CN101285273A - 一种复合ud无纬布的制作方法及其应用 - Google Patents

一种复合ud无纬布的制作方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合UD无纬布的制作方法，其成分至少由芳纶纤维和高强高模聚乙烯组成，其制作步骤为：芳纶纤维均匀的铺在聚乙烯制成的薄膜上，通过喷洒或滚筒传导热塑性高韧胶液使纤维与薄膜、纤维与纤维间牢固的粘结起来成复合全芳纶纤维和高强高模聚乙烯无纬布；高性能复合UD无纬布是在专用设备上制作完成的；用上述方法制成的复合UD无纬布作基材，通过特定的工艺方法，应用在防弹衣、帽、汽车、板材等领域。利用本发明生产的无纬布在有效防弹的基础上，解决了产品比重大的问题、提高了产品延伸性；提高了防弹性，使用者得到了更好的防护。具有比重轻，穿戴舒适，硬度较小，柔韧性更好的优点。

Description

一种复合UD无纬布的制作方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种高性能、高强度、高模量的芳纶纤维与高强高模聚乙烯纤维复合UD无纬布的制作方法，及其在防护领域中的应用，涉及的是复合纤维无纬布的物理制作方法和防弹护品应用技术领域。
背景技术
芳纶纤维是芳族聚酰胺纤维的一种，芳族聚酰胺属于人造纤维，其纤维成形物为高分子长链合成聚酰胺，由至少85％的酰胺链直接连接与两个芳族环而成。芳族聚酰胺纤维的独特性能是其抗拉度、耐磨度、抗伸长、韧性和耐高温等性能方面指标均很高。芳族聚酰胺纤维不会熔化，在371度以上焦化、降解，回潮率为5.5％。
而聚乙烯纤维(polyethylene fiber)又称高强高模聚乙烯纤维(简称UHMWPE)，是当今世界三大高科技纤维(碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯纤维)之一，是由聚乙烯形成的未被取代的饱和脂肪烃的线型分子构成的合成纤维，这种纤维密度比水还小，置于水中可以浮起来，而且其强度与同直径的钢丝相比要高12倍，重量却只有钢丝的八分之一；它耐超低温性能极强，是目前唯一在-269℃--196℃极低温下仍保持优良电绝缘性能的新材料；它耐磨、耐腐，可以在海里长期使用而不受腐蚀；它还能承受强烈的紫外线辐射。
目前，一般的无纬布，主要是单一全芳纶纤维UD无纬布和单一高强高模聚乙烯纤维UD无纬布。但是这两种无纬布都存在着这些缺点：单一全芳纶纤维UD无纬布比重大，制作成品后重量相对也大；单一高强高模聚乙烯纤维UD无纬布纤维布的延伸大，制成品后经弹击鼓包相对比较大、容易对穿着者造成伤害，UD布比芳纶要硬，因此，使用者普遍渴望能有这样一种新型产品：该产品的比重轻，制成成品后穿着舒适，软硬度适中，柔韧性更好。
发明内容
本发明的目的是提供一种芳纶纤维与高强高模聚乙烯纤维复合UD无纬布的制作方法，然后用该方法制作的复合UD无纬布作基材，制作防弹能力强、柔韧性更好、比重更轻、穿着更舒适的防弹产品。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种芳纶纤维与聚乙烯纤维复合UD无纬布的制作方法，其成分至少由芳纶纤维和高强高模聚乙烯组成，其特征在于：芳纶纤维均匀的铺在聚乙烯制成的薄膜上，通过喷洒或滚筒传导热塑性高韧胶液使纤维与薄膜、纤维与纤维间牢固的粘结起来成复合全芳纶纤维和高强高模聚乙烯无纬布；高性能复合UD无纬布是在专用设备上制作完成的；用上述方法制成的复合UD无纬布作基材，通过特定的工艺方法，应用在防弹衣、帽、汽车、板材等领域。
热塑性高韧胶液配方，根据不同的产品要求选用不同的粘胶剂：热塑性树脂：EVA、EEA、SBS、SIS、TPR等及水溶胶、丁纳胶、丁苯胶、PVB、PVA；溶剂：溶剂汽油、工业酒精、甲苯、丙酮、环己烷、水等；
浓度：4～30％。
全芳纶纤维无纬布与高强高模聚乙烯纤维无纬布裁成所需尺寸后，每二层90°正交叠放，放入100℃-135℃的专用液夺机热模板上，加上15-17Mpa压力，恒温保持10-20分钟，在恒压下冷却至75℃以下，即制得复合UD无纬布。
应用之一为复合UD无纬布板材，25-200层高性能复合UD无纬布，每层90°正交叠放，升温至110-120℃，给予5Mpa压力进行预热，当无纺布内温度升至120℃时，压上18-22Mpa压力，并保持恒温至25-40分钟；对热板进行冷却，并保持恒压，当温度冷却至30-40℃即完成，所制板材可多层叠放。
防弹衣是由前后片各20-60层，叠放整齐后，缝在一起装入内衬袋内制成软制防护层。
