DE69907496T2 - Verfahren zur herstellung eines formteils - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines formteils Download PDF

Info

Publication number
DE69907496T2
DE69907496T2 DE69907496T DE69907496T DE69907496T2 DE 69907496 T2 DE69907496 T2 DE 69907496T2 DE 69907496 T DE69907496 T DE 69907496T DE 69907496 T DE69907496 T DE 69907496T DE 69907496 T2 DE69907496 T2 DE 69907496T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solvent
fibers
molded article
fiber
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69907496T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69907496D1 (de
Inventor
Cornelis Floribertus MOKVELD
Hubert Jean BEUGELS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke DSM NV
Original Assignee
DSM NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=19768025&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE69907496(T2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by DSM NV filed Critical DSM NV
Publication of DE69907496D1 publication Critical patent/DE69907496D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69907496T2 publication Critical patent/DE69907496T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/465—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating by melting a solid material, e.g. sheets, powders of fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B29C70/202—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres arranged in parallel planes or structures of fibres crossing at substantial angles, e.g. cross-moulding compound [XMC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2223/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/48—Wearing apparel
    • B29L2031/4807—Headwear
    • B29L2031/4814—Hats
    • B29L2031/4821—Helmets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/12—Applications used for fibers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/911—Penetration resistant layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352—Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352—Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1362—Textile, fabric, cloth, or pile containing [e.g., web, net, woven, knitted, mesh, nonwoven, matted, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24058—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in respective layers or components in angular relation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24058—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in respective layers or components in angular relation
    • Y10T428/24124—Fibers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249924—Noninterengaged fiber-containing paper-free web or sheet which is not of specified porosity
    • Y10T428/249933—Fiber embedded in or on the surface of a natural or synthetic rubber matrix
    • Y10T428/249938—Composite or conjugate fiber [e.g., fiber contains more than one chemically different material in monofilament or multifilament form, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/643—Including parallel strand or fiber material within the nonwoven fabric
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/647—Including a foamed layer or component
    • Y10T442/651—Plural fabric layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/696—Including strand or fiber material which is stated to have specific attributes [e.g., heat or fire resistance, chemical or solvent resistance, high absorption for aqueous compositions, water solubility, heat shrinkability, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstandes, das die Komprimierung von einer oder mehreren Faserschichten, die Polyolefinfasern enthalten, umfaßt. Die Erfindung betrifft auch Formgegenstände, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich sind, und ihre Verwendung in anti-ballistischen Anwendungen.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus WO 97/00766 bekannt. Darin wird beschrieben, daß Verbundstoffe von einer sehr guten anti-ballistischen Qualität in einem Verfahren erhalten werden können, in dem Faserschichten mit ihrer Oberseite bei einer hohen Temperatur und bei einem sehr hohen Druck komprimiert und anschließend unter Druck abgekühlt werden. Die anti-ballistische Qualität wird in der spezifischen Energieabsorption (SEA) ausgedrückt, was eine Maßeinheit für die Menge an Energie ist, die ein Formgegenstand beim Aufprall eines Projektils pro Einheit der Flächendichte des Formgegenstandes absorbieren kann. Die SEA wird durch 0,5 m·v50 2/AD definiert, wobei m die Masse des Projektils darstellt. Die v50 ist die Geschwindigkeit der Projektile, die auf den Formgegenstand abgefeuert werden, bei der 50% der Projektile direkt durch den Formgegenstand hindurchgehen. AD stellt die Flächendichte des Formgegenstandes dar. Unter SEA versteht man hier und nachfolgend die SEA beim Aufprall von einer AK-47 Mild Steel Core (MSC) Kugel, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Jedoch wird eine konstante Größe benötigt, um die anti-ballistische Qualität der Formgegenstände immer mehr zu verbessern. Der Nachteil des bekannten Verfahrens zur Herstellung dieser Formgegenstände besteht darin, daß es oftmals schwierig ist, die erforderlichen sehr hohen Drücke zu realisieren, und daß die antiballistische Qualität der erhaltenen Formgegenstände insbesondere bei relativ nied rigen Drücken inakzeptabel ist. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß es auf UD-Verbundstoffe beschränkt ist. Das Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, das zu Formgegenständen von verbesserter anti-ballistischer Qualität, insbesondere bei denselben oder niedrigeren Drücken, führt.
  • Dieses Ziel wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren überraschenderweise erreicht, indem die Faserschichten 0,02 bis 25 Gew.-% eines Lösungsmittels für das Polyolefin enthalten. Unter dem "Lösungsmittelanteil" versteht man hier und nachfolgend die Menge des Lösungsmittels in Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Polyolefinfasern und des Lösungsmittels in der Faserschicht.
  • Es ist überraschend, daß Lösungsmittel-enthaltende Formgegenstände, die gemäß diesem Verfahren erhalten werden, eine höhere SEA aufweisen, da das Lösungsmittel an sich keine anti-ballistische Wirkung aufweist, und daher nicht zum Schutz beitragen kann, obgleich es die Flächendichte erhöht und daher die SEA verringern sollte. Es ist ebenfalls überraschend, daß Lösungsmittel-enthaltende Fasern zu einer besseren anti-ballistischen Qualität führen, da es bekannt ist, daß die Gegenwart von Lösungsmittel die mechanischen Eigenschaften von Fasern reduziert (insbesondere wegen der höheren Kriechgeschwindigkeit und der niedrigeren Zugfestigkeit und dem niedrigeren Zugmodul), während für eine höhere anti-ballistische Qualität die bestmöglichen mechanischen Eigenschaften erwünscht sind.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Matrixprozentanteil in UD-Formgegenständen geringer gewählt werden kann, ohne jedes Risiko, daß sich die Faserschichten zerlegen, d. h. bei derselben ILSS (interlaminare Scherfestigkeit). Dies erhöht ebenfalls die SEA des Formgegenstandes. UD-Formgegenstände sind Verbundstoffe von Fasern in einer Matrix, in der die Fasern in den Faserschichten in einer Richtung gestreckt sind und in einem Winkel relativ zu den Fasern in den benachbarten Faserschichten vorliegen. Aufgrund der Gegenwart von Lösungsmittel kann der Matrixgehalt um das 2- bis 20fache des Lösungsmittelgehalts auf 10, 15 oder sogar mehr als 20% des ursprünglichen Matrixgehalts reduziert werden. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren, bei dem die Faserschichten in einer Richtung gestreckte Fasern und höchstens 30 Gew.-% Matrix (relativ zu dem Gesamtgewicht der Faserschicht) enthalten, wobei die Richtung der Fasern in den Faserschichten in einem Winkel relativ zu dem der benachbarten Faserschichten ist. In einem am meisten bevorzugten anti-ballistischen Formgegenstand, der nachfolgend weiter beschrieben wird, kann der Matrixgehalt beispielsweise von den normalen Werten zwischen etwa 22 und 30 Gew.-% auf weniger als 20, vorzugsweise mehr als 18 und mehr bevorzugt sogar weniger als 17 Gew.-% verringert werden.
