復合材料和包含復合材料的防彈護甲制品制造技術

本發明專利技術公開了一種防彈護甲制品，其包括(a)第一非織造層和第二非織造層，所述第一非織造層包括第一多根平行紗線，所述第二非織造層包括第二多根平行紗線，所述第一層紗線具有在與第二層紗線的取向不同的方向上的取向，(b)至少一種將所述第一層和所述第二層結合在一起的結合紗線，所述紗線橫向于所述第一層和所述第二層的平面，(c)涂覆所述第一多根紗線和所述第二多根紗線的內表面的至少一部分的結合樹脂，其具有不大于6500psi的模量，以及(d)涂覆所述第一多根紗線和所述第二多根紗線的外表面的至少一部分的粘彈性樹脂，所述粘彈性樹脂具有大于6500psi的模量。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
1.
本專利技術涉及復合材料和包含該復合材料的防彈護甲制品。復合材料包括高韌度紗線的層。2.相關領域說明授予Chiou的美國專利申請公布號2012/0024137A1描述了可用于防彈護甲制品的復合材料，其包括第一非織造層和第二非織造層，所述第一非織造層包括第一多根紗線，所述紗線包括第一多根對位芳族聚酰胺長絲，所述第一多根紗線彼此平行布置，所述第二非織造層包括第二多根紗線，所述第二多根紗線包括第二多根對位芳族聚酰胺長絲，所述第二多根紗線彼此平行布置。第一層的第一多根紗線具有在與第二層中第二多根紗線的取向不同的方向上的紗線取向。紗線具有3.6％至5.0％的斷裂伸長率。復合材料還包含在兩個層之間的界面區中的熱固性或熱塑性結合樹脂，以及涂覆第一多根紗線和第二多根紗線的外表面的至少一部分的粘彈性樹脂。授予Citterio的美國專利6,990,886公開了用于制備成品多層防彈復合材料的未加工的多層結構。該未加工的多層結構包括彼此平行的第一線層，其與在彼此平行的至少第二線層上插入的結合層重疊。第一層的線相對于第二層的線在各種方向上設定。兩個層還通過結合線接合，所述結合線由熱塑性或熱固性材料制成或由水溶性或溶于合適溶劑中的材料制成。授予Hanks等人的美國專利申請公布號2011/0117351A1公開了耐沖擊復合制品，其具有兩個或更多個防彈織物層和設置在織物層之間的離聚物層。將離聚物高度中和使得其基本上不具有熔融流體。本專利技術還公開了制備此類復合制品的方法，所述方法涉及將所述離聚物的含水膠體沉積到所述織物上，然后進行干燥。授予Hanks等人的美國專利申請公布號2011/0113534A1公開了一種耐沖擊復合制品，所述制品具有至少兩個或更多個纖維織物層和設置在所述織物層中的至少一些之間的聚合層。在500psi和160℃下壓制30分鐘后，在20℃測得的織物層和相鄰聚合層之間的剝離強度小于1kg/cm，并且其中聚合物樹脂相對于所述樹脂加織物的重量百分比大于5％。授予Smith的美國專利4,879,165涉及輕型護甲或高耐沖擊結構，其包括層狀結構，所述層狀結構包括減小楊氏模量和增加伸長特性的區。所述結構包含至少一種離聚物復合材料，其具有排列成減輕側向沖擊力的芳族聚酰胺或線性結晶聚乙烯纖維。存在向身體護甲提供具有較高抗沖擊強度的多層防彈結構的持續需要，所述結構將在相同或較低重量下提供增強的防彈性能。
技術實現思路
