專利名稱：防穿透材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種防穿透材料。
背景技術：
EP-A01200979介紹了一種包括至少一個雙層織物的防穿透材料，其特征為雙層織物包括一第一和第二織物層，其中第一織物層包含一構成織物重量至少65％的具有3.5至20線/cm紗線密度/紗線數(shù)(經(jīng)緯密度)和至少210dtex紗線纖度的第一紗線組和一具有0.5至16線/cm紗線密度和至少50dtex紗線纖度的第二紗線組，其中第二紗線組橫向于第一紗線組，第一紗線組的紗線密度與第二紗線組的紗線密度之比＞1；其中第二織物層包含一具有0.5至16線/cm紗線密度和至少50dtex紗線纖度的第一紗線組和一占織物重量至少65％的具有3.5至20線/cm紗線密度和至少210dtex紗線纖度的第二紗線組，其中第二紗線組沿第一紗線組的橫向分布，第一紗線組的紗線密度與第二紗線組的紗線密度之比＞1，并且第一織物層的第一和第二紗線組平行于第二織物層的第一和第二紗線組分布。
EP-B0397696描述了一種具有抗沖擊能力的復合材料，亦即防穿透材料。該材料由一層或多層組成，其中所述層中的至少一層包含一矩陣形的單絲網(wǎng)。單絲具有當量單絲直徑。該直徑是指和一層內(nèi)的單絲的平均橫截面積具有相同橫截面積的圓的直徑。單絲構成可以形成織物的紗線。EP-B0397696指出，該防穿透作用取決于層厚度D與當量單絲直徑F之比。按照這種原理當所述比例接近1時，產(chǎn)生表示為V50值的最佳防穿透效果。根據(jù)EP-B0397696這個比例越大，材料的防穿透作用越差。在D/F比為12.8時防穿透作用已經(jīng)顯著減小到這樣的程度，使得EP-B0397696建議不采用更大的比值。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于對具有穿透材料抑制性能的其它材料的需求，本發(fā)明的目的是提供另一種防穿透材料。
這個目的通過包括至少一個厚度為D的層的防穿透材料來實現(xiàn)，其中所述層包括一第一和第二織物層，其中第一和第二織物層用結合劑/粘合劑連接，其中第一織物層包含一構成織物重量至少65％的具有3.5至20線/cm紗線密度、至少210dtex紗線纖度和構成紗線的單絲具有單絲直徑F1的第一紗線組，以及一具有0.5至16線/cm紗線密度和至少50dtex紗線纖度的第二紗線組，其中第二紗線組相對于第一紗線組成一＞0°至90°的角度分布并且第一紗線組與第二紗線組的紗線密度之比＞1；其中第二織物層包含一具有0.5至16線/cm紗線密度和至少50dtex紗線纖度的第一紗線組以及一包括織物重量至少65％的具有3.5至20線/cm紗線密度、至少210dtex紗線纖度和構成紗線的單絲具有單絲直徑F2的第二紗線組，其中第二紗線組相對于第一紗線組成一0°至90°的角度分布并且第二紗線組與第一紗線組的紗線密度之比＞1，其中第一織物層的第一和第二紗線組平行于第二織物層的第一和第二紗線組分布，其中比例D/F1和D/F2為14.5至40。
這里單絲直徑的概念是指單絲在其長度上的平均直徑。如果單絲橫截面是非圓形的，那么F1和F2分別表示和單絲在其長度上的平均橫截面積有相同橫截面積的圓的直徑。
如果按照EP-B0397696的原理，在D/F比＞12.8時材料的防穿透作用不吸引人地差。鑒于EP-B0397696原理提出前述目的的專業(yè)人員預計，在略高于D/F＝12.8時已經(jīng)很差的V50值在繼續(xù)提高D/F比時會變得更差。因此專業(yè)人員根本沒有期望，在D/F比值顯著高于12.8時會產(chǎn)生吸引人的V50值。然而下面的情況完全超出了專業(yè)人員的想象能力，即當D/F比在顯著高于12.8的區(qū)域內(nèi)時V50值甚至隨著D/F比值的加大而加大。但是正是本發(fā)明的防穿透材料被發(fā)現(xiàn)具有如本發(fā)明的例子所顯示的特性。
按DIN EN ISO 5084在載荷為0.1N/cm2時測量材料層的厚度。
在根據(jù)本發(fā)明的防穿透材料的一種優(yōu)選實施形式中D/F1和D/F2為16至36。
在按本發(fā)明的防穿透材料的另一種優(yōu)選實施形式中D/F1＝D/F2。
在按本發(fā)明的防穿透材料的又一種優(yōu)選實施形式中第一織物層的第一紗線組與第二紗線組的紗線纖度比和第二織物層的第二紗線組與第一紗線組的紗線纖度比＞1，特別是最好＞4.2，最特別優(yōu)選的是＞5.9。
此外在按本發(fā)明的防穿透材料的一種優(yōu)選實施形式中第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組中至少一個包括0.5至8線/cm。
