CN1423593A - 强化多层织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种未完成的强化多层织物(11),它能产生一种成品强化多层织物(18),其包括相互平行的线(13)的第一层(12),该第一层(12)在插入一接合层(14)的情况下叠置在同样基本上相互平行的线(13)的至少一第二层(12)上,第一层(12)的线(13)相对于第二层(12)的线(13)被设在不同方向上,并且这两层(12)还通过大量的接结线(15)连接在一起,该接结线(15)由一种热塑性或热固性材料制成,或由一种水溶性的或可溶解在合适溶剂中的材料制成。

Description

强化多层织物及其制备方法
本发明涉及一种强化多层织物及其生产方法。
本发明的织物尤其适于生产防弹背心、防护帽和任何其它保护军需品、碎片等的钝化物件。
众所周知，传统的保护织物包括两层或多层叠置的线，其中每层的线相互平行。
在这两层之间，还设有第三接合层如一种热塑性、热固性膜、毛毡或树脂。
该两线层还通过纺织原料的接结线连接在一起，接结线使两层的线在交叉点接结。这样的接结线即便在压实阶段之后也仍然在产品中看得见。
该织物的传统生产方法具有一个两层或多层的织造阶段和一个随后的压缩或压实阶段，其中，在织造阶段中同时插入接合层。由于叠置层并不相互连接，且在任何情况下都大大阻碍了滑动，所以这样获得的织物具有高的冲击强力。
事实上，当织物受到冲击时，其纤维裂开，这样总的一来，它们就吸收射弹的能量。不过，已注意到，在某些情况下，当织物被射弹击中时，其特性与所设想及在前面描述的情况不同。尤其是，在某些情况下，射弹虽然没有使两叠置层之间发生滑动，但却使构成每层线的原纤维实际上无摩擦地相互滑过。这种现象大大减少了纤维的断裂功，也就大大减少了纤维能通过断裂而吸收的子弹动能。此外，有时射弹没有导致两叠置层之间发生滑动，但却使线分离并穿过织物而使织物分裂。实际上，织物分裂时并未吸收子弹的动能，也就是说，没有相同的纤维被压缩并断裂。而且，织物并不很平整，因为在织造阶段后仍处在织物中的接结线防止织物在随后的压缩阶段中被均匀压实。因此形成的织物就会在两层线与接结线之间的交叉点处收缩。
因此，本发明的一个目的在于通过产生一种强化多层材料来克服上述的技术缺陷，其中，构成每根线的原纤维不可能相互滑过或不可能在任何情况下高摩擦地相互滑过。
本发明的另一个目的在于产生这样一种强化多层材料，其中，构成单层的线不会因为射弹的作用相互挪开。这样一来，由于纤维不移动，织物就不可能松散，因子弹断裂的纤维便吸收子弹的动能。
本发明的又一个目的在于产生这样一种多层织物，即，其基本上是均匀的，尤其是没有接结线形成的许多收针(narrowings)。
本发明的再一个目的还在于产生一种制造所述类型的多层织物的方法。
本发明的还有一个目的在于产生这样一种强化多层织物及其生产方法，即，其基本上简单、安全、可靠。
本发明的这些和其它目的可通过生产一种如权利要求1所述的强化多层织物并详述一种如权利要求10所述的方法来实现。
此外，本发明的其它特征被限定在从属权利要求中。有利的是，本发明的强化多层织物相对轻且容易穿。此外，它所要求的层数相对于传统织物需要的层数是有限的，但射弹的停止容量(stopping capacity)相等。
例如，可根据等级II NIJ 0101.03的规定节省15％的重量并仅产生9层而非11层来生产防弹背心，而11层对于使用已知织物在等级II内生产的背心是必要的。
本发明强化多层织物的其它特征和优点及其生产方法将参照附图通过下面例证性而非限制性的说明变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明的能产生强化成品织物的未完成的织物的一部分的俯视图，具有两层叠置的平行纤维层；
图2示出了每层单纤维的放大剖面透视图；
图3示出了沿图1中线III-III形成的一个剖面；
图4示出了本发明成品织物的一个剖面；
图5示出了用本发明的织物制成的防弹背心的透视图。
参见图1-3，示出了在处于压实阶段之前的局部生产阶段，即未完成的强化多层织物的一部分。该部分整体上由参考标号11表示。
未完成的织物11包括两层线13的层12，线13都平行地位于每层12内。在一个例证性而非限制性的实施例中，一层12的线13改为相对于另一层12的线13被设定在不同的方向上并与之成90度的角。
一附加的接合层14被包括在该两层12之间，其使层12保持在一起并防止层12相互滑过。此外，未完成的织物11还具有大量接结线15，其一起工作以使两层12保持在一起不分散。或者，接结线15使一层12的线13与另一层12的线13在所述线13的交叉区域线接结。
在本发明优选的且是例证性而非限制性的实施例中，一接合层14被设置在两层12之间，该接合层14由一种热塑性或热固性材料的薄皮或薄膜或毛毡或粉末构成。或者，每根线13可被合适的树脂预浸渍，且在这样的情况下，中间薄皮或薄膜可有可无。尤其可从图2看出，线13由大量交织的原纤维16组成而成形，并通过一种热塑性或热固性类型的树脂基体17或其混合物连接在一起。该浸渍阶段使构成线13的单个原纤维16能均匀地工作，从而阻止单根线13的原纤维16无摩擦地相互滑过。实际上，原纤维16之间的分层表面随着断裂功的增加而增大。接结线15由热塑性或热固性的材料或水溶性或可溶解在合适溶剂中的材料制成。图4示出了终止生产过程时的成品织物，其中，本发明的织物整体上由参考标号18表示。
与已描述的部件相同或相似的部件使用相同的标号。尤其是，成品织物18包括两层通过接合层14连接的线13的层12。单根线13的原纤维16沉陷在基体17中。显然，成品织物18没有接结线15，因为由热塑性和/或热固性材料或可溶解的材料制成的接结线15变成了层14的一部分或者被溶液去除。
本发明的织物18是通过如下所述的一种方法制得的，且其也是本发明的保护主题。本发明拟定了一个初始织造阶段以形成具有接结线15的未完成织物11，接结线15由热塑性或热固性材料或水溶性或可溶解在合适溶剂中的材料制成。可在连续式织造的已知多轴向机器上执行该织造阶段。
接着通过使用一种热塑性或热固性树脂或其混合物在该阶段后执行未完成织物11的第二浸渍阶段。
该第二阶段是通过穿过一条总体或局部浸渍的浸渍线、喷雾或其它形式进行的。浸渍液体由一种包含使树脂溶解或分散的液体的混合物构成。优选该混合物包括一种溶剂比如酮、乙醇、芳烃溶剂或烃、水、石蜡或其混合物。
该混合物具有极低的粘度，这样树脂就能渗透到线13内，并在内部覆盖所有的原纤维16，原纤维16构成织物中的单根线13。
在一个不同的实施例中，通过使一种热塑性和/或热固性材料与织物的两面结合来进行浸渍。所施涂的树脂量占线13重量的0.5％直至150％。不过，在优选实施例中，所施涂的树脂量为重量的0.5％-20％。在第三干燥阶段中，织物在前一织物后通过一个烘箱或一条使溶剂蒸发的线路。在第四压实阶段中，织物在前一织物后在常规方法中的压力和温度下被压制和压实。例如，压力可在105Pa和108Pa之间变化，而温度可在25℃和250℃之间变化。最后，在第五方法阶段中，成品织物18按规定的形状和尺寸被切割。或者，根据一个不同的方法实施例，线13通过采用一种可替换的并且基本上与前述用于织物18的浸渍方法相同的浸渍工序被预浸渍热塑性和/或热固性树脂。在这样的情况下，织造阶段是在预浸渍阶段后进行的，随后进行前述的工艺阶段。
在本发明的一个优选实施例中，设在两层12之间的薄膜或附加的接合层14具有的弹性模量至少比树脂基体17的弹性模量大10％，从而防止层12相互滑过。
而且，插入层14必须仅浸渍单根线13的一部分以能完成其作用，该线13的部分放置在上层12上并与下层12的每根线13邻接，与此同时使基体17浸渍线13的剩余部分也是重要的。
这样一来，根据本发明，强化多层织物就获得不间断生产制造的防弹织物的特性，从而防止防弹线13相对应的两层12相互滑过，并允许组成每根纤维线13的所有原纤维16通过原纤维16与树脂17的完全分离而使射弹停止。
因此，通过使用位于单向防弹纤维的邻接层之间的薄膜或接合元件，其在多轴向机器的织造阶段期间被插入，并在织造阶段中将薄膜加到两层之间后通过使用纤维层的接合元件、且随后给那些未被所述薄膜覆盖的纤维部分施涂树脂，就使作为本发明目的的防弹织物满足了上述功能。
随后的整个织物的压缩阶段使与两层12间的纤维相接触的表面得到紧固，并浸渍了未被薄膜浸渍的纤维部分。
尤其是，接合层14和基体17的机械性能不同，以便在防弹纤维的不同部分上获取不同的功能，且它们最后不混合或者仅在有限的接触区域中部分地混合在一起。
已采用本发明的织物制造防弹背心并将其用于作试验。下面包含的结果与采用传统类型的织物制造的防弹背心进行的相同试验中获得的结果有关。
采用9mm口径的DAG型子弹，重123格令(grs)，下表包含有50％的子弹被每一织物(与前述织物的重量相等)停止的速度(用V50表示)：
                                 表
9mm.#9×19 DAG RWS 新织物 已知织物
 V50  510m/s  460m/s
 射弹的动能  1040J  840J
可看出，与在相同条件下用已知材料制成的背心相比，采用本发明织物制成的防弹背心能使动能增加23.8％、初速度增大10％的子弹停止。
实际上，可根据等级II NIJ 0101.03的规定(相对于保护级别)节省15％的重量并仅采用九层叠置层而非传统织物所需的十一层叠置层来制造防弹背心。
本发明除上述提到的之外的改变和变化自然也是可行的，例如，织物还可在层12的两外侧具有一接合层。
实际上已证实本发明的强化多层织物及其生产方法是特别有利的，一方面，除去了未作出任何防弹贡献甚至可能造成破坏的接结线，另一方面，与传统的带有该接结线的织物相比具有更好的防弹性能。事实上，通过使用由热塑性和/或热固性材料制成的接结线，该线并未被除去而是变成了浸渍树脂的一部分。或者是，由可溶性材料制成的接结线因溶剂的存在而在浸渍阶段中被有效地除去。在本发明的织物中，纤维因为无接结线而非常均匀地排列；这就允许在射弹冲击时更好地沿着纤维传播声波，从而提高了织物的防弹性能。此外，线原纤维的浸渍随着形变功的增加而增大了原纤维之间的分层表面；浸渍还防止了每一单层纤维之间的相对移动，从而提高了产品的防弹性能。
因而，可对强化多层织物及其生产方法作出多种落在本发明范围内的改变和变化。而且，所有的细节都可由技术上等价的元件代替。实际上，所使用的材料和它们的尺寸可按照技术要求来调节。

Claims (15)

1.一种成品强化多层织物(18)，包括至少一层相互平行的线(13)的第一层(12)，该第一层叠置在同样相互平行的线(13)的至少一第二层(12)上，所述第一层(12)的所述线(13)被设定在相对于所述第二层(12)的线(13)的不同方向上，其特征在于，所述第一和第二层(12)包括在其侧表面的至少一个部分中被至少一个接合层(14)浸渍的线(13)。
2.如权利要求1所述的多层织物(18)，其特征在于，所述第一和第二层(12)包括被第一接合元件和至少一个具有不同机械性能的第二接合元件浸渍的线(13)。
3.如权利要求1所述的多层织物(18)，其特征在于，线(13)的所述第一和第二层(12)被至少一个接合层(14)覆盖。
4.如权利要求3所述的多层织物(18)，其特征在于，所述线(13)包括被一种树脂基体(17)接合的原纤维(16)。
5.如权利要求4所述的多层织物(18)，其特征在于，所述第一接合元件是由一接合层(14)构成的，该接合层被插在线(13)的两层(12)之间，并至少部分地覆盖了所述线(13)和包含在所述线(13)中的所述原纤维(16)的至少一部分。
6.如权利要求4所述的多层织物(18)，其特征在于，所述第二接合元件浸渍所述原纤维(16)的一部分，该部分未被所述第一接合元件浸渍。
7.如权利要求2所述的多层织物(18)，其特征在于，所述接合元件包括弹性、热塑性或热固性的成分或其混合物。
8.如权利要求2所述的多层织物(18)，其特征在于，所述第一接合元件具有大于所述第二接合元件弹性模量的弹性模量。
9.一种能形成如权利要求1所述的成品多层织物(18)的未完成多层织物(11)，其特征在于，所述第一层(12)的所述线(13)通过一系列接结线(15)连接，该接结线用热塑性或热固性的材料或其混合物或者用水溶性的或可溶解的成分制造。
10.一种制造强化多层织物(18)的方法，包括一个线(13)的至少两层(12)的织造阶段，该两层(12)通过至少一个接合层(14)和许多接结线(15)连接，从而形成初始的未完成织物(11)，一个随后的所述未完成织物(11)的压缩阶段，从而产生所述的成品多层织物(18)，一个最后的切割阶段，其中，在所述织造阶段和所述压缩阶段之间设置有一个用热塑性或热固性树脂的混合物浸渍所述未完成织物(11)的阶段。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述织造阶段之前，设有一个层(12)的所述线(13)的预浸渍阶段。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，通过使所述线(13)穿过总体混合物浸渍或部分浸渍的浸渍线或通过喷雾来进行所述预浸渍和浸渍阶段。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，通过使一种热塑性或热固性膜结合到所述未完成织物(11)的两面上来进行所述浸渍阶段。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，它包括一个通过蒸发烘箱干燥所述织物(11)的最后阶段。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述织造阶段是通过一种利用多轴向纺织机或经编和纬编机(warp and weft looms)的连续织造方法而进行的。
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