RU2418681C2 - Способ производства ламината из полимерных лент, а также ламинат и его применение - Google Patents

Abstract

Изобретение имеет отношение к способу изготовления ламината и панели, а также применению ее для противобаллистической защиты. Ламинат представляет собой однонаправленно расположенные полимерные ленты со структурой типа внутренняя часть-оболочка, в которых вещество внутренней части обладает более высокой температурой плавления, чем вещество оболочки. Способ изготовления ламината включает в себя стадии предварительной вытяжки полимерных лент, позиционирования полимерных лент, объединения полимерных лент для получения ламината. Позиционирование осуществляют в двух, трех, четырех или более плоскостях так, что полимерные ленты расположены в каждой плоскости параллельно «бок о бок» друг с другом. Полимерные ленты каждого слоя смещены друг относительно друга. Панель представляет собой ламинаты, уложенные стопкой вместе согласно конфигурации, в которой они повернуты друг относительно друга, сжатые вместе с использованием давления и нагревания. Технический результат - получение ламината и панели из такого ламината с высокими прочностными свойствами и массовыми характеристиками. 4 н. и 8 з.п. ф-лы.

Description

Настоящее изобретение относится к способу производства ламината из полимерных лент, а также к ламинату, образованному однонаправленно расположенными полимерными лентами. Кроме того, настоящее изобретение относится к панели, образованной из отдельных ламинатов, где ламинаты сделаны из однонаправленно расположенных полимерных лент. Кроме того, настоящее изобретение относится к применению такой панели.

Патент США №5578370 относится к термопластичному композиционному материалу, включающему в себя ориентированную на молекулярном уровне основу из термопластичного полимера, обладающую двумя боковыми поверхностями, по меньшей мере, одна из которых покрыта термопластичным поверхностным полимерным слоем. Этот поверхностный полимерный слой присоединен к полимерной основе путем молекулярного перемешивания, в котором поверхностный полимерный слой обладает температурой размягчения меньшей, чем температура размягчения, которой обладает полимерная основа. Пример полимерной основы представляет собой полипропилен, у которой обе боковые стороны покрыты поверхностным слоем сополимера этилен-пропилен, а молекулярное соединение между поверхностным слоем и полимерной основой осуществляется путем нагревания для ослабления поверхностных слоев. Затем после охлаждения изготовленную таким способом композиционную пленку нарезают узкими полосами для получения ленты, причем каждая лента состоит из центральной полипропиленовой основы или внутренней части со связанным с ней с каждой поверхности поверхностным слоем сополимера этилен-пропилен, и ленту, образованную таким способом, затем вытягивают до степени вытяжки порядка 20:1 для достижения эффекта молекулярного ориентирования полипропилена и повышения прочности ленты самой по себе.

Одноосно вытянутые полиолефиновые многослойные лента или нить типа АВ или АВА, которая, по существу, состоит из центрального слоя В полиолефина, выбираемого из полиэтилена и полипропилена, и одного или двух других слоев А полиолефина того же типа, что и вещество центрального слоя В, известны из европейской патентной заявки EP 1277573 A1. Ленту или нить, полученную таким способом, можно использовать для изготовления ткани, вещество которой потом подвергают воздействию тепла и прессованию. Такая тепловая обработка приводит к объединению отдельных волокон, в результате чего будет гарантирована структурная целостность ткани. Такую ткань можно использовать в качестве, например, армирующего материала в деталях, которые функционируют при высоком давлении, таких как трубы, которые используют при добыче нефти. Другие подходящие применения представляют собой, например, автомобильную промышленность или авиационную промышленность, в которых исходно используемые стеклянные волокна замещают изготовленной таким способом тканью. Получаемые материалы, такие как ткани, всегда будут изготовлены из нитей или лент, расположенных, однако, перпендикулярно друг другу для достижения идентичных прочностных свойств как в направлении оси x, так и в направлении оси y.

Цель настоящего изобретения заключается в изготовлении ламината из полимерных лент, при котором получают ламинат с определенными прочностными свойствами.

Другая цель настоящего изобретения состоит в изготовлении панели, образованной отдельными ламинатами, каковая панель обладает определенными прочностными и массовыми характеристиками.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить определенное применение для такой панели, в котором высокие прочностные свойства играют важную роль.

Способ, на который дана ссылка во введении, характеризуется тем, что используют полимерные ленты со структурой типа внутренняя часть-оболочка, в которых вещество внутренней части обладает более высокой температурой плавления, чем вещество оболочки, каковой способ включает в себя следующие стадии:

предварительное натяжение полимерных лент,

позиционирование полимерных лент,

объединение полимерных лент для получения ламината.

Используя подобный способ, достигают одну или несколько упомянутых выше целей.

