RU2802416C2 - Bulletproof product based on films supplied with a matrix - Google Patents

Bulletproof product based on films supplied with a matrix Download PDF

Info

Publication number
RU2802416C2
RU2802416C2 RU2021121710A RU2021121710A RU2802416C2 RU 2802416 C2 RU2802416 C2 RU 2802416C2 RU 2021121710 A RU2021121710 A RU 2021121710A RU 2021121710 A RU2021121710 A RU 2021121710A RU 2802416 C2 RU2802416 C2 RU 2802416C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
uhmwpe
organic matrix
films
polymer
Prior art date
Application number
RU2021121710A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021121710A (en
Inventor
Рубен КАЛИС
Дэннис ВИЛБЕРС
Original Assignee
Тейджин Арамид Б.В.
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
Application filed by Тейджин Арамид Б.В. filed Critical Тейджин Арамид Б.В.
Publication of RU2021121710A publication Critical patent/RU2021121710A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2802416C2 publication Critical patent/RU2802416C2/en

Links

Abstract

FIELD: military.
SUBSTANCE: invention relates to a method for manufacturing a bulletproof product, which includes the steps: a) stacking a stretchable plate of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and a stretchable continuous film of polymer as an organic matrix material with the formation of a plate-film stack, where a continuous polymer film is used as an organic matrix material and is not a UHMWPE film, b) stretching the plate-film stack obtained in step a) at a temperature below the melting point of the UHMWPE stretch plate to a draw ratio of at least 2, whereby a UHMWPE film with an organic matrix material is provided, wherein a UHMWPE film is co-stretched with a polymer film as an organic matrix material, c) superposing a plurality of films provided according to step b) to form a layer of films, d) stacking at least two layers of films obtained according to step c) and forming a sheet, e) stacking a plurality of sheets obtained according to step d), forming a stack of sheets, and f) consolidating the sheets before and/or after stacking according to step e) by applying pressure and optional heating. The invention also relates to a bulletproof product that can be obtained by using the claimed method.
EFFECT: invention provides ballistic resistant articles containing films with low amounts of matrix with good adhesion and wear resistance properties, and which combine high ballistic performance with low surface weight and good stability.
15 cl, 7 ex, 2 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к пуленепробиваемому изделию, содержащему пленки, снабженные органическим матричным материалом, и к способам его изготовления.The present invention relates to a bulletproof product comprising films provided with an organic matrix material and methods for its manufacture.

Пуленепробиваемые изделия, содержащие пленки, известны в данной области.Bulletproof articles containing films are known in the art.

EP 1627719 описывает пуленепробиваемое изделие, в основном состоящее из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, который включает множество однонаправленно ориентированных полиэтиленовых листов, расположенных перекрестно под углом по отношению друг к другу и прикрепленных друг к другу в отсутствие какой-либо смолы, связующей матрицы, или тому подобного.EP 1627719 describes a bulletproof article primarily composed of ultra-high molecular weight polyethylene, which includes a plurality of unidirectionally oriented polyethylene sheets arranged crosswise at an angle with respect to each other and attached to each other in the absence of any resin, adhesive matrix, or the like.

WO 2009/109632 описывает пуленепробиваемое формованное изделие, включающее спрессованную стопку листов, содержащую ленты и органический матричный материал, где направление лент в пределах спрессованной стопки не является однонаправленным, где стопка содержит 0,2-8% масс. органического матричного материала. Матричный материал может быть предоставлен в жидкой форме или в виде пленки. Однако, малое количество используемого матричного материала делает использование пленки менее предпочтительным.WO 2009/109632 describes a bulletproof molded article comprising a compressed stack of sheets containing tapes and an organic matrix material, where the direction of the tapes within the compressed stack is not unidirectional, where the stack contains 0.2-8 wt.%. organic matrix material. The matrix material may be provided in liquid form or as a film. However, the small amount of matrix material used makes the use of film less preferable.

Хотя ссылочный материал, упомянутый выше, описывает пуленепробиваемые изделия с адекватными свойствами, по-прежнему сохраняется возможность для усовершенствования.Although the reference material mentioned above describes bulletproof products with adequate properties, there is still room for improvement.