  • Unter "Faser" versteht man einen langen, dünnen Gegenstand, wie ein Monofilament, ein Multifilamentgarn, ein Band, Spinnfasern oder Spinnfasergarne. Die Fasern können im Prinzip jede zufällig ausgewählte Querschnittsform aufweisen. Unter "Faserschicht" versteht man eine flache, sich in zwei Dimensionen ausbreitende, Faser enthaltende Struktur, wie beispielsweise Gewebe, Maschenware, Filz oder Schichten von in einer Richtung gestreckten Fasern. Die Faserschichten können oder können kein Matrixmaterial enthalten. Die Wirkung der Erfindung wird schon mit dem Formgegenstand, der aus einer Einzelschicht besteht, erhalten, aber normalerweise wird ein Formgegenstand ein Stapel von zwei oder mehreren Faserschichten sein, die mittels Komprimierung zusammengepreßt werden. Beispiele von Formgegenständen sind Platten, entweder gebogen oder nicht gebogen, Helme, Brustharnische oder Türfüllungen. Die Formgegenstände, die gemäß der Endung erhalten werden können, sind besonders für die Verwendung in anti-ballistischen Anwendungen geeignet.
  • Verschiedene Polyolefine sind für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Besonders geeignet als Polyolefine sind Homo- und Copolymere von Polyethylen und Polypropylen. Außerdem können die eingesetzten Polyolefine kleine Mengen an ein oder mehreren weiteren Polymeren, insbesondere weitere Alken-1-Polymere, enthalten. Gute Ergebnisse werden erhalten, wenn lineares Polyethylen (PE) als das Polyolefin ausgewählt wird. Unter "linearem Polyethylen" versteht man hier Polyethylen mit weniger als einer Seitenkette pro 100 C-Atomen, vorzugsweise weniger als einer Seitenkette pro 300 C-Atomen, das zudem bis zu 5 Mol-% von ein oder mehreren copolymerisierbaren weiteren Alkenen, wie Propy len, Buten, Penten, 4-Methylpenten oder Octen, enthalten kann. Zusätzlich zu dem Polyolefin kann die Faser kleine Mengen an Zusatzstoffen enthalten, die normalerweise für derartige Fasern verwendet werden, wie Antioxidationsmittel, Spinnveredelungsmittel, Wärmestabilisatoren oder Pigmente.
  • In der Absicht, eine gute anti-ballistische Wirkung zu erhalten, wird die Faser vorzugsweise hochgestreckt. Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter "hochgestreckt" ein Zugmodul von mindestens 500 g/den verstanden. Vorzugsweise beträgt der Zugmodul mindestens 800 und stärker bevorzugt mindestens 1000 und am stärksten bevorzugt mindestens 1200 g/den. Die Zugfestigkeit beträgt bevorzugt mehr als 30 g/den. Die Zugfestigkeit (Festigkeit) und der Zugmodul (Modul) sind definiert worden, und werden, wie in ASTM D885M beschrieben, unter Verwendung einer nominalen Meßlänge der Faser von 500 mm, einer Querstreckgeschwindigkeit von 50%/min und einer Instron-2714-Halterung bestimmt. Die Faser wird bei 31 Drehungen pro Meter vor der Messung verdrillt. Auf der Grundlage der gemessenen Spannungs-Dehnungs-Kurve wird der Modul als Gradient zwischen 0,3 und 1 Dehnung bestimmt. Der Modul und die Festigkeit werden durch das Teilen der gemessenen Zugkräfte (in cN) durch den Titer (in dtex) berechnet, der durch das Wiegen von 10 Metern der Faser bestimmt wurde.
  • Die Polyolefinfaser, insbesondere die Polyethylenfaser, weist bevorzugt eine Grenzviskositätszahl (IV) von mehr als 5 dl/g auf. Vorzugsweise sind die Polyolefinfasern hochgestreckte Polyethylenfasern, die eine Grenzviskositätszahl von mindestens 5 dl/g und einen Zugmodul von mindestens 800 g/den aufweisen. Wegen ihrer langen Molekülketten weisen die Polyolefinfasern eine derartige IV mit sehr guten mechanischen Eigenschaften, wie eine hohe Zugfestigkeit, einen hohen Modul und eine hohe Energieabsorption beim Bruch, auf. Dies ist auch der Grund, warum das Polyolefin noch mehr bevorzugt ein Polyethylen mit einer IV von mehr als 10 dl/g ist. Die IV wird gemäß der Instruktion PTC-179 (Hercules Inc. Rev. Apr. 29, 1982) bei 135°C in Dekalin mit der Auflösungszeit von 16 Stunden bestimmt, wobei das Antioxidationsmittel DBPC in einer Menge von 2 g/l der Lösung vorliegt und die Viskosität bei verschiedenen Konzentrationen auf Konzentration Null extrapoliert wird.
  • Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Faser auch eine Feinheit von weniger als 5 Denier, mehr bevorzugt weniger als 3 Denier, pro Filament auf. Es ist festgestellt worden, daß die ballistischen Eigenschaften für derartige Fasern besser sind.
