專利名稱：成形制品的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括對(duì)1個(gè)或多個(gè)含聚烯烴纖維的纖維層進(jìn)行壓縮的生產(chǎn)成形制品的方法。本發(fā)明還涉及可按本發(fā)明方法制取的成形制品及其在防彈領(lǐng)域的應(yīng)用。
此種方法可從WO97/00766得知。文中描述道，防彈品質(zhì)非常好的復(fù)合材料可按這樣一種方法來制取將彼此重疊的纖維層放在高溫和非常高壓力下壓縮，隨后在壓力下將它們冷卻。防彈品質(zhì)用比能量吸收(SEA)來表示，這是一種成形制品在受到拋射體沖擊后，每單位面積密度成形制品能夠吸收的能量大小的度量。SEA被定義為0.5.m.v502/AD，其中m是拋射體質(zhì)量。V50是這樣一種朝成形制品發(fā)射的拋射體速度，在此速度條件下，有50％的拋射體剛好穿透該成形制品。AD是成形制品的面積密度。SEA在這里和下文中每當(dāng)提到時(shí)應(yīng)理解為受到AK-47軟鋼芯(MSC)彈頭沖擊時(shí)的SEA，除非另行指出。
然而，始終存在著對(duì)不斷改進(jìn)該成形制品防彈品質(zhì)的需要。生產(chǎn)此類成形制品的已知方法的缺點(diǎn)在于，所要求的非常高壓力常常難以達(dá)到，以及獲得的成形制品的防彈品質(zhì)不可接受，尤其是當(dāng)壓力比較低時(shí)。已知方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是，它局限于UD(單向)復(fù)合材料。因此，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)防彈品質(zhì)改進(jìn)的成形制品的方法，尤其是在相同或更低壓力下。
這一目的令人驚奇地由本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了，方法的特征在于，其中的纖維層包含0.02～25wt％聚烯烴的溶劑?！叭軇┖俊痹谶@里以及下文中每次出現(xiàn)應(yīng)理解為溶劑在纖維層的聚烯烴纖維與溶劑總重量中所占重量百分率。
按本發(fā)明方法制取的含溶劑成形制品竟然具有較高SEA實(shí)在令人驚奇，因?yàn)槿軇┍旧肀静痪哂蟹缽椥Ч虼瞬豢赡軐?duì)保護(hù)水平做出貢獻(xiàn)，同時(shí)它確實(shí)提高面積密度，故而理應(yīng)降低SEA。含溶劑纖維產(chǎn)生較好防彈品質(zhì)之所以令人驚奇還在于，已知溶劑的存在會(huì)降低纖維的機(jī)械性能(特別是由于蠕變速率較高，抗張強(qiáng)度和抗張模量較低)，然而為達(dá)到較高防彈品質(zhì)，卻要求機(jī)械性能盡可能好。
本發(fā)明方法另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，單向成形制品中基質(zhì)百分率可選擇得比較低，而不會(huì)有纖維層脫層的危險(xiǎn)，就是說，處于相同ILSS(層間剪切強(qiáng)度)。這樣做還能提高成形制品的SEA。單向成形制品是一種由纖維在基質(zhì)中構(gòu)成的復(fù)合材料，其中纖維層中的纖維沿單向取向并且與相鄰纖維層中的纖維構(gòu)成一定角度。由于溶劑的存在，基質(zhì)含量可減少相當(dāng)于溶劑含量的2～20倍的幅度，相當(dāng)于原來基質(zhì)含量的10、15或甚至20％以上。在最優(yōu)選的防彈成形制品中，正如下文將進(jìn)一步描述的，基質(zhì)含量例如可從一般值的約22～30wt％降低到小于20，優(yōu)選小于18，更優(yōu)選甚至小于17wt％。
“纖維”是指長而細(xì)的物體，例如單絲、復(fù)絲紗、帶、短纖維、短纖維紗等。纖維原則上可具有任何隨機(jī)選擇的斷面形狀?！袄w維層”應(yīng)理解為沿二維延伸的含纖維的扁平構(gòu)造，例如機(jī)織物、針織物、毛氈、單向取向纖維的層等。纖維層可以含有，也可以不含基質(zhì)材料。本發(fā)明的效果在成形制品由單層構(gòu)成的情況下已經(jīng)顯示出來了，但一般地，成形制品將是由2或更多纖維層構(gòu)成的疊片，并借助壓縮變得致密的。成形制品的例子是板，不論彎曲與否，頭盔、胸甲、門板等?？砂幢景l(fā)明制取的該成形制品尤其適合用于防彈領(lǐng)域。
