其在本領(lǐng)域中被稱為背面。核屯、層和面層可由單層或者由預(yù) 組裝的單層集合(在下文中被稱為子-片材)逐漸建立。運(yùn)種子-片材可通過例如DSM Dyneema商購。每種外層可相同或具有不同的結(jié)構(gòu)和/或組成。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式的防彈片可被適當(dāng)?shù)囟逊e和壓縮W形成防彈模制品。"防 彈模制品"表示成型部件,其包含至少一個、優(yōu)選地至少兩個根據(jù)本發(fā)明的防彈片,所述防 彈片可被用作,例如,板W用于例如車輛中,尤其是彎曲板,堅硬插入物例如W用于保護(hù)性 服裝和防彈背屯、、頭盎等中。所有運(yùn)些應(yīng)用提供抵抗彈道沖擊(例如子彈和彈道碎片)的保 護(hù)。
[0022] 層12-1(核屯、層)和12-2(面層)各自可由一個、優(yōu)選地兩個或更多個各自的單層形 成,所述單層包含將在下文中更詳細(xì)描述的在基質(zhì)材料中的單向取向增強(qiáng)纖維。此外,一個 單層中單向纖維的方向?qū)⒈蝗∠驗橄鄬τ卩徑鼏螌又袉蜗蚶w維的方向成一定角度(偏斜), 所述角度為大于0°直至且包括90°,例如10°至80°或在一些實施方式中45°至90°。一些實施 方式將使鄰近單層中的單向纖維方向偏斜約90°。
[0023] 層12-1和12-2優(yōu)選地彼此直接粘合。在一個運(yùn)種實施方式中,層12-1和層12-2之 間優(yōu)選地沒有額外的材料層。然而,如果期望,可在層12-1和層12-2之間放置一個或多個中 間層W增強(qiáng)它們之間的粘合和/或提供期望的性能益處。運(yùn)種層將改良多-打擊(multihit) 性能。因此,例如,如果期望,可在層 12-1 和每個層 12-2 之間提供粘合層。粘合層在本領(lǐng) 域眾所周知,且可包括例如稀松布或膜層。運(yùn)種粘合層可適當(dāng)?shù)赜啥喾N材料制成,所述材料 包括聚締控和改性聚締控,特別是聚乙締和改性聚乙締。
[0024] 在一個優(yōu)選的實施方式中,沖擊面和背面層12-2二者的結(jié)構(gòu)、纖維和基質(zhì)材料的 類型和量相同。在另一個優(yōu)選的實施方式中,在本發(fā)明所給出范圍內(nèi)的沖擊面和背面層12-2二者的結(jié)構(gòu)、纖維和基質(zhì)材料的類型和量不同。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方式設(shè)及形式為3層混合結(jié)構(gòu)的防彈片,所述防彈片由核屯、層 與所述核屯、層的各個相對表面連接的面層制成,其中核屯、層包含至少兩個第一單層,所述 第一單層由第一單向(UD)取向的纖維和彈性基質(zhì)材料構(gòu)成,且其中每個面層包含至少兩個 第二單層,所述第二單層由第二單向取向的纖維和任選的非彈性基質(zhì)材料構(gòu)成。
[0026] 在本發(fā)明中,防彈片中面層和核屯、層的百分比可根據(jù)期望來選擇,只要3層保持存 在即可。一般而言,面層W至少5質(zhì)量%的量存在。通常,表面層構(gòu)成小于45質(zhì)量%的防彈 片。優(yōu)選地,面層W10-40質(zhì)量%的量存在。在運(yùn)種情況下,如果存在相同量的其它面層,貝U 核屯、層可WW80-20質(zhì)量%的量存在。在進(jìn)一步優(yōu)選的范圍內(nèi),面層W20-30質(zhì)量%的量存 在。
[0027] A. UD增強(qiáng)纖維
