CN107743444B - 合并高和低强度材料的复合织物 - Google Patents

Abstract

合并高和低强度纤维材料的复合材料。更特别是可用作战术背心的轻量背心外罩并适合于形成传统模块化轻量负载装备（MOLLE）的替代品的复合材料。

Description

合并高和低强度材料的复合织物

对相关申请的交叉引用

本申请要求2015年4月24日提交的共同待审美国临时申请序列62/152,396的权益，其公开内容全文经此引用并入本文。

背景。

技术领域

本公开涉及合并高和低强度纤维材料的复合材料。本公开更特别涉及可用作战术背心的轻量背心外罩并适合于形成传统模块化轻量负载装备（Modular LightweightLoad-carrying Equipment）（MOLLE）的替代品的复合材料。

相关技术描述

身体装甲产品，如防弹背心通常带有外罩，其含有将防弹材料板置于其中的隔室或袋。软身体装甲外罩包括织造织物，例如由防弹尼龙、棉和/或其它纤维类型制成的那些。包括背心外罩的已知防弹背心的一个实例公开在美国专利5,398,340中，其提供在被移动的军官穿着时保持在适当的保护位置的背心。

战术背心的现有背心外罩通常用耐磨织造尼龙织物，如可购自Invista NorthAmerica S.A R.L. of Wilmington, DE的传统已知的CORDURA®牌尼龙织物和梯状副包挂载系统（Pouch Attachment Ladder System）(PALS)织带设计（webbing design）制成。在传统的PALS织带设计中，将成排的重型尼龙精确缝合到背心或背心外罩上以形成附着点的网格，可将附件和用于容纳附件的小袋附着到其上。并入PALS织带设计的承载装备和齿轮被称作模块化轻量负载装备或MOLLE，MOLLE相容性小袋和附件可广泛购得。

尽管有用，但PALS/MOLLE构造显著增加背心重量并且三维PALS网格没有提供流线型移动性（streamlined mobility）。因此，需要对传统MOLLE构造的替代品。一种替代品被称作可购自Safariland LLC of Jacksonville, FL的FAV™ Advanced Webless System（AWS）。图1中图示说明的这种AWS用并入切到背心外罩的织物中并完全贯穿其的孔或缝隙图案的织物替代缝合在背心外罩上的传统PALS尼龙织带网格，由此在背心外罩本身内提供附着点。参见例如美国专利7,200,871，其将AWS描述为具有贯穿织物片的缝隙的阵列的织物片，以容纳MOLLE附件的条带。尽管这种AWS结构提供与传统三维PALS网格类似的功能，但已经认识到，该缝隙不像PALS网格中的附着点那么耐用并在反复使用后，在缝隙的下部边缘的织物倾向于伸长和松垂。这种松垂降低缝隙的完整性，以致难以将模块化附件紧紧固定到背心上，并可能最终导致缝隙完全撕裂。因此，需要对该问题的解决方案，其能够用于形成具有更高的织物强度和在反复使用后的长期耐久性并且不损失传统尼龙织物的合意的耐磨性的此类无织带附着系统（webless attachment system）。本发明提供对此需求的解决方案。

公开概述

本公开提供可用作战术背心的背心外罩并特别适合于形成无织带模块化附着系统（webless modular attachment system）、同时也适用于传统PALS/MOLLE系统的合并高和低强度纤维材料的复合材料。特别地，本公开提供将低韧度耐磨织物与较高韧度材料合并在一体固结构造中的混杂复合结构，其具有改进的强度和尺寸稳定性以有效替代或复制PALS/MOLLE附着点的功能。

更特别地，提供一种复合材料，其包含：

包含一个或多个纤维层片的第一纤维材料层，所述第一纤维材料包含具有10克/旦或更小的韧度的纤维；和

粘合到第一纤维材料层的第二纤维材料层，所述第二纤维材料层包含一个或多个纤维层片，所述第二纤维材料包含具有大于10克/旦的韧度的纤维；

其中第一纤维材料层和第二纤维材料层用渗入第一纤维材料层中但不完全渗透第一纤维材料层的粘合剂粘合在一起，并且其中第二纤维材料具有小于100克/平方米的面密度。

还提供一种复合材料，其包含：

包含一个或多个纤维层片的第一纤维材料层，各所述层片包含尼龙纤维；和

粘合到第一纤维材料层的第二纤维材料层，所述第二纤维材料层包含一个或多个非织造纤维层片。

还提供形成复合材料的方法，其包括：

a) 提供包含一个或多个纤维层片的第一纤维材料层，各所述层片包含尼龙纤维；

b) 提供包含一个或多个纤维层片的第二纤维材料层，所述第二纤维材料层包含一个或多个非织造纤维层片；和

c) 用粘合剂和在压力下将第一纤维材料层粘合到第二纤维材料层，其中所述粘合剂不完全渗透第一纤维材料层。

还提供一种复合材料，其包含：

包含一个或多个纤维层片的第一材料层，所述第一材料层包含具有10克/旦或更小的韧度的纤维；和

粘合到第一材料层的第二材料层，所述第二材料层包含一个或多个层片，各所述层片包含多个非纤维带；

其中第一材料层和第二材料层用粘合剂粘合在一起。

附图简述

图1是如美国专利7,200,871中描述和说明的现有技术FAV™ Advanced WeblessSystem的示意性透视图。

图2是位于第二纤维材料层上的第一纤维材料层的示意性透视图，各纤维材料层由正交纤维形成并且一层的纤维相对于另一层的纤维以-45°/+45°放置。

详述

本文中提供的复合材料包括两个或更多个不同的纤维材料层部分，各部分包含一个或多个纤维层片。各纤维材料层的各纤维层片包含一种或多种纤维，最优选多种纤维，和任选在纤维上的聚合物粘合剂材料。最广义地，将具有第一和第二表面的第一纤维材料层和具有第一和第二表面的第二纤维材料层粘合在一起以使第一纤维材料层的第二表面胶粘到第二纤维材料层的第一表面。在另一实施方案中，将具有第一和第二表面的第三纤维材料层附着到第二纤维材料层，第二纤维材料层的第二表面附着到第三纤维材料层的第一表面。

在本公开的各实施方案中，第一纤维材料优选用低拉伸强度纤维制造，而第二纤维材料和任选的第三纤维材料各自用高拉伸强度纤维制造。本文所用的“纤维”是长度远大于宽度和厚度的横向尺寸的材料长条，如聚合物材料条。该纤维优选是长的连续条而非本领域中被称作“切段纤维（staple）”或“短纤维（staple fiber）”的条的短片段。“条”按其普通定义是单根细长事物，如线或纤维。本文所用的纤维的横截面可广泛变化，它们的横截面可以是圆形、扁平或椭圆形。它们也可具有不规则或规则的多叶形横截面，其具有从该长丝的线性轴或纵轴伸出的一个或多个规则或不规则的叶。因此术语“纤维”包括具有规则或不规则横截面的长丝、带、条等。该纤维优选具有基本圆形横截面。单纤维可以由仅一根长丝形成或由多根长丝形成。由仅一根长丝形成的纤维在本文中被称作“单丝（single-filament）”纤维或“单纤丝（monofilament）”纤维，由多根长丝形成的纤维在本文中被称作“复丝”纤维。如本文中定义的复丝纤维优选包含2至大约3000根长丝，更优选2至1000根长丝，再更优选30至500根长丝，再更优选40至500根长丝，再更优选大约40根长丝至大约240根长丝，最优选大约120至大约240根长丝。复丝纤维在本领域中通常也被称作纤维束或丝束。本文所用的术语“纱线”是指由多根长丝构成的单股并可与“复丝纤维”互换使用。术语“韧度”是指以无应力试样的力（克）/单位线性密度（旦）表示的拉伸应力。术语“初始拉伸模量”是指以克-力/旦（g/d）表示的韧度变化与作为原始纤维/带长度的分数（in/in）表示的应变变化的比率。