在按本發(fā)明的防穿透材料中最好將熱塑性塑料、彈性體或熱固性塑料這一組材料中的至少一種或者從這組材料中選出的至少兩種聚合物的混合物作為結合劑，其中作為熱塑性塑料的是聚烯烴，例如聚乙烯如低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯或這些聚合物或熱塑性彈性體的混合物，作為彈性體特別優(yōu)選的是橡膠、硅樹脂等等，作為熱固性塑料的有環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂和乙烯樹脂。但是在按本發(fā)明的防穿透材料中也可以將上述聚合物中的兩種或多種以及它們的混合物用作結合劑。
結合劑在按本發(fā)明的防穿透材料的所有層中可以由相同的聚合物或聚合物混合物組成，但是在按本發(fā)明的防穿透材料的不同層中結合劑也可以由上述種類的不同聚合物或聚合物混合物組成。
在按本發(fā)明的防穿透材料的另一種優(yōu)選實施形式中第一織物層的第一紗線組和第二織物層的第二紗線組由高強度紗線，尤其是高彈性模量的紗線組成，它們由芳族聚酰胺、聚乙烯或聚對亞苯基苯丙異噁唑(Poly-p-phenylenbenzobisoxazole)這些材料族中的一個中選擇，其中在芳族聚酰胺中對芳族聚酰胺(p-Aramide)特別優(yōu)選，特別是聚對苯二酰對苯二胺(Polyparaphenylenterephthalamid)。
原則上第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組可以由具有通常比第一織物層的第一紗線組和第二織物層的第二紗線組小的強度的任何一種紗線材料組成，例如由棉、粘膠、亞麻、大麻、聚丙烯腈系纖維或類似材料。第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組優(yōu)選從聚酯、聚乙烯、聚丙烯或芳族聚酰胺這些材料族中的一個組成的紗線中選擇。所述紗線最好具有高的強度和高的彈性模量。
在按本發(fā)明的防穿透材料的另一種優(yōu)選實施形式中第一織物層的第一紗線組和第二織物層的第二紗線組由芳族聚酰胺紗線組成，第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組由聚酯紗線組成。
在按本發(fā)明的防穿透材料的另一種優(yōu)選實施形式中第一織物層的第一紗線組和第二織物層的第二紗線組的紗線纖度為210至6720dtex，優(yōu)選為420至3360dtex，420-1680dtex和特別是550至1100dtex。840dtex的紗線纖度證明對此是最好的。
在按本發(fā)明的防穿透材料的另一種優(yōu)選實施形式中第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組的紗線纖度為50至280dtex，特別優(yōu)選為80至210dtex。對于第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組140dtex的紗線纖度證明是有利的。
在按本發(fā)明的防穿透材料的另一種優(yōu)選實施形式中第二織物層的第一紗線組和第二織物層的第一紗線組是經(jīng)紗，第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第二紗線組是緯紗。
在按本發(fā)明的防穿透材料的一種優(yōu)選實施形式中材料的至少一個外側設有一防護層，該防護層如由熱塑性塑料、熱固性塑料或彈性體或由上述聚合物的一種混合物組成。涂覆防護層是為材料外側提供過度磨損保護，并改善防彈沖擊效果(ballistische Wirkung)。
如上所述，按本發(fā)明的防穿透材料由至少一層上述類型的聚合物組成。對于一定的沖擊防護/防彈作用必要的層數(shù)專業(yè)人員可以毫無困難地算出，例如通過射擊試驗和確定材料的V50值。
按本發(fā)明的防穿透材料的制造例如可以通過這樣的方法進行，即首先選擇已經(jīng)說明的第一和第二織物層和所述結合劑，這里最好使用薄膜形式的結合劑。然后根據(jù)防穿透材料的特殊用途將第一第二織物層以及結合劑薄膜以規(guī)定順序相互疊放。例如對于軟質(zhì)沖擊(Softballistik)層按順序結合劑薄膜/第一織物層/結合劑薄膜/第二織物層/結合劑薄膜構成和壓合。對于硬質(zhì)沖擊例如層按順序結合劑薄膜/第一織物層/結合劑薄膜/第二織物層構成，然后根據(jù)期望的沖擊防護效果將一定數(shù)量的所述層相互疊合并壓成板。如果通過適當?shù)姆椒ǎ缤ㄟ^隔離紙，確保在進行壓制后這些層可以重新分成單層的話，在制造用于軟質(zhì)沖擊的層時也可以同時壓制上述類型的多個相互疊放的層。在形成層時朝外的結合劑薄膜通常在壓制后同時構成位于它下面的織物層的防護層。例如靜力壓力機適合于用來壓制。在靜力壓力機上壓制最好以在80至220℃區(qū)域內(nèi)的溫度、5至100bar的壓力和在每層15至150秒的時間內(nèi)進行。此后關掉壓力機的加熱。