В конкретном варианте осуществления предпочтительно, чтобы вещество внутренней части и вещество оболочки состояли из одного и того же полимера, причем вещество оболочки, в частности, представляло собой сополимер, а вещество внутренней части, в частности, представляло собой вытянутый гомополимер.

Стадия предварительного натяжения предназначена для исходного натяжения полимерных лент, по существу для получения полимерных лент в ориентированной конфигурации. Стадия объединения означает соединение полимерных лент путем плавления вещества оболочки при повышении температуры, при котором возможно при приложении повышенного давления полимерные ленты будут прилипать друг к другу. В качестве примеров способов приложения давления можно упомянуть вальцы, каландр и двухсторонний конвейерный пресс.

В специальных вариантах осуществления настоящего способа позиционирование проводят в ткацком станке, причем полимерные ленты используют в качестве пряжи основы, а связующую нить, обладающую толщиной и массой меньшей, чем таковые для полимерных лент, используют в качестве уточной пряжи.

Кроме того, в другом предпочтительном варианте осуществления можно проводить вышеуказанную стадию позиционирования в ткацком станке, в котором полимерные ленты используют в качестве уточной пряжи, а связующую нить используют в качестве пряжи основы.

Связующая нить, которую используют для этой цели, в частности, обладает температурой плавления меньшей или равной температуре плавления вещества оболочки полимерных лент.

Согласно другому варианту осуществления предпочтительно, чтобы позиционирование проводили, располагая полимерные ленты параллельно друг другу и приводя расположенные таким образом полимерные ленты в контакт с подложкой, после чего расположенные таким образом на подложке полимерные ленты объединяют в единое целое в целях соединения подложки с веществом оболочки полимерных лент.

Предпочтительно, чтобы используемая подложка была сделана из полимера, который присоединен к полимерным лентам, причем вышеуказанную подложку, в частности, выбирают из группы, состоящей из пленки, тонкой пленки, холста и нетканого материала.

В специальном варианте осуществления более того предпочтительно, кроме того, когда позиционирование проводят, располагая полимерные ленты параллельным образом «бок о бок», причем каждая полимерная лента соединяется «впритык» с лентой, которая позиционирована таким образом, что является соседней с ней.

В специальном варианте осуществления позиционирование также можно осуществлять, располагая полимерные ленты параллельно друг другу, причем каждая полимерная лента перекрывается с полимерной лентой, которая позиционирована таким образом, что является соседней с ней. Такую конструкцию можно обозначить как «тип кровельной черепицы».

Следует понимать, что позиционирование не ограничено конкретным числом слоев и что три, четыре или более поверхностей можно укладывать по типу «кирпичной кладки», в котором полимерные ленты каждого слоя являются смещенными друг относительно друга для обеспечения прочной конструкции.

Дополнительные эксперименты, проведенные авторами настоящего изобретения, показали, в частности, что позиционирование проводят, располагая полимерные ленты, расположенные параллельно «бок о бок» на определенном расстоянии друг от друга в первой плоскости, с промежутками между лентами, которые меньше ширины полимерных лент, после чего полимерные ленты располагают параллельно «бок о бок» на определенном расстоянии друг от друга во второй плоскости, в которой положения промежутков в первой плоскости перекрывают полимерными лентами второй плоскости. Подобное позиционированное расположение можно также назвать «типом кирпичной кладки», в котором полимерные ленты каждого слоя «смещены» друг относительно друга для обеспечения прочной конструкции.

Настоящее изобретение дополнительно относится к ламинату, образованному однонаправленно расположенными полимерными лентами, в которых используют полимерные ленты типа внутренняя часть-оболочка, причем вещество внутренней части обладает более высокой температурой плавления, чем вещество оболочки, каковые полимерные ленты соединены вместе веществом оболочки.

В ламинате по настоящему изобретению, в частности, предпочтительно, когда вещество внутренней части и вещество оболочки изготовлены из одного и того же полимера, причем вещество оболочки, в частности, представляет собой сополимер, а вещество ядра, в частности, представляет собой вытянутый гомополимер.

Предпочтительно, когда количество вещества внутренней части в ламинате по настоящему изобретению находится в диапазоне от 50 до 99% (вес.), а количество вещества оболочки находится в диапазоне от 1 до 50% (вес.) от массы ленты, причем вышеуказанное вещество внутренней части и вышеуказанное вещество оболочки, в частности, выбирают из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена, полиамида, полибутадиентерефталата и полиэтилентерефталата. В конкретном варианте осуществления предпочтительно использовать полиэтилен, хотя также можно использовать полипропилен.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способу изготовления панели, образованной индивидуальными ламинатами, каковые ламинаты можно помещать один сверху другого и спрессовывать вместе для получения панели, используя давление и нагрев, при использовании ламината, описанного выше.