术语“旦”是等于每9000米纤维/纱线的质量克数的线性密度单位。在这方面，形成各层的纤维可具有任何合适的旦数。例如，纤维可具有大约50至大约5000旦，更优选大约200至5000旦，再更优选大约300至大约3000旦，最优选大约350至大约1000旦的旦数。

本文所用的纤维材料“层”可包含任何类型的单轴或多轴织物，包括单向取向或无规取向（即毡制）非织造纤维的单层片、已固结成单一整体结构的非织造纤维的多个层片、织造织物的单层片、已固结成单一整体结构的多个织造织物层片、针织织物的单层片或已固结成单一整体结构的多个针织织物层片。在这方面，“层”描述具有外顶部（第一）平坦表面和外底部（第二）平坦表面的大致平面布置。本文所用的术语“纤维层片”是指单向取向纤维的单阵列、单个织造织物、单个针织织物或单个缩绒织物。各纤维层片也具有外顶部表面和外底部表面，且多个“纤维层片”描述纤维结构的多于一个层片。单向取向纤维的“单层片”包含以单向、基本平行阵列排列的纤维布置。这种类型的纤维布置在本领域中也被称作“单带（unitape）”、“单向带”、“UD”或“UDT”。本文所用的“阵列”描述纤维或纱线的有序排列，其不包括织造和针织织物，“平行阵列”描述纤维或纱线的有序、并排、共面平行排列。就“取向纤维”所用的术语“取向”是指纤维的排列方向而非纤维的拉伸方向。术语“织物”描述可包括一个或多个纤维层片的结构，这些层片经过或未经过固结/模制。由单向纤维形成的非织造织物通常包含以基本共延方式面对面互相叠加并固结的多个非织造纤维层片。本文所用的“单层”结构是指由一个或多个独立层片构成的任何整体纤维结构，其中多个层片已通过固结或模制技术合并。术语“复合材料”是指纤维的组合，任选但优选使用聚合物粘合剂材料。

如本文所用，“高拉伸强度”纤维是具有至少10克/旦的韧度、至少大约150克/旦或更高的初始拉伸模量和至少大约8 J/g或更高的断裂能的纤维，各自通过ASTM D2256测得。本文所用的“低拉伸强度纤维”是具有小于10克/旦的韧度的纤维。第一纤维材料由具有比形成第二纤维材料的纤维低的拉伸强度的纤维形成。在优选实施方案中，形成第一纤维材料的各纤维层片的各纤维优选是具有小于10克/旦，更优选大约5克/旦至大约10克/旦的韧度，最优选具有小于7克/旦、小于6克/旦或小于5克/旦的韧度的纤维。更高或更低韧度的纤维也可用于形成第一纤维材料，只要它们的韧度低于形成第二纤维材料的纤维。

在这些韧度范围内的形成第一纤维材料的合适的低韧度纤维非排他性地包括尼龙纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、低韧度聚烯烃纤维或其组合。在这些纤维类型中，尼龙纤维最优选。由此类纤维形成的织物广泛可购得。特别合适的是如上文提到的CORDURA®牌尼龙织物，其可购自Invista North America S.A R.L. of Wilmington, DE。尼龙织物，如CORDURA®牌织物，可以低旦数防裂织物（ripstop fabrics）（大约30-100旦）至高旦数防弹织物（大约400-1500旦）的一系列旦数和重量获得。用于第一纤维材料的特别优选的纤维是具有400至2000旦，更优选大约500至大约1500旦，最优选大约500至大约1000旦的旦数的尼龙纤维。

第一纤维材料最优选包含由具有大约500至1000旦的旦数的尼龙纤维形成的织造尼龙织物的单层片，所述织造尼龙织物具有至少26根纤维/纱头/英寸 x 26根纤维/纱头/英寸的编织密度。尽管这样的织造织物由机械互锁纤维形成，但此类市售织造尼龙织物通常在其至少一个表面上用防水聚氨酯树脂涂布。在这方面，在背心或背心外罩应用中，对尼龙织物存在必须符合的并且通过军用标准MIL-DTL-32439规定的特定要求，根据预期类型的装甲应用，对包括纱线旦数、织物编织密度和织物面密度的性质具有特定要求。相应地，尽管第一纤维材料的性质可根据用用而变化，但第一纤维材料最优选符合MIL-DTL-32439规范，这是本领域技术人员容易实现的。

第二纤维材料包含优选具有明显高于形成第一纤维材料的纤维的韧度的高拉伸强度纤维。在这方面，大部分或所有形成第二纤维材料的纤维具有明显高于大部分或所有形成第一纤维材料的纤维的韧度。“大部分或所有”是指多于50%的形成第二纤维材料的纤维具有比至少50%的形成第一纤维材料的纤维的韧度高的韧度。最优选地，第二纤维材料的所有纤维是具有比第一纤维材料的所有纤维高的韧度的纤维。在这方面，形成各第一纤维材料和第二纤维材料的纤维不包括可用于将任何纤维层片或部分缝合在一起的任何纤维或线。

任选的第三纤维材料可包含低拉伸强度纤维或高拉伸强度纤维，但优选包含高拉伸强度纤维。最优选地，第三纤维材料的所有纤维是具有比第一纤维材料的所有纤维高的韧度的纤维。第三纤维材料的此类纤维可以与形成第二纤维材料的纤维相同或不同。因此，第二纤维材料和任选的第三纤维材料独立地具有明显比单独的第一纤维材料高的防弹道侵彻性，并且如上文指出，形成各第一纤维材料、第二纤维材料和第三纤维材料的纤维不包括用于将多个纤维层片或纤维部分缝合在一起的纤维或线。

形成第二纤维材料和任选的第三纤维材料的各纤维层片的各纤维优选是具有大于10克/旦，更优选至少大约15克/旦，再更优选至少大约20克/旦，再更优选至少大约27克/旦的韧度，更优选大约28克/旦至大约60克/旦，再更优选大约33克/旦至大约60克/旦，再更优选39克/旦或更高，再更优选至少39克/旦至大约60克/旦，再更优选40克/旦或更高，再更优选43克/旦或更高或至少43.5克/旦，再更优选大约45克/旦至大约60克/旦，再更优选至少45克/旦、至少大约48克/旦、至少大约50克/旦、至少大约55克/旦或至少大约60克/旦的韧度的纤维。

形成各第二纤维材料、任选第三纤维材料和可附着到第三纤维材料层的任何附加的任选纤维材料的纤维层片的纤维类型可根据各材料的所需拉伸性质而变。特别合适的高韧度纤维包括聚烯烃纤维，如高分子量聚乙烯纤维，特别是超高分子量聚乙烯纤维，和聚丙烯纤维。芳族聚酰胺纤维也合适，特别是对芳族聚酰胺纤维、聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、伸展链聚乙烯醇纤维、伸展链聚丙烯腈纤维、聚苯并噁唑（PBO）纤维、聚苯并噻唑（PBT）纤维、液晶共聚酯纤维、刚性杆状纤维，如M5®纤维，和玻璃纤维，包括电子级玻璃纤维（E-玻璃；具有良好电性质的低碱性硼硅酸盐玻璃）、结构级玻璃纤维（S-玻璃；高强度氧化镁-氧化铝-硅酸盐）和电阻级玻璃纤维（resistance gradefiberglass）（R-玻璃；不含氧化镁或氧化钙的高强度铝硅酸盐玻璃）。这些纤维类型各自是本领域中传统已知的。上述材料的共聚物、嵌段聚合物和共混物也适合于生产聚合物纤维。