В частности, при использовании пленок UHMWPE наличие матрицы играет решающую роль в обеспечении скрепления пленок друг с другом в ходе технологической обработки и применения. Однако, слишком большое количество матрицы может негативно влиять на баллистические рабочие характеристики пуленепробиваемого изделия. Поэтому важно минимизировать количество матрицы. Один путь минимизирования матричного материала, как описано, состоит в прерывистом нанесении матричного материала, только на отдельные точки поверхности пленок. Например, WO 2009/109632 описывает нанесение матричного материала в виде сетки, где сетка представляет собой несплошную полимерную пленку, то есть, полимерную пленку с отверстиями, так как это позволяет обеспечивать небольшие массы матричного материала.In particular, when using UHMWPE films, the presence of the matrix plays a critical role in ensuring that the films adhere to each other during processing and application. However, too much matrix can negatively impact the ballistic performance of the bulletproof product. Therefore, it is important to minimize the amount of matrix. One way to minimize the matrix material, as described, is to apply the matrix material intermittently, only to discrete points on the surface of the films. For example, WO 2009/109632 describes the application of a matrix material in the form of a mesh, where the mesh is a non-continuous polymer film, that is, a polymer film with holes, since this makes it possible to provide small masses of matrix material.

Однако, прерывистое нанесение матричного материала дает в результате зоны пленки с различными адгезионными свойствами. Кроме того, наличие неравномерного матричного распределения по поверхности пленок может давать в результате низкую износостойкость, поскольку пленки UHMWPE обычно образуют фибриллы в ходе технологической обработки и во время применения в зонах, свободных от матричного материала, что нежелательно с эстетической и эксплуатационной точек зрения.However, intermittent application of the matrix material results in zones of film with different adhesive properties. In addition, the presence of uneven matrix distribution over the surface of the films can result in poor wear resistance, since UHMWPE films tend to form fibrils during processing and during application in areas free of matrix material, which is undesirable from an aesthetic and performance point of view.

Таким образом, существует потребность в пуленепробиваемых изделиях, содержащих пленки с низкими количествами матрицы с хорошими адгезионными и износостойкими свойствами, и, которые сочетают высокие баллистические рабочие характеристики с низкой поверхностной массой и хорошей стабильностью. Настоящее изобретение обеспечивает такое изделие.Thus, there is a need for bulletproof products containing films with low amounts of matrix with good adhesive and wear-resistant properties, and that combine high ballistic performance with low surface weight and good stability. The present invention provides such an article.

В одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к пуленепробиваемому изделию, содержащему стопку листов, где листы включают по меньшей мере два слоя пленок сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE), снабженных органическим матричным материалом, причем непрерывная пленка полимера в качестве органического матричного материала не является пленкой UHMWPE, где пленки UHMWPE снабжены по меньшей мере на 95% по меньшей мере одной из их поверхностей непрерывной пленкой полимера в качестве органического матричного материала, где пленки UHMWPE имеют толщину 10-100 микрон, и пленка из органического матричного полимера имеет толщину 0,1-3 микрона, где массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и сверхвысокомолекулярного полиэтилена составляет от 0,1 до 3% масс., и, где листы в стопке подвергнуты консолидации, где ориентация полимерных молекул в непрерывной пленке полимера в качестве органического матричного материала в первом направлении пленки отличается от ориентации полимерных молекул в непрерывной пленке полимера во втором направлении пленки, где первое направление пленки и второе направление пленки находятся под углом 90°.In one embodiment, the present invention relates to a bulletproof product comprising a stack of sheets, where the sheets include at least two layers of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) films provided with an organic matrix material, wherein the continuous film of polymer as the organic matrix material is not a UHMWPE film, wherein the UHMWPE films are provided on at least 95% of at least one of their surfaces with a continuous film of polymer as the organic matrix material, wherein the UHMWPE films have a thickness of 10-100 microns, and the organic matrix polymer film has a thickness of 0.1-3 microns wherein the weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and the ultra-high molecular weight polyethylene is from 0.1 to 3 wt%, and where the sheets in the stack are subject to consolidation, where the orientation of the polymer molecules in a continuous film of the polymer as the organic matrix material in the first film direction is different from the orientation of the polymer molecules in a continuous film of polymer in the second film direction, where the first film direction and the second film direction are at an angle of 90°.

Настоящее изобретение, таким образом, относится к пуленепробиваемому изделию, такому как твердое пуленепробиваемое изделие или мягкое пуленепробиваемое изделие, содержащему стопку из листов, где листы включают по меньшей мере два слоя пленок из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE), снабженных органическим матричным материалом, и, где листы в стопке подвергнуты консолидации.The present invention therefore relates to a bulletproof article, such as a hard bulletproof article or a soft bulletproof article, comprising a stack of sheets, wherein the sheets include at least two layers of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) films provided with an organic matrix material, and wherein the sheets in the stack are subjected to consolidation.