Настоящее изобретение дополнительно относится к панели, образованной индивидуальными ламинатами, каковые ламинаты выполнены из однонаправленно расположенных полимерных лент типа внутренняя часть-оболочка, причем вещество внутренней части обладает более высокой температурой плавления, чем вещество оболочки, в котором ламинаты укладывают согласно конфигурации, в которой они повернуты друг относительно друга, в так называемое диагонально поперечное расположение. Подходящими конфигурациями являются 0-90-0, 0-0-90-90-0-0, а также 0-45-90-135-0.

Термин «однонаправленная» означает, что полимерные ленты расположены в одном, то есть осевом направлении или направлении длины полимерной ленты. В том случае, когда используют ламинат, образованный однонаправленно расположенной полимерной лентой, в таком ламинате присутствует один или несколько слоев или плоскостей полимерных лент, каковые ленты расположены в одном и том же направлении.

В специальном варианте осуществления особенно предпочтительно, когда настоящая панель обеспечена слоем ударопрочного материала с одной или обеих поверхностей боковых сторон, каковой ударопрочный материал предпочтительно выбирают из одного или нескольких материалов из группы, состоящей из металлов, сплавов металлов, стекла, базальтового волокна, стеклянного волокна, керамики и арамида.

Настоящее изобретение дополнительно относится к использованию панели в области применений для противобаллистической защиты, в связи с которыми следует рассматривать, в частности, стены, двери, броневые плиты, бронежилеты, военные применения, такие как корпуса танков и самолетов, а также двери самолетов.

Используя настоящий способ, получают материал, который, в частности, является подходящим для противобаллестических применений, в которых материал поглощает энергию удара, которому его подвергают, с высоким коэффициентом поглощения энергии.

Ряд уложенных стопкой вместе ламинатов можно использовать для создания очень плотной поверхности в случае продуктов, которые частично или полностью изготавливают из лент типа внутренняя часть-оболочка, также называемых самоупрочняющимся полимером (SRP) (является ли он тканым материалом или нет). В добавление к этому подобные ламинаты можно использовать для применений, в которых в одном направлении нагрузку прилагают намного в большей степени, чем в других направлениях. Кроме того, настоящий ламинат можно использовать в изделиях SRP, в которых в особенности значительно улучшено соединение от слоя к слою благодаря сильному контакту настоящего ламината с другим ламинатом по сравнению с контактом одной ткани с другой тканью. Если изделие образовано из ряда (более одного) слоев ламинатов, расположенных один сверху другого, этот ламинат можно использовать в качестве очень прочной тонкой пленки. В связи с этим можно иметь в виду ткани, текстильные изделия, знамена, паруса, непромокаемый брезент для грузовых автомобилей и тому подобное. Для этих применений необходимо (фактическое) отсутствие растяжимости. В добавление к этому чистые, уложенные стопкой вместе ламинаты можно использовать в качестве плавучих трубопроводов или тонких пленок.

Настоящее изобретение будет объяснено на основе примера, который необходимо рассматривать в качестве иллюстрации и который не ограничивает объем и суть настоящего изобретения.

Пример

Использовали полимерную пленку типа внутренняя часть-оболочка с шириной 3,0 мм и высотой 0,08 мм. Вещество внутренней части представляет собой гомополимер полипропилена с температурой плавления выше 170°С, а вещество оболочки представляет собой полипропиленовый сополимер с температурой плавления выше 120°С. На основе упомянутой выше полимерной ленты изготовляли однонаправленную ткань шириной 1400 мм, высота которой образована двумя слоями полимерной ленты, что дает высоту 0,16 мм. В каждом слое 467 полимерных лент позиционировали таким способом, чтобы полимерные ленты располагались разделенными в пространстве, параллельно «бок о бок», по ширине 1400 мм. Прилагая предварительное напряжение или осуществляя стадию предварительной вытяжки, например, 20 Ньютон на полимерную ленту, упомянутые выше полимерные ленты позиционировали ориентированным образом. Слой, позиционированный таким способом, покрывали идентичным слоем из 467 полимерных лент, каковые полимерные ленты позиционировали, как упомянуто выше этого, причем второй слой являлся «смещенным» относительно уже позиционированного слоя на ширину половины полимерной ленты, то есть на 1,5 мм. Согласно такому варианту осуществления изготавливали комбинацию двух помещенных друг поверх друга слоев полимерных лент, для которой подобную наборную конструкцию называют «конструкцией кирпичной кладки». Композит из полученных таким способом двух слоев закрепляли при воздействии повышенного давления и повышенной температуры, в ходе чего использовали температуру, которая выше температуры плавления полипропиленового сополимера, то есть вещества оболочки полимерной ленты. В результате получали так называемый ламинат, который можно обозначить на практике как UD 0. Полученный таким способом ламинат разрезали на куски определенного размера, то есть в настоящем изобретении на длину 1400 мм, и такие слои затем укладывали стопкой один поверх другого в виде слоев UD 0 согласно конфигурации 90°. В этом варианте осуществления набор согласно конфигурации 0-0-90-90 ламинировали в качестве так называемого слоя с диагональным поперечным расположением армирующих элементов под воздействием повышенного давления и повышенной температуры. Для получения требуемой панели изготовленные таким способом слои с диагональным поперечным расположением армирующих элементов укладывали стопкой в конфигурацию из 50 индивидуальных слоев, после чего получали панель при давлении, по меньшей мере, 2 бар и температуре 150°С, причем панель обладала толщиной примерно 16 мм. Очевидно, что упомянутый выше способ позиционирования можно также проводить согласно вариантам осуществления, как раскрыто в прилагаемой формуле изобретения. Кроме того, необходимо заметить, что для изготовления слоя с перекрестным расположением армирующих элементов можно также использовать конфигурации 0-90, 0-90-90-0, 0-0-90-90, 90-90-0-0, а также конструкцию, состоящую из нескольких слоев, таких как, например, 0-0-0-90-90-90, и ей подобные.