用于第二纤维材料和任选的第三纤维材料的最优选纤维类型是高性能纤维，包括聚乙烯纤维（特别是伸展链聚乙烯纤维）、芳族聚酰胺纤维、PBO纤维、液晶共聚酯纤维、聚丙烯纤维（特别是高取向的伸展链聚丙烯纤维）、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、玻璃纤维和刚性杆状纤维，特别是M5®刚性杆状纤维。尤其最优选的是聚乙烯纤维和芳族聚酰胺纤维。

在聚乙烯的情况下，优选的纤维是分子量为至少300,000，优选至少1百万，更优选2百万至5百万的伸展链聚乙烯。这样的伸展链聚乙烯（ECPE）纤维可以在例如经此引用并入本文的美国专利4,137,394或4,356,138中所述的溶液纺丝法中生长，或可以例如全部经此引用并入本文的美国专利4,413,110；4,536,536；4,551,296；4,663,101；5,006,390；5,032,338；5,578,374；5,736,244；5,741,451；5,958,582；5,972,498；6,448,359；6,746,975；6,969,553；7,078,099；7,344,668和美国专利申请公开2007/0231572中所述由溶液纺丝以形成凝胶结构。特别优选的纤维类型是由Honeywell International Inc.以商标SPECTRA®出售的任何聚乙烯纤维。SPECTRA®纤维是本领域中公知的。其它可用的聚乙烯纤维类型还包括可购自Royal DSM N.V. Corporation of Heerlen, The Netherlands的DYNEEMA® UHMW PE纱线。

特别优选的用于形成UHMW PE纤维的方法是能够生产具有至少39克/旦的韧度的UHMW PE纤维的方法，最优选其中纤维是复丝纤维。最优选的方法包括共有的美国专利7,846,363；8,361,366；8,444,898；8,747,715；以及美国公开2011-0269359中描述的那些，它们的公开内容在与本文一致的程度上经此引用并入本文。此类方法被称作“凝胶纺丝”法，也被称作“溶液纺丝”，其中形成超高分子量聚乙烯和溶剂的溶液，接着经多孔喷丝头挤出该溶液以形成溶液长丝，将溶液长丝冷却成凝胶长丝，并萃取出溶剂以形成干长丝。将这些干长丝集合成束，其在本领域中被称作纤维或纱线。然后将该纤维/纱线拉伸（牵拉）至最大牵拉能力以提高它们的韧度。

优选的芳纶（aramid）（芳族聚酰胺）纤维是公知的并可购得，并描述在例如美国专利3,671,542中。例如，DuPont以商标KEVLAR®商业生产可用的芳族聚酰胺长丝。由DuPontof Wilmington, DE以商标NOMEX®商业生产的聚(间苯二甲酰间苯二胺)纤维和由TeijinAramid Gmbh of Germany以商标TWARON®商业生产的纤维；由Kolon Industries, Inc.of Korea以商标HERACRON®商业生产的芳族聚酰胺纤维；由Kamensk Volokno JSC ofRussia商业生产的对芳族聚酰胺纤维SVM™和RUSAR™和由JSC Chim Volokno of Russia商业生产的ARMOS™对芳族聚酰胺纤维也可用于本文。

合适的PBO纤维可购得并公开在例如美国专利5,286,833、5,296,185、5,356,584、5,534,205和6,040,050中，它们各自经此引用并入本文。合适的液晶共聚酯纤维可购得并公开在例如美国专利3,975,487；4,118,372和4,161,470中，它们各自经此引用并入本文，并包括可购自Kuraray Co., Ltd. of Tokyo, Japan的VECTRAN®液晶共聚酯纤维。合适的聚丙烯纤维包括如经此引用并入本文的美国专利4,413,110中所述的高度取向的伸展链聚丙烯（ECPP）纤维。合适的聚乙烯醇（PV-OH）纤维例如描述在经此引用并入本文的美国专利4,440,711和4,599,267中。合适的聚丙烯腈（PAN）纤维例如公开在经此引用并入本文的美国专利4,535,027中。这些纤维类型各自是传统已知的并可广泛购得。M5®纤维由吡啶并双咪唑-2,6-二基(2,5-二羟基-对亚苯基)形成，并最近由Magellan Systems Internationalof Richmond, Virginia制造并描述在例如美国专利5,674,969、5,939,553、5,945,537和6,040,478中，它们各自经此引用并入本文。术语“刚性杆状”纤维不限于这样的基于吡啶并双咪唑的纤维类型，并且许多PBO和芳族聚酰胺纤维种类通常被称作刚性杆状纤维。市售玻璃纤维包括可购自AGY of Aiken, South Carolina的S2-Glass® S-玻璃纤维、可购自3BFibreglass of Battice, Belgium的HiPerTex™ E-玻璃纤维和来自Saint-Gobain ofCourbevoie, France的VETROTEX® R-玻璃纤维。

如上所述，该纤维可具有任何合适的旦数。上文规定了第一纤维材料的低韧度纤维的优选纤维旦数，500旦和1000旦尼龙纤维最优选用于形成第一纤维材料。第二和任选的第三纤维材料的高韧度纤维的优选纤维旦数可以是大约50至大约5000旦，更优选大约200至5000旦，再更优选大约300至大约3000旦，最优选大约350至大约1000旦，其中375旦和400旦聚乙烯纤维或芳族聚酰胺纤维最优选用于各第二纤维材料和第三纤维材料。

如上所述，各纤维材料，包括第一、第二和第三纤维材料，和任何任选的附加纤维层，可独立地包含任何类型的单轴或多轴织物，包括织造织物、由单向取向纤维形成的非织造织物、由无规取向纤维形成的非织造缩绒织物或针织织物。可以使用本领域中公知的技术使用任何织物组织，如平纹组织、四经破缎纹、方平组织、缎纹组织、斜纹组织、三维织造织物和它们的几种变体的任一种形成织造织物。平纹组织最常见并且优选，其中纤维以正交0°/90°取向织在一起，经向纤维垂直于纬向（纬线（fill））纤维取向。在本领域中被称作“织物经纬密度（pick count）”或“网眼数（mesh count）”的经纱和纬纱（纬线）数是织造织物的密度的量度。平纹织物可具有相等或不等的经纱和纬纱数。在这方面，优选的第一纤维材料具有在经向和纬向各自中大约20根/英寸至大约80根/英寸，更优选在经向和纬向各自中大约25根/英寸至大约70根/英寸，最优选在经向和纬向各自中大约25根/英寸至大约60根/英寸的优选织物经纬密度。优选的第二纤维材料具有在经向和纬向各自中大约15根/英寸至大约70根/英寸，更优选在经向和纬向各自中大约20根/英寸至大约60根/英寸，再更优选在经向和纬向各自中大约20根/英寸至大约50根/英寸，最优选在经向和纬向各自中大约25根/英寸至大约40根/英寸的优选织物经纬密度。

针织织物结构是由互相串套线圈构成的构造，其中四种主要类型是特里科（tricot）、拉舍尔（raschel）、网状（net）和取向结构。由于线圈结构的性质，前三类的针织物不合适，因为它们没有完全利用纤维的强度。但是，取向针织结构使用由细旦针织线圈固定就位的直镶嵌纱（straight inlaid yarns）。该纤维非常直，没有在织造织物中发现的由纱线的交织效应造成的卷曲效应。这些衬垫（laid in）纱线可以根据工程要求以单轴、双轴或多轴方向取向。用于衬垫承载纱线的特定针织设备优选使得纱线不被穿透。

可通过本领域中的传统方法形成本发明的非织造单向纤维层片。例如，在形成非织造单向纤维层片的优选方法中，将多根纤维排列成阵列，通常排列成包含以基本平行的单向阵列排列的多根纤维的纤维网。在典型方法中，从筒子架供应纤维束并经由导纱器和一个或多个伸幅杆（spreader bars）引导到准直梳中。此后通常用聚合物粘合剂材料涂布纤维。典型的纤维束具有大约30至大约2000根单纤维。伸幅杆和准直梳分散和铺开成束纤维，使它们以共面方式并排重组。理想的纤维铺展使得单长丝或单纤维在单纤维面中彼此相邻，形成纤维的基本单向的平行阵列，而没有纤维互相重叠。