[002引本發(fā)明的防彈片中的纖維的抗張強(qiáng)度優(yōu)選地為最低1.5GPa、更優(yōu)選地最低 2. OGPa、甚至更優(yōu)選地最低2.5G化和最優(yōu)選地最低3. OG化,例如最高約7. OGPa。一些實施方 式將應(yīng)用抗張強(qiáng)度為約3.5GPa-約4.5GPa的纖維。根據(jù)一些實施方式,纖維將展示出 3.66化-4.3GPa、更優(yōu)選地3.7G化-4. IGPa或最優(yōu)選地3.75GPa-4. OG化的抗張強(qiáng)度。如ASTM D885M中所示(在25°C下),基于多絲紗線,使用名義標(biāo)距長度為500mm的紗線和50 % /分的十 字頭速度來測定運(yùn)種抗張強(qiáng)度。
[0029] 纖維可W是無機(jī)纖維或有機(jī)纖維。合適的無機(jī)纖維有,例如,玻璃纖維、碳纖維和 陶瓷纖維。
[0030] 具有運(yùn)種高抗張強(qiáng)度的合適的有機(jī)纖維有,例如,芳族聚酷胺纖維(通常也被稱為 芳絕纖維),尤其是聚(對苯二甲酯對苯二胺);液晶聚合物和梯狀聚合物纖維例如聚苯并咪 挫或聚苯并惡挫,尤其是聚(1,4-亞苯基-2,6-苯并二惡挫)(PBO)、或聚(2,6-二咪挫并[4, 5-b-4',5'-e]化晚亞基-1,4-(2,5-二徑基)亞苯基KPIPD;也被稱為M5); W及例如通過凝 膠紡絲過程得到的,高度取向的例如,聚締控、聚乙締醇和聚丙締臘的纖維。優(yōu)選應(yīng)用高度 取向的芳族聚酷胺、PBO和PIPD纖維,或者其中至少兩種的組合。
[0031] 核屯、層可額外地或可替代地包含含有單向(UD)取向纖維的單層,所述單層例如在 美國專利號5,766,725和7,527,854W及美國專利申請公開號2010/0064404(每個文件的全 部內(nèi)容通過引用明確并入本文中)中更完整地公開。甚至更優(yōu)選地,使用由聚乙締絲線組成 的高性能聚乙締纖維或者高度拉伸聚乙締纖維,所述聚乙締絲線通過例如GB 2042414A或 WO 01/73173中(通過引用并入本文)所述的凝膠紡絲工藝來制備。
[0032] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式設(shè)及防彈片,所述防彈片包含核屯、層和與所述核屯、 層的各個相對表面連接的面層,其中核屯、層包含至少兩個第一單層,所述第一單層由第一 單向(UD)取向的纖維和彈性基質(zhì)材料構(gòu)成,且其中一個面層包含至少兩個第二單層,所述 第二單層由第二單向取向的纖維和任選的非彈性基質(zhì)材料構(gòu)成,其中另一個面層包含至少 一個第二單層,所述第二單層由第二纖維和任選的非彈性基質(zhì)材料構(gòu)成。
[0033] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中,可W用帶代替核屯、層或面層中的纖維。在另一個優(yōu) 選的實施方式中,至少一個面層中的纖維可W是帶的形狀。在又一個優(yōu)選的實施方式中,可 W用帶代替沖擊面層中的纖維。
[0034] 在本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施方式中,至少兩個面層中的帶任選地連同基質(zhì)材料被 排列為編織樣式,且其中核屯、層包含至少兩個第一單層,所述第一單層由第一單向化D)取 向的纖維和彈性基質(zhì)材料構(gòu)成。