  • Zur Erreichung der erfindungsgemäßen Wirkung ist es nicht von Bedeutung, wie die Polyolefinfaser hergestellt worden ist. Bekannte Techniken zur Herstellung von hochgestreckten Fasern sind beispielsweise Gel-Spinnen (Smith und Lemstra), Feststoff-Phasenverfahren von unbehandeltem Reaktorpulver (Chanzy und Smith), Extrudieren aus der Schmelze (Ward) oder Extrudieren aus Pulver, das aus einer Lösung umkristallisiert wurde (Kanamoto), unter Verwendung von ein oder mehreren Ziehschritten, um den Grad der Orientierung zu erhöhen.
  • Das Lösungsmittel kann auf und/oder in den Fasern sein und kann zu der Faserschicht in verschiedenen Verfahren zugegeben werden. Es kann durch das Inkontaktbringen der Fasern, die im wesentlichen lösungsmittelfrei sind, wie oben beschrieben, mit dem Lösungsmittel, beispielsweise durch Sprühen, Eintauchen oder Aufreiben, aufgetragen werden. Dies kann vor oder nach dem Bilden der Fasern, die im wesentlichen lösungsmittelfrei sind, zu einer Faserschicht durchgeführt werden. Dies kann ebenfalls durch das Auftragen des Lösungsmittels durch Verteilung des Lösungsmittels auf ein oder mehreren Faserschichten vor der Komprimierung durchgeführt werden. Insbesondere bei der Auftragung auf die Faserschichten und bei niedrigen Lösungsmittelanteilen, etwa in dem Bereich von unter 1 Gew.-%, werden die Fasern vorzugsweise mit einem Gemisch aus dem Lösungsmittel und einem Verdünnungsmittel in Kontakt gebracht, wobei das Verdünnungsmittel nach der Auftragung auf die Fasern entfernt wird. Der Vorteil davon ist eine homogenere Verteilung. Das Verdünnungsmittel ist beispielsweise eine flüchtige Substanz, die durch Verdampfung nach der Verteilung leicht entfernt werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Lösungsmittel in die Faserschichten als ein Ergebnis der Faserschichten, die Lösungsmittel-enthaltende Polyolefinfasern mit einem Lösungsmittelanteil von 0,02 bis 25 Gew.-% enthalten, eingebracht worden. Einer der Vorteile des Lösungsmittels in der Faser ist, daß das Verfahren durch das Abreiben des in den Fasern vorliegen den Lösungsmittels weniger beeinträchtigt wird, und am wichtigsten, daß eine vergleichbare anti-ballistische Qualität bei einem niedrigeren Lösungsmittelanteil erhalten werden kann. In dieser Ausführungsform werden schon bei Lösungsmittelanteilen von 0,02 bis 5 Gew.-% sehr gute anti-ballistische Ergebnisse erzielt.
  • Lösungsmittel-enthaltende Fasern können durch das Inkontaktbringen der Faser mit Lösungsmittel und das Zulassen, daß das Lösungsmittel die Faser durchdringt, hergestellt werden. Der Nachteil davon ist, daß mehrere Verfahrensschritte nötig sind und daß anhaftendes Lösungsmittel entfernt werden muß, um Kontamination zu vermeiden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden derartige Fasern vorzugsweise direkt durch das Spinnen einer Lösung aus Polyolefin und Lösungsmittel, um Filamente zu bilden, und das Ziehen dieser Filamente in einen hochgestreckten Zustand, ohne das in der Faser eingesetzte Lösungsmittel vollständig zu entfernen, hergestellt. In einer mehr bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das Lösungsmittel in die Faserschichten als ein Ergebnis dessen, daß die Faserschichten Lösungsmittel-enthaltende hochgestreckte Polyolefinfasern mit einer Grenzviskosität von mindestens 5 dl/g, einer Zugfestigkeit von mindestens 30 g/den, einem Zugmodul von mindestens 800 g/den enthalten und 0,05 bis 25 Gew.-% eines Lösungsmittels für das Polyolefin (relativ zu dem Gesamtgewicht der Faser) enthalten, eingebracht worden, wobei die Fasern durch Spinnen einer Lösung aus Polyolefin und Lösungsmittel, um Filamente zu bilden, und Ziehen dieser Filamente in einen hochgestreckten Zustand, ohne das in der Faser eingesetzte Lösungsmittel vollständig zu entfernen, hergestellt worden sind.
  • Unter "Lösungsmittel" versteht man hier und nachfolgend eine Substanz, die fähig ist, das betreffende Polyolefin zu lösen. Geeignete Lösungsmittel für Polyolefine sind dem Fachmann bekannt. Sie können beispielsweise aus dem "Polymer Handbook" von J. Brandrup und E. H. Immergut, 3. Auflage, Kapitel VII, Seiten 379–402, ausgewählt werden. Vorzugsweise wird von einem Lösungsmittel mit dem eingesetzten Polyolefin, insbesondere Polyethylen, mit einem Chi-Parameter von weniger als 0,5, stärker bevorzugt weniger als 0,45, noch stärker bevorzugt weniger als 0,4 und am stärksten bevorzugt weniger als 0,35, Gebrauch gemacht. Die Chi-Parameter von Lösungsmitteln werden in dem Handbook of sol. Parameters and other cohesion parameters, 2. Auflage, Allan Barton, S. 386 angegeben. Der Vorteil davon ist, daß die Verbesserung in der Qualität bei demselben Lösungsmittelanteil größer sein kann und mit den nötigen Abänderungen weniger Lösungsmittel erforderlich ist und/oder niedrigere Drücke und Komprimierungszeiten verwendet werden können, um dieselbe Verbesserung der anti-ballistischen Eigenschaften zu erzielen. Beispiele von geeigneten Lösungsmitteln für Polyolefin, insbesondere Polyethylen, separat oder mit einem weiteren kombiniert, sind: Dekalin, Tetralin, Toluol, niedere n-Alkane, wie Hexan, (para-)Xylol, Paraffinöl, Squalen, Mineralöl, Paraffinwachs, Cyclooctan. Vorzugsweise wird Dekalin und am stärksten bevorzugt Paraffinöl verwendet.