各種各樣的聚烯烴適合用于本發(fā)明方法中。尤其適合作為該聚烯烴的是聚乙烯和聚丙烯的均聚物和共聚物。另外，所用聚烯烴可包含少量1種或多種其他聚合物，特別是其他鏈烯-1聚合物。好的結(jié)果是當(dāng)選用線型聚乙烯(PE)作為聚烯烴時(shí)達(dá)到的。線型聚乙烯在這里應(yīng)理解為每100個(gè)碳原子具有少于1個(gè)側(cè)鏈，優(yōu)選每300個(gè)碳原子少于1個(gè)的聚乙烯，它另外可包含最高5mol％1種或多種與之共聚的其它鏈烯，例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯或辛烯。除了聚烯烴之外，該纖維還可包含少量此類纖維通常使用的添加劑，例如抗氧劑、紡絲油劑、熱穩(wěn)定劑、顏料等。
為取得良好防彈效果，纖維優(yōu)選是高度取向的。在本文的范圍內(nèi)，“高度取向的”應(yīng)理解為至少500g/d(克/旦)的模量。優(yōu)選的是，模量至少是800，更優(yōu)選至少1000，最優(yōu)選至少1200g/d?？箯垙?qiáng)度優(yōu)選大于30g/d?？箯垙?qiáng)度(或強(qiáng)度)和抗張模量(或模量)按照ASTM D885M的規(guī)定定義和測(cè)定，采用500mm纖維的名義隔距(標(biāo)尺)長度，50％/min的滑動(dòng)橫梁速度和Instroon2714夾具。測(cè)定前，纖維加捻到31捻回/米。根據(jù)測(cè)定的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，模量可作為0.3～1％應(yīng)變之間的梯度來確定。為計(jì)算模量和強(qiáng)度可將測(cè)定的拉伸力(以cN為單位)除以纖度(以dtex(分特)為單位)，后者可通過稱取10m纖維的重量來確定。
聚烯烴纖維，特別是聚乙烯纖維，優(yōu)選具有大于5dl/g的特性粘度(IV)。優(yōu)選的是，該聚烯烴纖維是特性粘度至少是5dl/g、抗張模量至少是800g/d的高度取向聚乙烯纖維。由于具有長分子鏈，具有這樣的IV的聚烯烴纖維具有非常好的機(jī)械性能，例如高抗張強(qiáng)度、模量和斷裂能量吸收。這也是為什么更優(yōu)選的聚烯烴是IV大于10dl/g的聚乙烯的原因。IV是根據(jù)方法PTC-179(Hercules公司，1982-04-29修訂版)的規(guī)定測(cè)定的，測(cè)定條件是135℃，在萘烷中，溶解時(shí)間為16小時(shí)，抗氧劑是DBPC，用量是2g/l溶液；采用將不同濃度下的粘度外推至零濃度求出。
優(yōu)選的是，本發(fā)明纖維的(單絲)纖度小于5旦，更優(yōu)選小于3旦/根絲。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)此種纖維的防彈性能比較好。
為達(dá)到本發(fā)明的效果，聚烯烴纖維是如何制造的并不重要。生產(chǎn)高度取向纖維的已知技術(shù)例如是凝膠紡絲(Smith和Lemstra)，原封反應(yīng)器粉末的固相加工(Chanzy和Smith)，熔融擠出(Ward)或者通過從溶液中再結(jié)晶的粉末的擠出(Kanamoto)，再配合以1個(gè)或多個(gè)牽伸步驟以提高取向度。