Пленки UHMWPE снабжают по меньшей мере на 95% по меньшей мере одной из их поверхностей непрерывной пленкой полимера в качестве органического матричного материала. Матричный полимер не является UHMWPE.UHMWPE films provide at least 95% of at least one of their surfaces with a continuous film of polymer as an organic matrix material. The matrix polymer is not UHMWPE.

Кроме того, пленки UHMWPE имеют толщину 10-100 микрон, и пленка из органического матричного полимера имеет толщину 0,1-3 микрон. К тому же, массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и сверхвысокомолекулярного полиэтилена составляет от 0,1 до 3% масс.In addition, UHMWPE films have a thickness of 10-100 microns, and organic matrix polymer film has a thickness of 0.1-3 microns. In addition, the weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and ultra-high molecular weight polyethylene is from 0.1 to 3% by weight.

В пуленепробиваемом изделии по настоящему изобретению большая площадь по меньшей мере одной из поверхностей пленок UHMWPE покрыта непрерывным тонким слоем органического матричного материала. Это позволяет использовать очень небольшие количества органического матричного материала при одновременном обеспечении хорошего сцепления (адгезии) пленок UHMWPE и защиты пленок UHMWPE от образования фибрилл, что улучшает износостойкость пуленепробиваемого изделия, например, во время его получения, в ходе технологической обработки или его применения.In the bulletproof article of the present invention, a large area of at least one of the surfaces of the UHMWPE films is coated with a continuous thin layer of organic matrix material. This allows the use of very small amounts of organic matrix material while providing good adhesion to the UHMWPE films and protecting the UHMWPE films from fibril formation, which improves the wear resistance of the bulletproof article, for example, during production, processing or use.

Ориентация полимерных молекул в непрерывной пленке полимера в качестве органического матричного материала в первом направлении пленки отличается от ориентации полимерных молекул в непрерывной пленке полимера во втором направлении пленки, где первое направление пленки и второе направление пленки находятся под углом 90°. Ориентация полимера в органическом матричном материале может быть определена, например, методом поляризованной ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR), с использованием коэффициента дихроизма. Коэффициент дихроизма представляет собой отношение между поглощениями, измеренными при излучении, поляризованном в первом направлении (например, направлении вытяжки пленки), и при излучении, поляризованном во втором направлении, перпендикулярном первому направлению. Длина волны, при которой определяют этот коэффициент, отличается для различных полимеров. Для полиэтиленового матричного материала может быть использована, например, длина волны 720 и 730 нм. В случае использования полиэтиленовой матрицы, измерение следует построить таким образом, чтобы подвергалась измерению только полиэтиленовая матрица, а не пленка UHMWPE. Это может быть достигнуто при использовании методов, известных специалисту в данной области, например, в результате измерения в режиме нарушенного полного отражения (ATR) с использованием кристалла Ge. Различие ориентации молекул полимера, как правило, обусловлено способом изготовления пленки, где первое направление соответствует направлению вытяжки пленки, и второе направление соответствует направлению, перпендикулярному направлению вытяжки. Эффект особенно проявляется в том случае, когда пуленепробиваемое изделие изготавливают способом согласно изобретению, где матричную пленку получают по технологии, в которой ее подвергают совместному растяжению с пленкой UHMWPE.The orientation of polymer molecules in a continuous film of polymer as an organic matrix material in a first film direction is different from the orientation of polymer molecules in a continuous film of polymer in a second film direction, where the first film direction and the second film direction are at an angle of 90°. The orientation of the polymer in the organic matrix material can be determined, for example, by polarized Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy using the dichroism coefficient. The dichroism coefficient is the ratio between the absorptions measured with radiation polarized in a first direction (eg, the film drawing direction) and with radiation polarized in a second direction perpendicular to the first direction. The wavelength at which this coefficient is determined differs for different polymers. For polyethylene matrix material, for example, wavelengths of 720 and 730 nm can be used. If a polyethylene matrix is used, the measurement should be designed so that only the polyethylene matrix is measured and not the UHMWPE film. This can be achieved using methods known to one skilled in the art, for example, by attenuated total reflection (ATR) measurements using a Ge crystal. The difference in the orientation of the polymer molecules is generally due to the method of making the film, where the first direction corresponds to the direction of drawing of the film, and the second direction corresponds to a direction perpendicular to the direction of drawing. The effect is especially pronounced when the bulletproof product is manufactured by the method according to the invention, where the matrix film is produced by a technology in which it is co-stretched with a UHMWPE film.