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren enthalten die Fasern vor der Komprimierung 0,02 bis 25 Gew.-% eines Lösungsmittels für Polyolefin. Lösungsmittelanteile von weniger als 0,02 Gew.-% weisen keine oder so gut wie keine Wirkung auf. Anteile von mehr als 25 Gew.-% stellen den Nachteil dar, daß sie im wesentlichen nicht länger zu der Verbesserung der anti-ballistischen Eigenschaften beitragen oder diese sogar beeinträchtigen. Die SEA erhöht sich gemäß des Lösungsmittelanteils auf ein bestimmtes Optimum des Lösungsmittels, bei dem der Beitrag zu der Energieabsorption nicht länger die Erhöhung in der Flächendichte ausgleicht und die SEA sich verringert. Obwohl Lösungsmittelanteile höher als das Optimum in dem letztendlich erhaltenen Formgegenstand vorteilhaft sein können, da Lösungsmittel billiger als Fasern sind, wird der Lösungsmittelanteil vorzugsweise im Hinblick auf die antiballistische Qualität des Formgegenstandes in einem Optimum ausgewählt. Das Optimum des Lösungsmittelanteils hängt beispielsweise von der Faserkonfiguration, der Qualität des ausgewählten Lösungsmittels und den Komprimierungsbedingungen ab. Um beispielsweise dieselbe Verbesserung in den anti-ballistischen Eigenschaften zu erzielen, sollte die benötigte Menge eines sehr guten Lösungsmittels, wie Paraffin oder Dekalin, niedriger als die benötigte Menge eines Lösungsmittels von niedriger Qualität sein, und die optimale Menge des Lösungsmittels sollte bei einem niedrigeren Druck höher als bei einem hohen Druck sein. Wenn das Lösungsmittel durch seine Verteilung auf den Fasern, die im wesentlichen auf den in einer Richtung ausgerichteten Faserschichten frei von Lösungsmittel sind, aufgebracht worden ist, ist der Lösungsmittelanteil vorzugsweise etwas höher, in der Größenordnung von mehr als 0,5, vorzugsweise mehr als 1 und noch stärker bevorzugt mehr als 1,5 Gew.-%. Beim Komprimieren von Gewebe beträgt der Lösungsmittelanteil vorzugsweise mehr als 1 Gew.-%, stärker bevorzugt mehr als 1,5 Gew.-%, am stärksten bevorzugt mehr als 2 Gew.-% und am stärksten bevorzugt sogar mehr als 3 Gew.-%. Ein Fachmann kann die optimale Menge für jede Bedingung ohne weiteres bestimmen. In der am stärksten bevorzugten Ausführungsform, in der die Faserschichten in eine Richtung gerichtete Lösungsmittel-enthaltende hochgestreckte Polyethylenfasern enthalten und das Lösungsmittel einen Chi-Parameter von weniger als 0,5 aufweist, werden schon bei relativ niedrigen Lösungsmittelanteilen zwischen 0,05 und 5 Gew.-% gute antiballistische Eigenschaften erhalten. Vorzugsweise beträgt der Lösungsmittelanteil der Faserschichten 0,1 bis 2 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,1 bis 1,5 Gew.-%, noch stärker bevorzugt 0,1 bis 1,2 Gew.-% und am stärksten bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-% des Lösungsmittels. Die zuvor genannten Präferenzen richten sich alle auf die Erhaltung der höchst möglichen SEA.
  • Obwohl normalerweise weitere Ausführungsformen nicht ausgeschlossen werden, sind die gesamten Faserschichten in dem Formgegenstand vorzugsweise im wesentlichen dieselben, so daß sich die zuvor genannten Lösungsmittelanteile auf den ganzen Formgegenstand beziehen. Der Lösungsmittelanteil in dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Wahl der zugegebenen Menge ausgewählt. Der Lösungsmittelanteil der Fasern, der Faserschichten oder der Formgegenstände kann in einem bekannten Verfahren bestimmt werden, beispielsweise direkt durch Infrarottechniken oder C13 NMR, oder indirekt durch Entfernen von Lösungsmittel, beispielsweise durch Extraktion oder Dampfraum-Chromatographie oder Kombinationen der genannten Techniken.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Lösungsmittel ein flüchtiges Lösungsmittel. Das flüchtige Lösungsmittel kann in dem Formgegenstand verbleiben. Insbesondere kann es bei dünnen Formgegenständen, beispielsweise bis zu 2 mm, vorzugsweise bis zu 1 mm und stärker bevorzugt bis zu 0,5 mm, vorteilhaft sein, ein flüchtiges Lösungsmittel zu verwenden und es nach der Komprimierung vollständig oder teilweise aus dem Formgegenstand zu entfernen. Folglich kann eine höhere SEA erzielt werden. Vorzugsweise beträgt der restliche flüchtige Lösungsmittelanteil in dem so erhaltenen Formgegenstand letztendlich weniger als 2%, stärker bevorzugt mindestens 1,5%, und am stärksten bevorzugt mindestens 1%, da dann weniger Gefahr von plastischer Verformung, Blasenbildung, Abblättern oder Geruch besteht.