溶劑可存在于纖維表面上和/或內(nèi)部，并且可采用不同的方式加入到纖維層中。它可以是通過基本不含溶劑的纖維，如上所述，與溶劑進(jìn)行接觸，例如通過噴涂、浸漬或舔涂而施加到纖維上的。這可以在基本不含溶劑的纖維已成形為纖維層之前或以后實(shí)施。特別是，在施涂到纖維層上并且以低溶劑含量，大約低于1wt％，施涂的情況下，優(yōu)選讓纖維與溶劑和稀釋劑的混合物相接觸，施涂到纖維上以后再將稀釋劑移出。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是分布得更均勻。稀釋劑例如是分布后很容易通過蒸發(fā)趕出的揮發(fā)性物質(zhì)。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，該溶劑引入到纖維層中是由于纖維層包含一種溶劑含量介于0.02～25wt％的含溶劑聚烯烴纖維所致。溶劑存在于纖維內(nèi)部的優(yōu)點(diǎn)之一是，生產(chǎn)過程因存在于纖維表面的溶劑被擦去而受到污染的程度較輕，更重要的是，在較低溶劑含量條件下就可獲得可比的防彈品質(zhì)。在該實(shí)施方案中，非常好的防彈效果在溶劑含量介于0.02～5wt％的條件下已可實(shí)現(xiàn)。
含溶劑纖維可通過纖維與溶劑相接觸，并讓溶劑滲透到纖維內(nèi)來制備。這樣做的缺點(diǎn)是，需要幾個(gè)工藝步驟，并且附著的溶劑將不得不除掉，以防止污染。為克服這一缺點(diǎn)，此種纖維優(yōu)選通過下述方法直接生產(chǎn)將聚烯烴和溶劑的溶液紡絲形成絲束，并將它們牽伸到高度取向狀態(tài)，其間所使用的溶劑不全部移出(如同一申請(qǐng)人尚未公開的申請(qǐng)中所描述的那樣)。在該方法的最優(yōu)選實(shí)施方案中，溶劑向纖維層中的引入是通過讓纖維層包含含溶劑高度取向聚烯烴纖維實(shí)現(xiàn)的，其中該纖維的特性粘度至少是5dl/g；抗張強(qiáng)度至少是30g/d；抗張模量至少是800g/d；并包含0.05～25wt％該聚烯烴的溶劑(相對(duì)于纖維總重量)，其制備過程包括，將聚烯烴與溶劑的溶液進(jìn)行紡絲成形為絲束，然后將它們牽伸為高度取向狀態(tài)，其間所用溶劑不全部從纖維中移出。
“溶劑”在這里和下文中應(yīng)理解為能溶解所述聚烯烴的物質(zhì)。聚烯烴的適宜溶劑乃是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。它們，例如可從《聚合物手冊(cè)》(J.Brandrup和E.H.Immergut，第3版，第VII章，pp.379～402)中選擇。優(yōu)選的是，相對(duì)于所用聚烯烴，特別是聚乙烯，所采用的溶劑的Chi-參數(shù)小于0.5，更優(yōu)選小于0.45，進(jìn)一步優(yōu)選小于0.4，最優(yōu)選小于0.35。溶劑的chi-參數(shù)描述在《溶解度參數(shù)及其他內(nèi)聚參數(shù)手冊(cè)》第2版中，Allan Barton出版，p.386。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，在相同溶劑含量條件下，質(zhì)量的改善程度更大并且，在細(xì)節(jié)上已做必要修改，為達(dá)到相同程度防彈性能的改善需要較少溶劑和/或較低壓力和較短壓縮時(shí)間。聚烯烴，特別是聚乙烯的適宜溶劑例子是，分別或彼此組合起來萘烷、1，2，3，4-四氫化萘、甲苯，低級(jí)正鏈烷如己烷，(對(duì))二甲苯、石蠟油、異三十烷、礦物油、石蠟、環(huán)辛烷。優(yōu)選的是，使用萘烷，最優(yōu)選石蠟油。
在本發(fā)明方法中，壓縮前纖維包含0.02～25wt％聚烯烴用溶劑。溶劑含量若低于0.02wt％，將沒有或?qū)嶋H上沒有效果。含量若高于25wt％，缺點(diǎn)是，它們通常將不再對(duì)防彈性能的改善繼續(xù)做出貢獻(xiàn)，或者甚至有損。SEA隨著溶劑含量增加到某一最佳溶劑含量，此時(shí)，對(duì)能量吸收的貢獻(xiàn)不再能抵消面積密度的增加，于是SEA再度下降。盡管由于溶劑比纖維便宜，最終成形制品含有高于最佳溶劑含量的溶劑可能是有利的，但溶劑含量的選擇優(yōu)選是獲得高防彈性能的最佳值。最佳溶劑含量還依賴于纖維構(gòu)型、所選溶劑品質(zhì)以及壓縮條件。例如，為達(dá)到防彈性能上的相同改善，非常好的溶劑如石蠟和萘烷的需要量將低于低品質(zhì)溶劑，而且溶劑的最佳量，在較低壓力下將比在較高壓力下高。