[发明专利]适于刚性防弹应用的涂覆织物和层压体及其制备方法

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及涂覆织物及其制备方法，并且涉及包含该涂覆织物的层压体和制品。所述织物包含具有至少70％纤维体积分数的织造基底和具有通过压实织造基底而形成的具有角形截面的不熔性刚棒高强度长丝。所述涂覆织物和层压体在刚性防弹品应用中尤其有用。

2.背景技术

刚性防弹(ballistic)制品中使用的织造织物通常具有70％或更小的纤维体积分数；也就是说，它们具有至少30％的空气体积。就方形填充来讲，单轴取向、大小相等的圆柱体(其接近最高强度纤维)的最大理论填充密度为约78％。由于织造织物在多个方向上取向并有交叉点，而且必然有一些褶皱，因此织造织物加强体中的实际纤维体积分数要低得多。

织物密度可用织物基重除以织物厚度计算得出。实际纤维密度可从纤维制造商处轻易获得，因此可通过用织物密度除以纤维密度而得到织物中的纤维体积分数。使用指定的标称基重、厚度和纤维制造商的纤维密度数据，典型防弹织物具有小于65％的纤维体积分数，大部分具有小于55％的体积分数。

本领域中已知，纤维加强的塑料防弹板的耐冲击性往往随着纱线拉伸强度的降低而降低。因此，制造商已采取措施来避免在制造和处理复丝、织物和/或防弹制品的过程中不熔性刚棒聚合物的长丝变形或降解。例如，本领域中已熟知，在用此类刚棒纤维制造防弹织物和制品时，应小心谨慎，以避免在编织以及后续织物处理和加工过程中损坏单条长丝。已经认识到，对长丝的任何损坏均会降低纤维强度和断裂伸长率，本领域一直认为这两个指标与织物防弹性(ballistic resistance)的下降有关。

此外还已知，高强度刚棒纤维的拉伸强度随着所被暴露于其中的温度的增高而降低。例如，对位芳族聚酰胺纤维的拉伸强度在暴露于250℃以上的温度时会降低。因此，防弹品制造商一般避免对防弹纤维进行过度加热或使织物中产生摩擦热的任何处理。

Brown等人的美国专利5,958,804和5,788,907中公开了具有改善的防弹性能的织物，该织物包括由高强度长丝形成的加固复丝网络。纱的至少一部分高强度长丝暂时锁定在一起，以形成纱的基本上稳定的平坦截面构型。如专利中所公开，加固过程中施加到织物上的压力和温度不能太高，以免显著改变纱的纤维性质。换句话讲，纱被压平了，但单条长丝未被明显改变。

Coppage的美国专利5,660,913中公开了由第一非织造织物外层、织造织物中层和第二非织造织物内层组成的复合织物。非织造层由多个单独的非织造材料次层组成，这些次层中的每一个通常由树脂键合的基本上单向的非织造防弹纤维(ballistic fiber)组成。织造织物中层由多个单独的常规防弹纤维(纱)的织造材料次层组成。各次层未绗缝，或换句话讲它们在全部面积上均未彼此接合，但可通过在多个位置将它们钉在一起而使其稳定。将大量次层压延在一起，使织造纱的单个纤维展开，以部分地覆盖编织物中的间隙并覆盖更大的面积。这样，Coppage试图仅通过基本上横向地将单条长丝滑进织物中的空隙来重新排列单条长丝。

刚性防弹制品的防弹性能的任何改善都有可能拯救生命，因此期望进行改善。

发明概述

本发明涉及适用于加强刚性制品以防御弹道冲击的涂覆织物，并且涉及包含该涂覆织物的层压体和制品。涂覆织物包含具有至少70％纤维体积分数的织造基底和位于织造基底上的涂层，其中纤维作为包含不熔性刚棒长丝的压实的丝束存在，所述丝束具有至少15克/旦尼尔(13.6克/分特)的韧度，长丝具有角形截面，并且织造基底上的涂层以按重量计不超过织造基底和涂层的总组合重量的25％的量存在。

本发明还涉及制备涂覆织物的方法，该方法包括以下步骤：

(a)使用热量和压力压缩包含圆形不熔性刚棒长丝束的织造基底以压平该丝束，所述丝束具有至少15克/旦尼尔(13.6克/分特)的韧度；

(b)继续压缩基底，以使长丝的圆形截面进一步变形成角形截面，并形成具有至少70％纤维体积分数的压实的基底；以及

(c)使压实的基底的表面与涂覆材料接触。

附图说明

图1为涂覆织物的一个图示。

图1a为显示织造基底中长丝的角形截面的剪切图。

图2为包含5层涂覆织物的层压体的一个图示。

图3a和3b为数字照片复印件，用于比较包含具有圆形截面的长丝的未压实的织造基底与包含具有角形截面的长丝的压实的织造基底的横截面。

图4为显示纤维体积分数对防弹性能影响的图表。

发明详述