約25微米至大約600微米，更優(yōu)選大約50微米至大約385微米，最優(yōu)選每層片/層大約75微米至大約255微米的優(yōu)選厚度。優(yōu)選的兩層片非織造織物具有大約12微米至大約600微米，更優(yōu)選大約50微米至大約385微米，最優(yōu)選大約75微米至大約255微米的優(yōu)選厚度。任何熱塑性聚合物層優(yōu)選非常薄，具有大約I微米至大約250微米，更優(yōu)選大約5微米至大約25微米，最優(yōu)選大約5微米至大約9微米的優(yōu)選層厚度。不連續(xù)網(wǎng)，如SPUNFAB?非織造網(wǎng)優(yōu)選具有6克/平方米(gsm)的基重。盡管這些厚度是優(yōu)選的，但要理解的是，可以制造其它厚度以滿足特定需要，但仍落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0075]為了制造具有充足防彈性質(zhì)的織物制品，粘合劑/基質(zhì)涂料的總重量?jī)?yōu)選占纖維重量+涂料重量的大約2重量％至大約50重量％，更優(yōu)選大約5%至大約30%，更優(yōu)選大約7%至大約20%，最優(yōu)選大約11%至大約16重量％，其中對(duì)非織造織物而言16%是最優(yōu)選的。較低粘合劑/基質(zhì)含量適合機(jī)織物，其中大于O但小于纖維重量+涂料重量的10重量％的聚合粘合劑含量通常最優(yōu)選。這無(wú)意構(gòu)成限制。例如，酚類/PVB浸漬的機(jī)織芳族聚酰胺織物有時(shí)以大約20%至大約30%的更高樹脂含量制造，盡管大約12%含量通常優(yōu)選。
[0076]本發(fā)明的織物可用于多種用途以使用公知技術(shù)形成多種不同的防彈制品，包括柔性軟質(zhì)裝甲制品以及剛性硬質(zhì)裝甲制品。例如，適用于形成防彈制品的技術(shù)描述在例如美國(guó)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沖突的程度上經(jīng)此引用并入本文。該復(fù)合材料特別可用于形成硬質(zhì)裝甲和在制造硬質(zhì)裝甲制品的過(guò)程中形成的成型或未成型的局部組裝件中間體?！坝操|(zhì)”裝甲是指具有充足機(jī)械強(qiáng)度以在經(jīng)受顯著量應(yīng)力時(shí)保持結(jié)構(gòu)剛性并能自立而不扁塌的制品，如頭盔、軍用車輛的板或防護(hù)屏。這樣的硬質(zhì)制品優(yōu)選，但不是必須使用高拉伸模量粘合劑材料形成。
[0077]可以將該結(jié)構(gòu)切割成許多分立的片并堆疊以形成制品，或可以將它們成型成前體，其隨后用于形成制品。這樣的技術(shù)是本領(lǐng)域中公知的。在本發(fā)明的一個(gè)最優(yōu)選的實(shí)施方案中，提供多個(gè)纖維層，各自包含固結(jié)的多個(gè)纖維層片，其中在固結(jié)多個(gè)纖維層片的固結(jié)步驟之前、之中或之后將熱塑性聚合物膜粘合到各纖維層的至少一個(gè)外表面上，其中隨后通過(guò)將多個(gè)纖維層固結(jié)成裝甲制品或裝甲制品的局部組裝件(sub-assembly)的另一固結(jié)步驟合并多個(gè)纖維層。
[0078]如在上述共同待審的申請(qǐng)序列號(hào)61/531，233; 61/531, 255; 61/531, 268;61/531，302;和61/531，323中描述的，在由于射彈沖擊的防彈復(fù)合材料的背襯凹陷深度和防彈復(fù)合材料的組分纖維彼此層離和/或從纖維表面涂層層離的趨勢(shì)之間存在直接的聯(lián)系。背襯凹陷深度在本領(lǐng)域中也已知為背襯變形(backface deformat1n)、創(chuàng)傷凹陷深度(trauma signature)或“鈍力傷(blunt force trauma)”，衡量由于子彈沖擊造成的防彈衣變形深度。當(dāng)子彈被復(fù)合裝甲擋住時(shí)，可能造成的鈍傷有可能像子彈穿透裝甲并進(jìn)入身體時(shí)那樣對(duì)個(gè)體是致命的。這尤其在頭盔裝甲領(lǐng)域中發(fā)生，其中由擋住的子彈造成的瞬時(shí)凸出仍穿過(guò)穿戴者顱骨的平面并造成使人衰弱或致命的腦損傷。
[0079]處理例如等離子體或電暈處理改進(jìn)涂料吸附、粘附或粘合至纖維表面的能力，由此減低纖維表面涂層層離的趨勢(shì)。因此發(fā)現(xiàn)該處理減低由于射彈沖擊的復(fù)合材料背襯變形，這是合意的。本文所述的保護(hù)性涂料保持了表面處理以致不必立即將經(jīng)處理的紗制成復(fù)合材料，而是可以貯藏用于將來(lái)使用。根據(jù)本發(fā)明方法處理的纖維還保持了可加工性，盡管去除了紗整理劑，并且在處理后保持了相對(duì)于未處理纖維的纖維物理性質(zhì)。