  • In der Praxis ist es jedoch oftmals schwierig und ökonomisch unattraktiv, das Lösungsmittel zu entfernen, insbesondere bei dickeren Formgegenständen. Das gesamte oder ein Teil des Lösungsmittels verbleiben daher vorzugsweise in dem Formgegenstand. In einer stärker bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform, insbesondere bei dickeren Formgegenständen, ist das Lösungsmittel ein nichtflüchtiges Lösungsmittel. Der Vorteil davon im Vergleich zu flüchtigen Lösungsmitteln ist, daß dort weniger Gefahr von Blasenbildung besteht, und daß der Formgegenstand eine bessere Stabilität aufweist, infolgedessen die anti-ballistische Qualität der erhaltenen Formgegenstände ebenfalls auf einem hohen Niveau für einen längeren Zeitraum verbleibt. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Formgegenstand nicht so schlecht riecht und nicht toxisch oder ein Gesundheitsrisiko ist, was insbesondere für den Körperschutz wichtig ist. Unter einem "nicht-flüchtigen Lösungsmittel" versteht man ein Lösungsmittel, das bei einer Temperatur unter der Polyolefin-Schmelztemperatur so gut wie nicht verdampft. Vorzugsweise handelt es sich um Lösungsmittel mit einer Siedetemperatur, die im wesentlichen vorzugsweise 50 bis 100 Grad höher ist als die Faser-Schmelztemperatur. Am stärksten bevorzugt ist das Lösungsmittel ein nicht-flüchtiges Paraffin. Der Vorteil ist, daß ein nicht-flüchtiges Paraffin, insbesondere Paraffinöl (oder Mineralöl), ein relativ gutes Lösungsmittel ist, das die zuvor genannten Vorteile mit einem minimalen Risiko an reduzierter Stabilität des Formgegenstandes aufweist. Das Lösungsmittel kann ebenfalls ein Gemisch aus ein oder mehreren geeigneten Lösungsmitteln sein. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Lösungsmittel ein Gemisch aus einem nicht-flüchtigen Lösungsmittel, insbesondere Paraffin, und einem flüchtigen Lösungsmittel, wobei die Konzentration des flüchtigen Lösungsmittels in dem gebildeten Formgegenstand höchstens 2%, stärker bevorzugt höchstens 1,5% und am stärksten bevorzugt höchstens 1% (relativ zu dem Gesamtfasergewicht) beträgt. Das Gemisch hat den Vorteil einer besseren Lösungsmittelqualität als die nichtflüchtige Lösungsmittelkomponente und einer guten Stabilität.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die höchst möglichen Drücke, wie beispielsweise in WO 97/00766 beschrieben, verwendet. Die angegebenen Drücke variieren von 10 bis 165 bar. Die Komprimierungstemperatur wird hoch ausgewählt, aber nicht so hoch, daß es als Folge des Weichmachens und Schmelzens der Fasern die erneute Verminderung der ballistischen Eigenschaften verursacht. WO 97/00766 beschreibt eine Komprimierungstemperatur für Polyethylenfasern zwischen 110 und 130°C. In der Regel wurden 125°C als eine sichere obere Grenze genommen. Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß die besten Ergebnisse bei noch höheren Temperaturen in Kombination mit noch höheren Drücken in Gegenwart eines Lösungsmittels in den Faserschichten erhalten werden. In dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Lösungsmittelanteil vorzugsweise 0,05 bis 5 Gew.-%, wobei die Komprimierungstemperatur höher als 125°C und der Druck höher als 165 bar ist. Es ist überraschend, daß derartige gute Ergebnisse mit der zuvor genannten Kombination von Komprimierungsbedingungen erhalten werden können, da keine nennenswerte Erhöhung der Eigenschaften bei einem Druck über 165 bar beobachtet wurde, wobei andererseits eine Verschlechterung der Eigenschaften normalennreise bei einer Temperatur über 125°C auftritt. Vorzugsweise ist die Komprimierungstemperatur mit zunehmender Präferenz von höher als 130, 135, 140, 145 oder sogar 150 Grad, kombiniert mit Drücken mit zunehmender Präferenz von höher als 175, 200, 250, 275 oder sogar 300 bar. Die höchsten Ergebnisse wurden bei 150°C und 300 bar in Gegenwart von 0,05 bis 2 Gew.-% Dekalin oder Paraffin erhalten. UD-Verbundstoffe, die gemäß dem Verfahren hergestellt werden, weisen sehr gute ballistische Eigenschaften von bis zu 145 J/m2/kg und höher auf.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Formgegenstand, der gemäß dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Formgegenstand, der ein oder mehrere Faserschichten umfaßt, die auf der Oberseite miteinander komprimiert werden und die Polyolefinfasern und 0,05 bis 25 Gew.-% eines Lösungsmittels für das Polyolefin enthalten. Bevorzugte Ausführungsformen für den anti-ballistischen Gegenstand gehen direkt aus den bevorzugten Ausführungsformen des oben beschriebenen Verfahrens hervor und sind daher ebenfalls darin beschrieben worden. Die erfindungsgemäßen Formgegenstände weisen einen höheren Schutzgrad (bei derselben Flä chendichte) als die bekannten Formgegenstände auf. Vorzugsweise beträgt die SEA des Formgegenstandes beim Aufprall einer AK47 MSC-Kugel zumindest 115 J/kg/m2, bevorzugt mehr als 120 J/kg/m2, und noch stärker bevorzugt mehr als 135 J/kg/m2 und am stärksten bevorzugt mehr als 145 J/kg/m2.
  • Die beste Ausführungsform ist ein Formgegenstand, der eine oder mehrere Faserschichten enthält, die jeweils an ihrer Oberseite miteinander komprimiert wurden und die hochgestreckte Polyethylenfasern und höchstens 30 Gew.-% eines Matrixmaterials (relativ zu dem Gesamtgewicht der Faserschicht) enthalten, wobei die Fasern in den Faserschichten in einer Richtung gestreckt sind und in einem Winkel relativ zu den Fasern in den benachbarten Faserschichten vorliegen, wobei die Fasern eine Grenzviskosität von mindestens 5 dl/g, einen Zugmodul von mindestens 800 g/den, eine Feinheit von weniger als 5 Denier pro Filament und 0,05 bis 5 Gew.-% eines nicht-flüchtigen Lösungsmittels aufweisen, wobei der Formgegenstand eine spezifische Energieabsorption bei Aufprall einer AK47-MSC-Kugel von mindestens 115 J/kg/m2 aufweist.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Formgegenstandes in anti-ballistischen Anwendungen wie Helmen, Türfüllungen, Boden-, Sitz- oder Türpanzerungen in Autos, Panzern, Kampfhubschraubern oder eingefügten Platten in kugelsicheren Westen.
  • Obwohl diese Beschreibung ausschließlich anti-ballistische Formgegenstände beschreibt, die Polyolefinfasern und ein Lösungsmittel für das Polyolefin enthalten, sind die Lehren ebenso auf weitere Formgegenstände, die lösliche Fasern und ein Lösungsmittel für die entsprechenden Fasern enthalten, anwendbar.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele erläutert.