本專利技術涉及一種可用于防彈護甲制品的復合材料，所述復合材料包括：(a)75.0重量百分比至96.0重量百分比的第一非織造層，所述第一非織造層包括第一多根紗線，所述第一多根紗線包括連續長絲，所述第一多根紗線彼此平行布置，第二非織造層，所述第二非織造層包括第二多根紗線，所述第二多根紗線包括連續長絲，所述第二多根紗線彼此平行布置，第一層的第一多根紗線具有在與第二層中的第二多根紗線的取向不同的方向上的取向，其中第一多根紗線和第二多根紗線具有10克/分特至65克/分特的紗線韌度和3.6％至5.0％的斷裂伸長率，(b)至少一種將第一層和第二層結合在一起的結合紗線，所述結合紗線橫向于第一層和第二層的平面，(c)1.0重量百分比至7.0重量百分比的定位在第一非織造層和第二非織造層之間的熱固性或熱塑性結合樹脂，其具有不大于6500psi的模量，并涂覆第一多根紗線和第二多根紗線的內表面的至少一部分，并且填充兩個層之間界面區中的第一多根紗線和第二多根紗線中長絲之間的一些空間，以及(d)0.1重量百分比至5.0重量百分比的粘彈性熱塑性樹脂，其涂覆第一多根紗線和第二多根紗線的外表面的至少一部分并填充第一多根紗線和第二多根紗線中長絲之間的一些空間，該粘彈性熱塑性樹脂具有大于6500psi的模量，其中，(i)重量百分比相對于復合材料的總重量表示，并且(ii)第一層或第二層的最大厚度與第一層或第二層中長絲的當量直徑的比率分別為至少13。本專利技術還涉及具有前述特征的復合材料，其包括四個非織造層，其中在任一個層中的紗線具有與相鄰層中紗線不同的取向。附圖說明圖1以透視的方式示出了用于制備防彈護甲制品的復合材料的平面圖。圖2示出了沿圖1中的線2-2截取的剖面圖。圖3示出了包括四個非織造層的另一個實施例的剖面圖。具體實施方式本專利技術涉及一種可用于防彈護甲制品的復合材料。該復合材料包括多個非織造纖維層、粘彈性熱塑性樹脂、熱固性或熱塑性結合樹脂、以及結合紗線。非織造層在一個實施例中，復合材料包括兩個非織造層，并且在另一個實施例中，其包括四個非織造層。第一非織造層包括第一多根第一紗線，所述紗線彼此平行布置。第二非織造層包括第二多根第二紗線，所述紗線彼此平行布置。第三非織造層包括第三多根第三紗線，所述紗線彼此平行布置。第四非織造層包括第四多根第四紗線，所述紗線彼此平行布置。在復合材料的一層中紗線的取向與相鄰層中紗線的取向不同。圖1以標號10大致示出了包括增強紗線12a和12b的兩個非織造層11a和11b的復合材料。復合材料的第一層11a中的第一多根紗線12a的取向不同于第二層11b中的第二多根紗線12b的取向。例如，第一層中的紗線的取向可為零度，即在縱向上取向，而第二層中的紗線可取向為相對于第一層中的紗線的取向成90度?？v向是在復合材料平面內的長方向，即，其中制備復合材料的方向。其它取向角度的示例為相對于縱向+45度和-45度。在一個優選的實施例中，非織造復合材料的連續層中的紗線取向為相對于彼此成零度和90度。在四層復合材料中，紗線可以分別成零度、90度、零度、90度的角度取向。在另一個實施例中，第一層和第二層中的紗線彼此正交，但是相對于縱向以+45度和-45度的角度布置。其它實施例包括相鄰層中的紗線之間的其它交叉合股角度。在這些實施例的一些中，相鄰層中的紗線不需要彼此正交。圖3以標號30大致示出了包括增強紗線的四個非織造層的復合材料的剖面圖。第一層和第三層中的紗線32a和32c的取向分別在相同的方向上。第二層和第四層中的紗線32b和32d的取向分別在相同的方向上。在一些實施例中，第一層和第三層中的紗線的取向與第二層和第四層中的紗線的取向正交。紗線每個第一紗線包括第一多根第一長絲。每個第二紗線包括第二多根第二長絲。每個第三紗線包括第三多根第三長絲。每個第四紗線包括第四多...

【技術保護點】
一種能夠用于防彈護甲制品的復合材料，所述復合材料包括：(a)75.0重量％至96.0重量％的第一非織造層，所述第一非織造層包括第一多根紗線，所述第一多根紗線包括連續長絲，所述第一多根紗線彼此平行布置，第二非織造層，所述第二非織造層包括第二多根紗線，所述第二多根紗線包括連續長絲，所述第二多根紗線彼此平行布置，所述第一層的第一多根紗線具有在與所述第二層中的所述第二多根紗線的取向不同的方向上的取向，其中所述第一多根紗線和所述第二多根紗線具有10克/分特至65克/分特的紗線韌度和3.6％至5.0％的斷裂伸長率，(b)至少一種將所述第一層和所述第二層結合在一起的結合紗線，所述結合紗線橫向于所述第一層和所述第二層的平面，(c)1.0重量百分比至7.0重量百分比的定位在所述第一非織造層和所述第二非織造層之間的熱固性或熱塑性結合樹脂，其具有不大于6500psi的模量，并涂覆所述第一多根紗線和所述第二多根紗線的內表面的至少一部分，并且填充兩個層之間界面區中的所述第一多根紗線和所述第二多根紗線中長絲之間的一些空間，以及(d)0.1重量百分比至5.0重量百分比的粘彈性熱塑性樹脂，其涂覆所述第一多根紗線和所述第二多根紗線的外表面的至少一部分并填充所述第一多根紗線和所述第二多根紗線中長絲之間的一些空間，所述粘彈性熱塑性樹脂具有大于6500psi的模量，其中，(i)重量百分比相對于所述復合材料的總重量表示，并且(ii)所述第一層或所述第二層的最大厚度與所述第一層或所述第二層中長絲的當量直徑的比率分別為至少13。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.10.21 US 14/0584011.一種能夠用于防彈護甲制品的復合材料，所述復合材料包括：
(a)75.0重量％至96.0重量％的
第一非織造層，所述第一非織造層包括第一多根紗線，所述第
一多根紗線包括連續長絲，所述第一多根紗線彼此平行布置，
第二非織造層，所述第二非織造層包括第二多根紗線，所述第
二多根紗線包括連續長絲，所述第二多根紗線彼此平行布置，
所述第一層的第一多根紗線具有在與所述第二層中的所述第二
多根紗線的取向不同的方向上的取向，其中
所述第一多根紗線和所述第二多根紗線具有10克/分特至65克/
分特的紗線韌度和3.6％至5.0％的斷裂伸長率，
(b)至少一種將所述第一層和所述第二層結合在一起的結合紗線，所述
結合紗線橫向于所述第一層和所述第二層的平面，
(c)1.0重量百分比至7.0重量百分比的定位在所述第一非織造層和所述
第二非織造層之間的熱固性或熱塑性結合樹脂，其具有不大于
6500psi的模量，并涂覆所述第一多根紗線和所述第二多根紗線的內
表面的至少一部分，并且填充兩個層之間界面區中的所述第一多根
紗線和所述第二多根紗線中長絲之間的一些空間，以及
(d)0.1重量百分比至5.0重量百分比的粘彈性熱塑性樹脂，其涂覆所述
第一多根紗線和所述第二多根紗線的外表面的至少一部分并填充所
述第一多根紗線和所述第二多根紗線中長絲之間的一些空間，所述
粘彈性熱塑性樹脂具有大于6500psi的模量，
其中，
(i)重量百分比相對于所述復合材料的總重量表示，并且
(ii)所述第一層或所述第二層的最大厚度與所述第一層或所述第二層中
長絲的當量直徑的比率分別為至少13。
2.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述結合樹脂具有不大于
2000psi的模量。
3.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述第二層中的所述第二多根紗
線與所述第一層中的所述第一多根紗線取向成正交。
4.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述第一多根長絲和所述第二多
根長絲以基本上不同的紗線形式存在于第一多個層和第二多個層中。
5.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述粘彈性熱塑性樹脂為半結晶
聚合物。
6.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述第一層和所述第二層的所述
第一多根紗線和所述第二多根紗線分別具有20克/分特至40克/分特的
韌度。
7.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述第一層和所述第二層的所述
第一多根紗線和所述第二多根紗線分別具有3.6％至4.5％的斷裂伸長
率。
8.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述第一多根紗線和所述第二多
根紗線的彈性模量為100克/分特至3500克/分特。
9.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述熱塑性結合樹脂為聚氨酯。
10.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述結合樹脂占所述復合材料
的1.0重量百分比至5.0重量百分比。
11.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述粘彈性樹脂占所述復合材
料的0.1重量百分比至4.0重量百分比。
12.根據權利要求1所述的復合材料，其中所述至少一種結合紗線包括多
根長絲，其中所述長絲為聚酯長絲、聚乙烯長絲、聚酰胺長絲、芳族
聚酰胺長絲、聚芳唑長絲、聚吡啶并唑長絲、聚吲哚長絲或它們的混
合物。
1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：MJ邱，
申請(專利權)人：納幕爾杜邦公司，
類型：發明
國別省市：美國;US