复合UD无纬布可以应用到头盔的制作上，是按头盔形状、大小裁剪复合UD无纬布，事先刷上浓度为10％左右PVB工业酒精胶液制成预浸料，在模具上喷上脱模剂，将一层芳纶预浸料紧贴在阳模上，然后依次交叉叠放18-22层高性能复合UD无纬布，合上模具并给予5Mpa压力使内部空气逸出，升温至120-125℃，升压至18-22Mpa，恒温恒压保持8-12分钟，然后冷却至80℃以下开模。
与现有技术相比，本发明生产的无纬布在有效防弹的基础上，解决了产品的比重大的问题、提高了产品延伸性；提高了防弹性，使用者得到了更好的防护。具有比重轻，穿戴舒适，硬度较小，柔韧性更好的优点。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，特结合具体实施例加以说明，但是不应当将本实施例看做是对本发明的限制。
实施例1
本发明的技术思想是：克服现有技术采用单一全芳纶纤维UD无纬布或单一高强高模聚乙烯纤维UD无纬布比重大、制作成品后重量相对也大的不足，通过喷洒热塑性高韧胶液使纤维与薄膜、纤维与纤维间牢固的粘结起来成复合全芳纶纤维和高强高模聚乙烯UD无纬布，然后正交叠放，热压成复合UD无纬布
生产工艺流程为：
铺聚乙烯薄膜-→高性能PE纤维/芳纶纤维-→铺丝-→喷胶粘剂-→晾干成型-→切片-→单向无纬布；
单向无纬布横向----
单向无纬布横向----正交复合-→热压-→冷却成型-→复合UD无纬布；
根据用户需要确定产品尺寸；
根据用户要求确定无纬布面密度；
根据用户要求确定含胶量；
根据不同产品的要求选用粘胶剂：热塑性树脂：EVA、EEA、SBS、SIS、TPR等及水溶胶、丁纳胶、丁苯胶、PVB、PVA；
溶剂：溶剂汽油、工业酒精、甲苯、丙酮、环己烷、水等；
浓度：4～30％。
产品比吸能值＞20J.M/kg
缠绕线速度为50+10M/MIN
全芳纶纤维UD无纬布与高强高模聚乙烯纤维无纬布裁成所需尺寸后，每二层或四层90°正交叠放，放入100℃-135℃的专用液压机热模板上，加上17Mpa压力，恒温保持10-20分钟，在恒压下冷却至75℃以下，即制得复合UD无纬布。
实施例2
高性能复合防弹板材
目前，已投入应用的防弹板材多为钢板、合金板、金属塑料复合板、金属纤维复合板等，受材料性能的影响，这些防弹板材大多很重，因此人们发明出单一全芳纶纤维UD无纬布和单一高强高模聚乙烯纤维UD无纬布制作防弹板材，但是，这两种无纬布都存在着这些缺点：单一全芳纶纤维UD无纬布比重大，制作成品后重量相对也大；单一高强高模聚乙烯纤维UD无纬布纤维布的延伸大，制成品后经弹出鼓包相对比较大、容易对穿着者造成伤害，UD布比芳纶要硬。
用本法制成的复合UD无纬布是一种黄、白色致密物，柔软、弯曲性好，比重轻、韧度大，对湿气不敏感，用该无纬布25层以上正交叠放或热压成板材，可制成防弹防刺衣、轻质防弹头盔、警用盾牌、防弹汽车、轻型坦克及两用装甲车的防弹板，产品厚度7.5mm-90mm，能有效防止各种级别的枪弹如：54手枪发射的51式7.62mm铅芯、钢芯弹(弹速420-450M/S)，79微型冲锋枪发射的51式7.61mm铅芯、钢芯弹(弹速505-520M/S)，56式步枪钢芯弹及穿甲弹等，受弹击后钝伤效应大幅度下降，对斜射子弹的制动能力较好，不发生跳弹伤人的现象，该材料可单独使用，也可与其它材料复合，是一种非常理想的新型材料。
实施例3
生产工艺流程为：
高性能复合UD无纬布-→裁剪-→有序叠放-→预热-→热压-→冷却成型-→成品；
裁剪：将高性能复合UD无纬布裁剪成用户所需要的形状、尺寸；
有序叠放----将裁剪好的高性能复合UD无纬布片按顺序90°正交叠放；
预热：将叠好的布片放入已升温至110-120℃的模具内，给予5Mpa压力进行预热，直至布片中心温度升至110-118℃；
热压：将压力升至18-22Mpa，并保持恒温恒压至25-40分钟，使纤维与基体紧密结合；
冷却成型：关闭液压机加热系统，启动冷却系统，并保持原有压力，迅速将模具温度降至40℃以下，开启模具即制得高性能UD防弹板成品。
取25-200层高性能复合UD无纬布，按要求裁成所需大小，每层90°正交叠放，升温至110-120℃，给予5Mpa压力进行预热，当无纺布内温度升至120℃时，压上18-22Mpa压力，并保持恒温至25-40分钟；对热板进行冷却，并保持恒压，当温度冷却至30-40℃即完成，开模，得到一块厚度为4.5CM左右的高性能UD防弹板，取这样两块防弹板叠放在一起，可替代水陆两用坦克的钢制防弹板，抵御穿甲弹的射击，大大减轻坦克的自重。