  • Gewebe: Vergleichsexperiment A
  • SK76-Dyneema®-Garn ohne Paraffin wurde in ein einfaches Gewebe mit 8 Fäden/cm in Kett- und Schußfäden gewebt. Die Flächendichte des Gewebes betrug 318 g/m2. Zwanzig Schichten dieses Gewebes wurden komprimiert, um flache Bahnen bzw. Platten mit einem 60 Mikron Stamylex-(LLDPE)-Film zwischen jeder Schicht zu bilden. Der Druck betrug 10 bar, die Temperatur betrug 125 °C und die Komprimierungszeit betrug 20 min. Nach dieser Komprimierungszeit wurden die Bahnen, während der Druck gehalten wurde, abgekühlt. Die V50 wurde gemäß dem Stanag-2920-Standardtest unter Verwendung von 17-Korn-FSP bestimmt. Die V50 betrug 532 m/s, was einer Energieabsorption (SEA) von 21,4 J/kg/m2 entspricht.
  • Die Eigenschaften des eingesetzten SK76-Fadens sind:
    Festigkeit: 36,0 cN/dtex
    Modul: 1180 cN/dtex
  • Die Festigkeit und der Modul wurden unter Verwendung einer Zwick-Zugversuchsvorrichtung mit Instron-2714-Halterungen, einer Halterlänge von 500 mm und einer Testziehgeschwindigkeit von 250 mm/min bestimmt. Der Modul wurde bestimmt und lag zwischen 0,3 und 1%.
  • Gewebe: Beispiel 1
  • SK76-Dyneema®-Garn mit einem partikulären Paraffinanteil wurde mittels Gelspinnen unter den Bedingungen, die normalerweise für SK76 verwendet werden, aus einem Lösungsmittel, zu dem eine partikuläre Menge von Paraffin zugegeben worden ist, hergestellt. Dünnflüssiges Paraffin von Merk mit einer dynamischen Viskosität von 25 bis 80 MPa·s und einer Dichte von 0,818 bis 0,875 g/cm3 wurde als das Paraffin verwendet. Der vorgegebene Paraffinanteil wurde auf Grundlage des Prozentsatzes von Paraffin, das bei vollständiger Erhaltung des Paraffins in der Faser während des Faserherstellungsverfahrens zu dem Lösungsmittel zugegeben wurde, berechnet.
  • Eine Platte wurde gemäß dem Vergleichsexperiment A hergestellt und getestet, außer daß SK76-Fäden, die ca. 0,8% Paraffinlösungsmittel enthalten, verwendet wurden. Die Festigkeit und der Modul des Garns waren dieselben, wie die des lösungsmittelfreien Garns. Die Flächendichte des Gewebes betrug 302 g/m2. Die resultierende V50 der Lösungsmittel-enthaltenden Platte betrug 560 m/s, was einer Energieabsorption von 24 J/kg/m2 entspricht.
  • Köpergewebe: Vergleichsexperiment B
  • Doppelte Dyneema®-SK76-Garne ohne Lösungsmittel wurden gewebt, um ein Köpergewebe vom 3/1-Typ mit 3,75 Fäden/cm in Kett- und Schußfäden und einem AD von 276 g/m2 zu bilden. 22 Schichten diese Gewebes wurden mit einem 30 Mikron Stamylex-(LLDPE)-Film zwischen den Schichten komprimiert, um Bahnen zu bilden, und wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 beschrieben getestet. Die V50 betrug 534 m/s, was einer SEA von 23,8 J/kg/m2 entspricht.
  • Die Eigenschaften des eingesetzten SK75-Garns (gemessen wie in Vergleichsbeispiel A):
    Festigkeit: 35,1 cN/dtex
    Moldul: 1130 cN/dtex
  • Köpergewebe: Beispiel 2
  • Ein Köpergewebe wie in Vergleichsbeispiel B wurde nur unter Verwendung von SK75-Fasern, die ca. 2000 ppm Dekalin enthalten, wie mit Hilfe der Dampfraum-Chromatographie bestimmt, hergestellt. Obwohl die Fadeneigenschaften dieselben waren, war die V50 der Platten höher, nämlich. 600 m/s, was einer SEA von 28 J/kg/m2 entspricht.
  • UD-Verbundstoff: Vergleichsexperiment C und Beispiele 3 bis 7
  • SK76- und SK75-Dyneema®-Fäden mit verschiedenen Konzentrationen an Paraffin, hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden verarbeitet, um Einzelschichten von in einer Richtung gestreckten Fäden, die in einer Kraton®-Matrix (Isopropen-Styrolcopolymer von Shell) gebunden sind, zu bilden. Vier Einzelschichten wurden in einem UD-Stapel gebildet, in dem die Faserrichtung in jeder Einzelschicht in einem Winkel von 90° in Bezug auf die Faserrichtung in der benachbarten Schicht vorlag. 75 derartige UD-Stapel wurden 35 Minuten bei einer Temperatur von 125 °C und einem Druck von 165 bar komprimiert, um einen anti-ballistischen Formgegenstand zu bilden. Der Formgegenstand wurde, während der Druck gehalten wurde, mit Wasser abgekühlt. Die Formgegenstände wurden gemäß dem Stanag-2920-Standardtest unter Verwendung von AK47 MSC-Kugeln getestet. Die Garneigenschaften sind durch die Zugabe von Paraffin nicht beeinflußt worden.
  • Figure 00140001
  • UD-Verbundstoff: Beispiel 8
  • Ein UD-Verbundstoff wurde hergestellt und gemäß den Beispielen 3 bis 7 getestet, und zwar mit einem AD von 19 kg/m2, mit 0,8 Gew.-% Paraffinöl, und bei einem Druck von 300 bar bei einer Komprimierungstemperatur von 150°C komprimiert. Die Ergebnisse werden in der obigen Tabelle angegeben.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands, umfassend die Komprimierung von einer oder mehreren Faserschichten, die Polyolefinfasern enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschichten 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines Lösungsmittels für das Polyolefin (relativ zu der Gesamtmenge der Polyolefinfasern und dem Lösungsmittel in der Faserschicht) enthalten.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefinfasern Polyethylenfasern mit einem Zugmodul von mindestens 500 g/den, vorzugsweise von mindestens 800 g/den, und einer inneren Viskosität von mindestens 5 dl/g sind.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel durch Verteilen des Lösungsmittels auf einer oder mehreren der Faserschichten vor der Komprimierung aufgebracht worden ist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands nach einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel als ein Ergebnis der Faserschichten, die Lösungsmittel enthaltende Polyolefinfasern mit einem Lösungsmittelgehalt von 0,1 bis 1,5 Gew.-% enthalten, eingeführt worden ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyethylenfasern eine Feinheit von weniger als 5 Denier pro Filament aufweisen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschichten in einer Richtung gestreckte Fasern und höchstens 30 Gew.% Matrix (relativ zu dem Gesamtgewicht der Faserschicht) enthalten, wobei die Richtung der Fasern in den Faserschichten in einem Winkel relativ zu derjenigen der benachbarten Faserschichten ist.
