剛性結構和低背襯凹陷深度的防彈UD/製品和製造方法與流程

2023-06-01 23:42:16

剛性結構和低背襯凹陷深度的防彈UD/製品和製造方法對相關申請的交叉引用本申請要求2011年9月6日提交的共同待審的美國臨時申請序號No.61/531,323的權益，其公開內容全文經此引用併入本文。發明背景。發明領域本發明涉及具有提高的動態儲能模量、同時保持優異的防彈性質的防彈纖維複合材料。提高的動態儲能模量與低複合材料背襯凹陷深度（backfacesignature）相關聯。相關技術描述由包含高強度合成纖維的複合材料製成的防彈製品是公知的。防彈背心、頭盔、車身板和軍事裝備的結構件之類的製品通常由包含高強度纖維，如SPECTRA®聚乙烯纖維或Kevlar®芳族聚醯胺纖維的織物製成。對許多用途，如背心或背心部件而言，可以在機織或針織物中使用纖維。對其它用途而言，可以將纖維包封或嵌在聚合基質材料中並成形成非織造織物。例如，美國專利4,403,012、4,457,985、4,613,535、4,623,574、4,650,710、4,737,402、4,748,064、5,552,208、5,587,230、6,642,159、6,841,492、6,846,758（所有這些都經此引用併入本文）描述了包括由材料如伸展鏈超高分子量聚乙烯（「UHMWPE」）製成的高強度纖維的防彈複合材料。由這樣的高強度合成纖維製成的防彈複合材料表現出不同程度的抗來自如子彈、彈殼、榴霰彈之類射彈的高速衝擊穿透性以及不同程度的由相同射彈衝擊造成的背襯凹陷深度。每種類型的高強度纖維已知具有自己的獨特特徵和性質。就此而言，纖維的一個定義性特徵是纖維與表面塗料，如樹脂塗料粘合或粘著的能力。例如，超高分子量聚乙烯纖維相對惰性，而芳族聚醯胺纖維具有含有極性官能團的高能表面。相應地，樹脂通常對芳族聚醯胺纖維表現出比對惰性UHMWPE纖維強的親合力。但是，合成纖維也通常已知自然傾向於靜電積聚並因此通常要求施加纖維表面整理劑以利於進一步加工成可用的複合材料。纖維整理劑用於降低靜電積聚，在無捻或非纏結纖維的情況中，有助於保持纖維內聚力。整理劑還潤滑纖維表面，保護纖維免受設備破壞和保護設備免受纖維破壞。本領域教導了用於各種工業的許多類型的纖維表面整理劑。參見例如美國專利5,275,625、5,443,896、5,478,648、5,520,705、5,674,615、6,365,065、6,426,142、6,712,988、6,770,231、6,908,579和7,021,349，它們教導了用於紡成纖維的紡絲整理劑組合物。但是，典型的纖維表面整理劑不是普遍合意的。一個重要原因是因為纖維表面整理劑會干擾聚合粘合劑材料在纖維表面，包括芳族聚醯胺纖維表面上的界面粘結或粘合。聚合粘合劑材料的強粘合在防彈織物，尤其是非織造複合材料，如HoneywellInternationalInc.ofMorristown,NJ生產的非織造SPECTRASHIELD®複合材料的製造中是重要的。聚合粘合劑材料在纖維表面上的粘合不足可能降低纖維-纖維粘合強度和纖維-粘合劑粘合強度並由此使結合的纖維互相分離和/或使粘合劑從纖維表面上層離。在嘗試將保護性聚合組合物施加到機織物上時也認識到類似的粘合問題。這有害地影響此類複合材料的防彈性質（防彈性能）並造成災難性的產品失效。複合材料裝甲的防彈性能可以以不同的方式表徵。一個常見特徵是V50速度。對於面密度（即複合板的重量除以表面積）相等的複合材料，V50越高，該複合材料的抗穿透性越好。但是，即使防彈裝甲足以防止射彈穿透，但射彈在裝甲上的衝擊也會造成顯著的非穿透性鈍傷（「創傷」）。相應地，防彈性能的另一重要量度是裝甲背襯凹陷深度。背襯凹陷深度（「BFS」）——在本領域中也被稱作背襯變形（backfacedeformation）或traumasignature，衡量由子彈衝擊造成的防彈衣變形深度。當子彈被複合材料裝甲擋住時，可能造成的鈍傷有可能像子彈穿透裝甲並進入身體時那樣對個體是致命的。這尤其在頭盔裝甲領域中發生，其中由擋住的子彈造成的瞬時凸出仍穿過佩戴者顱骨的平面並造成使人衰弱或致命的腦損傷。複合材料的V50防彈性能已知與該複合材料的組分纖維的強度直接相關。纖維強度性質，如韌度和/或拉伸模量的提高已知與V50速度的提高相關聯。但是，尚未類似地認識到隨纖維強度性質提高而相應地改進背襯凹陷深度降低。因此，在本領域中需要製造具有優異的V50防彈性能以及低背襯凹陷深度的防彈複合材料的方法。本發明為這一需求提供解決方案。已經意外地發現，在由射彈衝擊造成的背襯凹陷深度與防彈複合材料的組分纖維互相層離和/或與纖維表面塗料層離的傾向之間存在直接相關性。通過改進纖維表面與纖維表面塗料之間的粘合，降低纖維-纖維分離和/或纖維-塗料層離效應，由此提高纖維上的摩擦和提高射彈與纖維的咬合。相應地，改進複合材料結構性質並以降低複合材料背襯變形的方式耗散射彈衝擊能量。本發明通過在將纖維組合成非織造纖維層或織物之前或在將纖維織造成機織物之前和在用所選聚合物塗布纖維之前以及在將多個纖維層合併成多層片或多層複合材料之前加工纖維以改進纖維表面與纖維表面塗料之間的粘合來解決本領域中的這一需要。已經發現，由此類處理過的纖維形成的纖維複合材料的動態儲能模量大於尚未類似處理的相當纖維複合材料的動態儲能模量。特別地，加工纖維以除去至少一部分纖維表面整理劑以暴露出至少一部分纖維表面，由此使隨後施加的聚合物與纖維表面直接粘合以使該聚合物主要與纖維表面直接接觸而非主要在整理劑上。也可以進行各種其它的纖維處理以進一步增強隨後施加的材料吸附到、粘著到或粘合到纖維表面上的能力。較高的動態儲能模量反映單個纖維層片內提高的纖維-纖維粘合、單個多層片織物或多層片纖維層內提高的層片-層片粘合併與改進的複合材料結構性質以及改進的複合材料背襯凹陷深度。發明概述本發明提供纖維上的聚合粘合劑塗料的動態機械分析方法，所述方法包括：a)提供包含固結的多個交叉層疊的纖維層片（cross-pliedfiberplies）的第一纖維複合材料，各纖維層片包含多根平行纖維，各所述纖維具有主要被纖維表面整理劑覆蓋的表面並具有在所述纖維表面整理劑上的聚合粘合劑材料塗層，其中所述纖維表面整理劑在纖維表面與聚合粘合劑材料之間；b)對所述第一纖維複合材料施加離軸正弦應變（off-axissinusoidalstrain），由此測定第一纖維複合材料的纖維上的所述聚合粘合劑塗層的離軸動態儲能模量，在偏離各纖維層片中的纖維的縱向纖維軸的方向上施加所述離軸正弦應變；c)對與所述第一纖維複合材料相當的第二纖維複合材料重複步驟b)，所述第二纖維複合材料包含固結的多個交叉層疊的纖維層片，各纖維層片包含多根平行纖維，各所述纖維具有至少部分被聚合粘合劑材料覆蓋的表面，且其中所述纖維主要不含纖維表面整理劑以使所述聚合粘合劑材料主要與纖維表面直接接觸；d)比較第一纖維複合材料的離軸動態儲能模量與第二纖維複合材料的離軸動態儲能模量以確定哪種複合材料具有更高的離軸動態儲能模量。本發明還提供包含多個毗連纖維層的纖維複合材料，各纖維層包含具有至少部分被聚合材料覆蓋的表面的纖維，其中所述纖維主要不含纖維表面整理劑以使所述聚合材料主要與纖維表面直接接觸；所述纖維複合材料的動態儲能模量大於具有主要被纖維表面整理劑覆蓋的纖維表面（其中所述纖維表面整理劑在纖維表面與聚合材料之間）的相當纖維複合材料的動態儲能模量。本發明進一步提供形成包含至少兩個毗連纖維層的纖維複合材料的方法，各纖維層包含具有至少部分被聚合材料覆蓋的表面的纖維，其中所述纖維主要不含纖維表面整理劑以使所述聚合材料主要與纖維表面直接接觸；所述複合材料具有至少8.0x109dyn/cm2的在25℃（77℉）下測得的動態儲能模量，所述方法包括提供多根具有主要不含纖維表面整理劑的表面的聚合纖維；任選處理纖維表面以增強隨後施加的聚合材料對纖維表面的表面吸附性、粘合或粘著；將聚合材料施加到所述纖維的至少一部分上，由此使聚合材料吸附、粘合或粘著到纖維表面上；在將所述聚合材料施加到所述纖維上之前或之後由所述纖維製造多個纖維層片；和固結所述多個纖維層片以製造纖維複合材料。發明詳述背襯凹陷深度衡量軟質或硬質裝甲由於射彈衝擊而向背襯材料內或向使用者身體內變形的深度。更具體地，BFS，在本領域中也被稱作「背襯變形」、「traumasignature」或「鈍力傷（bluntforcetrauma）」衡量在裝甲阻擋射彈穿透時射彈在裝甲下方留下多少衝擊，表明裝甲下方的身體可能經受的鈍傷。NIJStandard0101.04,TypeIIIA概述了測量軟質裝甲的BFS的標準方法，其確定將由非穿透性射彈衝擊造成的複合材料物理變形轉移到裝在開放面（openface）盒類夾具中的可變形粘土背襯材料中的方法。根據NIJ標準，將受試裝甲直接固定到粘土背襯的正面並確認和測量由標準化的射彈發射條件造成的粘土的任何變形。可以使用其它方法測量BFS。目前照慣例使用NIJ標準評估用於軍事用途的軟質裝甲複合材料。術語「背襯凹陷深度」、「背襯變形（backfacedeformation）」、「traumasignature」和「鈍力傷」在本領域中具有相同含義並在本文中可互換使用。對本發明而言，具有優異的防彈藥穿透性的製品描述了表現出優異的抗可變形彈（如子彈）和抗碎片（如榴霰彈）穿透性質的那些。本文所用的「纖維層」可包含單向取向纖維的單層片、單向取向纖維的多個未固結層片、單向取向纖維的多個固結層片、機織物、多個固結的機織物或由許多纖維形成的任何其它織物結構，包括氈、墊和其它結構，如包含無規取向纖維的那些。「層」描述大致平面布置。各纖維層具有外頂面和外底面。單向取向纖維的「單層片」包含以單向基本平行陣列排列的非重疊纖維的布置。這種類型的纖維布置在本領域中也被稱作「單帶（unitape）」、「單向帶」、「UD」或「UDT」。本文所用的「陣列」描述纖維或紗線的有序排列，這是機織物獨有的，「平行陣列」描述纖維或紗線的有序平行排列。就「取向纖維」所用的術語「取向」是指與纖維拉伸相反的纖維排列。術語「織物」描述可包括一個或多個纖維層片的結構，這些層片經過或未經過模製或固結。例如，機織物或氈可包含單個纖維層片。由單向纖維形成的非織造織物通常包含互相疊加並固結的多個纖維層片。本文所用的「單層」結構是指由一個或多個獨立層片或獨立層構成的任何整體纖維結構，其已與聚合粘合劑材料一起合併成，即通過低壓層合或通過高壓模製固結成單一整體結構。「固結」是指聚合粘合劑材料與各纖維層片一起結合成單一整體層。