倘若溶劑是通過將它分布到單向纖維層上的基本不含溶劑的纖維表面，則溶劑含量優(yōu)選得高一些，例如大于0.5，優(yōu)選大于1，進(jìn)一步優(yōu)選大于1.5wt％。在壓縮機(jī)織物的過程中，溶劑含量優(yōu)選大于1wt％，更優(yōu)選大于1.5wt％，最優(yōu)選大于2wt％，更最優(yōu)選大于3wt％。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易確定每種條件下的最佳量。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，其中纖維層包含單向、含溶劑高度取向聚乙烯纖維，同時(shí)溶劑的chi-參數(shù)小于0.5，則良好防彈性能在0.05～5wt％這樣比較低的溶劑含量條件下已可取得。優(yōu)選的是，纖維層的溶劑含量介于0.1～2wt％，更優(yōu)選0.1～1.5wt％，進(jìn)一步優(yōu)選0.1～1.2wt％，最優(yōu)選0.05～1wt％溶劑。以上所提到的優(yōu)選全部基于為獲得盡可能高SEA來考慮的。
雖然其他實(shí)施方案并不排除，但通常并且優(yōu)選的是，出現(xiàn)在平衡中所有的纖維層基本相同，同樣，上述溶劑相對(duì)于整個(gè)成形制品的含量也如此。本發(fā)明方法中溶劑含量是通過加入量的選擇來選擇的。纖維的、纖維層的或成形制品的溶劑含量可按已知方式確定，例如直接地通過紅外技術(shù)、C13NMR，或者間接地——通過溶劑移出，例如通過萃取或頂空氣相色譜法或者所述技術(shù)的組合來測(cè)定。
在本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案中，溶劑是揮發(fā)性溶劑。該揮發(fā)性溶劑可留在成形制品中。特別是在薄成形制品的情況下，例如最高2mm，優(yōu)選最高1mm，更優(yōu)選最高0.5mm，使用揮發(fā)性溶劑，并且在壓縮后將其完全和部分地從成形制品中移出可能有利。結(jié)果，可到達(dá)較高SEA。優(yōu)選的是，如此獲得的成形制品中殘留揮發(fā)性溶劑的含量最終應(yīng)低于2％，更優(yōu)選最高是1.5％，最優(yōu)選最高1％，因?yàn)檫@樣做，出現(xiàn)塑性屈服、水泡、脫層、臭味的危險(xiǎn)比較小。
然而，要趕出溶劑，特別是在成形制品較厚的情況下，實(shí)際上常常是困難并且經(jīng)濟(jì)上沒有吸引力。因此，優(yōu)選將溶劑的全部或一部分留在成形制品中。在本發(fā)明更優(yōu)選的實(shí)施方案中，特別是在成形制品較厚的情況下，溶劑是不揮發(fā)溶劑。與揮發(fā)性溶劑相比，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，起泡的危險(xiǎn)較小，并且成形制品具有較好的穩(wěn)定性，結(jié)果，所獲成形制品的防彈品質(zhì)將較長時(shí)間內(nèi)維持高水平。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，成形制品沒有很難聞的氣味，無毒或不損害健康，這一點(diǎn)對(duì)作為身體保護(hù)用途尤其重要。不揮發(fā)溶劑應(yīng)理解為在低于聚烯烴熔融溫度的溫度實(shí)際上不蒸發(fā)的溶劑。優(yōu)選的是，它們是沸點(diǎn)顯著地比纖維熔融溫度，優(yōu)選高出50～100℃的溶劑。最優(yōu)選的是，該溶劑是不揮發(fā)石蠟。其優(yōu)點(diǎn)在于，不揮發(fā)石蠟，特別是石蠟油(或礦物油)是具有上述優(yōu)點(diǎn)的較好溶劑，降低成形制品穩(wěn)定性的危險(xiǎn)最小。該溶劑也可以是1種或多種適宜溶劑的混合物。在本發(fā)明另一種實(shí)施方案中，該溶劑是不揮發(fā)溶劑，優(yōu)選石蠟，與揮發(fā)性溶劑的混合物，揮發(fā)性溶劑在制成的成形制品中的濃度最高為2％，更優(yōu)選最高1.5％，最優(yōu)選最高1％(相對(duì)于總纖維重量)?；旌衔锏膬?yōu)點(diǎn)在于其溶劑品質(zhì)比非揮發(fā)性溶劑組分好，穩(wěn)定性好。