[0080]下面的實(shí)施例用于示例本發(fā)明。
[0081]發(fā)明實(shí)施例1
將4根3300旦的部分定向UHMW PE紗以6.7m/min的速率從4個(gè)線軸退繞并洗滌以從紗除去預(yù)存在的整理劑。為洗滌紗，將它們首先傳導(dǎo)通過(guò)包含去離子水的預(yù)浸水浴，在該浴中的大約的停留時(shí)間為大約18秒。在離開(kāi)預(yù)浸水浴后，所述紗用在大約42psi的水壓下的水噴嘴以大約0.5加侖/分鐘/噴嘴的水流速進(jìn)行沖洗。測(cè)得水溫為28.90C。然后將洗滌的紗干燥和等離子體處理。通過(guò)使紗以大約6m/min的速度經(jīng)過(guò)具有包含90%氬和10%氧的氣氛的大氣等離子體處理機(jī)(模型:Enercon Plasma3 Stat1n Model APT12DF-150/2,購(gòu)自Enercon Industries Corp.,具有29英寸寬電極)進(jìn)行等離子體處理。將等離子體處理機(jī)設(shè)定為2kW的功率，由此用54瓦特/ft2/min的能通量處理紗。紗在等離子體處理機(jī)中的停留時(shí)間大約為2秒。處理在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下進(jìn)行。然后將等離子體處理的紗涂布以水性陰離子型脂族聚酯基聚氨酯分散體。聚氨酯涂料重量為涂料重量+紗重量的2%。然后將紗輸送進(jìn)入并通過(guò)具有150°C的爐溫度的加熱爐，其中在干燥紗上的聚氨酯涂料的同時(shí)以4.4m/min的拉伸比拉伸該涂布的紗以將它們轉(zhuǎn)化為高定向的紗。然后將各干燥的高定向紗以29.5m/min的速率再卷繞到新線軸上。然后測(cè)量各高定向紗的最終旦數(shù)、拉伸模量和韌度。該高定向紗的平均最終旦數(shù)是754。各高定向紗的平均最終拉伸模量是1551克/旦，各高定向紗的平均最終韌度是48.2克/旦。
[0082]對(duì)比實(shí)施例1
如發(fā)明實(shí)施例1，將4根3300旦的部分定向UHMW PE紗以6.7m/min的速率從4個(gè)纖維線軸退繞。但是，這些紗沒(méi)有洗滌以去除其預(yù)存在的整理劑，它們也沒(méi)有進(jìn)行等離子體處理。
[0083]然后將紗輸送進(jìn)入和通過(guò)具有150°C的爐溫度的加熱爐，其中(未涂布的)紗在4.4m/min的拉伸比下拉伸以將其轉(zhuǎn)化為高定向的紗。然后將各高定向的紗以29.5m/min的速率再卷繞到新線軸上。然后測(cè)量各高定向紗的最終旦數(shù)、拉伸模量和韌度。該高定向紗的平均最終旦數(shù)是737。各高定向紗的平均最終拉伸模量是1551克/旦，各高定向紗的平均最終韌度是48.6克/旦。
[0084]結(jié)論
如通過(guò)這些實(shí)施例所示，根據(jù)本發(fā)明方法處理和涂布的紗具有大約等同于未處理紗性質(zhì)的最終物理性質(zhì)。由于紗洗滌和等離子體處理，以及保護(hù)等離子體處理免于隨時(shí)間衰減的涂布，可以推斷根據(jù)本發(fā)明方法處理和涂布的纖維可以貯存數(shù)周以用于將來(lái)用途，并預(yù)期表現(xiàn)出與在等離子體處理后立即轉(zhuǎn)化為防彈復(fù)合材料的纖維相同的性能。
[0085]預(yù)期這些益處包括由其形成的復(fù)合材料的背襯凹陷深度的改進(jìn)，背襯凹陷深度在本領(lǐng)域中也已知為“背襯變形”、“創(chuàng)傷凹陷深度”或“鈍力傷”。除保持處理的這些益處外，保護(hù)性涂料還通過(guò)防止或減少纖維表面上的靜電積聚、提高纖維束內(nèi)聚力和提供良好的纖維潤(rùn)滑來(lái)改進(jìn)纖維加工性。