  7. Verfahren zur Herstellung eines antiballistischen Formgegenstands gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein nicht-flüchtiges Paraffin ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines antiballistischen Formgegenstands gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß die Komprimierung bei einem Druck, welcher höher als 165 bar ist, und bei einer Komprimierungstemperatur, welche höher als 125°C liegt, durchgeführt wird.
  9. Formgegenstand, erhältlich gemäß einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formgegenstand 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines Lösungsmittels für das Polyolefin (relativ zu dem Gesamtgewicht der Polyolefinfasern und dem Lösungsmittel in der Faserschicht) enthält.
  10. Formgegenstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die SEA bei Aufprall von einer AK47 MSC-Kugel mindestens 115 J/kg/m2 beträgt.
  11. Formgegenstand, der eine oder mehrere Faserschichten, komprimiert jeweils oben aufeinander, enthält, die hochgestreckte Polyethylenfasern und höchstens 30 Gew.-% eines Matrixmaterials (relativ zu dem Gesamtgewicht der Faserschicht) enthalten, wobei die Fasern in den Faserschichten in einer Richtung gestreckt sind und in einem Winkel relativ zu den Fasern in den benachbarten Faserschichten vorliegen, wobei die Fasern eine innere Viskosität von mindestens 5 dl/g, ein Zugmodul von mindestens 800 g/den, eine Feinheit von weniger als 5 Denier pro Filament und 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines nicht-flüchtigen Lösungsmittels aufweisen, wobei der Formgegenstand eine spezifische Energieabsorption bei Aufprall einer AK47 MSC-Kugel von min destens 115 J/kg/m2 aufweist.
  12. Verwendung des Formgegenstands gemäß einem der Ansprüche 9–11 in antiballistischen Anwendungen.
DE69907496T 1998-10-26 1999-02-24 Verfahren zur herstellung eines formteils Expired - Lifetime DE69907496T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1010399 1998-10-26
NL1010399A NL1010399C1 (nl) 1998-10-26 1998-10-26 Werkwijze voor het vervaardigen van een vormdeel.
PCT/NL1999/000097 WO2000024811A1 (en) 1998-10-26 1999-02-24 Process for the production of a shaped article

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69907496D1 DE69907496D1 (de) 2003-06-05
DE69907496T2 true DE69907496T2 (de) 2004-04-08

Family

ID=19768025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69907496T Expired - Lifetime DE69907496T2 (de) 1998-10-26 1999-02-24 Verfahren zur herstellung eines formteils

Country Status (12)

Country Link
US (2) US7311963B2 (de)
EP (1) EP1124885B1 (de)
CN (1) CN1203113C (de)
AU (1) AU2748799A (de)
CA (1) CA2347673C (de)
DE (1) DE69907496T2 (de)
ES (1) ES2199556T3 (de)
HK (1) HK1042104A1 (de)
IL (1) IL142793A (de)
NL (1) NL1010399C1 (de)
TW (1) TW460378B (de)
WO (1) WO2000024811A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1010413C1 (nl) † 1998-10-28 2000-05-01 Dsm Nv Hooggeoriënteerde polyolefinevezel.
GB0128405D0 (en) 2001-11-27 2002-01-16 Btg Int Ltd Process for fabricating polyolefin sheet
HUE049943T2 (hu) 2003-05-22 2020-11-30 Canco Hungary Invest Ltd Polimer cikkek
AU2003304692B2 (en) * 2004-01-01 2010-05-27 Dsm Ip Assets B.V. Ballistic-resistant article
EP1647615A1 (de) 2004-10-14 2006-04-19 DSM IP Assets B.V. Verfahren zur Herstellung von monofilamentartigen Produkten
EP1647616A1 (de) 2004-10-14 2006-04-19 DSM IP Assets B.V. Verfahren zur Herstellung von monofilamentartigen Produkten
WO2007062090A2 (en) 2005-11-23 2007-05-31 Genentech, Inc. Methods and compositions related to b cell assays
KR101436173B1 (ko) * 2006-03-21 2014-09-01 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. 성형품의 제조 방법 및 이에 의해 수득가능한 성형품
WO2009129175A1 (en) 2008-04-14 2009-10-22 Dow Corning Corporation Emulsions of boron crosslinked organopolysiloxanes
US20110039087A1 (en) * 2008-04-14 2011-02-17 Severine Cauvin Emulsions Of Dilatant Organopolysiloxanes
DE102009034514A1 (de) 2009-07-24 2011-02-03 Lippmann German Ropes Gmbh & Co. Kg Seil und Verfahren zum Herstellen des Seiles
US8236119B2 (en) 2009-08-11 2012-08-07 Honeywell International Inc. High strength ultra-high molecular weight polyethylene tape articles
US8697220B2 (en) 2009-08-11 2014-04-15 Honeywell International, Inc. High strength tape articles from ultra-high molecular weight polyethylene
FR3007230B1 (fr) * 2013-06-17 2015-07-31 Sdmo Ind Procede de communication dans un reseau interconnectant au moins deux groupes electrogenes, et dispositif d’interfacage correspondant.