在本發(fā)明方法中，優(yōu)選采用盡可能高的壓力，例如按WO97/00766中所述。所給出的壓力介于10～165巴。壓縮溫度應(yīng)選擇得高，但不應(yīng)高到因纖維軟化或熔融導(dǎo)致防彈性能再次下降的程度。WO97/00766描述道，對(duì)于聚乙烯纖維，壓縮溫度介于110～130℃。一般而言，125℃被認(rèn)為是安全的上限。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，最佳效效果恰恰是，在纖維層中溶劑存在下，在更高溫度與更高壓力的組合時(shí)獲得的。在本發(fā)明方法中，溶劑含量優(yōu)選具有0.05～5wt％；壓縮溫度高于125℃；壓力高于165巴。在上述壓縮條件組合下取得如此好的結(jié)果是令人驚奇的，因?yàn)楫?dāng)壓力高于165巴時(shí)沒有觀察到過性能方面的明顯提高，而另一方面，當(dāng)溫度高于125℃時(shí)，性能通常會(huì)下降。優(yōu)選的是，壓縮溫度，依次遞增地優(yōu)選高于130、135、140、145或甚至150℃，并配合以壓力依次遞增地優(yōu)選高于175、200、250、275或甚至300巴。最高結(jié)果是在150℃和300巴，在0.05～2wt％萘烷或石蠟存在下取得的。按該方法生產(chǎn)的單向復(fù)合材料具有非常好的防彈性能，最高達(dá)145J/m2/kg甚至更高。
本發(fā)明還涉及一種可按上面所描述的本發(fā)明方法制取的成形制品。特別是，本發(fā)明涉及包含1個(gè)或多個(gè)重疊壓縮的纖維層的成形制品，纖維層包含聚烯烴纖維以及0.05～25wt％該聚烯烴的溶劑。用于防彈成形制品的優(yōu)選實(shí)施方案直接來源于并因此被描述在上面的優(yōu)選實(shí)施方案中。本發(fā)明成形制品與已知成形制品相比(在面積密度可比的條件下)具有較高防彈保護(hù)水平。優(yōu)選的是，本發(fā)明防彈成形制品當(dāng)被AK47MSC子彈擊中時(shí)，具有至少115J/kg/m2，更優(yōu)選大于120J/kg/m2，進(jìn)一步優(yōu)選大于135J/kg/m2，最優(yōu)選大于145J/kg/m2的比能量吸收(SEA)。
最佳實(shí)施方案是一種包含1個(gè)或多個(gè)由彼此重疊地壓縮的纖維層的成形制品，纖維層包含高度取向聚乙烯纖維和最高30wt％基質(zhì)材料(相對(duì)于纖維層的總重量)，纖維層中的纖維處于單向取向并且與相鄰纖維層中的纖維構(gòu)成一定角度，其中該纖維的特征是特性粘度至少是5dl/g；抗張模量至少是800g/d；纖度小于5旦/根絲；并且包含0.05～5wt％不揮發(fā)溶劑，該成形制品當(dāng)被AK47MSC子彈擊中時(shí)，具有至少115J/kg/m2的比能量吸收(SEA)。
本發(fā)明還涉及本發(fā)明成形制品在防彈領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如作為頭盔、門板、地板、椅子和門鎧甲，放在汽車、坦克、武裝直升機(jī)等里面，防彈背心插入板等。
雖然本文專門描述了含聚烯烴纖維和該聚烯烴的溶劑的防彈成形制品，但公開的內(nèi)容也類似地適用于包含可溶性纖維和所涉及纖維的溶劑的其他成形制品。
下面將參考實(shí)施例來說明本發(fā)明。
機(jī)織物對(duì)比實(shí)驗(yàn)A不含石蠟的SK76 Dyneema紗線被機(jī)織為緯密和經(jīng)密各為8根/厘米的簡單織物。該機(jī)織物的面積密度為318g/m2。將20層該織物壓縮形成平板，每層之間夾著60μm Stamylex(LLDPE)薄膜。壓力為10巴，溫度為125℃，壓縮時(shí)間為20min。該壓縮時(shí)間結(jié)束后，在維持壓力的情況下將板冷卻。按照Stanag2920標(biāo)準(zhǔn)采用17格令FSP(子彈)測(cè)定V50。該V50是532m/s，對(duì)應(yīng)于21.4J/m2的能量吸收(SEA)。