[0035] 帶是運(yùn)樣的伸長體,其長度是其寬度或厚度的很多倍。帶的厚度通常為至少10皿、 優(yōu)選地至少20皿。帶的厚度一般小于200皿、優(yōu)選地小于150WH、甚至更優(yōu)選地小于100皿。運(yùn) 種帶的寬度優(yōu)選地為至少Imm、優(yōu)選地至少5mm、更優(yōu)選地至少15mm、甚至更優(yōu)選地至少25mm 和最優(yōu)選地至少50mm。原則上,帶的最大寬度沒有限制。一般而言,寬度被選擇為小于 2000mm、優(yōu)選地小于1500mm、甚至更優(yōu)選地小于1000mm、優(yōu)選地小于500mm和最優(yōu)選地小于 250mm。帶的抗張強(qiáng)度優(yōu)選地為最低1.5G化、更優(yōu)選地最低2.OG化和最優(yōu)選地最低2.5G化。 如ASTM D882中所示,在25°C下,基于寬度為20mm的帶,使用名義標(biāo)距長度為440mm的帶和 50mm/分的十字頭速度來測量抗張強(qiáng)度。帶優(yōu)選地基于聚締控聚合物或共聚物,例如聚丙締 或聚乙締。優(yōu)選的聚乙締類型是之前描述的UHMWPE。
[0036] 關(guān)于特定實施方式提到的用于形成核屯、層12-1和優(yōu)選地形成面層12-2的單層的 單向纖維或帶憑借基質(zhì)材料粘合在一起,所述基質(zhì)材料整體或部分圍繞著纖維,W至于在 處理和制造預(yù)制片材期間單層結(jié)構(gòu)被保留。基質(zhì)材料可W W多種形式和方式被應(yīng)用,例如 作為纖維單層之間的膜、作為單向排列的纖維之間的橫向粘合帶或作為橫向纖維(相對于 單向纖維橫向),或者通過用液體形式的基質(zhì)材料浸透和/或包埋纖維。
[0037] B.基質(zhì)材料
[0038] 術(shù)語"基質(zhì)材料"指的是使纖維粘合或保持在一起的材料,其可整體或部分圍繞著 纖維,W至于在處理和制造預(yù)制片材期間單層結(jié)構(gòu)被保留?;|(zhì)材料可W W多種形式和方 式被應(yīng)用,例如作為纖維單層之間的膜、作為單向排列的纖維之間的橫向粘合帶或作為橫 向纖維(相對于單向纖維橫向),或者通過用液體形式的基質(zhì)材料浸透和/或包埋纖維。
[0039] 單層中基質(zhì)材料的量通常為至多20質(zhì)量%。運(yùn)導(dǎo)致彈道性能和和模塑性的良好組 合。優(yōu)選地,單層中基質(zhì)材料的量為至多18.5質(zhì)量%;更優(yōu)選地至多17.5質(zhì)量%,W導(dǎo)致彈 道性能和和模塑性甚至更好的組合。一些實施方式的單層中基質(zhì)材料的量可W為至多16質(zhì) 量%。優(yōu)選地,核屯、層的基質(zhì)材料的量為單層總質(zhì)量的至少1質(zhì)量% ;更優(yōu)選地,核屯、層的基 質(zhì)材料的量為單層總質(zhì)量的至少3質(zhì)量% ;最優(yōu)選地,核屯、層的基質(zhì)材料的量為單層總質(zhì)量 的至少5質(zhì)量%。
[0040] 面層的基質(zhì)材料的量可W為單層總質(zhì)量的0質(zhì)量%,但優(yōu)選地為單層總質(zhì)量的至 少1質(zhì)量%。更優(yōu)選地,面層的基質(zhì)材料為單層總質(zhì)量的至少3質(zhì)量% ;最優(yōu)選地,面層的基 質(zhì)材料的量為單層總質(zhì)量的至少5質(zhì)量%。
[0041] 單層的重量或面密度(包括纖維和基質(zhì)材料的重量)通常為至少25g/m2,有時為 30-300g/m 2,例如30-280g/m2。根據(jù)一些實施方式,單層的重量或面密度為40-150g/m2。
[0042]