Claims (12)

1. Способ изготовления ламината для противобаллистической защиты выполненного из однонаправлено расположенных полимерных лент типа внутренняя часть-оболочка, в которых вещество внутренней части обладает более высокой температурой плавления, чем вещество оболочки, причем способ включает в себя стадии предварительной вытяжки полимерных лент, позиционирования полимерных лент и объединения полимерных лент для получения ламината, отличающийся тем, что позиционирование осуществляют в двух, трех, четырех или более плоскостях так, что полимерные ленты расположены в каждой плоскости параллельно «бок о бок» друг с другом и что полимерные ленты каждого слоя смещены относительно друг друга.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вещество оболочки представляет собой сополимер.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вещество внутренней части представляет собой вытянутый гомополимер.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что позиционирование осуществляют в ткацком станке, в котором полимерные ленты используют в качестве основной пряжи, а связующую нить, обладающую толщиной и массой меньшими, чем те, которыми обладают полимерные ленты, используют в качестве уточной пряжи, или в котором полимерные ленты используют в качестве уточной пряжи, а связующую нить используют в качестве основной пряжи, где используемая связующая нить в частности обладает температурой плавления меньшей или равной температуре плавления вещества оболочки полимерных лент.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что позиционирование осуществляют, располагая полимерные ленты параллельно «бок о бок» друг с другом и приводя расположенные таким образом полимерные ленты в контакт с подложкой, после чего полимерные ленты объединяют в единое целое в целях присоединения подложки к веществу оболочки полимерных лент, где подложка предпочтительно изготовлена из полимера, который связывается с полимерными лентами, причем указанную подложку выбирают, в частности, из группы, состоящей из пленки, тонкой пленки, холста и нетканого материала.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что позиционирование осуществляют, располагая полимерные ленты параллельно «бок о бок» друг с другом на определенном расстоянии друг от друга в первой плоскости и промежутками между полимерными лентами меньшими ширины полимерных лент, после чего полимерные ленты располагают параллельно «бок о бок» друг с другом на определенном расстоянии друг от друга во второй плоскости, при этом положения промежутков в первой плоскости перекрывается полимерными лентами второй плоскости.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что позиционирование осуществляют, располагая полимерные ленты параллельно «бок о бок» друг с другом, причем каждая полимерная лента соединяется «впритык» с лентой, которая является соседней с ней.

8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что позиционирование осуществляют, располагая полимерные ленты параллельно «бок о бок» друг с другом, причем каждая полимерная лента перекрывается с полимерной лентой, являющейся близлежащей к ней.

9. Способ изготовления панели для противобаллистической защиты, включающей в себя ламинаты, получаемые по любому из пп.1-8, причем ламинаты помещают один поверх другого так, что они повернуты относительно друг друга, и сжимают вместе с получением панели, при использовании давления и нагревания.

10. Панель для противобаллистической защиты, включающая в себя ламинаты, полученные согласно любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что ламинаты укладывают стопкой вместе согласно конфигурации, в которой они повернуты относительно друг друга.

11. Панель по п.10, отличающаяся тем, что панель снабжена слоем ударопрочного материала с одной или обеих поверхностей боковых сторон, причем ударопрочный материал выбирают из группы, состоящей из металлов, сплавов металлов, стекла, базальтового волокна, стеклянного волокна, керамики и арамида.

12. Применение панели, полученной способом по п.9 или панели по п.10 или 11 для противобаллистической защиты.