所用SK76紗線的性質(zhì)是強(qiáng)度36.0cN/dtex模量1180cN/dtex強(qiáng)度和模量的測(cè)定采用Zwick拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行，其中用Instroon2714夾具、500mm纖維握持長度以及250mm/min的試驗(yàn)拉伸速率。模量是在0.3～1％之間測(cè)定的。
機(jī)織物實(shí)例1制備具有特定石蠟含量的SK76 Dyneema紗線由加入了特定數(shù)量石蠟的溶劑按凝膠紡絲法在SK76紗線通常使用的條件下制成。由Merck供應(yīng)的Dunflussig石蠟，動(dòng)態(tài)粘度25～80MPa/s、密度0.818～0.875g/cm3，用作該石蠟。規(guī)定的石蠟含量根據(jù)加入到溶劑中的石蠟的百分率來計(jì)算并假定該石蠟在纖維生產(chǎn)過程中完全留在纖維內(nèi)。
按照對(duì)比例A那樣制備板并進(jìn)行試驗(yàn)，不同的是，采用的SK76紗線含有大約0.8％石蠟溶劑。該紗線的強(qiáng)度、模量與無溶劑紗線一樣。機(jī)織物的面積密度是302g/m2。含溶劑板測(cè)定得到的V50是560m/s，對(duì)應(yīng)于24J/kg/m2的能量吸收。
斜紋機(jī)織物對(duì)比實(shí)驗(yàn)B不含溶劑的合股Dyneema SK75紗線被機(jī)織為緯密和經(jīng)密各3.75根/厘米的3/1組織式樣、面積密度276g/m2的斜紋織物。22層該織物壓縮成為板，每層之間夾著30μm Stamylex(LLDPE)薄膜，按照實(shí)例1中規(guī)定的那樣試驗(yàn)。V50是534m/s，對(duì)應(yīng)于23.8J/kg/m2的SEA。
所用SK75紗線的性質(zhì)(按對(duì)比實(shí)驗(yàn)A那樣測(cè)定)是強(qiáng)度35.1cN/dtex模量1130cN/dtex斜紋機(jī)織物實(shí)例2按對(duì)比例B那樣制備斜紋機(jī)織物，只是現(xiàn)在使用的SK75纖維含有約2000ppm萘烷，按頂空氣相色譜術(shù)測(cè)定。雖然紗線性質(zhì)相同，但板的V50提高了，即，達(dá)到600m/s，對(duì)應(yīng)于28J/kg/m2的SEA。
UD(單向)復(fù)合材料對(duì)比例C和實(shí)例3～7如實(shí)例1所描述的那樣制備的不同石蠟含量的SK76和SK75Dyneema紗線經(jīng)過加工成形為單層，由單向取向紗線結(jié)合在Kraton基質(zhì)(異丙烯-苯乙烯共聚物，殼牌提供)中構(gòu)成。4片單層制成一個(gè)“單層疊片”，其中每個(gè)單層內(nèi)的纖維方向與相鄰層內(nèi)纖維方向構(gòu)成90°角。75片此種單向疊片在125℃和165巴壓力下壓縮35min而制成防彈成形制品。該成形制品在維持壓力的情況下用水冷卻。成形制品按Stanag2920標(biāo)準(zhǔn)采用AK47MSC圓頭子彈進(jìn)行試驗(yàn)。該紗線性質(zhì)未因石蠟的加入而受影響。
單向復(fù)合材料實(shí)例8按照實(shí)例3～7制備單向復(fù)合材料并進(jìn)行試驗(yàn)，其面積密度等于19kg/m2；石蠟油含量0.8wt％；在300巴壓力和150℃的壓縮溫度下進(jìn)行壓縮。結(jié)果在上表中給出。
權(quán)利要求
1.包括對(duì)一個(gè)或更多個(gè)含聚烯烴纖維的纖維層進(jìn)行壓縮來生產(chǎn)成形制品的方法，其特征在于，該纖維層包含0.02～25wt％該聚烯烴的溶劑(相對(duì)于纖維層中聚烯烴纖維與溶劑的總重量)。
2.按照權(quán)利要求1的生產(chǎn)成形制品的方法，其特征在于，聚烯烴纖維是高度取向的聚乙烯纖維，其特性粘度至少是5dl/g；抗張模量至少是800g/d。
3.按照權(quán)利要求1或2的生產(chǎn)成形制品的方法，其特征在于，溶劑是通過在壓縮前將溶劑分布到1個(gè)或多個(gè)纖維層中來施加的。
4.按照權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)的生產(chǎn)成形制品的方法，其特征在于，溶劑是通過纖維層包含一種溶劑含量介于0.02～25wt％的含溶劑聚烯烴纖維而施加進(jìn)去的。
5.按照權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于，該聚乙烯纖維的纖度小于5旦/根絲。
6.按照權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)的方法，其特征在于，該纖維層包含單向取向的纖維和至多30wt％基質(zhì)(相對(duì)于纖維層總重量)，纖維在纖維層中的方向與相鄰纖維層中纖維的方向構(gòu)成一定角度。
7.按照權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)的生產(chǎn)防彈成形制品的方法，其特征在于，溶劑含量介于0.05～5wt％。
8.按照權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)的生產(chǎn)防彈成形制品的方法，其特征在于，溶劑相對(duì)于聚乙烯的chi-參數(shù)(在289°K)小于0.5。
9.按照權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)的生產(chǎn)防彈成形制品的方法，其特征在于，溶劑是不揮發(fā)石蠟。
10.按照權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)的生產(chǎn)防彈成形制品的方法，其特征在于，壓縮是在高于165巴的壓力、高于125℃的壓縮溫度下進(jìn)行的，并且溶劑含量是0.05～5wt％。
11.可按權(quán)利要求1～10中任何一項(xiàng)的方法制取的成形制品。
12.包含彼此重疊壓縮的1個(gè)或多個(gè)纖維層的成形制品，其中纖維層包含聚烯烴纖維和0.05～25wt％該聚烯烴的溶劑。
13.按照權(quán)利要求11或12的成形制品，其特征在于，受AK47MSC子彈沖擊時(shí)的SEA至少是115J/kg/m2。
14.包含1個(gè)或多個(gè)彼此重疊地壓縮的纖維層的成形制品，纖維層包含高度取向聚乙烯纖維和最高30wt％基質(zhì)材料(相對(duì)于纖維層的總重量)，纖維層中的纖維處于單向取向并且與相鄰纖維層中的纖維構(gòu)成一定角度，其中該纖維的特征是特性粘度至少是5dl/g；抗張模量至少是800g/d；纖度小于5旦/根絲；并且包含0.05～5wt％不揮發(fā)溶劑，該成形制品當(dāng)被AK47MSC子彈擊中時(shí)，具有至少115J/kg/m2的比能量吸收。
15.按照權(quán)利要求11～14中任何一項(xiàng)的成形制品在防彈領(lǐng)域中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括對(duì)1個(gè)或多個(gè)含聚烯烴纖維的纖維層進(jìn)行壓縮來成形制品的生產(chǎn)方法。本發(fā)明還涉及可按本發(fā)明方法制取的成形制品及其在防彈領(lǐng)域的應(yīng)用。在本發(fā)明方法中,纖維層包含0.02～25重量%該聚烯烴的溶劑。所制取的成形制品具有改善的防彈品質(zhì)。
文檔編號(hào)B29C70/20GK1332768SQ99815090
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期1999年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月26日
發(fā)明者F·C·H·莫克維爾德, J·H·M·博伊格爾斯 申請(qǐng)人:Dsm有限公司