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4413110A (en) * 1981-04-30 1983-11-01 Allied Corporation High tenacity, high modulus polyethylene and polypropylene fibers and intermediates therefore
US4457985A (en) * 1982-03-19 1984-07-03 Allied Corporation Ballistic-resistant article
US4501856A (en) * 1982-03-19 1985-02-26 Allied Corporation Composite containing polyolefin fiber and polyolefin polymer matrix
DE3363610D1 (en) * 1982-12-28 1986-06-26 Mitsui Petrochemical Ind Process for producing stretched articles of ultrahigh-molecular-weight polyethylene
US4550044A (en) * 1983-08-08 1985-10-29 Figgie International, Inc. Ballistic resistant armor panel and method of constructing the same
JPS60151311A (ja) 1984-01-13 1985-08-09 Toyobo Co Ltd 流動パラフインを含有するポリエチレン繊維
US4663101A (en) * 1985-01-11 1987-05-05 Allied Corporation Shaped polyethylene articles of intermediate molecular weight and high modulus
US4650710A (en) * 1985-02-25 1987-03-17 Allied Corporation Ballistic-resistant fabric article
JPH06102846B2 (ja) * 1985-05-01 1994-12-14 三井石油化学工業株式会社 超高分子量ポリエチレン延伸物の製造方法
US4681792A (en) * 1985-12-09 1987-07-21 Allied Corporation Multi-layered flexible fiber-containing articles
US5175040A (en) * 1987-08-03 1992-12-29 Allied-Signal Inc. Flexible multi-layered armor
JPH01156537A (ja) 1987-10-02 1989-06-20 Stamicarbon Bv 低摩擦係数を有するポリマーフィラメントまたはヤーンと高摩擦係数を有するフィラメントまたはヤーンとの組合わせおよびその使用
US5167876A (en) * 1990-12-07 1992-12-01 Allied-Signal Inc. Flame resistant ballistic composite
WO1993004336A2 (en) * 1991-08-23 1993-03-04 Coppage Edward A Jr Protective fabric
US5225241A (en) 1991-10-21 1993-07-06 Milliken Research Corporation Bullet resistant fabric and method of manufacture
JPH06220129A (ja) * 1993-01-20 1994-08-09 Nippon Oil Co Ltd 高強度・高弾性率ポリエチレン材料の製造方法
US5354605A (en) * 1993-04-02 1994-10-11 Alliedsignal Inc. Soft armor composite
BE1007230A3 (nl) * 1993-06-23 1995-04-25 Dsm Nv Composietbaan van onderling parallelle vezels in een matrix.
US5437905A (en) * 1994-05-17 1995-08-01 Park; Andrew D. Ballistic laminate structure in sheet form
NL1000598C2 (nl) * 1995-06-20 1996-12-23 Dsm Nv Antiballistisch vormdeel en een werkwijze voor de vervaardiging van het vormdeel.
IL115229A (en) * 1995-09-10 1999-11-30 Technion Res & Dev Foundation Composite materials based on ultra-high molecular weight polyolefin fiber and matrix and process for the manufacture thereof
US5660913A (en) * 1995-12-13 1997-08-26 Safariland, Inc. Anti-ballistic protective composite fabric
US6127291A (en) * 1997-10-20 2000-10-03 Coppage, Jr.; Edward A. Anti-ballistic protective composite fabric

Also Published As

Publication number Publication date
AU2748799A (en) 2000-05-15
EP1124885B1 (de) 2003-05-02
US7811498B2 (en) 2010-10-12
CA2347673A1 (en) 2000-05-04
DE69907496D1 (de) 2003-06-05
ES2199556T3 (es) 2004-02-16
EP1124885A1 (de) 2001-08-22
NL1010399C1 (nl) 2000-04-27
CA2347673C (en) 2009-01-27
HK1042104A1 (zh) 2002-08-02
CN1332768A (zh) 2002-01-23
IL142793A (en) 2005-12-18
IL142793A0 (en) 2002-03-10
WO2000024811A1 (en) 2000-05-04
TW460378B (en) 2001-10-21
US7311963B2 (en) 2007-12-25
US20080237923A1 (en) 2008-10-02
CN1203113C (zh) 2005-05-25
US20020001693A1 (en) 2002-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60011310T2 (de) Ballistisches Material enthaltend hochfeste Polyethylenfasern
DE69717626T3 (de) Antiballistischer formteil
DE69907496T2 (de) Verfahren zur herstellung eines formteils
DE60308223T2 (de) Verfahren zur herstellung eines geformten schussfesten gegenstandes
DE69433083T2 (de) Hochfester Verbundwerkstoff
US6723267B2 (en) Process of making highly oriented polyolefin fiber
DE69623475T3 (de) Schussfester gegenstand und herstellungsverfahren
DE60130903T2 (de) Schlagzäher, steifer verbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung
DE60117765T2 (de) Filamente mit hoher festigkeit und hohem modul
DE3122497C2 (de)
DE3332312C2 (de)
DE69727541T2 (de) Gefüllte schnittfeste Faser
DE60316039T2 (de) Undurchdringbarer flexibler verbundwerkstoff
DE3132784C2 (de)
DE10108817B4 (de) Langfaser-verstärkte Polypropylenharzzusammensetzung und daraus erhaltener Formgegenstand
IL172893A (en) Process of making highly oriented polyolefin fiber
EP1370821A1 (de) Durchdringungshemmendes material
EP0031078B2 (de) Feinsttitrige Synthesefasern und -fäden und Trockenspinnverfahren zu ihrer Herstellung
DE60014739T2 (de) Kunstharzzusammensetzung für ein Nonwoven gewebeartiges Design und Verfahren zur Herstellung eines geformten Artikels daraus
EP0820576A1 (de) Antiballistischer schutzhelm
DE19860335B4 (de) Betonverstärkende Faser
DE10237803B4 (de) Verbundwerkstoff aus Polypropylenverstärkung und Polypropylenmatrix sowie verschiedene Verfahren zu dessen Herstellung
DE1629471B2 (de) Blockmischpolymer aus 75 bis 95 gew.%propylen und 25 bis 5 gew.-% aethylen
CH620867A5 (en) Intercommunicating gangway protection between two vehicles which are connected to one another
DE1760989A1 (de) Verbesserte Polypivalolactonfasern und Verfahren zu ihrer Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition