酰氯不含會干擾聚合反應(yīng)的反應(yīng)性基團(tuán)。PPD-T也指由其他芳族二胺和其他芳族二甲酰氯結(jié)合所得的共聚物，所述芳族二甲酰氯為例如2，6-萘二甲酰氯或者氯代或二氯對苯二甲酰氯或3，4‘ -二氨基二苯醚。添加劑可用于芳族聚酰胺，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，高達(dá)10重量％或更多的其他聚合材料可與芳族聚酰胺混合?？墒褂闷渲懈哌_(dá)10%或更多的其他二胺取代了芳族聚酰胺的二胺或者其中高達(dá)10%或更多的其他二甲酰氯取代了芳族聚酰胺的二甲酰氯的共聚物。當(dāng)聚合物為聚烯烴時，聚乙烯或聚丙烯是優(yōu)選的。術(shù)語“聚乙烯”是指分子量優(yōu)選地大于一百萬的并主要為線性的聚乙烯材料，該材料可包含每100個主鏈碳原子不超過 5個修飾單元的少量鏈分支或共聚單體，而且還可包含與其混合的不超過約50重量％的一種或多種聚合物添加劑，例如烯烴-1-聚合物，具體地講低密度聚乙烯、丙烯等，或低分子量添加劑，例如經(jīng)常摻入的抗氧化劑、潤滑劑、紫外線屏蔽劑、著色劑等。此類即為通常所說的伸展鏈聚乙烯(ECPE)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。聚乙烯纖維的制備在美國專利 4，478，083,4, 228，118,4, 276，348 和日本專利 60-047，922,64-008, 732 中有所討論。高分子量直鏈聚烯烴纖維可商購獲得。聚烯烴纖維的制備在美國專利4，457，985中有所討論。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，聚唑類是諸如聚苯并唑和聚吡啶并唑之類的聚芳烴吡咯。適合的聚唑類包括均聚物以及共聚物。添加劑可與聚唑類一起使用，并且高達(dá)10重量％的其他聚合材料可與聚唑類混合。也可使用其中高達(dá)10%或更多的其他單體取代了聚唑類中單體的共聚物。適合的聚唑均聚物和共聚物可由已知的工序制成，例如來源于美國專利 4，533，693 (授予 Wolfe 等人，1985 年 8 月 6 日)、4，703，103 (授予 Wolfe 等人，1987 年 10 月 27 日)、5，089，591 (授予 Gregory 等人，1992 年 2 月 18 日)、4，772，678 (Sybert 等人， 1988 年 9 月 20 日)、4，847，350 (授予 Harris 等人，1992 年 8 月 11 日)以及 5，276，128 (授予Rosenberg等人，1994年1月4日)的或其中描述的那些。優(yōu)選的聚苯并唑?yàn)榫郾讲⑦溥?、聚苯并噻唑和聚苯并卩惡唑，更?yōu)選為可形成具有 30gpd或以上紗線韌度的纖維的此類聚合物。當(dāng)聚苯并唑?yàn)榫郾讲⑧邕驎r，其優(yōu)選為聚(對亞苯基苯并二噻唑)。當(dāng)聚苯并唑?yàn)榫郾讲②鄲哼驎r，其優(yōu)選地為聚(對亞苯基苯并二P惡唑)，更優(yōu)選地為稱為PBO的聚(對亞苯基-2，6-苯并二嗯唑)。優(yōu)選的聚吡啶并唑?yàn)榫圻拎げ⑦溥?、聚吡啶并噻唑和聚吡啶并嗯唑，更?yōu)選地為可形成具有30gpd或以上紗線韌度的纖維的此類聚合物。在一些實(shí)施方案中，優(yōu)選的聚吡
7啶并唑?yàn)榫圻拎げ⒍?。?yōu)選的聚(吡啶并二嗯唑)為稱為PIPD的聚(1，4-(2，5_ 二羥基)亞苯基-2，6-吡啶并[2，3-d:5，6-d']雙咪唑。包括聚吡啶并二唑在內(nèi)的合適的聚吡啶并唑可通過已知方法制備，例如美國專利5，674，969中描述的那些方法。^M片層14包括非織造隨機(jī)取向纖維片和/或非纖維膜。所謂“非織造隨機(jī)取向纖維片”指不是“織造”在一起而形成的纖維的一體的網(wǎng)絡(luò)或構(gòu)造。非織造隨機(jī)取向纖維片由隨機(jī)取向的纖維制成。合適的非織造隨機(jī)取向纖維片的實(shí)例包括紡粘纖維網(wǎng)、氈、纖維棉絮等。非織造隨機(jī)取向纖維片內(nèi)的纖維可由能產(chǎn)生可以片形式隨機(jī)鋪設(shè)的纖維的任何聚合物制成，包括例如聚酰胺、聚烯烴、聚唑、以及它們的混合物。紡粘纖維網(wǎng)可由擠出、拉伸并鋪設(shè)在連續(xù)帶上的長絲形成。粘結(jié)可通過若干種方法實(shí)現(xiàn)，例如通過熱輥壓延實(shí)現(xiàn)，或者在高壓下將纖維網(wǎng)穿過飽和蒸汽室來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，非織造隨機(jī)取向纖維片為紡粘纖維網(wǎng)。優(yōu)選的紡粘纖維網(wǎng)為總部位于Wilmington，Delaware, U. S. A 的 Ε. I. du Pont de Nemoursand Company 制造的Tyvek 牌高密度聚乙烯片。所謂“非纖維膜”是指按照擠出、共擠出和澆鑄之類方法制備的不含纖維長絲的連續(xù)柔性聚合物膜或片。非纖維膜可由二元羧酸與二羥醇的縮聚產(chǎn)物(例如聚酯)、離聚物、 熱塑性含氟聚合物、聚烯烴、聚酰亞胺以及它們的混合物制成。合適的聚酯包括飽和聚酯， 例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯和聚丁酸酯。一種可用的聚對苯二甲酸乙二酯可以商品名Mylar 獲得。合適的離聚物為乙烯-甲基丙烯酸共聚物；一種合適的離聚物可以商品名Surlyn 獲得。含氟聚合物的實(shí)例包括聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯和聚偏氟乙烯。 合適的聚氟乙烯材料可以商品名Tedlar 獲得。合適的聚烯烴包括聚乙烯和聚丙烯。合適的聚酰亞胺為芳族雜環(huán)聚酰亞胺和直鏈聚酰亞胺，例如可以商品名Kapton 、Apical 和 Kaptrex 獲得的那些。每個片層14具有至少0. 013mm(0. 5密耳)的厚度。優(yōu)選地，每個片層14具有不超過0. 152mm(6密耳)的厚度。更優(yōu)選地，每個片層14具有0. 015至0. 142mm的厚度。優(yōu)選地，片層14由平均聲速至少600m/s，更優(yōu)選至少700m/s，甚至更優(yōu)選至少 1500m/s的材料制成。當(dāng)按照ASTM方法D882測試時，每個片層14具有1至5、優(yōu)選1至3的最大斷裂應(yīng)變值與最小斷裂應(yīng)變值之比。換句話講，片層14為各向同性或基本各向同性的。片層14占制品10、26、40、48的總重量的百分比為0. 5至30重量％，更優(yōu)選為3 至觀重量％，甚至更優(yōu)選為5至沈重量％。芯部分織造織物層12和片層14層疊在一起構(gòu)成第一芯部分16。第一芯部分16優(yōu)選地包括3至60個織造織物層12、以及3至60個片層14。更優(yōu)選地，第一芯部分包括8至50 個織造織物層12、以及5至50個片層14。甚至更優(yōu)選地，第一芯部分包括10至45個織造織物層12、以及8至45個片層14。優(yōu)選地，芯部分16包括依次為至少一個織造織物層12和至少一個片層14的至少兩個重復(fù)單元22。重復(fù)單元22可任選地按順序包括僅一個織造織物層12和至少兩個片層14。作為另外一種選擇或除此之外，重復(fù)單元22可按順序包括至少兩個織造織物層12和僅一個片層14。圖2示出了重復(fù)單元23的一個實(shí)施方案，該重復(fù)單元具有與相鄰的多個片層層疊的多個織造織物層。優(yōu)選地，有3至50個，更優(yōu)選有5至40個，甚至更優(yōu)選有8至 35個重復(fù)單元22和23。如圖1所示，芯部分16可在一端具有織造織物層12，在另一遠(yuǎn)端具有片層。作為另外一種選擇，如圖3所示，芯部分M可在每一端具有織造織物層12。再次參見圖1，芯部分16具有第一撞擊端面30和第二面向身體端面32。參見圖 4，制品40還可任選地包括第一撞擊部分42和面向身體部分44。第一撞擊部分42可包括層疊在一起并層疊在芯部分16的第一撞擊端面30上的多個織造織物層12。面向身體部分 44可包括層疊在一起并層疊在芯部分16的面向身體的表面32上的多個織造織物層12。第一撞擊部分42可包括2至30個層疊在一起的織造織物層，并且面向身體部分 44可包括2至30個層疊在一起的織造織物層。根據(jù)需要，第一撞擊部分42和面向身體部分44的織造織物層12可以相同或不同。參見圖5，芯部分50可包括多個子芯部分52和M，每個子芯部分52和M具有重復(fù)單元56。防彈衣制品優(yōu)選地，當(dāng)射彈速度(V。)為2000年9月公布的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101.04“BalliStiC Resistance of Personal Body Armor”規(guī)定的 1430 英尺 /秒加減(+/-) 30 英尺 /秒 036m/ s+/-9m/s)時，制品10、26、40和48具有小于或等于44mm的背面變形。優(yōu)選地，織造織物層12和片層14連接在一起的部分僅為其表面積的10%或更少， 使得這些層的其余部分的全部或大部分可相對于相鄰層橫向移動和/或分開。層之間可通過縫線或粘合劑或金屬熔結(jié)方式在邊緣處和/或以十字(X)圖案連接在一起，如圖6所示； 或者以通常在被褥上形成的正方形圖案連接在一起，如圖7和8所示。圖7所示縫紉圖案稱為具有附加邊緣線跡的絎縫縫紉圖案。更優(yōu)選地，層之間的連接部分小于層的表面積的 5%，甚至更優(yōu)選小于3%。此外，參見圖8，當(dāng)縫紉圖案為正方形時，優(yōu)選地，線距60為約48 至約54mm，更優(yōu)選約50至約52mm。“線距”被定義為層表面的正方形縫紉圖案內(nèi)的相鄰平行縫線之間的距離60。還優(yōu)選地，線跡長度62為約3至約7mm，更優(yōu)選約4至約6mm。“線跡長度”被定義為橫跨層表面的縫線的最短重復(fù)長度62。優(yōu)選地，制品10、26、40和48不包括任何單向帶材或單向組合件。所謂“單向帶材”是指大致位于基體樹脂內(nèi)的平面內(nèi)的大致平行的高韌度復(fù)絲陣列。所謂“單向組合件” 是指與相鄰帶材層疊在一起且其紗線相對于相鄰帶材呈傾斜角度的多個單向帶材。通常， 帶材內(nèi)的紗線相對于相鄰帶材內(nèi)的紗線呈直角。單向帶材和組合件在授予Li等人的美國專利5，160，776中有所公開。優(yōu)選地，層疊在一起的織造織物層12和片層14具有2. 5至5. Ag/m2、更優(yōu)選3. 0 至5. 2kg/m2的面密度。工業(yè)適用性該制品包括保護(hù)身體部位不受射彈傷害的防護(hù)服裝或防彈衣，例如背心、夾克等。 本文所用術(shù)語“射彈”是指由例如槍發(fā)射的子彈或其他物體或其碎片。測試方法
以下實(shí)施例中使用下列測試方法。溫度所有溫度均以攝氏度(°C )來測量。線密度紗線或纖維的線密度是通過按ASTM D1907-97和D885-98中所述方法稱量已知長度的紗線或纖維來確定。分特被定義為以克為單位的10，000米紗線或纖維的重量。旦尼爾(d)是9/10分特(dtex)。拉伸特性對待測纖維進(jìn)行調(diào)理，然后按ASTM D885-98中所述方法進(jìn)行拉伸測試。通過在Instron試驗(yàn)機(jī)上對纖維進(jìn)行斷裂測試來確定韌度(抗斷韌度)、彈性模量和斷裂伸長率。面密度織物層的面密度通過測量所選尺寸(如IOcmX IOcm)的每個單層的重量來確定。復(fù)合結(jié)構(gòu)的面密度通過將各層的面密度求和來確定。平均聲速聲速是指拉伸應(yīng)力波經(jīng)材料傳播的速度，按照ASTME494中的方法在各個方向測量聲速并計算平均聲速。以單位m/s記錄聲速。所記錄的平均聲速為在下列條件下測得的聲速的平均值聲波相對于正χ軸以0°、45°、90°、135°、180°、-45°、-90° 和-135°的角度從片層內(nèi)的沖擊點(diǎn)(0，0)徑向穿過，其中縱向或壓延方向沿χ軸設(shè)置，橫向沿y軸設(shè)置。射彈穿透和背面變形性能多層面板的彈道測試按照2000年9月公布的NIJ防彈 t示}t—0101. 04 "Ballistic Resistance of Personal Body Armor，， 。 idi白勺 V50 {t 為對應(yīng)于每個實(shí)施例的射擊數(shù)的平均值。每個實(shí)施例射擊兩次或四次。
實(shí)施例給出以下實(shí)施例來舉例說明本發(fā)明，并且所述實(shí)施例不應(yīng)被理解為以任何方式限制本發(fā)明。除非另外指明，所有份數(shù)和百分比均按重量計。根據(jù)本發(fā)明的方法制備的實(shí)施例用數(shù)值來指示。對照實(shí)施例或比較實(shí)施例用字母來指示。與比較實(shí)施例或本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的數(shù)據(jù)和測試結(jié)果示于表1和2中。層的說明將下列高強(qiáng)纖維織物和片結(jié)構(gòu)的層制備成用于進(jìn)行如下彈道測試的各種復(fù)合材料組件?？椢飳印癋1”是以商品名Kevlar 對位芳族聚酰胺1 號紗線得自E. I.du Pont de Nemours and Company的840旦尼爾(930分特)聚(對亞苯基對苯二甲酰)(或PA)紗線的平織織造織物，并且被織成26X^5末端/英寸(10. 2X10.2末端/厘米)。織物層“F2”是以商品名Kevlar 對位芳族聚酰胺X300號紗線得自Ε. I. du Pont de Nemours and Company的600旦尼爾￠60分特)聚(對亞苯基對苯二甲酰)(或PA)紗線的平織織造織物，并且被織成23 X 23末端/英寸(9. 1 X 9. 1末端/厘米)?？椢飳印癋3”是以商品名Zylon 牌PBO紗線得自Toyobo Co.的500旦尼爾(550 分特)聚對亞苯基_2，6-苯并二卩惡唑(或ΡΒ0)紗線的平織織造織物，并且被織成30X30 末端/英寸(11. 8X11. 8末端/厘米)。織物層“F4”是以商品名Spectra 得自Honeywell International, Inc.的 215 旦尼爾039分特)超高分子量聚乙烯(或UHMWPE)紗線的平織織造織物，并且被織成55X55
10末端/英寸7X21. 7末端/厘米)?？椢飳印癋5”是芳族聚酰胺紗的四個單向帶材或單層片的單向組合件，每個片都以 0° /90° /0° /90°正交，并夾在熱塑性薄膜之間。組合件的單位面積重量總和為234克 /平方米。此類組合件可以商品名601(1卩16\@得自恥1^7 611 hternational，he.。織物層“F6”是聚乙烯紗的兩個單向帶材或單層片的單向組合件，每個片都以 0° /90°正交，并夾在也已浸漬入紗線中的熱塑性薄膜之間。組合件的單位面積重量總和為Π4克/平方米。此類組合件可以商品名Dyneema SB31得自DSM(Geleen，Holland)。片層“ S1”是可以商品名Mylar P25得自DuPont Tei j in Films 的聚對苯二甲
酸乙二酯(或PET)聚酯膜或片結(jié)構(gòu)，平均聲速2045m/s，厚度0.74密耳(0. 019mm)，任意兩個給定方向的斷裂伸長率最大值與最小值的比率為1. 71。片層“S2”是可以商品名Mylar C得自DuPont Teijin Films 的聚對苯二甲酸乙二酯(或PET)聚酯膜或片結(jié)構(gòu)，平均聲速1770m/s，厚度0. 16密耳(0. 004mm)，任意兩個給定方向的斷裂伸長率最大值與最小值的比率為1.42。片層“S3” 是可以商品名 DuPont Surlyn 得自 Ε. I. du Pont deNemours and Company的乙烯-甲基丙烯酸(或E/MAA)離子共聚物膜或片結(jié)構(gòu)，平均聲速752m/s，厚度
4.6密耳(0. 115mm)，任意兩個給定方向的斷裂伸長率最大值與最小值的比率為2. 33。片層“S4”是由高密度聚乙烯纖維閃紡而成的可以商品名Tyvek 得自E. I.du Pont de Nemours and Company的聚乙烯(或ΡΕ)非織造片結(jié)構(gòu)，平均聲速809m/s，厚度
5.6密耳(0. 140mm)，任意兩個給定方向的斷裂伸長率最大值與最小值的比率為1.92。片層“S5”是可以商品名Tetratex 3101 得自 Donaldson Company Inc. (Ivyland, PA)的聚四氟乙烯膜或片結(jié)構(gòu)，平均聲速觀0!11/8，厚度1. 5密耳(0. 038mm)，任意兩個給定方向的斷裂伸長率最大值與最小值的比率為6. 69。片層“S6” 是可以商品名Tedlar 得自 Ε· I. DuPont de Nemours andCompany 的聚氟乙烯(或PVF)膜或片結(jié)構(gòu)，平均聲速1506m/s，厚度1. 1密耳(0. 030mm)，任意兩個給定方向的斷裂伸長率最大值與最小值的比率為1. 3。實(shí)施例A用縫線將約15”X 15”的21層織物層Fl縫合在一起形成面密度為約4. 14kg/m2的制品，其中縫線形成線距2英寸(5cm)、線跡長度約0.2英寸(0.5cm)的絎縫縫紉圖案。按照題目為"Ballistic Resistance of Personal BodyArmor，，的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的NIJ II級測試方案，使用0.357馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形40mm和43mm，彈道V50 良好。實(shí)施例B在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有10個織物層Fl的第一撞擊部分和(b)包括10個織物層F5的面向身體部分。本文將該制品記為10F1+10F5。 該制品由約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的各層用十字線固定在一起并圍繞邊緣縫合而成。制品的面密度為約4. 30kg/m2。按照題目為“Ballistic Resistance of PersonalBody Armor”的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ II級測試方案，使用0. 357馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形34mm和 37mm。實(shí)施例1在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有4個織物層Fl的第一撞擊部分，(b)包括織物層Fl與片層Sl的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)11次，以及(c)具有4個織物層Fl的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為4F1+11(F1+S1)+4F1。 該層疊制品由約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的各層用縫線固定在一起，其中縫線形成線距2英寸(5cm)、線跡長度約0.2英寸(0.5cm)的絎縫縫紉圖案。制品的面密度為約 4. 04kg/m2。按照題目為"Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ II級測試方案，使用0. 357馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括 V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形值為32mm 和33mm。V50性能良好。實(shí)施例2在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有4個織物層F2的第一撞擊部分，(b)包括片層S 1與織物層F2的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)21次，以及(c)具有3個織物層F2的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為4F2+21(S1+F》+3F2。 該層疊制品由約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的各層用縫線固定在一起，其中縫線形成線距2英寸(5cm)、線跡長度約0.2英寸(0.5cm)的絎縫縫紉圖案。制品的面密度為約 4. 04kg/m2。按照題目為"Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ II級測試方案，使用0. 357馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括 V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形值為32mm 和32mm，彈道V50良好。實(shí)施例1和2顯示，具有低于(優(yōu)于)比較實(shí)施例A的面密度的根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有顯著低于比較實(shí)施例A的背面變形，并且穿透安全系數(shù)Vo (其中穿透安全系數(shù)為V50 減Vo)顯著高于工業(yè)中通常所需的標(biāo)準(zhǔn)。通常，穿透安全系數(shù)為觀111/8。實(shí)施例1和2顯示，背面變形比比較實(shí)施例A低至少8mm。彈道測試結(jié)果還表明，與在結(jié)構(gòu)中包括封裝在基體樹脂內(nèi)的織造和單向芳族聚酰胺纖維的比較實(shí)施例B相比，所有紗線均經(jīng)過織造且不含基體樹脂的實(shí)施例1和2要有利得多。實(shí)施例C用縫線將約15”X 15”的M層織物層Fl縫合在一起形成面密度為約4. 73kg/m2的制品，其中縫線形成線距2英寸(5cm)、線跡長度約0.2英寸(0.5cm)的絎縫縫紉圖案。按照題目為"Ballistic Resistance of Personal BodyArmor，，的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0.44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。出于統(tǒng)計目的，對四個面板進(jìn)行了測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的四次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示， 結(jié)果顯示平均背面變形較高，約為49. 9mm,但彈道V50良好。實(shí)施例D在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有11個織物層Fl的第一撞擊部分，(b)包括15個織物層F6的芯部分，以及(c)具有4個織物層Fl的面向身體
12部分。本文將該制品構(gòu)造記為11F1+15F6+4F1。該制品由約15英寸X 15英寸(38cmX 38cm) 的各層用十字線固定在一起并圍繞邊緣縫合而成。制品的面密度為約5.03kg/m2。按照題目為"Ballistic Resistance of Personal Body Armor” 的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0.44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形值為40mm和41mm，同時保持了良好的彈道V50。實(shí)施例3在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有3個織物層Fl的第一撞擊部分，(b)包括片層S 1與織物層Fl的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)17次，以及(c)具有3個織物層Fl的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為3F1+17(S1+F1)+3F1。 該制品由約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的各層用縫線固定在一起，其中縫線形成線距 2英寸(5cm)、線跡長度約0. 2英寸(0. 5cm)的絎縫縫紉圖案。制品的面密度為約4. 99kg/m2。 按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0.44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的四次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形顯著減小，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例4在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有6個織物層Fl的第一撞擊部分，(b)包括片層S4與織物層Fl的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)11次，以及(c)具有6個織物層Fl的面向身體部分。本文將該制品記為6F1+11(S4+F1)+6F1。該制品由約15英寸X 15英寸(38cmX38cm)的各層用縫線固定在一起，其中縫線形成線距2英寸(5cm)、線跡長度約0.2英寸(0.5cm)的絎縫縫紉圖案。制品的面密度為約4. 98kg/m2。 按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0.44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形顯著減小，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例5在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有5個織物層Fl的第一撞擊部分，(b)包括片層S6與織物層Fl的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)13次，以及(c)具有5個織物層Fl的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為5F1+13(S6+F1)+5F1。 片層S6中所用Tedlar 的等級為1型。該制品由約15英寸X 15英寸(38cmX38cm)的各層用縫線固定在一起而制成，其中縫線形成線距2英寸(5cm)、線跡長度約0.2英寸(0. 5cm) 的絎縫縫紉圖案。制品的面密度為約5. 13kg/m2。按照題目為“BallisticResistance of Personal Body Armor”的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJIIIA級測試方案，使用0. 44 馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表 2所示，結(jié)果顯示背面變形顯著減小，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。使用0. 44馬格南射彈的本發(fā)明實(shí)施例3、4和5顯示，雖然根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有略高的面密度，但與僅具有芳族聚酰胺織造織物的比較實(shí)施例C相比，其背面變形減小了約25 %，并且與具有芳族聚酰胺織造織物和單向聚乙烯纖維的實(shí)施例D相比，其具有大致相同的背面變形。實(shí)施例E用具有約0.2英寸(0.5cm)線跡長度的十字線將約15” X 15”的40層織物層 F2圍繞邊緣縫合在一起，形成面密度為約4. 96kg/m2的制品。按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor” 的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的 NIJ IIIA 級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的四次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形過高，為47mm至60mm，但具有優(yōu)異的彈道 V50。實(shí)施例F用具有約0.2英寸(0.5cm)線跡長度的十字線將約15” X 15”的41層織物層 F2圍繞邊緣縫合在一起，形成面密度為約4. 96kg/m2的制品。按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor” 的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的 NIJ IIIA 級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形過高，為48mm和54mm，但具有優(yōu)異的彈道 V50。實(shí)施例G在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有4個織物層F2 的第一撞擊部分，(b)包括2個片層S2與1個織物層F2的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)30次，以及(c)具有4個織物層F2的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為4F2+3(K2S2+F2)+4F2。該制品由用十字線圍繞層邊緣縫合的約15英寸X15英寸 (38cmX 38cm)的各層制成，其中十字線具有約0. 2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成X形。 制品的面密度為約 5. 06kg/m2。按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的四次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形明顯較高，但保持了優(yōu)異的彈道V50。這表明，雖然片結(jié)構(gòu)的材料具有1770m/ s的聲速，但織物層之間0. 32密耳的片結(jié)構(gòu)厚度太低，無法提供足夠的防彈保護(hù)。實(shí)施例H在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有4個織物層F2的第一撞擊部分，(b)包括片層S5與織物層F2的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)四次，以及(c)具有4個織物層F2的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為4F2+^(S5+F》+4F2。 該制品由用十字線圍繞層邊緣縫合的約15英寸X 15英寸(38cmX38cm)的各層制成，其中十字線具有約0.2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成X形。制品的面密度為約5.07kg/m2。 按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0.44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的四次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形明顯較高，但保持了優(yōu)異的彈道V50。這表明，雖然片結(jié)構(gòu)的材料具有1.5密耳的厚度，但觀0!11/8的聲速太低，無法提供足夠的防彈保護(hù)。實(shí)施例6在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有6個織物層F2的第一撞擊部分，(b)包括片層Sl與織物層F2的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)M次，以及(c)具有5個織物層F2的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為6F2+M(S1+F》+5F2。 該制品由約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的各層用縫線固定在一起而制成，其中縫線形成線距2英寸(5cm)、線跡長度約0.2英寸(0.5cm)的絎縫縫紉圖案。制品的面密度為約 4.99kg/m2。按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0.44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形40mm，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例7在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有7個織物層F2的第一撞擊部分，(b)包括片層S4與織物層F2的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)20次，以及(c)具有5個織物層F2的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為7F2+20(S4+F》+5F2。 該制品由用十字線圍繞層邊緣縫合并固定在一起的約15英寸X 15英寸(38cmX38cm)的各層制成，其中十字線具有約2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成X形。制品的面密度為約 5.04kg/m2。按照題目為 “Ballistic Resistance of Personal Body Armor” 的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。 包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形36mm 和38mm，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例8在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有3個織物層F2的第一撞擊部分，(b)包括片層S3與織物層F2的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)30次，以及(c)具有2個織物層F2的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為3F2+30(S3+F》+2F2。 該制品由約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的各層用縫線固定在一起而制成，其中縫線形成線距2英寸(5cm)、線跡長度約0.2英寸(0.5cm)的絎縫縫紉圖案。制品的面密度為約 4.97kg/m2。片層占所有層的重量百分比為約12.7%。按照題目為“BallisticResistance of Personal Body Armor”的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJIIIA級測試方案，使用 0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形40mm和41mm，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例9在該實(shí)施例中，層疊制品由包括片層Sl和織物層F2的重復(fù)單元的芯部分制成，所述單元重復(fù)33次。具有暴露片層Sl的末端為撞擊表面。本文將該制品構(gòu)造記為33 (S1+F2)。 該制品由用十字線圍繞層邊緣縫合的約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的各層制成，其中十字線具有約0.2英寸(0. 5cm)的線跡長度，并形成X形。制品的面密度為約4. 98kg/m2。片層Sl占所有層的重量百分比為約17. 9%。按照題目為“Ballistic Resistance ofPersonal Body Armor”的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示， 結(jié)果顯示背面變形值為36mm和39mm，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例10在該實(shí)施例中，層疊制品由包括織物層F2和片層S 1的重復(fù)單元的芯部分制成，所述單元重復(fù)33次。具有暴露織物層F2的末端為撞擊表面。本文將該制品構(gòu)造記為 33(F2+S1)。該制品由用十字線圍繞層邊緣縫合的約15英寸X 15英寸(38cmX38cm)的各層制成，其中十字線具有約0.2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成X形。制品的面密度為約 4.98kg/m2。片層占所有層的重量百分比為約17.9%。按照題目為“Ballistic Resistance ofPersonal Body Armor”的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用 0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形40mm和41mm，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例11在該實(shí)施例中，子芯部分由具有片層Sl和織物層F2的重復(fù)單元制成，所述單元重復(fù)11次。該子芯部分由十字線縫合的約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的層制成， 其中十字線具有約0.2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成穿過各層的X形。制備三個這種子芯部分并將其層疊在一起，然后圍繞邊緣縫合成芯部分。本文將該芯部分構(gòu)造記為 11(S1+F2)+11(S1+F2)+11(S1+F2)。具有暴露片層Sl的端面為撞擊表面。芯部分的面密度為約4.98kg/m2。片層Sl占芯部分的重量百分比為約17.9%。按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的 NIJ IIIA 級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形38mm，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例12在該實(shí)施例中，子芯部分由具有織物層F2和片層Sl的重復(fù)單元制成，所述單元重復(fù)11次。該子芯部分由十字線縫合的約15英寸X 15英寸(38cmX38cm)的層制成，其中十字線具有約0.2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成穿過各層的X形。制備三個這種子芯部分并將其層疊在一起，然后圍繞邊緣縫合成相連的芯部分。本文將該芯部分構(gòu)造記為 11(F2+S1)+11(F2+S1)+11(F2+S1)。具有暴露織物層F2的末端為撞擊表面。芯部分的面密度為約4.98kg/m2。片層占芯部分的重量百分比為約17.9%。按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的 NIJ IIIA 級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形38mm，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例13在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有3個織物層F2 的第一撞擊部分，(b)包括2個片層Sl與1個織物層F2的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)M次，以及(c)具有3個織物層F2的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為 3F2+MQS1+F2)+3F2。該制品由用十字線圍繞層邊緣縫合并固定在一起的約15英寸X 15 英寸(38cmX38cm)的各層制成，其中十字線具有約0. 2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成 X形。制品的面密度為約5.02kg/m2。片層Sl占制品的重量百分比為約25.8%。按照題目為 “Ballistic Resistance of Personal Body Armor” 的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0.44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形值為39mm和40mm，同時保持了優(yōu)異的彈道V50。實(shí)施例6至12為使用類似材料但具有不同層疊方式的制品構(gòu)造。所有這些實(shí)施
16例具有介于36mm至40mm之間的背面變形，這比具有全織物構(gòu)造的類似重量的比較實(shí)施例 E和F低22-30%。具有不同于實(shí)施例6和9至12的片組合物的實(shí)施例7和8具有與實(shí)施例6和9至12類似的性能趨勢。實(shí)施例I用具有約0.2英寸(0.5cm)線跡長度的十字線將約15” X 15”的35層織物層 F3圍繞邊緣縫合在一起，形成面密度為約4. 83kg/m2的制品。按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor” 的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的 NIJ IIIA 級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形過高，為52mm和58mm，但具有優(yōu)異的彈道 V50。實(shí)施例14在該實(shí)施例中，層疊制品由包括織物層F3和片層S 1的重復(fù)單元的芯部分制成， 所述單元重復(fù)四次。具有暴露織物層F3的末端為撞擊表面。本文將該制品構(gòu)造記為 29(F3+S1)0該制品由用十字線圍繞層邊緣縫合的約15英寸X 15英寸(38cmX38cm)的各層制成，其中十字線具有約0.2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成X形。制品的面密度為約 4. 79kg/m2。片層Sl占制品的重量百分比為約16. 4%。按照題目為“Ballistic Resistance ofPersonal Body Armor”的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用 0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形顯著減小，同時保持了優(yōu)異的彈道V50性能。實(shí)施例14再次證明，相比不含片結(jié)構(gòu)層的比較實(shí)施例I中的組合件，在組合件內(nèi)加入合適的片結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致背面變形減小27%。在實(shí)施例I和14中，織物層的紗線為聚苯并雙嗯唑。實(shí)施例J用具有約0.2英寸(0.5cm)線跡長度的十字線將約15” X 15”的47層織物層 F4圍繞邊緣縫合在一起，形成面密度為約5. 26kg/m2的制品。按照題目為“Ballistic Resistance of Personal Body Armor”的 NIJ 防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 中描述的 NIJ IIIA 級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的兩次射擊的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形44mm和45mm，但具有良好的彈道V50。實(shí)施例15在該實(shí)施例中，制備了依次包括下列部分的層疊制品(a)具有8個織物層F4的第一撞擊部分，(b)包括織物層F4與片層Sl的重復(fù)單元的芯部分，所述單元重復(fù)25次，以及(c)具有8個織物層F4的面向身體部分。本文將該制品構(gòu)造記為8F4+25(F4+S1)+8F4。 該制品由用十字線圍繞層邊緣縫合的約15英寸X15英寸(38cmX38cm)的各層制成，其中十字線具有約0.2英寸(0.5cm)的線跡長度，并形成X形。制品的面密度為約5.27kg/m2。 片層Sl占制品的重量百分比為約12. 8%。按照題目為“Ballistic Resistanceof Personal Body Armor”的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04中描述的NIJ IIIA級測試方案，使用0. 44馬格南手槍子彈進(jìn)行彈道測試。包括V50和背面變形在內(nèi)的彈道測試結(jié)果如表2所示，結(jié)果顯示背面變形顯著減小，同時保持了優(yōu)異的彈道V50性能。實(shí)施例J的背面變形略超出規(guī)格范圍，但在實(shí)施例15的組合件中加入片結(jié)構(gòu)層導(dǎo)
17致背面變形減小至40mm，剛好在規(guī)格范圍之內(nèi)。在實(shí)施例I和14中，織物層的紗線為超高分子量聚乙烯。實(shí)施例14和15表明，本發(fā)明適用于由芳族聚酰胺之外的高韌度紗線材料織造的織物層。
權(quán)利要求
1.用于防御射彈物體的防彈衣制品，所述防彈衣制品包括多個織造織物層，所述多個織造織物層由具有至少7. 3克/分特的韌度和至少100克 /分特的模量的紗線織造而成；多個片層，所述多個片層包括非織造的隨機(jī)取向纖維片和/或非纖維膜，每個所述片層具有至少0. 013mm的厚度；所述織造織物層和所述片層層疊在一起而構(gòu)成第一芯部分，所述第一芯部分包括至少兩個重復(fù)單元，所述重復(fù)單元依次為至少一個所述織造織物層接著至少一個所述片層；以及所述片層占所述制品總重量的0. 5至30重量％。
2.權(quán)利要求1的制品，其中所述紗線具有50至4500分特的線密度、10至65克/分特的韌度、150至2700克/分特的模量、和至8%的斷裂伸長率。
3.權(quán)利要求1的制品，其中所述紗線由長絲制成，所述長絲由選自聚酰胺、聚烯烴、聚唑、以及它們的混合物的聚合物制成。
4.權(quán)利要求1的制品，其中所述織造織物片未用基體樹脂包封或涂覆。
5.權(quán)利要求1的制品，其中每個所述片層具有不超過0.152mm的厚度。
6.權(quán)利要求1的制品，其中所述片層由選自下列的材料制成二元羧酸和二羥醇的縮聚產(chǎn)物、離聚物、熱塑性含氟聚合物、聚烯烴、聚酰亞胺、以及它們的混合物。
7.權(quán)利要求1的制品，其中每個所述片層具有至少600m/s的平均聲速。
8.權(quán)利要求1的制品，其中每個所述片層具有的最大斷裂應(yīng)變值與最小斷裂應(yīng)變值的比率為1至5。
9.權(quán)利要求1的制品，其中所述片層為各向同性或基本上各向同性的。
10.權(quán)利要求1的制品，其中所述芯部分包括3至60個所述織造織物層和3至60個所述片層。
11.權(quán)利要求1的制品，其中存在3至50個所述重復(fù)單元。
12.權(quán)利要求1的制品，其中所述芯部分具有第一撞擊端面和面向身體端面；并且所述制品還包括第一撞擊部分和面向身體部分，所述第一撞擊部分包括層疊在一起并層疊在所述芯部分的第一撞擊端面上的多個織造織物層，并且所述面向身體部分包括層疊在一起并層疊在所述芯部分的面向身體表面上的多個織造織物層。
13.權(quán)利要求12的制品，其中所述第一撞擊部分具有2至30個層疊在一起的織造織物層，并且所述面向身體部分具有2至30個層疊在一起的織造織物層。
14.權(quán)利要求1的制品，其中所述芯部分具有織造織物端面和片端面，并且還包括層疊在所述芯部分的片端面上的至少一個所述織造織物層。
15.權(quán)利要求1的制品，其中所述芯部分包括多個子芯部分，每個子芯部分具有重復(fù)單兀。
16.權(quán)利要求1的制品，其中當(dāng)射彈速度(V。)為2000年9月公布的NIJ防彈標(biāo)準(zhǔn)-0101. 04 "Ballistic Resistance of Personal Body Armor”規(guī)定的 1430 英尺 / 秒加減30英尺/秒036米/秒加減9米/秒)時，所述制品具有小于或等于44mm的背面變形。
17.權(quán)利要求1的制品，其中所述織造織物層和所述片層連接的部分僅為它們的表面積的10%或更少，使得所述層的其余部分的全部或大部分可相對于相鄰層橫向移動和/或分開。
18.權(quán)利要求1的制品，其中層疊在一起的所述織造織物層和所述片層具有2. 5至 5. 7kg/m2的面密度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于防御射彈物體的防彈衣制品。所述制品包括織造織物層和片層。所述織造織物層由具有至少7.3克/分特的韌度和至少100克/分特的模量的紗線制成。所述片層包括非織造隨機(jī)取向纖維片和/或非纖維膜。所述織造織物層和所述片層層疊在一起構(gòu)成第一芯部分，所述第一芯部分包括至少兩個重復(fù)單元，所述重復(fù)單元依次為至少一個所述織造織物層接著至少一個所述片層。所述片層占所述制品總重量的0.5-30重量％。
文檔編號B32B7/14GK102216069SQ200980117395
公開日2011年10月12日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者L·A·卡巴賈, M·J·奇尤, P·F·菲茨格拉德 申請人:納幕爾杜邦公司