[发明专利]聚合物带材、无纺层压材料、纺织织物和制造它们的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为2009年8月11日提交的共有未决申请序列号12/539,185的部分延续，在此将其全部公开内容引入作为参考。

技术领域

本发明涉及高韧性，高伸长率复丝聚合物带材，以及由其制造的防弹织物、复合材料和制品。

背景技术

相关技术的说明

高性能热塑性纤维/纱线，例如SPECTRA®聚乙烯纤维/纱线或芳族聚酰胺纤维/纱线，例如KEVLAR®和TWARON®，已知可用于形成具有优异防弹性能的制品。因为高强度纤维/纱线极高的强度对重量性能，各种制品，例如防弹背心、钢盔、车辆镶板和军事装备的构件典型地由包含高强度纤维/纱线的织物制造。对于许多应用，该纤维/纱线可以形成为纺织织物或针织织物。对于其它申请，该纤维/纱线可以包封或嵌入聚合物基质材料中并形成为无纺织物。在一种常见的无纺织物结构中，多个单向取向的纤维/纱线以通常共面的关系排列，并用基质材料涂布以使纤维/纱线粘结在一起。典型地，将多个这种单向取向的纤维/纱线的帘布层合并成一种多层复合材料。例如参见美国专利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；和6,846,758，在此将其全部以与此一致的程度引入作为参考，其描述了包括多层无纺纤维/纱线帘布层的防弹复合材料。

由无纺织物制造的复合材料已知比纺织织物复合材料更好地阻止抛射物，因为无纺织物中的组分纤维/纱线并不像纺织材料中的纤维/纱线那样卷曲。纤维/纱线卷曲降低了纤维/纱线保持张力和立刻吸收抛射物能量的能力，损害它们的有效性。另外，与纺织织物相比，抛射物对无纺织物的损坏更加局部化，允许增强多次打击性能。但是，无纺复合材料技术仍然不完美。例如，传统的无纺复合材料并不理想，因为通常需要树脂涂层来使组分纤维/纱线保持粘结在一起。相对于不引入树脂涂层的织物，这种树脂代替大量高强度纤维/纱线存在，整体纤维/纱线含量的减少降低了同等重量基准下的最大可实现防弹效率。另外，传统的多层无纺织物由以0°/90°角交叉层叠的相邻帘布层形成，已经发现这种构造具有比其它构造更大的抗弹道穿透性能。但是，当该织物成型成为不同的轮廓时，例如在制造钢盔和其它曲线制品中，0°/90°帘布层发生层离。这样降低了它们的通用性。因此，本领域中对于弹道性能和通用性得到改善的无纺复合材料存在长期需求。

关于这一点，最近在共有未决申请序列号12/539,185中描述了可以通过使用树脂涂布的条带(strips)或缎带(ribbons)而不是树脂涂布的复丝纱线作为无纺复合材料的组分成分，以改善复合材料的防弹效率，在此将其引入作为参考。如序列号12/539,185中所述，在美国专利4,623,574中首次认识到这一点，其将包含具有较平整矩形横截面(即纵横比为至少约5)的超高分子量聚乙烯(“UHMW PE”)缎带的复合材料的防弹效率与由具有更常规圆形横截面的UHMW PE复丝纱线形成的复合材料进行比较。意外地，人们发现复丝纱线具有比缎带更高的韧性，即30克/旦尼尔对23.6克/旦尼尔，并且用缎带构成的复合材料的比能吸收(SEA)高于用纱线构成的复合材料的SEA。公开由平坦缎带或带材形成制品的其它公开文献为美国专利4,413,110；4,996,011；5,002,714；5,091,133；5,106,555，5,200,129；5,578,373；5,628,946；6,017,834；6,328,923；6,458,727；6,951,685；7,279,441；7,470,459；7,740,779；和7,976,930，以及美国专利申请公开2010/0260968。