[0086]盡管已參照優(yōu)選實(shí)施方案特別顯示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易認(rèn)識(shí)到，可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出各種變動(dòng)和修改。權(quán)利要求書旨在被解釋為涵蓋所公開(kāi)的實(shí)施方案、上文已論述的那些備選方案和它們的所有等同物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，該方法包括: a)提供一根或多根部分定向的纖維，所述部分定向纖維的每一根具有基本被纖維表面整理劑覆蓋的表面； b)從所述纖維表面脫除至少一部分的纖維表面整理劑以至少部分暴露出下面的纖維表面； c)在有效提高所述纖維表面的表面能的條件下處理所述暴露的纖維表面； d)將保護(hù)性涂料施加到至少一部分的經(jīng)處理纖維表面上以由此形成涂布的、經(jīng)處理的纖維；和 e)使該涂布的、經(jīng)處理的纖維通過(guò)一個(gè)或多個(gè)干燥器以將該涂布的、經(jīng)處理的纖維上的涂料干燥，同時(shí)在該涂布的、經(jīng)處理的纖維通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)干燥器時(shí)拉伸它們，由此形成具有大于27克/旦的韌度的高定向纖維。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述部分定向纖維具有至少大約18克/旦最高至大約27克/旦的韌度。
3.權(quán)利要求1的方法，其中步驟c)的處理步驟包括電暈處理或等離子體處理。
4.權(quán)利要求1的方法，其中保護(hù)性涂料占纖維重量+保護(hù)性涂料重量的小于大約5重量%o
5.權(quán)利要求1的方法，其中該方法包括提供多根在步驟e)中制成的高定向纖維，任選將聚合粘合劑材料施加到至少一部分所述纖維上，和由所述多根纖維制造織造或非織造織物。
6.由權(quán)利要求5的方法制成的纖維復(fù)合材料。
7.一種方法，該方法包括: a)提供一根或多根部分定向的纖維，所述部分定向纖維的每一根具有至少部分暴露的表面區(qū)域，所述表面區(qū)域至少部分不具有纖維表面整理劑； b)在有效提高所述纖維表面的表面能的條件下處理該暴露的纖維表面； c)將保護(hù)性涂料施加到至少一部分的經(jīng)處理纖維表面上以由此形成涂布的、經(jīng)處理的纖維；和 d)使該涂布的、經(jīng)處理的纖維通過(guò)一個(gè)或多個(gè)干燥器以將該涂布的、經(jīng)處理的纖維上的涂料干燥，同時(shí)在該涂布的、經(jīng)處理的纖維通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)干燥器時(shí)拉伸它們，由此形成具有大于27克/旦的韌度的高定向纖維。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述部分定向纖維具有至少大約18克/旦至大約27克/旦的韌度。
9.權(quán)利要求7的方法，其中步驟b)的處理步驟包括電暈處理或等離子體處理。
10.一種方法，該方法包括: a)提供一根或多根經(jīng)處理的部分定向的纖維，其中所述部分定向的纖維具有至少大約18克/旦最多至大約27克/旦的韌度，和其中所述經(jīng)處理的部分定向的纖維的表面在有效提高所述纖維表面的表面能的條件下進(jìn)行處理； b)將保護(hù)性涂料施加到至少一部分的經(jīng)處理纖維表面上以由此形成涂布的、經(jīng)處理的纖維，其中在提高所述纖維表面的表面能的處理后立即將所述保護(hù)性涂料施加到該經(jīng)處理的纖維表面上；和 c)使該涂布的、經(jīng)處理的纖維通過(guò)一個(gè)或多個(gè)干燥器以將該涂布的、經(jīng)處理的纖維上的涂料干燥，同時(shí)在該涂布的、經(jīng)處理的纖維通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)干燥器時(shí)拉伸它們，由此形成具有大于27克/旦的韌度的高定向纖維。
【專利摘要】制備超高分子量聚乙烯紗的方法，由其制成的紗線和制品。使部分定向的紗的表面經(jīng)歷提高在纖維表面的表面能的處理，并在處理后立即用保護(hù)性涂料涂布以提高處理的貯藏壽命。然后，將涂布的、經(jīng)處理的紗后拉伸以形成高定向紗。
【IPC分類】D06M10-02, D06M10-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104662221
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380050226
【發(fā)明人】R.克萊因, H.G.阿迪夫, J.A.楊, T.譚
【申請(qǐng)人】霍尼韋爾國(guó)際公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年7月16日
【公告號(hào)】CA2879710A1, EP2877624A2, US20140065913, WO2014058497A2, WO2014058497A3