也可以通过本领域中已知的几种技术之一，如通过梳理或流体铺设、熔喷和旋转铺设形成毛毡。毛毡是无规取向纤维的非织造网络，优选其中至少一个纤维是不连续纤维，优选为具有大约0.25英寸（0.64厘米）至大约10英寸（25.4厘米）的长度的短纤维。

第二纤维材料和任选的第三纤维材料各自在织物结构中可以彼此相同或不同。优选通过形成混杂结构的不同类型的织物的组合形成复合制品。在一个优选实施方案中，第二纤维材料包含多个单向非织造纤维层片，包含第三纤维材料并包含多个织造纤维层片。在另一优选实施方案中，第二纤维材料和第三纤维材料的所有纤维层片都是非织造的。在再一优选实施方案中，第二纤维材料的所有纤维层片是织造层片，且第三纤维材料的所有纤维层片是单向非织造层片。但是，在每一个实施方案中，最优选最外面的第一纤维材料包含一个或多个织造纤维层片。

在另一特别优选的实施方案中，第二纤维材料和/或任选的第三纤维材料是织造织物，其中组分纤维是如例如共有美国专利8,263,119；8,697,220；8,685,519；8,852,714；8,906,485（各自在与本文一致的程度上经此引用并入本文）中所述的纤维带形式；以及共有的美国预授权公开2013-0101787和2014-0260933（各自在与本文一致的程度上经此引用并入本文）中所述的纤维和非纤维带的形式。在这方面，术语“带”是指其长度大于其宽度并且平均横截面长宽比，即在带制品的长度上平均的横截面的最大尺寸与最小尺寸的比率为至少大约3:1的平、窄、一体材料条。带可以是纤维材料或非纤维材料，其中纤维材料包含一个或多个长丝。非纤维带材料可以例如由通过剖切聚合物膜形成的聚合物条形成。类似于纤维，该带可具有任何合适的旦数，优选具有大约50至大约30,000，更优选大约200至10,000旦，再更优选大约650至大约2000旦，最优选大约800至大约1500旦的旦数。

无论是单向非织造物、毡制非织造物、织造织物还是针织织物，当纤维材料层包含多个纤维层片时，可以根据本领域中的传统方法将多个纤维层片合并在一起以形成该复合材料的各个独立部分，然后将所有独立部分合并在一起以形成一体复合制品。在这方面，多个具有所选织物/纤维层片类型的单层片以共延方式互相叠加并合并，即固结在一起。当部分（例如第一纤维材料或第二纤维材料或第三纤维材料等）包含毡制非织造、织造或针织纤维层片时，纤维材料的各部分优选包括大约1至大约100个纤维层片，更优选大约2至大约85个纤维层片，最优选大约2至大约65个纤维层片。当部分包含多个单向非织造纤维层片时，通常首先将多个这样的层片成型成2层片或4层片单向非织造纤维“层”，在本领域中也称作“预浸渍体”，然后将多个这样的“层”或“预浸渍体”合并在一起以形成该部分。各“层”或“预浸渍体”通常包括2至大约6个纤维层片，通常以0°/90°交叉层叠，但可视各种用途的需要包括多达大约10至大约20个纤维层片，这些层也以交替0°/90°取向交叉层叠。当部分（例如第一纤维材料或第二纤维材料或第三纤维材料等）包含这样的非织造单向纤维“层”时，该部分优选包含2至大约100个纤维层，更优选大约2至大约85个纤维层，最优选大约2至大约65个纤维层。第一纤维材料、第二纤维材料、任选的第三纤维材料和任何附加纤维材料各自中的纤维层片总数可以不同或可以相同，其中这些层具有任何合适的厚度。另外，各单独部分的各个层片也可以在单个固结或模制步骤前保持未固结以在单个步骤中将多个未固结的复合部分合并在一起。

特别关于包含多个单向非织造纤维层片的纤维材料，本领域中传统已知彼此共延叠加各纤维层片以使各纤维层片中的单向取向纤维相对于各相邻层片的纵向纤维方向以非平行的纵向纤维方向取向。最通常，纤维层片以0°和90°角正交交叉层叠，其中偶数层中的纤维角度优选基本相同且奇数层中的纤维角度优选基本相同，但相邻层片可相对于另一层片的纵向纤维方向以在大约0°和大约90°之间的几乎任何角度排列。例如，五层非织造结构可具有以0°/45°/90°/45°/0°或其它角度取向的层片。这样的旋转单向排列描述在例如美国专利4,457,985；4,748,064；4,916,000；4,403,012；4,623,574；和4,737,402中，所有这些都在不与本文冲突的程度上经此引用并入本文。特别关于包含一个或多个织造纤维层片的纤维材料，形成单一纤维材料的经向和纬向组成纤维也通常彼此正交取向。

形成本公开的各纤维材料的纤维优选，但不必须，用聚合物粘合剂材料至少部分涂布。该聚合物粘合剂材料在本领域中也常称作聚合物“基质”材料。这些术语是本领域中传统已知的并描述借助其固有粘合特性或在经受公知的热和/或压力条件后将纤维粘合在一起的材料。本文所用的“聚合物”粘合剂或基质材料包括树脂和橡胶。当存在时，该聚合物粘合剂/基质材料部分或基本涂布各纤维，优选基本涂布形成纤维层片或纤维层的各个单长丝/纤维，或完全包封形成纤维层片或纤维层的各个单长丝/纤维。

合适的聚合物粘合剂材料包括低拉伸模量弹性体材料和高拉伸模量材料。本文中通篇所用的术语拉伸模量是指对聚合物粘合剂材料通过ASTM D638测得的弹性模量。低或高模量粘合剂可包含各种聚合物和非聚合物材料。对本发明而言，低模量弹性体材料具有大约6,000 psi（41.4 MPa）或更低的根据ASTM D638测试程序测得的拉伸模量。低模量聚合物优选是具有大约4,000 psi（27.6 MPa）或更低，更优选大约2400 psi（16.5 MPa）或更低，再更优选1200 psi（8.23 MPa）或更低，最优选大约500 psi（3.45 MPa）或更低的拉伸模量的弹性体。该低模量弹性体材料的玻璃化转变温度（Tg）优选低于大约0℃，更优选低于大约-40℃，最优选低于大约-50℃。该低模量弹性体材料还具有至少大约50%，更优选至少大约100%，最优选至少大约300%的优选断裂伸长率。无论是低模量材料还是高模量材料，该聚合物粘合剂还可包含填料，如炭黑或二氧化硅，可以用油增量（extended），或可以用硫、过氧化物、金属氧化物或如本领域中公知的辐射固化体系硫化。

多种多样的材料和配制物可用作低模量聚合物粘合剂。代表性实例包括聚丁二烯、聚异戊二烯、天然橡胶、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、多硫化物聚合物、聚氨酯弹性体、氯磺化聚乙烯、聚氯丁烯、塑化聚氯乙烯、丁二烯丙烯腈弹性体、聚(异丁烯-共聚-异戊二烯)、聚丙烯酸酯、聚酯、聚醚、含氟弹性体、有机硅弹性体、乙烯共聚物、聚酰胺（可用于一些纤维类型）、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯及其组合，以及在低于纤维的熔点下可固化的其它低模量聚合物和共聚物。不同弹性体材料的共混物或弹性体材料与一种或多种热塑性塑料的共混物也可用。

