含高線密度比兩組線的織物的抗穿刺材料的製作方法

2023-12-05 23:11:36 2

專利名稱：含高線密度比兩組線的織物的抗穿刺材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及抗穿刺材料及其製品，該材料包括一種織物，該織物具有兩組高線密度比的線。
本領域公知由高強度纖維製備的抗穿刺物品，例如防彈背心、頭盔、車輛嵌板和防護罩。在許多應用中，特別是在防彈背心(ballisticvest)中，將該纖維用於機織物或針織物。可用一種基質將這些織物塗層或浸透，以便得到硬防彈材料(hard ballistic material)，或者可以不用基質，從而獲得軟防彈材料。
特別是，由EP310199已知防彈機織物。其中公開的織物是由高強高模量超高分子量聚合物的長絲紗組成，且經線與緯線的聚合物材料不同。
俄羅斯專利RU2096542公開了經線和緯線為聚對-亞苯基對苯二醯胺(PPTA)的防彈夾克用防彈織物，其中經線線密度對緯線線密度的比小於4.17。一般地，經線的線密度143-588分特(dtex)，緯線的線密度為588-930，緯線的線密度等於或高於經線的線密度。特別指出經緯線密度比介於1.59和4.17之間的防彈織物，其撓曲性能獲得提高。
現已發現，如下的抗穿刺材料其防彈性能獲得改進，該材料含至少一個由兩層沿某一角度交叉絞合的機織物組成的雙層織物，特徵在於該織物由兩組紗線組成，第一組線含3.5-20根/釐米，並且纖度至少420分特，而第二組線含0.5-8線/釐米，並且纖度至少50分特，該第二組紗線橫對第一組線，並且其中第一組線的線密度與第二組線的線密度的比＞4.2，且第一組與第二組的線數/釐米比＞1。
優選地，該抗穿刺材料的第一組線線密度與第二組線線密度的比＞7.5。第一組線的線數為3.5-20線/釐米。更優選，該數為4-15線/釐米，最優選5-12線/釐米。第二組線的線數為0.5-8線/釐米。更優選，該數為1-6線/釐米，最優選2-4線/釐米。為了有效地生產優選第一組線作經線，而第二組線作緯線。第二組線橫對第一組線。雖然通常這些組彼此基本垂直，但這不是必須的。可相對第一組線以90°以外的角度提供第二組線。
該抗穿刺材料還由其紗線成分對本發明非決定性的第二組線(優選緯線)組成。但是優選，這些線具有高強度和高模量。當這些線選自聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺和芳族聚醯胺的紗線時，情況尤為如此。最優選，第二組線由聚酯紗線製造。
第一組線(優選經線)是高強高模量的，並且最可取地，其選自芳族聚醯胺，更具體地，對-芳族聚醯胺的紗線。最優選的是，聚對-亞苯基對苯二醯胺(PPTA)。在優選的實施方案中，選擇不同的聚合物製造經線和緯線，例如，優選經線是對-芳族聚醯胺紗線而緯線是聚酯紗線的織物。
在滿足要求的線密度比時，所選第一組線的線密度應至少約420分特，優選420-3360分特，更優選420-1680分特，最優選約840-1100分特。所選第二組線的線密度應至少為約50分特，更優選介於50-280分特，最優選介於約80-140分特。
術語「線」含義為任何種類的線，例如短纖紗，加捻的短纖紗，加捻的長絲紗，無捻交絡絲，優選無捻長絲紗。
在優選實施方案中，該雙層的兩個織物層的每一層的線被粘在一起，例如，通過接結，或優選地，用粘合材料。該粘合材料可為加到這些線上或該織物上的粘合材料，例如作為一種整理劑。該粘合材料也能是一種施加到該雙層的兩織物層之間的粘合劑層。粘合材料包括，熱塑性、彈性和熱固性材料。至少部分第二組線還可能使用一種在壓力和/或加熱條件下熔融的材料，從而，實現第一組線的線對第二組線的線的粘結，並且還非必要地使兩織物層粘合在一起。熱塑性材料包括聚烯烴例如，聚乙烯和聚丙烯、聚醯胺和聚酯或這些材料的混合物。彈性材料包括，Kraton、橡膠、矽等等。熱固性材料包括，環氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等等。
在另一優選實施方案中，向該抗穿刺材料外側的至少一側提供了保護層。該保護層可為熱塑性或彈性材料，或者這些材料的混合物。採用該保護層是為了讓該織物不受過度磨損的破壞。
該抗穿刺材料包括至少一個雙層，該雙層由兩層以某一角度交叉絞合併非必要地粘合在一起的機織物組成。術語機織包括所有織紋類型，例如平紋組織、緞紋組織、方平組織、斜紋組織等等。優選這些織物為平紋織造的。
抗穿刺材料可含少至一個由兩層機織物組成的雙層，但通常採用更多的雙層。雙層的合適數量是5-100個，並最優選使用6-35個雙層。在這些雙層的至少一個雙層中，將兩層織物按某一角度緊固在一起。優選的角度為30-90°。最優選約90°的角。用於軟裝甲時，當所有雙層中的織物層以某一角度，優選呈90°緊固時，通常獲得最佳性能。一個雙層的第一織物層的第一組線可與相鄰雙層的第一織物層的第一組線平行或成一定角度。
使用粘合層或通過接結將各雙層緊固在一起。該粘合層可由前述粘合劑用材料製造，並且厚度介於4-36μ，優選介於8-20μ。