為了確定由許多層相互壓合的材料的層厚(硬質(zhì)沖擊(Hartballistik))，首先測量總厚度，求出的值除以層數(shù)，由此確定在按本發(fā)明的防穿透材料中的一層的厚度D。最后用開頭已經(jīng)定義過的當量單絲直徑F求出比例D/F。
本發(fā)明具體的實施方式借助于以下例子對本發(fā)明作較詳細的說明。
例1軟質(zhì)沖擊(Softballistik)防穿透材料a)(見表1的a行)按如下所述方法制造采用這樣的織物作為第一織物層，該織物由具有在表1的a)行中所給出的紗線纖度、紗線密度和紗線直徑F的數(shù)值的聚對苯二酰對苯二胺經(jīng)紗(Teijin Twaron公司的Twaron)和具有140dtex紗線纖度及2線/cm紗線密度的聚酯緯紗(Hoechst公司的Trevira品牌)組成。
采用一種織物作為第二織物層，該織物由具有在表1的a)行中所列的紗線纖度、紗線密度和紗線直徑F的數(shù)值的聚對苯二酰對苯二胺緯紗(Teijin Twaron公司的Twaron)和具有140dtex紗線纖度及4線/cm紗線密度的聚酯經(jīng)紗(Hoechst公司的TREVIRA品牌)組成。
采用一種被標識為“LDPE扁平薄膜，透明、10μm”的可由EKB塑料公司得到的低密度聚乙烯(LDPE)薄膜作為結合劑。
23層(每一層按順序結合劑薄膜/第一織物層/結合劑薄膜/第二織物層/結合劑薄膜)分別通過分隔紙隔開地相互重疊放置，在一壓力機內(nèi)以120℃的溫度、25bar壓力壓制25分鐘。然后關掉壓力機的加熱。接著將各層相互分開，去除分隔紙，重新將23層疊放，合并成一組。按DIN EN ISO5084在載荷為0.1N/cm2時測量所形成的組(在表1中用a)表示)每一層的厚度。最后用開頭已經(jīng)定義的單絲直徑F求出D/F比(見表1中a)行)。此外在表1中給出了組的面重量/單位面積重量。
組a)的防彈防護作用通過按技術規(guī)范“德國警察防彈背心”用DAG公司的9×19口徑的DM41型子彈確定V50值來描述。其結果匯總在表1的行a)中。
其次材料b)和c)用與材料a)同樣的方法制造，但是有以下不同，即采用具有在表1中行b)和c)中所列的紗線纖度、紗線密度和單絲直徑數(shù)值的聚對苯二酰對苯二胺緯紗。
表1

表1表明，盡管D/F遠遠位于12.8之上，仍然得到具有很好V50值的材料。此外人們看到，在材料a)-c)的面重量實際上保持不變時隨著D/F比的加大V50值甚至也加大。
例2硬質(zhì)沖擊(Hartballistik)防穿透材料d)(見表2)按下述方法制造采用這種織物作為第一織物層，它由具有在表2中所列的紗線纖度、紗線密度和單位直徑F數(shù)值的聚對苯二酰對苯二胺經(jīng)紗(Teiiin Twaron公司的Twaron)和具有140dtex紗線纖度及2線/cm紗線密度的聚酯緯紗(Hoechst公司的Trevira品牌)組成。
采用這樣的織物作為第二織物層，它由具有在表2中所列的紗線纖度、紗線密度和單絲直徑F數(shù)值的聚對苯二酰對苯二胺緯紗(Teijin Twaron公司的Twaron)和具有140dtex紗線纖度及4線/cm紗線密度的聚酯經(jīng)紗(Hoechs公司的Trevira品牌)組成。
采用標識為“LDPE Nr.251-50”的可由Caplast塑料加工有限公司得到的結合劑薄膜作為結合劑，它作為單側涂層涂在每個織物層上。
28層(每層按這樣的順序結合劑涂層/第一織物層/結合劑涂層/第二織物層)相互重疊放置，在一靜力壓力機中在120℃的溫度、30bar的壓力下壓制40分鐘，然后關掉壓力機的加熱。形成的板d)的厚度按DIN ENISO 5084在0.1N/cm2的載荷下測量，并將測量值除以層數(shù)，由此得到板d)一層的厚度D(見表2)。最后用開頭已經(jīng)定義的單位直徑F算出D/F比(見表2)。此外在表2中還給出了板d)的面重量。
板d)的抗穿透防護作用按EN 1063 B3級通過確定V50值表述。采用Dynamit Nobel公司生產(chǎn)的.357口徑Magnum VMKS(全外殼錐尖)型子彈。其結果匯總在表2中。
表2

表2顯示，盡管D/F遠遠在12.8之上，仍然得到具有很好V50值的材料。
權利要求