共轭二烯和乙烯基芳族单体的嵌段共聚物特别有用。丁二烯和异戊二烯是优选的共轭二烯弹性体。苯乙烯、乙烯基甲苯和叔丁基苯乙烯是优选的共轭芳族单体。并入聚异戊二烯的嵌段共聚物可被氢化以产生具有饱和烃弹性体链段的热塑性弹性体。该聚合物可以是A-B-A类型的简单三嵌段共聚物、(AB)_n（n= 2-10）类型的多嵌段共聚物或R-(BA)_x（x=3-150）类型的放射构型共聚物；其中A是来自聚乙烯基芳族单体的嵌段且B是来自共轭二烯弹性体的嵌段。许多这些聚合物由Kraton Polymers of Houston, TX商业生产并描述在公报“Kraton Thermoplastic Rubber”, SC-68-81中。以商标PRINLIN®出售并可购自位于Düsseldorf, Germany的Henkel Technologies的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）嵌段共聚物的树脂分散体也可用。防弹复合材料中所用的传统低模量聚合物粘合剂聚合物包括由Kraton Polymers商业生产的以商标KRATON®出售的聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯-嵌段共聚物。

高模量硬质材料通常具有大于6,000 psi的初始拉伸模量。可用的高模量硬质聚合物粘合剂材料包括聚氨酯（基于醚和酯）、环氧化物、聚丙烯酸酯、酚类/聚乙烯醇缩丁醛（PVB）聚合物、乙烯基酯聚合物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，以及聚合物的混合物，如乙烯基酯与邻苯二甲酸二烯丙酯的混合物，或酚醛与聚乙烯醇缩丁醛的混合物。可溶于碳-碳饱和溶剂，如甲乙酮并在固化时具有通过ASTM D638测得的至少大约1x10⁶ psi（6895 MPa）的高拉伸模量的热固性聚合物也可用。还可用的是美国专利6,642,159中描述的粘合剂材料，其公开内容经此引用并入本文。但是，低模量粘合剂材料相比于高模量粘合剂材料优选。

最尤其优选的粘合剂聚合物是极性树脂或极性聚合物，特别是在拉伸模量为大约2,000 psi（13.79 MPa）至大约8,000 psi（55.16 MPa）的软质和硬质材料范围内的聚氨酯。优选的聚氨酯作为水性聚氨酯分散体使用，其最优选但不是必须无助溶剂。这包括水性阴离子聚氨酯分散体、水性阳离子聚氨酯分散体和水性非离子聚氨酯分散体。特别优选的是水性阴离子聚氨酯分散体；水性脂族聚氨酯分散体，最优选的是水性阴离子脂族聚氨酯分散体，所有这些都优选是无助溶剂的分散体。这包括水性阴离子基于聚酯的聚氨酯分散体；水性脂族基于聚酯的聚氨酯分散体；和水性阴离子脂族基于聚酯的聚氨酯分散体，所有这些都优选是无助溶剂的分散体。这还包括水性阴离子聚醚聚氨酯分散体；水性脂族基于聚醚的聚氨酯分散体；和水性阴离子脂族基于聚醚的聚氨酯分散体，所有这些都优选是无助溶剂的分散体。类似优选的是水性阳离子和水性非离子分散体的所有相应的变体（基于聚酯；脂族基于聚酯；基于聚醚基；脂族基于聚醚等）。最优选的是具有大约700 psi或更高的100%伸长模量的脂族聚氨酯分散体，特别优选的范围是700 psi至大约3000 psi。更优选的是具有大约1000 psi或更高，再更优选大约1100 psi或更高的100%伸长模量的脂族聚氨酯分散体。最优选的是具有1000 psi或更高，优选1100 psi或更高的模量的脂族基于聚醚的阴离子聚氨酯分散体。

当本公开的纤维材料包含粘合剂时，特定纤维材料包含的粘合剂总重量优选为纤维 + 粘合剂重量的大约2重量%至大约50重量%，更优选大约5重量%至大约30重量%，更优选大约7重量%至大约20重量%，最优选大约14重量%至大约20重量%。较低的粘合剂含量适合织造/针织织物，其中大于0但小于纤维 + 粘合剂重量的10重量%的聚合物粘合剂含量通常最优选，但这无意构成严格限制。例如，酚类/PVB浸渍的织造芳族聚酰胺织物有时以大约20%至大约30%的更高树脂含量制造，尽管大约12%含量通常优选。在这方面，通常在用聚合物粘合剂涂布织造织物的纤维之前进行织物的编织或针织，其中此后将该织物用粘合剂浸渍。

将聚合物粘合剂材料施加到纤维由此用粘合剂浸渍纤维材料（纤维材料层片/层）的方法是公知的并且是本领域技术人员容易确定的。术语“浸渍”在本文中被认为与“包埋”、“涂布”或以其它方式施加聚合物涂层同义，其中该聚合物材料扩散到纤维层片/层中而非简单位于该层片/层的表面上。可以使用任何适当的施加方法施加该聚合物粘合剂材料，且“涂布”之类术语的特定使用无意限制将其施加到长丝/纤维上的方法。可用的方法包括例如将聚合物或聚合物溶液喷涂、挤出或辊涂到纤维上以及将纤维传送经过熔融聚合物或聚合物溶液。最优选的是用聚合物粘合剂材料基本涂布或包封各个独立纤维并覆盖所有或基本所有纤维表面积的方法。

根据本公开，无论用于将各独立部分的层片相互连接的方法如何，在压力下，即通过低压固结/层压或通过高压模制、使用中间粘合剂或通过使用现有聚合物粘合剂涂料作为有助于将不同部分粘合在一起的粘合剂将该复合制品的所有部分（即第一纤维材料层、第二纤维材料层、任选第三纤维材料层和任何其它附加的任选纤维材料层）粘合在一起，其中形成固结的一体复合制品。这尤其排除缝合作为将不同部分接合在一起的唯一手段。已经发现，通过粘合剂模制或粘合剂固结将部分粘合在一起会提高不同部分之间的层间强度，这意味着各材料层之间的较大剥离强度，固结复合材料的较大刚度和固结复合材料的较高抗撕裂性。

最优选进行层的加压合并以使用于将第一纤维材料层和第二纤维材料层粘合在一起的粘合剂渗入第一纤维材料层。在这方面，粘合剂渗入第一纤维材料层意味着该粘合剂在形成第一纤维材料层的至少第一纤维层片的纤维上和之间，第一纤维材料层的所述第一纤维层片是最靠近第二纤维材料层的表面的纤维层片。但是，该粘合剂不应完全渗透第一纤维材料层。该粘合剂完全渗透第一纤维材料层是不合意的，因为其会影响第一纤维材料层的最外表面的外观，并可能不能满足军用标准MIL-DTL-32439的要求。

粘合剂没有完全渗透的此类渗入可以例如通过对第二纤维材料使用非织造织物，优选包含多个单向取向纤维的层片的非织造织物实现，所述层片被聚合物基质浸渍。在这一实施方案中，如果在第一和第二纤维材料层之间不添加单独粘合剂，第二纤维材料层的基质会在一定程度上扩散到第一纤维材料层中。如果在第一和第二纤维材料层之间添加单独粘合剂，第二纤维材料层中的基质的存在会在一定程度上阻挡该粘合剂扩散到第二纤维材料层中，以迫使其部分进入第一纤维材料层。

在一个替代性实施方案中，当第二纤维材料层包含织造织物时，可以实现中间粘合剂渗入第一纤维材料层。在这样的实施方案之一中，用功能类似于非织造织物的基质的聚合物基质浸渍织造纤维层片，以迫使该粘合剂进入第一纤维材料。在第二纤维材料为织造织物的另一实施方案中，通过选择织造织物，其中第二纤维材料的织造密度大于第一纤维材料的织造密度，迫使该粘合剂进入第一纤维材料层中。特别地，第二纤维材料的织造密度与第一纤维材料层的织造密度的比率优选为至少1.5:1，更优选至少2.0:1，再更优选至少2.5:1，最优选至少3:1。

在第二纤维材料包含基于带的织造材料的一个实施方案中，这样的基于带的织造纤维材料在经向带和纬向带之间具有较少空间，由此减少该织造织物的经向带之间和纬向带之间的空间，并由此在固结或模制过程中阻止粘合剂的迁移。

尽管第一纤维材料层和第二纤维材料层的表面最优选使用现有聚合物基质或其它现有纤维涂层作为粘合剂互相直接粘合，但这些层也可以互相间接粘合，其中使用单独的中间粘合剂，包括粘合剂膜或中间粘合织物（如粘合网或粘合稀松织物（scrim））或另一类型的中间粘合剂材料将层粘合在一起。在这方面，合适的粘合剂非排他性地包括弹性体材料，如聚乙烯、交联聚乙烯、氯磺化聚乙烯、乙烯共聚物、聚丙烯、丙烯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、天然橡胶、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、多硫化物聚合物、聚氨酯弹性体、聚氯丁烯、使用本领域中公知的一种或多种增塑剂（如邻苯二甲酸二辛酯）的塑化聚氯乙烯、丁二烯丙烯腈弹性体、聚(异丁烯-共聚-异戊二烯)、聚丙烯酸酯、聚酯、不饱和聚酯、聚醚、含氟弹性体、有机硅弹性体、乙烯共聚物、热塑性弹性体、酚醛塑料、聚缩丁醛、环氧聚合物、苯乙烯类嵌段共聚物，如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯类型，和本领域中传统已知的其它合适的粘合剂组合物。其它特别优选的粘合剂包括甲基丙烯酸酯粘合剂、氰基丙烯酸酯粘合剂、UV固化粘合剂、氨基甲酸酯粘合剂、环氧粘合剂和上述材料的共混物。其中，包含聚氨酯热塑性粘合剂，特别是一种或多种聚氨酯热塑性塑料与一种或多种其它热塑性聚合物的共混物的粘合剂是优选的。最优选的聚氨酯粘合剂包含聚醚脂族聚氨酯。此类粘合剂可以例如以热熔体、膜、糊料或喷雾的形式或作为双组分液体粘合剂施加。由这些或其它粘合剂聚合物形成的多孔膜以及此类粘合剂聚合物的条或此类粘合剂聚合物的不连续熔融粉末也合适。

合适的粘合网或粘合稀松织物非排他性地包括不连续热塑性网、有序的不连续热塑性网、非织造不连续粘合织物和非织造不连续粘合稀松织物。最优选的粘合网/稀松织物是热活化的非织造粘合网，如可购自Spunfab, Ltd, of Cuyahoga Falls, Ohio的SPUNFAB®（Keuchel Associates, Inc.注册的商标）。可购自Protechnic S.A. of Cernay,France的THERMOPLAST™和HELIOPLAST™网、网状物和膜也合适。在所有上述这些中，最优选的是聚酰胺网，特别是SPUNFAB®聚酰胺网。SPUNFAB®聚酰胺网具有通常大约75℃至大约200℃的熔点，但这不是限制性的。

在形成各材料层部分时以及在形成将所有纤维材料层合并成单个一体复合制品的本公开的固结复合制品时，将所有层片和/或材料层彼此叠加以形成堆叠体，接着将多个层片和/或多个层一次性固结在一起。可以使用本领域中的传统技术将层片/层合并成单层复合结构，其如上所述包括低压固结技术和高压模制技术，存在或不存在热。

在优选实施方案中，叠加的非织造纤维层片（单向或毡制）、织造织物层片、针织织物层片或其组合的各堆叠体在热和压力下或通过各纤维层片的涂层互相粘合而合并，由此形成单层整体元件。固结纤维层片/层的方法是公知的，如通过美国专利6,642,159中描述的方法。尽管固结可通过干燥、冷却、加热或其组合在无压力的情况下发生，但为了层的最佳粘合，加压固结是优选的。在这方面，固结可以在大约50℃至大约175℃，优选大约105℃至大约175℃的温度下和在大约5 psig（0.034 MPa）至大约2500 psig（17 MPa）的压力下进行大约0.01秒至大约24小时，优选大约0.02秒至大约2小时。在加热时，可以使存在的聚合物粘合剂涂层发粘或流动而不完全熔融。通常，如果使聚合物粘合剂材料熔融，需要相对较小的压力就能形成复合材料，而如果仅将粘合剂材料加热至粘附点，通常需要更大压力。如本领域中传统已知的，可以在轧光辊组（calendar set）、平板层压机、压机或高压釜中进行固结。也可以通过在置于真空下的模具中真空模制材料来进行固结。真空模制技术是本领域中公知的。最通常，用粘合剂聚合物将多个正交纤维网“胶粘”在一起并经过平板层压机以改进粘合的均匀性和强度。

可以通过在合适的模制装置中在热和压力下在大约50 psi（344.7 kPa）至大约5,000 psi（34,470 kPa），更优选大约100 psi（689.5 kPa）至大约3,000 psi（20,680 kPa），最优选大约150 psi（1,034 kPa）至大约1,500 psi（10,340 kPa）的压力下模制实现纤维层片的高压合并。或者可以在大约5,000 psi（34,470 kPa）至大约15,000 psi（103,410kPa），更优选大约750 psi（5,171 kPa）至大约5,000 psi，更优选大约1,000 psi至大约5,000 psi的更高压力下进行模制。模制步骤可花费大约4秒至大约45分钟。优选的模制温度为大约200℉（~93℃）至大约350℉（~177℃），更优选在大约200℉至大约300℉的温度下，最优选在大约200℉至大约280℉的温度下。模制纤维层片的压力对所得模制品的刚度或柔性具有直接影响。特别地，它们的模制压力越高，刚度越高，反之亦然。除模制压力外，纤维层片的量、厚度和组成以及聚合物粘合剂涂料类型也直接影响复合材料的刚度。

尽管本文中描述的各模制和固结技术类似并且这些术语在本领域中通常可互换使用，但本文所用的“模制”尤其是指通过在分批法中将纤维层片/层粘合在一起的合并方法，而“固结”是指通过在大致连续法中将纤维层片/层粘合在一起的合并方法。此外，模制通常涉及使用模具，如成型模具，或在形成平板时为配套模具（match-die mold），并且不一定产生平面产品。通常在平板层压机、双带或钢带压机、轧光咬送辊组（calendar nip set）中或通过湿层压进行固结以制造软质（柔性）身体装甲织物。此外，如上所述，模制通常在相对较高压力下进行，而固结通常在相对较低压力下进行。但是，这无意构成严格限制并且通常在如本领域技术人员确定的相对较低压力下进行模制程序，如真空模制或高压釜模制。在任一方法中，合适的温度、压力和时间通常取决于聚合物粘合剂涂料的类型、聚合物粘合剂含量、所用方法和纤维类型。

尽管使用粘合法形成多部分复合材料，替代性的非粘合剂接合法也适用于合并多个织造织物、针织织物或毛毡非织造织物以形成各个层部分，即将各个纤维材料层片合并成单一部分（层），接着将多个部分（层）合并成单个多部分（多层）一体复合材料。例如，多个织造织物可以使用3D织造法彼此互连，如通过将经线和纬线水平和垂直编织成织造织物堆叠体。多个织造织物也可以通过机械连接互相接合，如在z-方向上将织物缝合/针刺在一起。类似技术可用于合并多个针织织物。毡制纤维层片可以机械固结，如通过针刺、缝编、水力缠结、空气缠结、纺粘、纺编（spin lacing）等，化学固结如使用粘合剂，或热固结（用纤维点粘合或用具有较低熔点的共混纤维）。优选的毡制固结法是仅针刺或针刺，接着其它方法之一。优选的毛毡是针刺毛毡。

在将第一材料层和第二材料层（存在或不存在任选第三材料层）固结后，获得具有大于大约300 lbs，优选大于大约400 lbs，更优选至少大约500 lbs或更大，最优选至少大约600 lbs或更大的如通过MIL-C-21189狭缝撕裂（slit tear）测试方法测定的抗狭缝撕裂性的复合材料。特别地，本公开的固结复合材料的狭缝撕裂强度高于仅尼龙织物的狭缝撕裂强度。该固结复合材料还表现出至少2 lbs/英寸的第一纤维材料层和第二纤维材料层之间的剥离强度。

在纤维层片固结/模制以形成各个纤维材料部分之前或之后，或在纤维材料层固结/模制以形成本公开的复合制品之前或之后，可以将聚合物膜附着到任何纤维材料层的一个或多个表面上。在这些实施方案中，特别优选的聚合物膜非排他性地包括热塑性聚合物层，包括聚烯烃、聚酰胺、聚酯（特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和PET共聚物）、聚氨酯、乙烯基聚合物、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯辛烷共聚物、丙烯腈共聚物、丙烯酸系聚合物、乙烯基聚合物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、含氟聚合物等，以及它们的共聚物和混合物，包括乙烯乙酸乙烯酯（EVA）和乙烯丙烯酸。其中，聚烯烃和聚酰胺层是优选的。优选的聚烯烃是聚乙烯。可用的聚乙烯的非限制性实例是低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、线性中密度聚乙烯（LMDPE）、线性极低密度聚乙烯（VLDPE）、线性超低密度聚乙烯（ULDPE）、高密度聚乙烯（HDPE），和它们的共聚物和混合物。此类热塑性聚合物层优选非常薄，具有大约1微米至大约250微米，更优选大约5微米至大约25微米，最优选大约5微米至大约9微米的优选层厚度。尽管此类厚度是优选的，要理解的是，可以制造其它厚度以满足特定需要并仍落在本发明的范围内。在将各个纤维层片或纤维材料层合并在一起之前、之中或之后，可以使用公知的技术，如热层压将这样的热塑性聚合物层粘合到该复合材料表面上。通常，通过在足以使层合并成一体结构的热和压力条件下将各层彼此叠加放置来进行层压。层压可以在大约95℃至大约175℃，优选大约105℃至大约175℃的温度、大约5psig（0.034 MPa）至大约100 psig（0.69 MPa）的压力下进行大约5秒至大约36小时，优选大约30秒至大约24小时。这样的热塑性聚合物层也可以任选用如本领域技术人员理解的热胶或热熔体纤维粘合到复合材料表面上。另外，作为聚合物膜的替代物，可以用保护性涂层，如提供拒水性质的涂层涂布纤维材料层的一个或多个表面。如本领域技术人员确定的，合适的涂层非排他性地包括天然橡胶、聚氯乙烯、聚氨酯、有机硅弹性体、含氟聚合物和蜡。特别优选的拒水聚合物涂层非排他性地包括基于含氟聚合物的涂层，如可购自Huntsman LLCof Salt Lake City, Utah的OLEOPHOBOL™拒水剂，和聚氨酯涂层。

在将本公开的复合材料成型为背心或背心外罩制品时，第一纤维材料层的第一表面作为朝外的表面（模块化附件靠着其放置）放置。在这方面，已经意外地发现，在将第一纤维材料层与第二纤维材料层合并时，当第一纤维材料层的纤维与第二纤维材料层的纤维呈+45°和-45°取向时，这两个层的固结组合的尺寸稳定性显著改进。这可以通过从较大的0°/90°织物上斜切部分（cutting sections on a bias）或通过在固结前将层放置在一起时使0°/90°织物相对于另一织物呈+45°/-45°角度物理取向实现。这一优选纤维取向的一个示意性实例在图2中（不按比例绘制）图示说明。当本公开的复合材料用于制造具有如上文论述的无织带构造的防弹背心或背心外罩时，这种纤维层构造特别合意。通过将低韧度第一织物与高韧度第二织物合并并使层取向以使高韧度第二纤维材料层的纤维相对于第一纤维材料层的0°/90°纤维呈+45°/-45°角度，改进缝隙的耐用性（见图1）并显著降低该织物在缝隙的下部边缘伸长和松垂的倾向。

在本公开的最优选实施方案中，由包含、基本由或由直接或间接粘合到包含由多个单向聚乙烯纤维或芳族聚酰胺纤维层片形成的非织造织物的第二纤维材料层的第一织造尼龙纤维材料层组成的复合材料形成背心外罩制品，所述第二纤维材料层粘合到包含单个织造织物层片或多个单向聚乙烯纤维或芳族聚酰胺纤维层片的第三纤维材料层，并进一步包括粘附到第三纤维材料层的最外表面的聚合物膜。在这方面，第三纤维材料层的最外表面上的聚合物膜构成背心外罩制品的最内层。

为了进一步改进本公开的复合材料的耐久性而不形成重量过大的制品，本公开的各纤维材料部分也优选具有大约400克/平方米或更低，更优选大约300克/平方米或更低，再更优选大约200克/平方米或更低，再更优选大约150克/平方米或更低，再更优选大约125克/平方米或更低，再更优选大约115克/平方米或更低，再更优选大约110克/平方米或更低，再更优选大约105克/平方米或更低，再更优选大约100克/平方米或更低，最优选大约95克/平方米或更低的面密度，最优选的面密度范围为大约15克/平方米至大约95克/平方米或大约30克/平方米至大约95克/平方米。在一个特别优选的实施方案中，第一纤维材料层具有大约200克/平方米至大约400克/平方米的面密度，第二纤维材料层具有大约15克/平方米至大约110克/平方米，更优选大约30克/平方米至大约110克/平方米的面密度。在优选实施方案中，第一纤维材料、第二纤维材料、任选第三纤维材料和任何附加的任选层或材料总体产生具有大约60克/平方米至大约800克/平方米，更优选大约100克/平方米至大约600克/平方米，最优选大约200克/平方米至大约500克/平方米的总组合面密度的复合材料。

在这方面，第一纤维材料层最优选具有大于整个复合制品的总组合面密度的50%的面密度，特别是在仅包括两个纤维材料层的复合材料中。在一个实施方案中，第一纤维材料层的面密度大于所有组合层的总组合面密度的大约60%。在另一实施方案中，第一纤维材料层的面密度大于所有组合层的总组合面密度的大约70%。在最优选的实施方案中，第一纤维材料层构成组合的所有复合制品层的总组合面密度的大约60%至大约75%，第二纤维材料层构成所有复合制品部分的总组合面密度的大约20%至大约30%，且任选的第三纤维材料层当存在时优选构成所有复合制品层的总组合面密度的大约5%至大约10%。

鉴于上述情况，具有较高面密度的材料层不一定比具有较低面密度的材料层厚。在这方面，厚度取决于将纤维层片固结/模制在一起时施加的压力程度和各个纤维层片中的纤维重叠程度。各纤维材料部分的厚度通常对应于单个纤维的厚度和并入该复合材料中的纤维层片/层的数量。优选的织造织物、针织织物或毡制非织造织物具有每层片/层大约25微米至大约600微米，更优选大约50微米至大约385微米，最优选每层片/层大约75微米至大约255微米的优选厚度。优选的双层片单向非织造织物复合材料具有大约12微米至大约600微米，更优选大约50微米至大约385微米，最优选大约75微米至大约255微米的优选厚度。

下列实施例用于举例说明本公开的优选实施方案：

实施例1

通过将下列材料固结在一起，形成复合材料：

1)用正交经向和纬向（纬线）纤维（具有500或1000的旦数）以平纹组织形式织造并具有35根经向纤维 × 28根纬向纤维的织物经纬密度的织造CORDURA®尼龙织物的单层片层；和