本領域公知這些雙層的製造方法。通常，通過在經軸上將經紗整經，隨後在織機上織造而製造該織物。可選擇性地將該單層浸漬或疊層，並經砑光加工。通過接結、加熱或施壓將至少兩織物層彼此粘合在一起，優選彼此成某一角度。
本發明還涉及用上述機織物按照熟練人員已知方法製造的防彈背心和裝甲板。
用以下實施例進一步舉例說明本發明。
實施例1按照本發明製備結構I。該結構包括21個約100克/米2織物的雙層，該織物由經向1100分特Kevlar_(DuPont出品)(8.6根線/釐米)，且緯向140分特聚酯(Hoechst Trevira_710)(2根線/釐米)製造。經/緯的比例是7.9。這些層與2張厚10μ的聚乙烯薄膜(LDPE，EKB出品)層疊在一起。結構I的總重量約4300克/米2。
按照本發明製備結構II，且結構II包括20個雙層，其織物與結構I用到的相同，並且在各雙層的兩外側以及各雙層的兩織物層之間有1張厚10μ的聚乙烯薄膜(LDPE，EKB出品)。結構II的總重量約4400克/米2。
用9×19Para型DM 11 A1B2子彈測定V50值。其中V50值是使50％的子彈被阻擋且50％的子彈完全穿透的速度。發現結構I的V50為471m/s，結構II的V50為481m/s。
實施例2仿照結構I採用19張930分特Twaron_(CT709微細長絲，從AkzoNobel出品)代替Kevlar(10.4根經線/釐米，2根緯線/釐米，經/緯比為6.6)製造結構III。結構III的總重量約4330克/米2，V50(用9×19Para型DM 11 A1B2子彈測定)為約490m/s。
對比實施例3以22張Twaron_織物式樣CT709(Akzo Nobel出品)製造結構IV。經線和緯線用930分特Twaron_微細長絲(Akzo Nobel出品)充當(沿經緯向各10.5根線/釐米；經/緯比為1)。結構IV的總重量約4400克/米2，V50(用9×19Para型DM 11 A1B2子彈測定)為約460-465m/s。
實施例4由50個雙層織物製造結構V，該織物源自930分特Twaron_製造(經向9.5根線/釐米，而緯向為140分特Trevira 710 2根線/釐米；經/緯比為6.6)。
在溫度115℃和壓力2.5MPa時，將這些層與LDPE-共聚物基質(樹脂含量35％)層壓在一起。總重量為6500克/米2，V50(用357 MagnumFJ CB SC子彈測定)為484m/s。
對比實施例5結構VI由44層Twaron_CT 709織物(930分特，200克/米2，平紋組織)製造。以PVB-改性酚醛樹脂(樹脂含量23％)塗層該材料，並在溫度160℃和壓力1.0MPa下層壓。總重量為10800克/米2，V50(用357 Magnum FJ CB SC子彈測定)為487m/s。
採用上述樹脂體系、樹脂含量和層壓條件，不降低V50時，重量不能減少。
權利要求
1.一種包括至少一個雙層織物的抗穿刺材料，該織物由兩層機織物構成，這兩層機織物以某一角度交叉絞合，其特徵在於，該織物由第一組線和第二組線構成，第一組線含3.5-20線/釐米且線密度至少420分特，而第二組線含0.5-8線/釐米且線密度至少50分特，第二組線橫對第一組線，且其中第一組線的線密度與第二組線的線密度之比＞4.2，並且第一組線和第二組線的線數/釐米之比＞1。
2.權利要求1的抗穿刺材料，其中，將該雙層的兩層的線粘合在一起，優選用粘合材料。
3.權利要求1或2的抗穿刺材料，其中第一組線的線密度與第二組線的線密度之比＞7.5。
4.權利要求1-3中任一項的抗穿刺材料，其中由芳族聚醯胺線組成該第一組線。
5.權利要求1-3中任一項的抗穿刺材料，其中第二組線選自聚酯、聚乙烯、聚丙烯和芳族聚醯胺紗線。
6.權利要求1-5中任一項的抗穿刺材料，其中第一組線由芳族聚醯胺線組成，並且第二組線由聚酯線組成。
7.權利要求1-6中任一項的抗穿刺材料，其中第一組線的線密度為420-3360，優選420-1680分特，並最優選840-1100分特。
8.權利要求1-6中任一項的抗穿刺材料，其中第二組線的線密度為50-280分特，並優選80-140分特。
9.權利要求1-8中任一項的抗穿刺材料，其中第一組線是經線，並且第二組線是緯線。
10.權利要求1-9中任一項的抗穿刺材料，其中為該材料外側的至少一側提供一保護層。
11.由權利要求1-10中任一項抗穿刺材料製造的物品。
全文摘要
本發明涉及一種包括至少一個雙層織物的抗穿刺材料,該織物由兩層機織物構成,這兩層機織物以某一角度交叉絞合,其特徵在於,該織物由第一組線和第二組線構成,第一組線含3.5－20線/釐米且線密度至少420分特,而第二組線含0.5－8線且線/釐米密度至少50分特,第二組線橫對第一組線,且其中第一組線的線密度與第二組線的線密度之比>4.2,更優選>7.5。在一優選實施方案中,第一組線是對－芳族聚醯胺製造的經線而第二組線是聚酯紗的緯線,並且第一組線和第二組線的每釐米線數之比>1。
文檔編號D03D11/00GK1336970SQ00802900
公開日2002年2月20日 申請日期2000年1月12日 優先權日1999年1月18日
發明者C·鮑特革爾, A·費爾斯, B·多洛夫－蘭姆佩, C·保穆格特 申請人:特沃羅恩產品有限公司