可通過乾燥、冷卻、加熱、壓力或它們的組合實現固結。熱和/或壓力可能不是必要的，因為纖維或織物層可以僅膠粘在一起，如溼層合法的情況中那樣。術語「複合材料」是指纖維與至少一種聚合粘合劑材料的組合。本文所用的「複雜複合材料」是指多個纖維層的固結組合。本文所述的「非織造」織物包括不通過織造形成的所有織物結構。例如，非織造織物可包含多個單向帶，它們至少部分用聚合粘合劑材料塗布，堆疊/重疊並固結成單層整體元件以及包含優選被聚合粘合劑組合物塗布的非平行無規取向纖維的氈或墊。對本發明而言，「纖維」是長度遠大於寬度和厚度的橫向尺寸的細長體。用於本發明的纖維的橫截面可千差萬別，它們的橫截面可以是圓形、扁平或長橢圓形。因此術語「纖維」包括具有規則或不規則橫截面的單絲、帶、條等，但該纖維優選具有基本圓形橫截面。本文所用的術語「紗線」是指由許多纖維構成的單束。單纖維可以由僅一根長絲形成或由多根長絲形成。由僅一根長絲形成的纖維在本文中被稱作「單絲」纖維(「monofilament」fiber)，由多根長絲形成的纖維在本文中被稱作「復絲」纖維。在本發明中，術語複合材料的「動態儲能模量」(E』)在本文中用于衡量複合材料經受在給定頻率和給定溫度下的振動應變(oscillatingstrain)時的動力學性質（應力應變比）。已經發現，在給定溫度下，對具有較大動態儲能模量的樣品而言，樹脂/聚合物在纖維上的粘合強度較大。相應地，可以使用樹脂-纖維粘合增強處理提高動態儲能模量，並可通過測量動態儲能模量確定所述處理的效率。測量複合材料的動態儲能模量的優選方法被稱作動態機械分析。動態機械分析（DMA）用於測定粘彈性材料性質，如動態儲能模量。為了進行動態機械分析，將受試試樣置於DMA裝置中，夾在該裝置內的固定器件中並通過該裝置中的發動機施以動態振動應變。通過該裝置中的傳感器（transducer）測量試樣中產生的應力響應。還測量施加的正弦應變與產生的正弦應力之間的相位差。將試樣尺寸計入考慮，這一信息可用於測定彈性的動態儲能模量，或彈性模量的彈性分量（動態儲能模量）和粘性分量（損耗模量）。動態機械分析表徵例如在溫度、不同的激發頻率、相變或試樣的化學轉化的影響下的粘彈性行為。可通過將試樣置於溫度可變的試驗室中來進行溫度依賴性測量。例如從例如美國專利5,139,079、5,710,426、6,058,784、6,098,465、6,146,013、6,389,906、6,880,385中獲知用於動態機械分析的方法和裝置，其公開內容在與本文相容的程度上經此引用併入本文。但是，這些方法和裝置無意構成限制，可以使用如本領域技術人員決定的任何合適的應變受控裝置進行DMA測試，包括可獲自TAInstrumentsofNewCastle,Delaware的RheometricsSolidsAnalyzer(RSAII)、RSA-G2分析儀或RSA3分析儀。從包含機織物或非織造織物的纖維複合材料上切下要經受DMA分析的試樣。這種纖維複合材料通常由多個連續纖維製成。在測量本發明的複合材料的動態儲能模量時，受試複合材料應包含或由多個毗連纖維層/層片構成，各纖維層包含具有至少部分被聚合材料覆蓋的表面的纖維。本文所用的毗連纖維層可包括毗連的單向帶和/或毗連的機織物，且纖維層/層片可通過本領域中的任何傳統技術毗連。毗連的單向帶通常以傳統交叉層疊的0º/90º取向布置以使防彈藥穿透性最大化（例如通過標準化V50試驗測定），儘管這種取向不是強制性的並且不一定最適合使複合材料的背襯變形最小化。使用如下文更詳細描述的聚合粘合劑材料固結毗連的單向帶。不同於非織造織物，機織物不需要聚合粘合劑材料將組分纖維互連形成單纖維層。但是，通常需要粘合劑或聚合粘合劑材料將多個機織纖維層固結或合併成多層纖維複合材料。相應地，通常必須存在一定形式的粘合劑或聚合粘合劑材料以形成包括至少一些機織物層的複合材料以測試該複合材料的動態儲能模量。在一個優選實施方案中，機織物在固結前用聚合粘合劑材料預浸漬。無論是機織物還是非織造織物，當存在這種聚合塗料時，該聚合材料塗料優選牢固粘合到纖維上。已經意外地發現，通過在偏離各纖維層/纖維層片中的單向纖維的縱軸的方向上施加動態振動應變，DMA分析可用於評估該聚合物/樹脂塗料在纖維上的粘合強度。當將該離軸動態儲能模量與在相同離軸角下測得的另一複合材料的離軸動態儲能模量比較時，具有較大纖維-樹脂粘合強度的複合材料具有較高的動態儲能模量。在這方面，如下文詳細描述，「相當的」複合材料具有與和其比較的複合材料相同的纖維、相同的樹脂和相同的纖維/樹脂比例，複合材料之間的唯一區別是纖維與樹脂之間的粘合強度。在這方面，動態儲能模量差異指示纖維/樹脂粘合差異，其受纖維表面處理的類型和程度影響。本文所用的「離軸」正弦應變是指在與各纖維層片的縱向纖維軸的方向不同的方向上施加的正弦應變。在0º/90º複合材料（其中相鄰層片的纖維互相正交取向）中，離軸角可以是0º/90º之間的任何角度，包括15º、30º、45º、60º、75º等，其中在最大纖維拉伸強度方向中不進行DMA測試。最優選以相對於各纖維層片中的纖維的縱向纖維軸45º施加正弦應變，這是相對於0º/90º複合材料中的所有纖維層片中的纖維呈45º。通過控制試樣的纖維取向實現施加的力的可變角度。具體而言，無論試樣是由機織物/纖維層還是非織造織物/多層片纖維層製成的樣品，該樣品都包含具有正交0º/90º取向的纖維。在典型的機織物/纖維層中，經向纖維垂直於緯向纖維取向。在典型的非織造織物/纖維層中，固結單向層片，其中各單獨層片的纖維互相垂直取向（0º/90º）。在優選方法中，從測得為例如12」x12」的較大樣品上切下具有大約6毫米至8毫米寬度和大約40毫米長度的大致矩形試樣。在纖維以相對於縱向和橫向45º取向的基礎上切割樣品。樣品長度可隨DMA測試裝置的尺寸和調節上下夾具之間的間隙距離的能力而變。這容易由本領域技術人員確定。在4層片非織造單向複合材料上進行優選測試。優選在10弧度/秒（rad/s）的試驗頻率和0.1%的施加應變下進行測試。然後加熱樣品，以25℃開始，直至130℃，以1℃為間隔測量動態儲能模量（E』）。如本領域技術人員確定，這些值可能隨因素如受試試樣的尺寸、試樣幾何形狀、端支架之間的跨距（spanbetweentheendsupports）、應變速率和溫度而變，因此優選和理想的是在對比測試過程中使所有試驗因素保持不變。當測試包含熱塑性聚合物的材料的動態儲能模量時，試驗溫度是特別重要的因素，因為較高溫度傾向於軟化熱塑性聚合物，改變該材料的性質。在下示所有本發明的實例中，在包含非織造纖維層的複合材料上進行動態機械分析，在如上所述的溫度範圍測量動態儲能模量。各複合材料由固結的多個4-層片非織造纖維層構成，所述纖維層包含0º取向的第一層片、90º取向的第二層片、0º取向的第三層片和90º取向的第四層片。本發明的纖維複合材料與其它纖維複合材料的區別在於它們的較高動態儲能模量和相應優異的對抗高速非穿透性射彈的背襯凹陷深度性能。在最低限度上通過在將纖維加工成織物之前從纖維上至少部分除去預先存在的纖維表面整理劑實現本發明的纖維複合材料的動態儲能模量的改進，其中形成織物包括製造機織物層、非織造織物層或非織造纖維層片。在形成非織造織物層或非織造纖維層片之前或在機織物織造之前除去纖維表面整理劑此前並未為人所知，因為纖維表面整理劑如上所述通常被認為是必要的加工助劑。例如，在非織造織物的製造中，通常需要纖維表面整理劑以降低靜電積聚，防止纖維纏結，潤滑纖維以使其能在織機部件上滑動並改進加工過程中，包括纖維拉伸步驟過程中的纖維內聚力。儘管在常規纖維加工過程中通常需要纖維表面整理劑，但它們通常無助於最終織物性質。相反，通過覆蓋纖維表面，整理劑幹擾纖維表面互相接觸的能力並幹擾纖維表面直接吸附隨後施加的被吸附物，如施加到纖維上的液體或固體樹脂或聚合粘合劑材料的能力，以致被吸附物位於整理劑上而非直接位於纖維表面上。這是成問題的。在前一情況中，整理劑充當纖維表面上的潤滑劑並由此降低相鄰纖維之間的摩擦。在後一情況中，整理劑阻礙隨後施加的材料直接和牢固粘合到纖維表面上，可能完全阻礙塗料粘合到纖維上以及在彈藥衝擊過程中具有層離危險。為了增強纖維-纖維摩擦和允許樹脂或聚合粘合劑材料直接粘合到纖維表面上，由此提高纖維-塗料粘合強度，必須從構成纖維複合材料的一些或所有組分纖維的整個或一部分纖維表面上至少部分除去，優選基本完全除去存在的纖維表面整理劑。纖維表面整理劑的至少部分脫除優選在所有纖維拉制/拉伸步驟一完成時就開始。洗滌纖維或以其它方式除去纖維整理劑的步驟除去足夠的纖維整理劑以暴露出至少一部分下方纖維表面，儘管應該期望不同的脫除條件脫除不同量的整理劑。例如，洗滌劑的組成（例如水）、洗滌技術的機械屬性（例如水接觸纖維的力；洗滌浴的攪動等）之類的因素會影響除去的整理劑的量。對本文目的而言，用於實現纖維整理劑的最低限度脫除的最低限度加工通常暴露出至少10%的纖維表面積。優選除去纖維表面整理劑以使纖維主要不含纖維表面整理劑。本文所用的「主要不含」纖維表面整理劑的纖維是已除去其整理劑的至少50重量%，更優選除去其整理劑的至少大約75重量%，更優選除去其整理劑的至少大約80重量%的纖維。該纖維更優選基本不含纖維表面整理劑。「基本不含」纖維整理劑的纖維是已除去其整理劑的至少大約90重量%，最優選已除去其整理劑的至少大約95重量%的纖維，由此暴露出至少大約90%或至少大約95%的之前被纖維表面整理劑覆蓋的纖維表面積。最優選地，任何殘留整理劑以佔纖維重量+整理劑重量的小於或等於大約0.5重量%，優選小於或等於大約0.4重量%，更優選小於或等於大約0.3重量%，更優選小於或等於大約0.2重量%，最優選佔纖維重量+整理劑重量的小於或等於大約0.1重量%的量存在。根據纖維整理劑組合物的表面張力，整理劑可能表現出在纖維表面上自分布的傾向，即使除去顯著量的整理劑。因此，主要不含纖維表面整理劑的纖維可能仍有一部分表面積被纖維整理劑的極薄塗層覆蓋。但是，這種殘留纖維整理劑通常作為整理劑的殘留斑塊而非連續塗層存在。相應地，具有主要不含纖維表面整理劑的表面的纖維優選具有至少部分暴露出來並且未被纖維整理劑覆蓋的表面，其中優選小於50%的纖維表面積被纖維表面整理劑覆蓋。包含主要不含纖維整理劑的纖維表面的本發明的纖維複合材料隨後用聚合粘合劑材料塗布。如果纖維整理劑的脫除導致小於50%的纖維表面積被纖維表面整理劑覆蓋，聚合粘合劑材料由此將與大於50%的纖維表面積直接接觸。由於這樣的整理劑脫除，本發明的纖維複合材料的動態儲能模量大於具有主要被纖維表面整理劑覆蓋的纖維的相當纖維複合材料（例如其中纖維表面整理劑在大於50%的纖維表面積上存在於纖維表面與聚合材料之間）的動態儲能模量。最優選地，從纖維上基本完全除去纖維表面整理劑並基本完全暴露出纖維表面。在這方面，基本完全除去纖維表面整理劑是除去至少大約95%，更優選至少大約97.5%，最優選除去至少大約99.0%的纖維表面整理劑，由此纖維表面至少大約95%暴露，更優選至少大約97.5%暴露，最優選至少大約99.0%暴露。理想地，除去100%的纖維表面整理劑，由此暴露出100%的纖維表面積。在除去纖維表面整理劑後，還優選在將聚合粘合劑材料、樹脂或其它被吸附物施加到暴露的纖維表面上之前從纖維上清除任何脫除的整理劑顆粒。本文所用的「相當的」纖維複合材料是指與本發明的處理的複合材料相同或基本類似的複合材料（理論上或實際上），其中本發明的複合材料已除去至少一部分纖維表面整理劑以暴露出至少一部分纖維表面，任選進行附加纖維處理，如等離子體處理或電暈處理，且其中在已除去整理劑的區域中聚合材料相應地直接粘合到纖維表面上。在這方面，「基本類似」是指在設定恆定因素時承受的任何最小誤差。換言之，相當的纖維複合材料是「對照複合材料」，本發明的「處理的複合材料」與其進行對比。特別地，對照複合材料和本發明的處理的複合材料都由相同纖維類型（相同纖維化學、韌度、模量等）製造，包含相同纖維層結構（例如機織或非織造），包含塗布在纖維上的相同類型的聚合材料（也稱作粘合劑聚合物、聚合粘合劑材料或聚合基質）、複合材料中的樹脂量相同、纖維層片/層數相同等。對照複合材料和處理的複合材料也都根據相同的固結/模製條件形成。除本文所述的纖維表面處理外的所有因素都旨在保持不變。這些都是重要的考慮，因為數據顯示，例如，BFS和動態儲能模量在一定程度上取決於所用樹脂的類型，正如BFS和動態儲能模量在一定程度上取決於纖維整理劑的存在和纖維的表面處理。本文中提供的數據支持這一前提，即處理的複合材料表現出比相同或基本類似的對照複合材料低的BFS和高的動態儲能模量性質，相對於具有未保持不變的要素的其它複合材料而言不一定如此。由於用於實現纖維整理劑的最低限度脫除的纖維加工通常暴露出至少大約10%的纖維表面積，尚未類似洗滌或處理以除去至少一部分纖維整理劑的相當複合材料暴露出少於10%的纖維表面積——具有0%表面暴露或基本沒有纖維表面暴露。如上所述，纖維表面整理劑的脫除增強纖維-纖維摩擦以及纖維與隨後施加的塗料之間的粘合強度。提高纖維-纖維摩擦和提高纖維-塗料粘合強度已被發現提高射彈與纖維的咬合，由此改進由所述纖維形成的纖維複合材料的動態儲能模量以及改進由所述纖維形成的纖維複合材料阻擋射彈的能力，以及降低由射彈衝擊造成的背襯凹陷深度。改進的纖維-塗料粘合強度還降低將纖維充分粘合在一起所需的粘合劑的量。粘合劑量的這種降低允許在織物中包含更大量的纖維，這可能產生具有改進的強度的更輕防彈材料。這還導致所得織物複合材料的進一步改進的防刺性以及複合材料的提高的抗反覆衝擊性。用於除去纖維表面整理劑的任何傳統已知的方法都可用於本發明的背景中，包括機械和化學技術手段。必要的方法通常取決於整理劑的組成。例如，在本發明的優選實施方案中，用僅用水就能洗掉的整理劑塗布纖維。通常，纖維整理劑包含一種或多種潤滑劑、一種或多種非離子乳化劑（表面活性劑）、一種或多種抗靜電劑、一種或多種潤溼和聚結劑和一種或多種抗微生物化合物的組合。本文中優選的整理劑配方可以僅用水洗掉。也可以與化學試劑一起使用機械手段以改進化學脫除的效率。例如，可以通過控制水施加過程的力、方向、速度等提高使用去離子水除去整理劑的效率。最優選地，以纖維網形式用水洗滌和/或衝洗纖維，優選使用去離子水，在洗滌後任選乾燥纖維，不使用任何其它化學品。在該整理劑不溶於水的另一些實施方案中，可以用例如擦洗劑、化學清潔劑或酶清潔劑除去或洗掉整理劑。例如，經此引用併入本文的美國專利5,573,850和5,601,775教導了使紗線經過含有非離子表面活性劑（Hostapur®CX，可購自ClariantCorporationofCharlotte,N.C.）、磷酸三鈉和氫氧化鈉的浴，接著衝洗纖維。其它可用的化學劑非排他地包括醇，如甲醇、乙醇和2-丙醇；脂族和芳族烴，如環己烷和甲苯；氯化溶劑，如二氯甲烷和三氯甲烷。洗滌纖維還除去任何其它表面汙染物，以實現纖維與樹脂或其它塗料之間的更密切接觸。用水清潔纖維的優選方式無意受到限制，只要能從纖維上基本除去纖維表面整理劑。在優選方法中，通過包括使纖維網經過加壓噴水嘴以從纖維上洗滌（或衝洗）和/或物理除去整理劑的方法實現整理劑的脫除。任選在使纖維經過所述加壓噴水嘴之前將纖維預先浸泡在水浴中，和/或在使纖維經過所述加壓噴水嘴之後浸泡，並也任選在任何所述任選浸泡步驟之後通過使纖維經過附加的加壓噴水嘴進行衝洗。洗滌/浸泡/衝洗過的纖維優選在洗滌/浸泡/衝洗完成後乾燥。用於洗滌纖維的設備和方式無意受到限制，只是其必須能洗滌單獨的復絲纖維/復絲紗而非織物，即在將它們織造或形成為非織造纖維層或層片之前。在織物形成之前除去纖維表面整理劑在本文中尤其旨在生產通過固結多個包含多根單向排列纖維的纖維層片形成的非織造織物。在用於形成非織造單向排列纖維層片的典型方法中，從筒子架供應纖維束並經由導輥和一個或多個舒展杆（spreaderbars）引導到準直梳（collimatingcomb）中，接著用聚合粘合劑材料塗布纖維。或者，纖維可以在遇到舒展杆之前塗布或它們可以在兩組舒展杆（一組在塗布段之前，一組在塗布段之後）之間塗布。典型的纖維束（例如紗線）具有大約30至大約2000根單長絲，各纖維通常包括，但不限於，大約120至大約240根單長絲。舒展杆和準直梳分散和鋪開成束纖維，使它們以共面方式並排重組。理想的纖維鋪展使得單纖維或甚至單長絲在單纖維面中彼此緊鄰布置，以形成纖維的基本單向的平行陣列，極少量的纖維互相重疊。在這種鋪展步驟之前或之中除去纖維表面整理劑可由於與纖維/長絲相互作用的清潔劑（例如水）的物理相互作用而增強和加速纖維鋪展成這種平行陣列。在纖維鋪展和準直後，這種平行陣列的纖維通常根據纖維厚度含有大約3至12個纖維端/英寸（1.2至4.7端/釐米）。相應地，纖維表面整理劑的脫除實現增強纖維鋪展和改進隨後施加的材料/被吸附物在纖維表面上的粘合強度的雙重益處。儘管纖維表面整理劑的脫除本身實現上述益處，但通過在至少部分整理劑脫除後在纖維表面上進行粘合增強處理可實現更大的結果。特別地，已經發現，背襯凹陷深度的降低與纖維-纖維摩擦和纖維-塗料粘合強度的提高成正比。在織物形成之前用粘合增強處理法處理或改性纖維表面已被發現實現複合材料背襯凹陷深度降低的更大改進，特別是當粘合增強處理與洗滌纖維以至少部分除去纖維整理劑相結合時。在將被吸附物，如聚合粘合劑材料或樹脂施加到纖維表面上時（如傳統上用於製造非織造織物或在織造織物和至少部分除去纖維表面整理劑後施加的聚合粘合劑材料或樹脂），這特別明顯。被吸附物（例如聚合物/樹脂）與纖維表面的粘合越強，背襯凹陷深度的降低越大。相應地，在本發明的最優選實施方案中，在纖維表面整理劑的至少部分脫除之後，但在織物成形之前，特別希望在有效增強隨後施加的被吸附物（例如聚合物/樹脂）在纖維表面上的吸附性/粘合的條件下進行纖維表面的處理。纖維整理劑的脫除能使這些附加工藝直接作用於纖維表面而非作用於纖維表面整理劑或作用於表面汙染物。這最合意，因為表面整理劑傾向於幹擾處理纖維表面的嘗試，充當阻隔物或汙染物。整理劑的脫除因此還改進隨後的纖維表面處理的質量和均勻性。整理劑脫除和這些進一步處理的益處是累計的，且背襯凹陷深度性能的改進隨整理劑脫除百分比的提高和處理效率的提高而提高。為此，可用的處理或改性包括有效增強隨後施加的被吸附物在纖維表面上的吸附性的任何處理或改性，其中被吸附物可以是任何固體、液體或氣體，包括聚合粘合劑材料和樹脂，且其中吸附包括該材料以任何形式粘合到纖維表面上。有多種方式可用於實現這一點，包括使表面粗糙化的處理，向表面添加極性，氧化纖維表面或纖維表面部分，提高纖維的表面能，降低纖維的接觸角，提高纖維的可潤溼性，改變纖維表面的交聯密度，向纖維表面添加化學官能團，燒蝕表面或改進本體纖維（bulkfiber）與纖維表面塗料之間的相互作用以改進塗料錨固在纖維表面上的任何其它方式。在BFS的改進中容易看出這種改性的相互作用。合適的纖維表面處理或表面改性包括本領域中已知的方法，如電暈處理纖維、等離子體處理纖維、等離子體塗布纖維、用元素氟直接氟化纖維表面、化學處理如化學UV接枝，或表面粗糙化處理，如鉻蝕刻。在脫除纖維表面整理劑之後但在織物成形之前增強被吸附物吸附在或任何材料粘合到暴露和處理過的纖維表面上的能力的尚未開發用於大規模用途的處理也合適。這些示例性方法各自（通過它們在纖維表面上的作用）可用於根據纖維化學改變、改進或降低本體纖維與隨後施加的塗料之間的相互作用。可以使用這些方法的任何組合併且這些子過程可以以不同次序布置，儘管根據各種因素，如纖維類型或天然纖維表面性質，一些次序優於另一些次序。本發明的各種處理步驟可用作控制纖維以使該複合材料在動態儲能模量的所需範圍內的手段。如果動態機械分析測定特定複合材料具有低於預期的動態儲能模量（例如低於8.0x109dyn/cm2），這表明應進行進一步纖維洗滌和/或進一步表面處理（例如電暈處理、等離子體處理等）以進一步提高動態儲能模量以落在所需範圍內。最優選的處理是纖維表面的電暈處理和纖維表面的等離子體處理。電暈處理是使纖維經過電暈放電站，由此使纖維網經過一系列高電壓放電的方法，所述高電壓放電傾向於以各種方式作用於纖維網的表面，包括點蝕、粗糙化和通過部分氧化纖維表面引入極性官能團。電暈處理通常氧化纖維表面和/或向纖維表面添加極性。電暈處理還通過在纖維表面中燒出小坑或孔發揮作用。當纖維可氧化時，氧化程度取決於電暈處理的功率、電壓和頻率之類的因素。在電暈放電場內的停留時間也是一個因素，這可通過電暈處理機設計或通過該方法的線速度控制。合適的電暈處理單元可例如獲自EnerconIndustriesCorp.,MenomoneeFalls,Wis.，獲自ShermanTreatersLtd,Thame,Oxon.,UK或獲自SoftalCorona&PlasmaGmbH&CoofHamburg,Germany。在一個優選實施方案中，對纖維施以大約2Watts/ft2/MIN至大約100Watts/ft2/MIN，更優選大約20Watts/ft2/MIN至大約50Watts/ft2/MIN的電暈處理。大約1Watts/ft2/MIN至大約5Watts/ft2/MIN的較低能量的電暈處理也可用，較不有效。除向纖維表面施加電荷外，電暈處理可通過點蝕（pitting）纖維表面而使該表面粗糙化。在等離子體處理中，通常為纖維網形式的纖維經過充滿惰性或非惰性氣體，如氧氣、氬氣、氦氣、氨或另外適當的惰性或非惰性氣體，包括上述氣體的組合的室中的電離氣氛，由此使纖維與放電接觸。在纖維表面，帶電顆粒（離子）碰撞表面導致動能轉移和電子交換等。此外，表面與自由基之間的碰撞導致類似的化學重排。受激原子和鬆弛至低能態的分子發射的紫外線轟擊纖維表面也導致纖維基底的化學變化。由於這些相互作用，等離子體處理可以改變纖維的化學結構以及纖維表面的形貌。例如，類似於電暈處理，等離子體處理也可以向纖維表面添加極性和/或氧化纖維表面部分。等離子體處理也可用於提高纖維的表面能，降低接觸角，改變纖維表面的交聯密度，提高熔點和隨後的塗料的錨固質量，並可以向纖維表面添加化學官能團和可能燒蝕纖維表面。這些效應同樣取決於纖維化學，也取決於所用等離子體的類型。氣體的選擇對所需表面處理是重要的，因為使用不同的等離子氣體不同地改變表面的化學結構。這由本領域技術人員決定。已知的是，例如，可以使用氨等離子體將胺官能團引入纖維表面，並可以使用氧等離子體引入羧基和羥基。相應地，反應性氣氛可包含氬氣、氦氣、氧氣、氮氣、氨和/或已知適用於織物的等離子體處理的其它氣體中的一種或多種。該反應性氣體可包含原子、離子、分子或自由基形式的這些氣體中的一種或多種。例如，在本發明的優選連續方法中，使纖維陣列經過優選包含氬原子、氧分子、氬離子、氧離子、氧自由基以及其它痕量物類的受控反應性氣氛。在一個優選實施方案中，該反應性氣氛包含濃度為大約90%至大約95%氬和大約5%至大約10%氧的氬和氧，90/10或95/5的氬/氧濃度是優選的。在另一優選實施方案中，該反應性氣體包含濃度為大約90%至大約95%氦和大約5%至大約10%氧的氦和氧，90/10或95/5的氦/氧濃度是優選的。另一可用的反應性氣氛是零氣體氣氛（zerogasatmosphere,），即包含大約79%氮、大約20%氧和少量其它氣體的室內空氣，其在一定程度上也可用於電暈處理。等離子體處理可以在真空室中或在保持在大氣條件下的室中進行。等離子體處理與電暈處理的區別主要在於，等離子體處理在受控的反應性氣體氣氛中進行，而在電暈處理中，反應性氣氛是空氣。等離子體處理機中的氣氛容易控制和保持，從而以比電暈處理更可控和靈活的方式實現表面極性。放電是通過射頻（RF）能量，其將氣體離解成電子、離子、自由基和亞穩產物。等離子體中產生的電子和自由基碰撞纖維表面，以破壞纖維表面上的共價鍵並產生自由基。在間歇法中，在預定反應時間或溫度後，切斷工藝氣體和RF能量並除去剩餘氣體和其它副產物。在本文中優選的連續法中，使纖維陣列經過包含所選反應性氣體的原子、分子、離子和/或自由基以及其它痕量物類的受控反應性氣氛。不斷生成和補充反應性氣氛，可能達到穩態組成，並且不切斷或猝滅直至停止塗布機。等離子體處理可以使用任何可用的市售等離子體處理機，如可獲自SoftalCorona&PlasmaGmbH&CoofHamburg,Germany；4thState,IncofBelmontCalifornia；PlasmatreatUSLPofElginIllinois；EnerconSurfaceTreatingSystemsofMilwaukee,Wisconsin的等離子體處理機進行。優選的等離子體處理法在約大氣壓，即1atm（760mmHg(760torr)）下以大約室溫（70℉-72℉）的室溫度進行。等離子室內的溫度可能由於處理過程而改變，但溫度通常在處理過程中不獨立地冷卻或加熱，並且被認為不影響纖維處理，因為它們快速通過等離子體處理機。等離子電極與纖維網之間的溫度通常為大約100℃。等離子體處理法優選在大約0.5kW至大約3.5kW，更優選大約1.0kW至大約3.05kW的RF功率下進行，最優選使用設定在2.0kW的大氣等離子體處理機進行等離子體處理。這一功率分布在等離子體處理區的寬度（或電極的長度）上，這一功率也以與纖維網經過等離子體處理機的反應性氣氛的線速度成反比的速率分布在基底或纖維網的長度上。每單位面積每單位時間的這種能量（瓦特/平方英尺/分鐘或W/SQFT/MIN）或能量通量是可用於比較處理水平的方式。能量通量的有效值優選為大約0.5至大約200Watts/SQFT/MIN，更優選大約1至大約100Watts/SQFT/MIN，再更優選大約1至大約80Watts/SQFT/MIN，最優選大約2至大約40Watts/SQFT/MIN。總氣體流速為大約16升/分鐘，但這無意構成嚴格限制。纖維的等離子體處理時間（或停留時間）為大約2秒，儘管這與所用等離子體處理機的尺寸有關並且無意構成嚴格限制。更適當的度量是以隨時間經過施加到每單位面積纖維上的RF功率計的等離子體處理量。等離子體塗布是指活化纖維網的表面並使活化的纖維網經過含有乙烯基單體、乙烯基低聚物或一些其它反應性物類的氣氛。等離子體塗布可以向纖維表面添加非常特異性的化學官能團並可以向纖維表面添加不同的聚合特性。在直接氟化處理中，通過用元素氟直接氟化纖維而改性纖維表面。例如，可以通過在25℃下使纖維表面與10%F2/90%He的混合物接觸以在所述表面上沉積元素氟來氟化纖維表面。纖維表面上存在的元素氟充當與隨後施加的塗料粘合用的官能團。也參見例如美國專利3,988,491和4,020,223，其經此引用併入本文，其教導了使用元素氟、元素氧和載氣的混合物直接氟化纖維。UV接枝也是本領域中公知的方法。在防彈纖維表面的任選UV接枝法中，將纖維（或織物）浸泡在單體、光敏劑和溶劑的溶液中以用單體和光敏劑至少部分塗布纖維/織物表面。塗布的纖維然後如本領域中公知的那樣用紫外線輻射照射。本領域技術人員按需要改變並容易確定單體類型、光敏劑類型和溶劑類型的特定選擇。例如，如名為「StudiesonsurfacemodificationofUHMWPEfibersviaUVinitiatedgrafting」的文章，JieliangWang等人，theDepartmentofAppliedChemistry,SchoolofScience,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi』an,Shaanxi710072,PRChina.AppliedSurfaceScience,第253卷,Issue2,2006年11月15日,第668-673頁（其公開內容在與本文相容的程度上經此引用併入本文）中所論述，可經由丙烯醯胺接枝單體將丙烯醯胺基團接枝到UHMWPE聚合物鏈上。另外，本發明的纖維可以用一種或多於一種的這些任選處理法處理。例如，纖維可以通過鉻蝕刻粗糙化並等離子體處理，或電暈處理並等離子體塗布，或等離子體處理並等離子體塗布。另外，本發明的複合材料和織物可包含一些處理過的纖維和一些未處理的纖維。例如，本文中的複合材料可以由一些電暈處理的纖維和一些等離子體處理的纖維，或一些氟化的纖維和一些未氟化的纖維製成。這些處理各自在至少部分除去纖維表面整理劑之後但在施加任何粘合劑/基質樹脂或其它表面被吸附物/塗料之前進行。最優選在剛要用聚合粘合劑材料或樹脂塗布排列的纖維網之前處理暴露的纖維表面，因為其對纖維製造過程造成最低幹擾並使纖維最短時間保持改性和不受保護的狀態。理想的是在纖維從纖維捲筒（卷繞的纖維卷裝）上退繞並將纖維排列成纖維網之後立即除去纖維表面整理劑和處理暴露的纖維表面，接著立即用聚合物/樹脂塗料塗布或浸漬纖維。這也使纖維最短時間保持處理過的和未塗布的狀態，應該考慮纖維的表面改性的貯存壽命或衰減速率。但是，這主要是由於對整個製造過程造成最低幹擾而理想，不是實現該複合材料的動態儲能模量或BFS性能的改進所必須的。由於至少部分除去纖維整理劑和任選的表面處理，包含多個毗連纖維層的本發明的纖維複合材料具有至少大約8.0x109dyn/cm2，更優選至少大約8.5x109dyn/cm2，更優選至少大約9.0x109dyn/cm2，更優選至少大約9.5x109dyn/cm2，更優選至少大約10.0x109dyn/cm2，更優選至少大約12.0x109dyn/cm2，更優選至少大約15.0x109dyn/cm2，更優選至少大約20.0x109dyn/cm2，最優選至少大約25.0x109dyn/cm2的優選動態儲能模量，都在25℃（77℉）的環境溫度下在具有大約6毫米至大約8毫米寬度、大約40毫米長度和大約0.4毫米厚度的試樣上，以大約20毫米的夾具之間的間隙距離、10radians/sec的頻率和大約0.1%的施加應變，在可變溫度下測量。這些動態儲能模量值與在所述條件下測試並具有上文規定的試樣尺寸和形狀的複合材料樣品相關。特別應該對具有相同的組成層片/層數或相同厚度或相當的面密度的樣品進行比較測量。任何比較測量都必須比較在相同測試溫度下測試的樣品。如上所述具有所述動態儲能模量值的纖維複合材料已被發現表現出明顯低於具有比本發明的複合材料差的動態儲能模量的複合材料的背襯凹陷深度。當組分纖維是聚乙烯纖維（其防彈能力天然優於其它纖維，但具有較低的對聚合物塗料的天然親合力）時，這特別明顯。在製造由其形成的聚乙烯基織物之前用，如上所述的處理的任何組合處理聚乙烯纖維表面以提高聚乙烯基複合材料的動態儲能模量實現了相對優於任何其它纖維類型（包括芳族聚醯胺纖維）的結構性質、抗彈藥穿透性和背襯凹陷深度抗性的組合。在這方面，本發明的纖維複合材料在被以大約427m/s至大約445m/s（1430英尺/秒（fps）±30fps）的速度射出的124格令（grain）9mmFMJRN射彈衝擊時具有小於大約8mm的對具有2.0psf面密度的複合材料測得的優選背襯凹陷深度。這並不是說本發明的所有纖維複合材料或製品都具有2.0psf的面密度，也不是說本發明的所有纖維複合材料或製品都對在所述速度下的所述FMJRN射彈具有8mm的BFS。這僅確定根據本發明的方法製成的複合材料的特徵在於，當製造成2.0psf板時，該2.0psf板對在所述速度下的所述FMJRN射彈具有小於大約8mm的BFS。還應該理解的是，術語BFS、背襯變形、traumasignature和鈍力傷不是測量由射彈衝擊造成的複合材料凹進深度，而是測量由射彈衝擊造成的在背襯材料中或在使用者身體內的凹進深度。這特別關係到硬裝甲，特別是頭盔裝甲的研究，因為通常通過將原型頭盔置於金屬頭部模型上來測試頭盔BFS，其中通過將頭盔與頭部模型分開½英寸（1.27釐米）的懸掛系統將頭盔固定在頭部模型上。該頭部模型的區塊被粘土填充，並測量這些粘土區域中的凹進深度作為BFS，在測量中不包括這½英寸間距深度。這是為了將實驗室BFS試驗與軍人在現場使用時經受的實際BFS相關聯，其中由於頭盔內部墊料或懸掛系統/固定工具（retentionharness.），典型的頭盔包含典型的與頭部的1/2英寸偏距。另一方面，軟裝甲的BFS傳統上通過將該裝甲無間距地直接置於粘土表面上進行測試，這與其在實際現場使用中的位置一致。相應地，BFS深度測量結果與所用的試驗方法相關，在比較BFS深度測量結果時，必須確認所用試驗方法是要求將試樣直接置於背襯材料上還是與背襯材料間隔開。在這方面，本發明的纖維複合材料的BFS試驗都在2.0psf樣品與粘土背襯材料之間存在1/2英寸空間的情況下測量。在本發明的優選實施方案中，本發明的纖維複合材料在NIJStandard0101.04的射彈發射條件下被以大約427m/s至大約445m/s的速度射出的124格令9mmFMJ射彈衝擊時具有小於大約7mm的更優選的背襯凹陷深度，更優選小於大約6mm，更優選小於大約5mm，更優選小於大約4mm，更優選小於大約3mm，更優選小於大約2mm，最優選在被以大約427m/s至大約445m/s的速度射出的124格令9mmFMJRN射彈（不包括base在內，包含大約90%銅和10%鋅的子彈）衝擊時具有小於大約1mm的背襯凹陷深度。針對以大約427m/s至大約445m/s的速度射出的124格令9mmFMJRN射彈測試BFS是本領域中常見的。實現這些BFS值的所述纖維複合材料各自包含多個毗連纖維層，各纖維層包含具有至少部分被聚合材料覆蓋的表面的纖維，其中所述纖維主要不含纖維表面整理劑以使所述聚合材料主要與纖維表面直接接觸，並具有至少大約8.0x109dyn/cm2，更優選至少大約8.5x109dyn/cm2，更優選至少大約9.0x109dyn/cm2，更優選至少大約9.5x109dyn/cm2，更優選至少大約10.0x109dyn/cm2，更優選至少大約12.0x109dyn/cm2，更優選至少大約15.0x109dyn/cm2，更優選至少大約20.0x109dyn/cm2，最優選至少大約25.0x109dyn/cm2的在具有上述尺寸的樣品上測試的在25℃（77℉）的環境溫度下的動態儲能模量。實現這些BFS值和此類動態儲能模量性質的所述纖維複合材料還優選表現出至少大約1750英尺/秒（fps）（533.40m/s），更優選至少大約1800fps（548.64m/s），再更優選至少大約1850fps（563.88m/s），最優選至少大約1900fps（579.12m/s）的對17格令碎片模擬彈（FSP）的V50。所有上述V50值都是針對具有大約1.0lbs/ft2（psf）（4.88kg/m2(ksm)）的複合材料面密度的裝甲板。所有上述BFS值都是針對具有2.0lbs/ft2（psf）（7.96kg/m2(ksm)）的複合材料面密度的裝甲板。如BFS那樣，這並不是說本發明的所有纖維複合材料或製品都具有特定面密度，也不是說本發明的所有纖維複合材料或製品都具有至少大約1750英尺/秒的對17格令FSP的V50。這僅確定根據本發明的方法製成的複合材料的特徵在於，當製造成1.0psf板時，該1.0psf板具有至少大約1750英尺/秒的對17格令FSP的V50。本文中形成的纖維層和複合材料優選是由高強度高拉伸模量聚合纖維形成的防彈複合材料。該纖維最優選包含可用於形成防彈材料和製品的高強度高拉伸模量纖維。本文所用的「高強度高拉伸模量纖維」是具有至少大約7克/旦或更大的優選韌度、至少大約150克/旦或更大的優選拉伸模量、至少大約8J/g或更大的優選致斷能量的纖維，各自通過ASTMD2256測量。本文所用的術語「旦」是指等於每9000米纖維或紗線的質量（以克計）的線性密度單位。本文所用的術語「韌度」是指以無應力試樣的力（克）/單位線性密度（旦）表示的拉伸應力。纖維的「初始模量」是代表其抗形變性的材料性質。術語「拉伸模量」是指以克-力/旦（g/d）表示的韌度變化與以原始纖維長度的分數（in/in）表示的應變變化的比率。形成纖維的聚合物優選是適用於製造防彈複合材料/織物的高強度高拉伸模量纖維。特別適用於形成防彈複合材料和製品的特別合適的高強度高拉伸模量纖維材料包括聚烯烴纖維，包括高密度和低密度聚乙烯。特別優選的是伸展鏈聚烯烴纖維，如高取向的高分子量聚乙烯纖維，特別是超高分子量聚乙烯纖維和聚丙烯纖維，特別是超高分子量聚丙烯纖維。芳族聚醯胺纖維也合適，特別是對芳族聚醯胺纖維、聚醯胺纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維、聚萘二甲酸乙二醇酯纖維、伸展鏈聚乙烯醇纖維、伸展鏈聚丙烯腈纖維、聚苯唑纖維，如聚苯並噁唑（PBO）和聚苯並噻唑（PBT）纖維、液晶共聚酯纖維和其它剛性杆狀纖維，如M5®纖維。這些纖維類型各自是本領域中傳統已知的。上述材料的共聚物、嵌段聚合物和共混物也適用於製造聚合纖維。防彈織物的最優選的纖維類型包括聚乙烯，特別是伸展鏈聚乙烯纖維、芳族聚醯胺纖維、聚苯唑纖維、液晶共聚酯纖維、聚丙烯纖維，特別是高取向的伸展鏈聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維和其它剛性杆狀纖維，特別是M5®纖維。最優選的纖維尤其是芳族聚醯胺纖維。在聚乙烯的情況下，優選的纖維是分子量為至少500,000，優選至少1百萬，更優選2百萬至5百萬的伸展鏈聚乙烯。這樣的伸展鏈聚乙烯（ECPE）纖維可以如經此引用併入本文的美國專利4,137,394或4,356,138中所述在溶液紡絲法中生長，或可以如也經此引用併入本文的美國專利4,551,296和5,006,390中所述由溶液紡絲以形成凝膠結構。用於本發明的特別優選的纖維類型是由HoneywellInternationalInc以商標SPECTRA®出售的聚乙烯纖維。SPECTRA®纖維是本領域中公知的並描述在例如美國專利4,623,547和4,748,064中。除聚乙烯外，另外可用的聚烯烴纖維類型是聚丙烯（纖維或帶），如可購自Milliken&CompanyofSpartanburg,SouthCarolina的TEGRIS®纖維。芳族聚醯胺（aromaticpolyamide）或對芳族聚醯胺纖維也特別優選。這些可購得並描述在例如美國專利3,671,542中。例如，DuPont以商標KEVLAR®商業生產可用的聚(對苯二甲醯對苯二胺)。DuPont以商標NOMEX®商業生產的聚(間苯二甲醯間苯二胺)纖維和Teijin以商標TWARON®商業生產的纖維；KolonIndustries,Inc.ofKorea以商標HERACRON®商業生產的芳族聚醯胺纖維；KamenskVoloknoJSCofRussia商業生產的對芳族聚醯胺纖維SVM™和RUSAR™和JSCChimVoloknoofRussia商業生產的ARMOS™對芳族聚醯胺纖維也可用於實施本發明。適用於實施本發明的聚苯唑纖維可購得並公開在例如美國專利5,286,833、5,296,185、5,356,584、5,534,205和6,040,050中，各自經此引用併入本文。適用於實施本發明的液晶共聚酯纖維可購得並公開在例如美國專利3,975,487；4,118,372和4,161,470中，各自經此引用併入本文。合適的聚丙烯纖維包括如經此引用併入本文的美國專利4,413,110中所述的高取向的伸展鏈聚丙烯（ECPP）纖維。例如在經此引用併入本文的美國專利4,440,711和4,599,267中描述了合適的聚乙烯醇（PV-OH）纖維。例如在經此引用併入本文的美國專利4,535,027中公開了合適的聚丙烯腈（PAN）纖維。這些纖維類型各自是傳統已知的並可廣泛購得。M5®纖維由吡啶並雙咪唑-2,6-二基(2,5-二羥基-對亞苯基)形成，由MagellanSystemsInternationalofRichmond,Virginia製造並描述在例如美國專利5,674,969、5,939,553、5,945,537和6,040,478中，各自經此引用併入本文。所有上述材料的組合也合適，所有這些都可購得。例如，可以由芳族聚醯胺纖維、UHMWPE纖維（例如SPECTRA®纖維）、碳纖維等以及玻璃纖維和其它性能更低的材料中的一種或多種的組合形成纖維層。但是，BFS和V50值可隨纖維類型而變。該纖維可具有任何合適的旦數，例如，50至大約3000旦，更優選大約200至3000旦，再更優選大約650至大約2000旦，最優選大約800至大約1500旦。通過考慮防彈效力和成本來決定該選擇。更細纖維的製造和織造成本更高，但可產生更大的每單位重量防彈效力。如上所述，高強度高拉伸模量纖維是具有大約7克/旦或更大的優選韌度、大約150克/旦或更大的優選拉伸模量和大約8J/g或更大的優選致斷能量的纖維，各自通過ASTMD2256測量。在本發明的優選實施方案中，纖維的韌度應該為大約15克/旦或更大，優選大約20克/旦或更大，更優選大約25克/旦，再更優選大約30克/旦或更大，再更優選大約37克/旦或更大，再更優選大約40克/旦或更大，再更優選大約45克/旦或更大，再更優選大約50克/旦或更大，再更優選大約55克/旦或更大，最優選大約60克/旦或更大。優選的纖維還具有大約300克/旦或更大，更優選大約400克/旦或更大，更優選大約500克/旦或更大，更優選大約1,000克/旦或更大，最優選大約1,500克/旦或更大的優選拉伸模量。優選的纖維還具有大約15J/g或更大，更優選大約25J/g或更大，更優選大約30J/g或更大的優選致斷能量，最優選具有大約40J/g或更大的致斷能量。這些綜合的高強度性質可使用公知方法獲得。美國專利4,413,110、4,440,711、4,535,027、4,457,985、4,623,547、4,650,710和4,748,064大致論述了優選的高強度伸展鏈聚乙烯纖維的形成。此類方法，包括溶液生長或凝膠纖維法是本領域中公知的。形成各其它優選纖維類型，包括對芳族聚醯胺纖維的方法也是本領域中傳統已知的，且這些纖維可購得。本發明的纖維複合材料還優選包含具有大約1.7克/立方釐米或更低的纖維面密度的纖維。在按需要從纖維表面除去至少一部分纖維表面整理劑後和在任選在有效增強隨後施加的被吸附物在纖維表面上的吸附性的條件下處理纖維表面後，隨後任選將被吸附物施加到至少一些纖維的至少一部分上。本文所用的術語「吸附」（或「吸附性」）廣義地旨在包括任何材料（固體、液體、氣體或等離子體）物理吸附和化學吸附在纖維表面上，其中「物理吸附」在本文中被定義為是材料在纖維表面上的物理粘合，「化學吸附」在本文中被定義為是材料在纖維表面上的化學結合，其中在暴露的纖維（即吸附劑）表面發生化學反應。本文所用的術語「吸附」旨在包括將材料物理或化學粘貼、粘著或粘合到基底表面上的任何可能的手段，包括但不限於，提高纖維在聚合物基質中的纖維潤溼/粘合的手段。這明確包括任何固體、液體或氣體材料粘著或塗布在纖維表面上，包括任何單體、低聚物、聚合物或樹脂並包括任何有機材料或無機材料施加到纖維表面上。在這方面，「被吸附物」的定義也無意構成限制並明確包括可用作聚合物粘合劑材料、樹脂或聚合基質材料的所有聚合物。但是，對本發明而言，可用的被吸附物的種類明確排除沒有粘合性質的材料，包括纖維表面整理劑物質，如紡絲整理劑材料，它們不是具有粘合性質的粘合劑材料，相反根據本發明專門從纖維表面除去。對本發明而言，需要施加聚合物粘合劑材料被吸附物，如樹脂以獲得具有所需動態儲能模量的複合材料。相應地，用聚合粘合劑材料塗布或浸漬形成本發明的機織物或非織造織物的纖維。該聚合粘合劑材料部分或基本塗布纖維層的各個纖維，優選基本塗布各纖維層的各個纖維。該聚合粘合劑材料在本領域中也常被稱作「聚合基質」材料，且這些術語在本文中可互換使用。這些術語是本領域中傳統已知的並描述通過其固有的粘合特性或在經受公知的熱和/或壓力條件後將纖維粘合在一起的材料。這種「聚合基質」或「聚合粘合劑」材料還可以為織物提供其它合意的性質，如耐磨性和對有害環境狀況的耐受性，因此即使其粘合性質不重要（如對機織物而言），也可能希望用這種粘合劑材料塗布纖維。合適的聚合粘合劑材料包括低模量彈性體材料和高模量剛性材料兩者。本文中通篇所用的術語拉伸模量是指對纖維而言通過ASTM2256和對聚合粘合劑材料而言通過ASTMD638測得的彈性模量。低或高模量粘合劑可包含多種聚合和非聚合材料。優選的聚合粘合劑包含低模量彈性體材料。對本發明而言，低模量彈性體材料具有大約6,000psi（41.4MPa）或更低的根據ASTMD638測試程序測得的拉伸模量。低模量聚合物優選具有大約4,000psi（27.6MPa）或更低，更優選大約2400psi（16.5MPa）或更低，更優選1200psi（8.23MPa）或更低，最優選大約500psi（3.45MPa）或更低的彈性體拉伸模量。彈性體的玻璃化轉變溫度（Tg）優選低於大約0℃，更優選低於大約-40℃，最優選低於大約-50℃。該彈性體還具有至少大約50%，更優選至少大約100%的優選致斷伸長，最優選具有至少大約300%的致斷伸長。多種多樣的具有低模量的材料和製劑可用作聚合粘合劑。代表性實例包括聚丁二烯、聚異戊二烯、天然橡膠、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、聚硫化物聚合物、聚氨酯彈性體、氯磺化聚乙烯、聚氯丁烯、塑化聚氯乙烯、丁二烯丙烯腈彈性體、聚(異丁烯-共聚-異戊二烯)、聚丙烯酸酯、聚酯、聚醚、含氟彈性體、有機矽彈性體、乙烯共聚物、聚醯胺（可用於某些纖維類型）、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯及其組合，以及在低於纖維的熔點下可固化的其它低模量聚合物和共聚物。不同彈性體材料的共混物或彈性體材料與一種或多種熱塑性塑料的共混物也優選。共軛二烯和乙烯基芳族單體的嵌段共聚物特別有用。丁二烯和異戊二烯是優選的共軛二烯彈性體。苯乙烯、乙烯基甲苯和叔丁基苯乙烯是優選的共軛芳族單體。包含聚異戊二烯的嵌段共聚物可氫化產生具有飽和烴彈性體鏈段的熱塑性彈性體。該聚合物可以是A-B-A類型的簡單三嵌段共聚物、(AB)n（n=2-10）類型的多嵌段共聚物或R-(BA)x（x=3-150）類型的放射構造共聚物；其中A是來自聚乙烯基芳族單體的嵌段且B是來自共軛二烯彈性體的嵌段。許多這些聚合物由KratonPolymersofHouston,TX商業生產並描述在通報「KratonThermoplasticRubber」,SC-68-81中。以商標PRINLIN®出售並可購自HenkelTechnologies（位於Düsseldorf,Germany）的苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯（SIS）嵌段共聚物的樹脂分散體也可用。特別優選的低模量聚合粘合劑聚合物包含KratonPolymers商業生產的以商標KRATON®出售的苯乙烯嵌段共聚物。特別優選的聚合粘合劑材料包含以商標KRATON®出售的聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯-嵌段共聚物。儘管低模量聚合基質粘合劑材料最可用於形成軟質裝甲，如防彈背心，但可用於形成硬質裝甲製品，如頭盔的高模量剛性材料在此特別優選。優選的高模量剛性材料通常具有高於6,000psi的初始拉伸模量。在此可用的優選的高模量剛性聚合粘合劑材料包括聚氨酯（醚和酯基）、環氧樹脂、聚丙烯酸酯、酚類/聚乙烯醇縮丁醛（PVB）聚合物、乙烯酯聚合物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，以及聚合物的混合物，如乙烯酯與鄰苯二甲酸二烯丙酯，或酚醛與聚乙烯醇縮丁醛。用於本發明的特別優選的剛性聚合粘合劑材料是熱固性聚合物，優選可溶於碳-碳飽和溶劑，如甲乙酮並在固化時具有通過ASTMD638測得的至少大約1x106psi（6895MPa）的高拉伸模量。特別優選的剛性聚合粘合劑材料是美國專利6,642,159中描述的那些，其公開內容經此引用併入本文。該聚合粘合劑，無論是低模量材料還是高模量材料，還可包括填料，如炭黑或二氧化矽，可以用油增量，或可以如本領域中公知的那樣用硫、過氧化物、金屬氧化物或輻射固化體系硫化。最尤其優選的是極性樹脂或極性聚合物，特別是在拉伸模量為大約2,000psi（13.79MPa）至大約8,000psi（55.16MPa）的柔性和剛性材料範圍內的聚氨酯。優選的聚氨酯作為最優選但不是必須無助溶劑的水性聚氨酯分散體使用。這包括水性陰離子聚氨酯分散體、水性陽離子聚氨酯分散體和水性非離子聚氨酯分散體。特別優選的是水性陰離子聚氨酯分散體；水性脂族聚氨酯分散體，最優選的是水性陰離子型脂族聚氨酯分散體，所有這些都優選是無助溶劑的分散體。這包括水性陰離子聚酯基聚氨酯分散體；水性脂族聚酯基聚氨酯分散體；和水性陰離子型脂族聚酯基聚氨酯分散體，所有這些都優選是無助溶劑的分散體。這還包括水性陰離子聚醚聚氨酯分散體；水性脂族聚醚基聚氨酯分散體；和水性陰離子型脂族聚醚基聚氨酯分散體，所有這些都優選是無助溶劑的分散體。類似優選的是水性陽離子和水性非離子分散體的所有相應的變體（聚酯基；脂族聚酯基；聚醚基；脂族聚醚基等）。最優選的是具有大約700psi或更大的在100%伸長下的模量的脂族聚氨酯分散體，特別優選的範圍是700psi至大約3000psi。更優選的是具有大約1000psi或更大，再更優選大約1100psi或更大的在100%伸長下的模量的脂族聚氨酯分散體。最優選的是具有1000psi或更大，優選1100psi或更大的模量的脂族聚醚基陰離子聚氨酯分散體。由本發明的複合材料形成的製品的剛性、衝擊和防彈性質受塗布纖維的聚合粘合劑聚合物的拉伸模量影響。例如，美國專利4,623,574公開了用拉伸模量小於大約6,000psi（41,300kPa）的彈性體基質構造的纖維增強複合材料與用更高模量的聚合物構造的複合材料相比以及與無聚合粘合劑材料的相同纖維結構相比都具有更優的防彈性質。但是，低拉伸模量聚合粘合劑材料聚合物也產生較低剛性的複合材料。此外，在某些用途，特別是複合材料必須以防彈和結構模式發揮作用的那些用途中，需要防彈性與剛性的優異組合。相應地，所用的聚合粘合劑聚合物的最適當類型隨要由本發明的複合材料形成的製品的類型而變。為了實現這兩種性質的折衷，合適的聚合粘合劑可組合低模量和高模量材料兩者以形成單一聚合粘合劑。該聚合粘合劑材料可以同時或相繼施加到排列為纖維網（例如平行陣列或氈）的許多纖維上以形成塗布網，施加到機織物上以形成塗布的機織物，或作為另一布置，由此用粘合劑浸漬纖維層。本文所用的術語「浸漬」與「嵌入」以及「塗布」或以其它方式施加塗料同義，其中粘合劑材料擴散到纖維層中而非簡單位於纖維層表面上。也可以將該聚合材料施加到不是纖維網的一部分的至少一系列纖維上，接著將這些纖維織造成機織物或接著根據本文中之前描述的方法配製非織造織物。形成機織和非織造纖維層片、層和織物的技術是本領域中公知的。儘管不要求，構成機織纖維層的纖維至少部分用聚合粘合劑塗布，接著進行與對非織造纖維層進行的類似的固結步驟。可以進行這種固結步驟以使多個機織纖維層互相合併，或進一步使粘合劑與所述機織物的纖維合併。例如，多個機織纖維層不一定必須固結，並可通過其它手段，如藉助常規粘合劑或通過縫合接合。通常，聚合粘合劑塗料是有效合併，即固結多個非織造纖維層片所必需的。可以將聚合粘合劑材料施加到各纖維的整個表面積上或僅施加到纖維的部分表面積上。最優選將聚合粘合劑材料的塗料施加到構成本發明的纖維層的各單纖維的基本整個表面積上。如果纖維層包含多根紗線，優選用聚合粘合劑材料塗布構成單股紗的各纖維。任何適當的施加方法可用於施加該聚合粘合劑材料且術語「塗布」無意限制將其施加到長絲/纖維上的方法。使用本領域技術人員容易確定的任何適當的方法將聚合粘合劑材料直接施加到纖維表面上，粘合劑隨後通常如本文所述擴散到纖維層中。例如，該聚合粘合劑材料可以通過將該聚合物材料的溶液噴塗、擠出或輥塗到纖維表面上而以溶液、乳狀液或分散體形式施加，其中一部分溶液包含所需聚合物，且一部分溶液包含能夠溶解或分散該聚合物的溶劑，接著乾燥。或者，可以使用傳統已知的技術，如通過狹縫模頭，或通過本領域中公知的其它技術，如直接凹版、Meyer棒和氣刀系統，將聚合粘合劑材料擠出到纖維上。另一方法是將粘合劑材料的純聚合物以液體、粘稠固體或懸浮的顆粒、或流化床形式施加到纖維上。或者，可作為在施加溫度下不會不利地影響纖維性質的合適溶劑中的溶液、乳狀液或分散體施加塗料。例如，可以將纖維傳送經過聚合粘合劑材料的溶液以基本塗布纖維，然後乾燥。在另一塗布技術中，可以將纖維浸在含有溶解或分散在合適溶劑中的聚合粘合劑材料的溶液浴中，然後通過溶劑的蒸發或氣化乾燥。這種方法優選用該聚合材料至少部分塗布各單纖維，優選用聚合粘合劑材料基本塗布或包封各單纖維並覆蓋整個或基本整個長絲/纖維表面積。浸漬程序可以按需要重複數次以將所需量的聚合物材料施加到纖維上。可以使用其它將塗料施加到纖維上的技術，包括在適當時塗布凝膠纖維前體，如通過使凝膠纖維在獲得所需塗層的條件下經過適當的塗料聚合物的溶液。或者，可以將纖維擠出到適當的聚合物粉末的流化床中。儘管必須在至少部分除去纖維表面整理劑後，優選在增強隨後施加的被吸附物在纖維表面上的吸附性的表面處理後用聚合粘合劑塗布纖維，但可以在將纖維排列成一個或多個層片/層之前或之後，或在將纖維織成機織物之前或之後用聚合粘合劑塗布纖維。可以使用本領域中公知的技術使用任何織物組織，如平紋組織、四經破緞紋（crowfoot）組織、方平組織、緞紋組織、斜紋組織等形成機織物。在織造之前或之後，各機織物材料的單纖維可以被或不被聚合粘合劑材料塗布。通常在用聚合粘合劑塗布纖維之前進行織物的織造，其中由此用粘合劑浸漬該機織物。但是，本發明無意受到將聚合粘合劑施加到纖維上的階段限制，也不受用於施加聚合粘合劑的手段限制。非織造織物的製造方法是本領域中公知的。在本文中的優選實施方案中，將多根纖維排列成至少一個陣列，通常排列成包含以基本平行的單向陣列排列的多根纖維的纖維網。如上所述，在用於形成非織造單向排列纖維層片的典型方法中，從筒子架供應纖維束並經由導輥和一個或多個舒展杆引導到準直梳中，接著用聚合粘合劑材料塗布纖維。典型的纖維束具有大約30至大約2000根單纖維。舒展杆和準直梳分散和鋪開成束纖維，使它們以共面方式並排重組。理想的纖維鋪展使得單長絲或單纖維在單纖維面中彼此緊鄰布置，以形成纖維的基本單向的平行陣列，而沒有纖維互相重疊。此時，在這種鋪展步驟之前或之中除去纖維表面整理劑可增強和加速纖維鋪展成這種平行陣列。在用粘合劑材料塗布纖維後，將塗布的纖維成形成包含多個重疊的非織造纖維層片（它們固結成單層整體元件）的非織造纖維層。在本發明的優選非織造織物結構中，形成多個堆疊的重疊單向帶，其中相對於各單層片的縱向纖維方向，各單層片（單向帶）的平行纖維與各相鄰單層片的平行纖維正交布置。重疊的非織造纖維層片的堆疊體在熱和壓力下固結或通過粘貼各纖維層片的塗料固結，以形成單層整體元件，其在本領域中也被稱作單層固結網絡，其中「固結網絡」描述纖維層片與聚合基質/粘合劑的固結（融合）組合。本發明的製品還可包含機織物與非織造織物的雜化固結組合以及由單向纖維層片形成的非織造織物與無紡氈織物的組合。最通常，非織造纖維層或織物包括1至大約6個層片，但可以視各種用途的需要包括多達大約10至大約20個層片。較大的層片數意味著較大防彈性，但也意味著較大重量。相應地，構成本發明的纖維層複合材料和/或織物複合材料或製品的纖維層片數隨該織物或製品的最終用途而變。例如，在用於軍事用途的防彈背心中，為了形成實現所需的1.0磅/平方英尺或更低面密度（4.9千克/平方米）的複合材料製品，可能需要總共大約100個層片（或層）至大約50個單層片（或層），其中這些層片/層可以是由本文所述的高強度纖維形成的機織、針織、毛氈或非織造織物（具有平行取向纖維或其它排列）。在另一實施方案中，用於執法用途的防彈背心可具有基於NIJ威脅等級的層片/層數。例如，對NIJThreatLevelIIIA背心而言，可能有總共40個層片。對較低NIJThreatLevel而言，可以使用更少的層片/層。與其它已知的防彈結構相比，本發明能夠併入更大數量的纖維層片以實現所需防彈水平，而不提高織物重量。如本領域中傳統已知的那樣，當各纖維層片交叉層疊以使一個層片的纖維排列方向相對於另一層片的纖維排列方向以一定角度旋轉時實現優異的防彈性。纖維層片最優選以0º和90º角正交交叉層疊，但相鄰層片可相對於另一層片的縱向纖維方向以在大約0º和大約90º之間的幾乎任何角度排列。例如，五層非織造結構可具有以0º/45º/90º/45º/0º或其它角度取向的層片。這樣的旋轉單向排列描述在例如美國專利4,457,985；4,748,064；4,916,000；4,403,012；4,623,574；和4,737,402，所有這些都在不與本文衝突的程度上經此引用併入本文。固結纖維層片以形成纖維層和複合材料的方法是公知的，如通過美國專利6,642,159中描述的方法。可通過乾燥、冷卻、加熱、壓力或它們的組合實現固結。熱和/或壓力可能不是必要的，因為纖維或織物層可以僅膠粘在一起，如溼層合法的情況中那樣。通常，通過在足以使這些層片合併成整體織物的熱和壓力條件下將各纖維層片互相疊加來進行固結。固結可以在大約50℃至大約175℃，優選大約105℃至大約175℃的溫度下和在大約5psig（0.034MPa）至大約2500psig（17MPa）的壓力下進行大約0.01秒至大約24小時，優選大約.02秒至大約2小時。在加熱時，可以使聚合粘合劑塗料發粘或流動而不完全熔融。但是，通常，如果使聚合粘合劑材料（如果其能夠熔融）熔融，需要相對較小的壓力形成複合材料，而如果僅將粘合劑材料加熱至發粘點，通常需要更大壓力。如本領域中傳統已知的那樣，可以在軋光輥組（calenderset）、平板層合機、壓機或高壓釜中進行固結。最通常，用粘合劑聚合物將多個正交纖維網「膠粘」在一起並經過平板層合機以改進粘合的均勻性和強度。此外，固結和聚合物施加/粘合步驟可包含兩個單獨的步驟或單個固結/層合步驟。或者，可以通過在合適的模製裝置中在熱和壓力下模製實現固結。通常，在大約50psi（344.7kPa）至大約5,000psi（34,470kPa），更優選大約100psi（689.5kPa）至大約3,000psi（20,680kPa），最優選大約150psi（1,034kPa）至大約1,500psi（10,340kPa）的壓力下進行模製。或者可以在大約5,000psi（34,470kPa）至大約15,000psi（103,410kPa），更優選大約750psi（5,171kPa）至大約5,000psi，更優選大約1,000psi至大約5,000psi的更高壓力下進行模製。模製步驟可花費大約4秒至大約45分鐘。優選的模製溫度為大約200℉（~93℃）至大約350℉（~177℃），更優選在大約200℉至大約300℉的溫度下，最優選在大約200℉至大約280℉的溫度下。模製本發明的纖維層和織物複合材料的壓力通常對所得模製品的剛性或撓性具有直接影響。在較高壓力下模製通常產生較硬的材料，直至一定極限。除模製壓力外，纖維層片的量、厚度和組成以及聚合粘合劑塗料類型也直接影響由該複合材料形成的製品的剛性。儘管本文所述的各模製和固結技術類似，但各方法不同。特別地，模製是間歇法，固結是大致連續法。此外，模製通常涉及使用模具，如成型模具或在形成平板時為配套模具（match-diemold），並且不一定產生平面產品。通常在平板層合機、軋光咬送輥組（calendarnipset）中或作為溼層合進行固結以製造軟質（柔性）防彈衣織物。模製通常用於製造硬裝甲，例如剛性板。在任一方法中，合適的溫度、壓力和時間通常取決於聚合粘合劑塗料的類型、聚合粘合劑含量、所用方法和纖維類型。為了製造具有充足防彈性質的織物製品，粘合劑/基質塗料的總重量優選佔纖維+塗料重量的大約2重量%至大約50重量%，更優選大約5%至大約30%，更優選大約7%至大約20%，最優選大約11%至大約16重量%，其中對非織造織物而言16%是最優選的。較低粘合劑/基質含量適合機織物，其中大於0但小於纖維+塗料重量的10重量%的聚合粘合劑含量通常最優選。這無意構成限制。例如，酚類/PVB浸漬的機織芳族聚醯胺織物有時以大約20%至大約30%的更高樹脂含量製造，儘管大約12%含量通常優選。在纖維層的織造或固結後，可以通過常規方法將任選的熱塑性聚合物層粘附到纖維複合材料的一個或兩個外表面上。適用於該熱塑性聚合物層的聚合物非排他地包括熱塑性聚合物，其非排他地選自聚烯烴、聚醯胺、聚酯（特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和PET共聚物）、聚氨酯、乙烯基聚合物、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯辛烷共聚物、丙烯腈共聚物、丙烯酸聚合物、乙烯基聚合物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、含氟聚合物等以及它們的共聚物和混合物，包括乙烯乙酸乙烯酯（EVA）和乙烯丙烯酸。天然和合成橡膠聚合物也可用。其中，聚烯烴和聚醯胺層是優選的。優選的聚烯烴是聚乙烯。可用的聚乙烯的非限制性實例是低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、線性中密度聚乙烯（LMDPE）、線性極低密度聚乙烯（VLDPE）、線性超低密度聚乙烯（ULDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和它們的共聚物和混合物。可購自Spunfab,Ltd,ofCuyahogaFalls,Ohio的SPUNFAB®聚醯胺網（KeuchelAssociates,Inc.的註冊商標）以及可購自ProtechnicS.A.ofCernay,France的THERMOPLAST™和HELIOPLAST™網、網絡和膜也可用。該熱塑性聚合物層可以使用公知技術，如熱層合粘合到複合材料表面上。通常，通過在足以使這些層合併成整體膜的熱和壓力條件下將各層互相疊加布置來進行層合。將各層互相疊加布置，然後通常通過本領域中公知的技術使該組合經過一對加熱層合輥的輥隙。層合加熱可以在大約95℃至大約175℃，優選大約105℃至大約175℃的溫度下、在大約5psig（0.034MPa）至大約100psig（0.69MPa）的壓力下進行大約5秒至大約36小時，優選大約30秒至大約24小時。各織物/複合材料/纖維層的厚度對應於單纖維的厚度和併入織物中的纖維層的數量。優選的機織物具有大約25微米至大約600微米/層，更優選大約50微米至大約385微米，最優選大約75微米至大約255微米/層的優選厚度。優選的非織造織物，即非織造的單層固結網絡具有大約12微米至大約600微米，更優選大約50微米至大約385微米，最優選大約75微米至大約255微米的優選厚度，其中單層固結網絡通常包括兩個固結層片（即兩個單向帶）。任何熱塑性聚合物層優選非常薄，具有大約1微米至大約250微米，更優選大約5微米至大約25微米，最優選大約5微米至大約9微米的優選層厚度。不連續網，如SPUNFAB®非織造網優選具有6克/平方米（gsm）的基重。儘管這些厚度是優選的，但要理解的是，可以製造其它厚度以滿足特定需要，但仍落在本發明的範圍內。本發明的織物/複合材料在固結/模製前具有大約20克/平方米（0.004磅/平方英尺（psf））至大約1000gsm（0.2psf）的優選面密度。本發明的織物/複合材料在固結/模製前的更優選的面密度為大約30gsm（0.006psf）至大約500gsm（0.1psf）。本發明的織物/複合材料在固結/模製前的最優選的面密度為大約50gsm（0.01psf）至大約250gsm（0.05psf）。包含互相堆疊並固結的多個纖維層的本發明的製品具有大約1000gsm（0.2psf）至大約40,000gsm（8.0psf），更優選大約2000gsm（0.40psf）至大約30,000gsm（6.0psf），更優選大約3000gsm（0.60psf）至大約20,000gsm（4.0psf），最優選大約3750gsm（0.75psf）至大約15,000gsm（3.0psf）的優選複合材料面密度。成型成頭盔的複合材料製品的典型範圍為大約7,500gsm（1.50psf）至大約12,500gsm（2.50psf）。本發明的織物可用於多種用途以使用公知技術形成多種不同的防彈製品，包括柔性軟質裝甲製品以及剛性硬質裝甲製品。例如，適用於形成防彈製品的技術描述在例如美國專利4,623,574、4,650,710、4,748,064、5,552,208、5,587,230、6,642,159、6,841,492和6,846,758，所有這些都在不與本文衝突的程度上經此引用併入本文。該複合材料特別可用於形成硬質裝甲和在製造硬質裝甲製品的過程中形成的成型或未成型的組件中間體。「硬質」裝甲是指具有充足機械強度以在經受顯著量應力時保持結構剛性並能自立而不扁塌的製品，如頭盔、軍用車輛的板或防護屏。這樣的硬質製品優選，但不是必須使用高拉伸模量粘合劑材料形成。可以將該結構切割成許多分立的片並堆疊以形成製品，或可以將它們成型成前體，其隨後用於形成製品。這樣的技術是本領域中公知的。在本發明的一個最優選的實施方案中，提供多個纖維層，各自包含固結的多個纖維層片，其中在固結多個纖維層片的固結步驟之前、之中或之後將熱塑性聚合物粘合到各纖維層的至少一個外表面上，其中隨後通過將多個纖維層固結成裝甲製品或裝甲製品的組件（sub-assembly）的另一固結步驟合併多個纖維層。可以根據本領域中公知的技術測量本發明的纖維複合材料的防彈性質，包括抗彈藥穿透性和背襯凹陷深度。下列實施例用於例示本發明：。實施例評估纖維整理劑脫除和任選其它纖維表面處理對各種複合材料的動態儲能模量和背襯凹陷深度性能的影響，以產生下表2中指定的結果。如下進行纖維加工技術：纖維整理劑脫除多根復絲纖維從多個纖維捲筒（每根復絲纖維一個捲筒）上退繞，然後經過固定的準直梳以將纖維組織成均勻間隔的纖維網。然後將纖維網導過含有去離子水的預浸泡水浴，大致停留時間為大約18秒。在離開預浸泡水浴後，通過一排（abankof）30個噴水嘴衝洗纖維。各噴水嘴的水壓為大約42psi，水流速為每個噴嘴大約0.5加侖/分鐘。離開噴嘴的水形成為相對扁平的流，水在纖維上的接觸角相對於相鄰噴嘴射出的流的入射角為0º或30º。測得水溫為28.9℃。經過預浸泡水浴和經過一排噴水嘴的線速度為大約4m/min至大約20m/min。浸泡浴中的水和輸往噴嘴的水通過首先經過單獨的去離子系統去離子。洗過的纖維隨後乾燥並送往進一步加工。表1概括僅用於例示某些洗滌變量如何影響從纖維上除去的整理劑的量的代表性實施例。各樣品由一起成束在一個樣品捲筒上的4個端（ends）構成。各樣品行進至少400英尺，總計每個樣品60克纖維。纖維上的%殘留代表在根據表中規定的條件洗滌後留在纖維上的整理劑的量的重量分析測量結果。該重量分析測量結果基於與未洗滌的對照纖維上存在的整理劑的量的比較。表1樣品噴嘴類型噴嘴壓力(psi)線速度(Ft/min)噴嘴輸出量(gpm)纖維上的%殘留IA142150.202.3IIB130150.292.4IIIC130150.413.1IVC215150.303.1VA242150.204.0VIB230150.294.1VIIA356500.235.0VIIIC315150.305.1IXA456300.235.5XC430150.415.9XIC534300.445.9XIIC634600.446.2電暈處理洗過的纖維的18-英寸寬的網幅以大約15ft/min的速率連續經過具有30英寸寬的電極的電暈處理機，該電暈處理機設定為2kW功率。這導致功率分布在纖維面積上，以瓦特密度計2000W/(2.5Ftx15-FPM)或53Watts/ft2/min施加到纖維上。纖維在電暈場內的停留時間為大約2秒。在標準大氣壓下進行處理。等離子體處理洗過的纖維的29-英寸寬的網幅以大約12ft/min的速率連續經過大氣等離子體處理機（型號：EnerconPlasma3StationModelAPT12DF-150/2，來自EnerconIndustriesCorp.，具有29英寸寬的電極），該等離子體處理機設定為2kW功率。這導致功率分布在纖維面積上，以瓦特密度計2000W/(29in.x12-FPM)或67Watts/ft2/min施加到纖維上。纖維在等離子體處理機內的停留時間為大約2秒。在標準大氣壓下進行處理。動態儲能模量的測量在下面例示的所有本發明的實施例中，在非織造纖維層上進行動態機械分析以測量動態儲能模量。使用來自TAInstruments的RSA3DMA測試機進行測試。將受試複合材料的纖維嵌在各種聚合粘合劑（聚合基質）材料中。各複合材料包含相同的聚乙烯纖維類型，各自在纖維上包含不同的陰離子脂族聚酯基聚氨酯塗料。比較各種處理以顯示纖維處理的作用，其中纖維處理是唯一變量。通過在大約270℉（132℃）的溫度和大約2777psi的壓力下一起模製兩個2-層片纖維層以形成4-層片複合材料，形成該複合材料。測試程序如下：1.在壓機中在270℉和2777psi下模製2個12"×12"交叉層疊的2-層片單向纖維層以製造4-層片板。2.在此基礎上，從該板上切割大約6-8毫米寬的試樣（與縱向和橫向呈45度）。3.測量試樣的寬度和厚度。4.將TAInstrumentsRSA3DMA裝置的上下夾具之間的間隙距離設定為20毫米。5.試驗頻率設定為10rad/s，施加的應變為0.1%。6.在大約25℃開始加熱樣品，以1℃為間隔測量動態儲能模量（E』）直至130℃。7.隨溫度相關地記錄動態儲能模量，包括記錄在25℃和71℃（160℉）的值。8.根據這種方法測試來自各樣品的兩個試樣並平均結果。V50測量根據傳統已知的標準化技術，特別是根據DepartmentofDefenseTestMethodStandardMIL-STD-662F的條件獲取V50數據。背襯凹陷深度測量通過與NIJStandard0101.04,TypeIIIA的方法類似的新設計的方法測量表3A中指定的背襯凹陷深度數據——不是將複合材料製品直接放在平粘土塊上，而是通過在複合材料製品與粘土塊之間插入定製加工的間隔件使該複合材料與粘土塊隔開½英寸（12.7毫米）。定製加工的間隔件包含具有邊界和由所述邊界劃定的內腔的元件，其中透過該內腔暴露出粘土，且其中間隔件與粘土的正面直接接觸布置。射彈在與該間隔件的內腔對應的目標位置射向該複合材料製品。射彈在與間隔件的內腔對應的位置衝擊複合材料製品，且每次射彈衝擊造成粘土中的可測量的凹進。表3A中的所有BFS測量僅是指根據這種方法在粘土中的凹進深度並且不考慮間隔件的深度，即表3A中的BFS測量不包括複合材料與粘土之間的實際距離。層離測量表3A中的層離是指實際受試板的後部變形深度的測量，而非背襯材料的凹進深度。這被稱作「層離」，因為其不是測量粘土凹進。層離的這種測量結果小於BFS測量結果+1/2」（12.7mm）氣隙深度，因為在射彈衝擊後，衝擊區域處的織物部分回縮。層離測量在所述回縮後進行，而用本文所述的氣隙法進行的BFS測量記錄織物的後部變形的完整程度。通常通過切開板的橫截面並測量從板的未受損背面的平面到變形區的最深外部的深度來測量在所述回縮後的變形。對於各實施例，測量具有2.0磅/平方英尺（psf）的面密度和53克/平方米（gsm）的纖維面密度（單個平行纖維層片，即一個單向帶的面密度）的12」x12」正方形樣品的BFS。對於各實施例，針對以大約1430英尺/秒（fps）±30fps的速度射出的9mm124格令FMJRN射彈測量BFS。表2顯示在比較由未洗滌和未處理的纖維形成的織物與由經受各種處理的纖維形成的織物時測得的動態儲能模量的差異。產品A、B和C各自包含相同的聚乙烯纖維類型且各自在纖維上包含不同的陰離子脂族聚酯基聚氨酯塗料。表2PRODAPRODAPRODBPRODBPRODCPRODC動態儲能模量(dyn/cm2)X109動態儲能模量(dyn/cm2)X109動態儲能模量(dyn/cm2)X109動態儲能模量(dyn/cm2)X109動態儲能模量(dyn/cm2)X109動態儲能模量(dyn/cm2)X109處理環境溫度160℉環境溫度160℉環境溫度160℉無12.05.77.14.06.53.5洗滌9.66.59.25.39.34.4電暈15.07.17.73.813.05.2等離子體(Ar/O290/10)19.07.67.43.28.03.1等離子體(He/O290/10)28.011.010.04.69.84.3洗滌&等離子體(Ar/O290/10)26.013.09.74.212.05.5表3A顯示在比較由未洗滌和未處理的纖維形成的織物與由經受各種處理的纖維形成的織物時測得的BFS和層離的差異。各產品I-VI包含相同的聚乙烯纖維類型且各自在纖維上包含不同的陰離子脂族聚酯基聚氨酯塗料。表3A中的最後兩列——指定BFS+½」（12.7mm）間隙減去層離——確定織物回縮量並顯示用於測量硬質裝甲在實際現場使用中的BFS的完整預期程度的氣隙間隔BFS測量法的更高準確度。表3A表3B顯示如通過纖維處理區別開的抗彈藥穿透性（V50）和動態儲能模量（E』）性質的差異。表3B儘管已參照優選實施方案特別顯示和描述了本發明，但本領域普通技術人員容易認識到，可以在不背離本發明的精神和範圍的情況下作出各種變動和修改。權利要求書旨在被解釋為涵蓋所公開的實施方案、上文已論述的那些備選方案和它們的所有等同物。