2) 由0°/90°配置的两个交叉层叠的非织造聚乙烯纤维层片制成的预固结双层片非织造织物层，相邻层片中的纤维彼此呈90°（或大约90°）纵向取向并且固结成整体层。

非织造织物的各层片独立地由被聚氨酯粘合剂涂布的单向取向的平行SPECTRA®超高分子量聚乙烯纤维的阵列形成。该聚乙烯纤维的韧度为37克/旦且各纤维层片中的树脂含量为大约16%，且非织造织物层具有小于100克/平方米的面密度。

将织造尼龙织物和非织造聚乙烯织物层彼此共延堆叠，将织造尼龙织物置于非织造聚乙烯织物上以使所有纤维层片中的纤维的纵向取向彼此呈+45°/-45°取向。将4密尔厚的热塑性聚氨酯粘合剂膜置于这两个织物之间，然后通过在台板印压机中在2777 psi（19.15 MPa）下在280℉（137.77℃）下模制15分钟或通过在更温和的条件下，例如在大约220℉（104.4℃）至大约250℉（121.1℃）的温度和大约100 psi（689.5 kPa）的压力下固结，将织造尼龙和非织造聚乙烯合并在一起以形成整体复合制品。

在压制后，然后将该整体复合制品冷却到低于100℉（37.8℃）并从压机中取出，将这两个纤维材料层粘合在一起以使聚氨酯粘合剂渗入织造尼龙织物而不完全将其渗透。然后将该复合制品制成如图1中所示任选具有一个或多个缝隙阵列的背心外罩。

实施例2

重复实施例1，除了该复合制品进一步包含附着到预固结的双层片非织造织物层上的第三纤维材料层，所述第三纤维材料层包含织造SPECTRA®超高分子量聚乙烯纤维的单层片层。此类织造SPECTRA®织物的实例是可获自JPS Composite Materials ofAnderson, SC或其它商业编织商的被称作SPECTRA®织物类型902、903、904、912、952、955和960的那些，其用来自Honeywell International Inc.的SPECTRA®纤维制造。在非织造SPECTRA®织物和织造SPECTRA®织物之间施加中间粘合剂并如实施例1中规定合并这些层。

实施例3

重复实施例2，除了该复合制品进一步包含线性低密度聚乙烯（LLDPE）的膜，将其层压到第三纤维材料层的外表面上。该LLDPE膜具有大约9微米的厚度和大约8克/平方米的面密度，由此形成具有下列构造的多层复合制品：

织造尼龙织物（0°/90°正交纤维）/+45°单向非织造UHMW PE层片/-45°单向非织造UHMW PE层片/织造PE织物（0°/90°正交纤维）/LLDPE膜。

这种固结复合构造具有如通过MIL-C-21189狭缝撕裂测试方法测定的大于大约300 lbs的抗狭缝撕裂性和至少2 lbs/英寸的在织造尼龙织物层和非织造聚乙烯织物之间的剥离强度。

尽管已参照优选实施方案特别显示和描述了本发明，但本领域普通技术人员容易认识到，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下作出各种变动和修改。权利要求书旨在被解释为涵盖所公开的实施方案、上文已论述的那些替代方案和它们的所有等同物。

Claims (11)

1.两层的复合材料，其包含：

包含一个纤维层片的第一纤维材料层，所述第一纤维材料层包含具有通过ASTM D2256测量的10克/旦或更小的韧度的纤维；和

粘合到第一纤维材料层的第二纤维材料层，所述第二纤维材料层包含一个或多个纤维层片，所述第二纤维材料层包含具有通过ASTM D2256测量的大于10克/旦的韧度的多个复丝纤维；

其中所述第一纤维材料层和所述第二纤维材料层两者的纤维都至少部分用聚合物粘合剂材料涂布；和

其中将第一纤维材料层和第二纤维材料层用所述聚合物粘合剂作为粘合剂直接粘合在一起，其中所述聚合物粘合剂渗入所述第一纤维材料层中但不完全渗透所述第一纤维材料层，并且其中第二纤维材料层具有小于100克/平方米的面密度。

2.权利要求1的复合材料，其中所述第二纤维材料层包含单向取向纤维的多个层片，其中所述第二纤维材料层的各纤维层片中的单向取向纤维以相对于形成所述第一纤维材料层的纤维的纵向方向非平行的纵向方向取向。

3.权利要求1的复合材料，其中所述第一纤维材料层包含织造尼龙织物，且其中所述第二纤维材料层包含织造纤维带。

4.权利要求1的复合材料，

其中所述第一纤维材料层包含具有小于6克/旦的韧度的尼龙纤维；和

其中所述第二纤维材料层包含一个或多个各自包含多个单向取向聚乙烯纤维的非织造纤维层片。

5.权利要求4的复合材料，其中所述第一纤维材料层是一个层片的织造尼龙织物，所述织造尼龙织物包含纤维，其中所述纤维由韧度小于6克/旦的经向尼龙纤维和韧度小于6克/旦的纬向尼龙纤维组成，所述织造尼龙织物具有25根经向纤维/英寸至60根经向纤维/英寸和25根纬向纤维/英寸至60根纬向纤维/英寸的编织密度，和其中各经向尼龙纤维和各纬向尼龙纤维具有500至2000的旦数。

6.权利要求4的复合材料，其中所述第二纤维材料层的非织造纤维层片用聚合物粘合剂浸渍，其中所述聚合物粘合剂完全包封各所述聚乙烯纤维，其中所述第一纤维材料层的面密度大于所述复合材料的50%，其中所述第二纤维材料层具有15克/平方米至95克/平方米的面密度，和其中所述复合材料为具有多个贯穿所述复合材料的缝隙或孔的背心或背心外罩的形式。

7.权利要求1的复合材料，其中所述第一纤维材料层和所述第二纤维材料层各自具有95克/平方米或更小的面密度，和其中所述第一纤维材料层是织造纤维层片和其中所述第二纤维材料层是单个织造纤维层片，和其中所述第二纤维材料层的编织密度与所述第一纤维材料层的编织密度的比率是至少1.5:1。

8.包含权利要求1的复合材料的纤维制品，其中所述制品包含所述复合材料的片材，所述片材具有贯穿所述片材的多个缝隙。

9.形成两层的复合材料的方法，其包括：

a) 提供包含一个或多个纤维层片的第一纤维材料层，各所述层片包含具有通过ASTMD2256测量的6克/旦或更小的韧度的尼龙纤维；

b) 提供包含一个或多个纤维层片的第二纤维材料层，所述第二纤维材料层包含一个或多个非织造纤维层片，所述第二纤维材料层包含具有通过ASTM D2256测量的大于10克/旦的韧度的多个复丝纤维，和其中所述第二纤维材料层的所述各层片的纤维用聚合物粘合剂涂布，和其中所述第二纤维材料层具有小于100克/平方米的面密度；和

c) 采用所述第二纤维材料层的所述聚合物粘合剂在压力下将所述第一纤维材料层直接粘合到所述第二纤维材料层，其中所述聚合物粘合剂渗入所述第一纤维材料层中但不完全渗透第一纤维材料层。

10.两层的复合材料，其包含：

包含一个纤维层片的第一纤维材料层，所述第一纤维材料层包含具有通过ASTM D2256测量的小于6克/旦的韧度的纤维；和

粘合到第一纤维材料层的第二材料层，所述第二材料层包含一个或多个层片，各所述层片包含多个非纤维带，其中所述第二材料层具有小于100克/平方米的面密度；

其中将所述第一纤维材料层和第二材料层用粘合剂粘合在一起，其中所述粘合剂渗入所述第一纤维材料层中。

11.权利要求10的两层的复合材料，其中所述第一纤维材料层的纤维由韧度小于6克/旦的纤维组成。

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