Claims (6)

1、一种复合UD无纬布的制作方法，其成分至少由芳纶纤维和高强高模聚乙烯纤维组成，其特征在于，所述制作步骤为：纤维均匀的铺在聚乙烯制成的薄膜上，通过喷洒或滚筒传导热塑性高韧胶液使纤维与薄膜、纤维与纤维间牢固的粘结起来成复合芳纶纤维和高强高模聚乙烯无纬布；高性能复合UD无纬布是在专用设备上制作完成的；
用上述方法制成的复合UD无纬布作基材，通过特定的工艺方法，应用在防弹制品及其它需要增强的领域。
2、根据权利要求1所述的复合UD无纬布的制作方法，其特征在于：热塑性高韧胶液配方，根据不同的产品要求选用不同的粘胶剂：
热塑性树脂：EVA、EEA、SBS、SIS、TPR等及水溶性胶、丁纳胶、丁苯胶、PVB、PVA；
溶剂：溶剂汽油、工业酒精、甲苯、丙酮、环己烷、水等；
浓度：4～30％。
3、根据权利要求1所述的复合UD无纬布的制作方法，其特征在于：全芳纶纤维无纬布与高强高模聚乙烯纤维无纬布裁成所需尺寸后，每二层或四层90°正交叠放，放入100℃-135℃的专用液压机热模板上，加上5-80Mpa压力，恒温保持10-20分钟，在恒压下冷却至75℃以下，即制得复合UD无纬布。
4、根据权利要求1所述的复合UD无纬布的应用，其特征在于：应用之一为复合UD无纬布板材，25-200层高性能复合UD无纬布，每层90°正交叠放，升温至110-120℃，给予5Mpa压力进行预热，当无纺布内温度升至120℃时，压上18-22Mpa压力，并保持恒温至25-40分钟；对热板进行冷却，并保持恒压，当温度冷却至30-40℃即完成，所制板材可多层叠放。
5、根据权利要求1所述的复合UD无纬布的应用，其特征在于：防弹衣是由前后片各20-60层，叠放整齐经裁剪后，缝在一起装入内衬袋内制成软质防护层。
6、根据权利要求1所述的复合UD无纬布的应用，其特征在于：复合UD无纬布可以应用到头盔的制作上，是按头盔形状、大小裁剪复合UD无纬布，事先刷上浓度为10％左右PVB工业酒精胶液制成预浸料，在模具上喷上脱模剂，将一层芳纶预浸料紧贴在阳模上，然后依次交叉叠放18-38层高性能复合UD无纬布，合上模具并给予5Mpa压力使内部空气选出，升温至120-125℃，升压至18-22Mpa，恒温恒压保持8-12分钟，然后冷却至80℃以下开模。
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