1.防穿透材料包括至少一個厚度為D的材料層，該層包括一第一和一第二織物層，其中第一和第二織物層用結合劑連接，其中第一織物層含有具有3.5至20線/cm紗線密度、至少210dtex紗線纖度和構成紗線的單絲具有單絲直徑F1的至少構成織物重量65％的第一紗線組，以及具有0.5至16線/cm紗線密度和至少50dtex紗線纖度的第二紗線組，其中第二紗線組與第一紗線組成一＞0°至90°的角度分布，第一紗線組的紗線密度與第二紗線組的紗線密度之比＞1；其中第二織物層含有一具有0.5至16線/cm紗線密度及至少50dtex紗線纖度的第一紗線組以及一具有3.5至20線/cm紗線密度、至少210dtex紗線纖度和構成紗線的單絲具有單絲直徑F2的構成織物重量至少65％的第二紗線組，其中第二紗線組與第一紗線組成一＞0°至90°的角度分布，第二紗線組的紗線密度與第一紗線組的紗線密度之比＞1，其中第一織物層的第一和第二紗線組平行于第二織物層的第一和第二紗線組分布，其特征為D/F1和D/F2為14.5至40。
2.按權利要求1所述的防穿透材料，其特征為D/F1和D/F2為16至36。
3.按權利要求1或2所述的防穿透材料，其特征為D/F1＝D/F2。
4.按權利要求1至3之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第一紗線組的紗線纖度與第二紗線組的紗線纖度之比，以及第二織物層的第二紗線組的紗線纖度與第一紗線組的紗線纖度之比＞1。
5.按權利要求1至4之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第一紗線組的紗線纖度與第二紗線組的紗線纖度之比，以及第二織物層的第二紗線組的紗線纖度與第一紗線組的紗線纖度之比＞4.2。
6.按權利要求1至5之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第一紗線組的紗線纖度與第二紗線組的紗線纖度之比，以及第二織物層的第二紗線組的紗線纖度與第一紗線組的紗線纖度之比＞5.9。
7.按權利要求1至6之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組中至少一組包括0.5至8線/cm。
8.按權利要求1至7之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為結合劑從熱塑性塑料、彈性體或熱固性塑料這些材料族中選擇一種或從這些材料族中的至少兩族的混合物中選擇。
9.按權利要求1至8之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第一紗線組和第二織物層的第二紗線組由高強度紗線組成，它們從芳族聚酰胺、聚乙烯或聚對亞苯基苯丙異噁唑(Poly-p-phenylenbenzobisoxazole)這些材料族中選擇。
10.按權利要求1至9之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組從由聚酯、聚乙烯、聚丙烯或芳族聚酰胺這些材料族之一組成的紗線中選擇。
11.按權利要求1至10之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第一紗線組和第二織物層的第二紗線組由芳族聚酰胺紗線組成，第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組由聚酯紗線組成。
12.按權利要求1至11之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第一紗線組和第二織物層的第一紗線組的紗線纖度為210至6720dtex。
13.按權利要求1至12之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第一紗線組的紗線纖度為50至280dtex。
14.按權利要求1至13之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為第一織物層的第一紗線組和第二織物層的第一紗線組是經(jīng)紗，第一織物層的第二紗線組和第二織物層的第二紗線組是緯紗。
15.按權利要求1至14之一項或幾項所述的防穿透材料，其特征為材料的至少一個外側設有一防護層。
全文摘要
介紹一種防穿透材料。它包括至少一個厚度為D的材料層，其中該層包括一第一和一第二織物層，第一和第二織物層用結合劑連接，其中第一織物層含有具有3.5至20線/cm紗線密度、至少210 dtex紗線纖度和構成紗線的單絲具有單絲直徑F
文檔編號A41D31/00GK1496472SQ02806557
公開日2004年5月12日 申請日期2002年3月8日 優(yōu)先權日2001年3月15日
發(fā)明者C·伯特格爾, C 伯特格爾, A·費爾斯 申請人:泰金特瓦隆有限公司