Кроме того, пуленепробиваемые изделия, описываемые в данном документе, имеют хорошие баллистические характеристики. Их баллистические характеристики даже могут быть улучшены относительно сходных пуленепробиваемых изделий на основе пленок UHMWPE с более высокими количествами матрицы. При этом, для достижения аналогичных баллистических характеристик, изделие согласно изобретению требует меньшей массы, чем изделие с более высокими количествами матрицы, что преимущественно позволяет получать более легкие пуленепробиваемые изделия.In addition, the bulletproof products described in this document have good ballistic characteristics. Their ballistic performance can even be improved relative to similar bulletproof products based on UHMWPE films with higher amounts of matrix. Moreover, to achieve similar ballistic characteristics, the product according to the invention requires less weight than a product with higher amounts of matrix, which advantageously allows for lighter bulletproof products.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления пуленепробиваемого изделия. В частности, способ изготовления пуленепробиваемого изделия включает стадии:The present invention also relates to a method for making a bulletproof article. In particular, a method for manufacturing a bulletproof product includes the steps of:

а) укладки в стопку растягивающейся пластины из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE) и растягивающейся непрерывной пленки полимера в качестве органического матричного материала с формированием стопки пластина-пленка, где непрерывная пленка полимера в качестве органического матричного материала не является пленкой UHMWPE,a) stacking a stretchable plate of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and a stretchable continuous film of polymer as an organic matrix material to form a plate-film stack, wherein the continuous film of polymer as an organic matrix material is not a UHMWPE film,

b) вытяжки стопки пластина-пленка, полученной на стадии а), при температуре ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE, до степени вытяжки, равной по меньшей мере 2, посредством чего обеспечивают пленку UHMWPE с органическим матричным материалом, имея при этом пленку UHMWPE, подвергнутую совместному растяжению с пленкой полимера в качестве органического матричного материала,b) stretching the plate-film stack obtained in step a) at a temperature below the melting point of the UHMWPE stretch plate to a draw ratio of at least 2, whereby providing a UHMWPE film with an organic matrix material, while having the UHMWPE film subjected to joint stretching with a polymer film as an organic matrix material,

с) совмещения множества пленок, обеспеченных согласно стадии b), с получением слоя пленок,c) combining the plurality of films provided according to step b) to obtain a layer of films,

d) укладки в стопку по меньшей мере двух слоев пленок, полученных согласно стадии c), с получением листа,d) stacking at least two layers of films obtained according to step c) to obtain a sheet,

e) укладки в стопку множества листов, полученных согласно стадии d), с получением стопки листов, иe) stacking a plurality of sheets obtained according to step d) to obtain a stack of sheets, and

f) консолидации листов до и/или после укладки в стопку согласно стадии e) посредством прикладывания давления и необязательного нагревания.f) consolidating the sheets before and/or after stacking according to step e) by applying pressure and optionally heating.

В соответствии с вышеизложенным, в описываемых в данном документе пуленепробиваемом изделии и способе, пленку UHMWPE подвергают совместному растяжению с пленкой полимера в качестве органического матричного материала.In accordance with the above, in the bulletproof product and method described herein, a UHMWPE film is co-stretched with a polymer film as an organic matrix material.

Технологическая стадия вытяжки стопки пластина-пленка с обеспечением пленки UHMWPE, подвергнутой совместному растяжению с пленкой из органического матричного полимера, позволяет предусматривать получение низкого количества и низкой толщины органического матричного материала в сочетании с большим и непрерывным покрытием пленок UHMWPE органическим матричным материалом.The process step of drawing the plate-film stack to provide the UHMWPE film co-stretched with the organic matrix polymer film allows for the production of a low amount and low thickness of the organic matrix material in combination with a large and continuous coverage of the UHMWPE films with the organic matrix material.

EP 0721021 описывает способ с введением функциональных групп в полиэтиленовый материал. В частности, этот документ описывает способ для непрерывного получения полиэтиленового материала путем вальцевания пленки сверхвысокомолекулярного полиэтилена или пленкоподобного материала и затем вытяжки отвальцованного материала, где пленку из термопластиковой смолы, включающую в себя по меньшей мере одну добавку, выбранную из окрашивающего агента, агента-стабилизатора воздействий атмосферных условий, антистатического агента, агента, придающего гидрофильность, промотора адгезии и агента, придающего способность к окрашиванию, ламинируют к пленочному материалу на стадии вальцевания. Этот способ упрощает окрашивание полиэтиленового материала, имеющего высокую прочность и высокий модуль упругости, и придание ему стойкости против атмосферных воздействий и других желательных свойств. Однако, этот документ не описывает и не предлагает такие материалы для использования в пуленепробиваемых изделиях. Также этот документ не описывает изделия, имеющие низкое содержание органической матрицы наряду с хорошими адгезионными и износостойкими свойствами.EP 0721021 describes a method for introducing functional groups into polyethylene material. In particular, this document describes a method for continuously producing a polyethylene material by rolling a film of ultra-high molecular weight polyethylene or a film-like material and then drawing the rolled material, wherein the film is a thermoplastic resin including at least one additive selected from a coloring agent, an impact stabilizing agent atmospheric conditions, an antistatic agent, a hydrophilicity agent, an adhesion promoter and a dyeability agent are laminated to the film material in a rolling step. This method makes it easy to dye a polyethylene material having high strength and high modulus of elasticity and give it weather resistance and other desirable properties. However, this document does not describe or suggest such materials for use in bulletproof products. Also, this document does not describe products that have a low organic matrix content along with good adhesive and wear-resistant properties.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

Пуленепробиваемое изделие, которое описывают в данном документе, содержит стопку листов, где листы содержат по меньшей мере два слоя пленок UHMWPE, снабженных органическим матричным материалом.The bulletproof product described herein comprises a stack of sheets, wherein the sheets comprise at least two layers of UHMWPE films provided with an organic matrix material.

В контексте описания настоящего изобретения термин пленка означает объект, длина которого, то есть, самый большой размер объекта, больше, чем ширина, то есть, второй наименьший размер объекта, и толщина, то есть, самый маленький размер объекта, при этом ширина в свою очередь больше, чем толщина. Для целей описания настоящего изобретения считается, что пленка UHMWPE имеет две пленочные поверхности, то есть, верхнюю и нижнюю плоскости, определяемые размерами пленки в длину и ширину.In the context of the description of the present invention, the term film means an object whose length, that is, the largest dimension of the object, is greater than the width, that is, the second smallest dimension of the object, and the thickness, that is, the smallest dimension of the object, the width being the queue is greater than the thickness. For purposes of describing the present invention, UHMWPE film is considered to have two film surfaces, that is, an upper and lower plane, defined by the film's length and width dimensions.

Соотношение между длиной и шириной пленки, как правило, составляет по меньшей мере 10:1. В зависимости от ширины пленки это соотношение может быть больше, например, по меньшей мере 100:1 или по меньшей мере 1000:1. Максимальное соотношение не имеет решающего значения для настоящего изобретения. В качестве обычного значения, может быть упомянуто максимальное соотношение длины к ширине 1000000:1.The ratio between the length and width of the film is typically at least 10:1. Depending on the width of the film, this ratio may be greater, for example at least 100:1 or at least 1000:1. The maximum ratio is not critical to the present invention. As a common value, a maximum length to width ratio of 1,000,000:1 may be mentioned.

Соотношение между шириной и толщиной, как правило, составляет более 10:1, в особенности более 50:1, в еще большей степени более 100:1. Максимальное соотношение между шириной и толщиной не имеет решающего значения для настоящего изобретения. Оно обычно составляет не более 10000:1.The ratio between width and thickness is generally more than 10:1, in particular more than 50:1, and even more so more than 100:1. The maximum ratio between width and thickness is not critical for the present invention. It is usually no more than 10,000:1.

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE) для пленки, описываемой в данном документе, имеет среднемассовую молекулярную массу (Mw) по меньшей мере 300000 грамм/моль, в большей степени, по меньшей мере 500000 грамм/моль, в еще большей степени, от 1×106 грамм/моль до 1×108 грамм/моль.The ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) for the film described herein has a mass average molecular weight (Mw) of at least 300,000 grams/mol, more of at least 500,000 grams/mol, more of 1×10 6 gram/mol to 1×10 8 gram/mol.

Среднемассовая молекулярная масса (Mw) может быть определена согласно стандарту ASTM В 6474-99 при температуре 160°С с использованием 1,2,4-трихлорбензола (TCB) в качестве растворителя. Может быть использовано соответствующее хроматографическое оборудование (например, прибор PL-GPC220 от Polymer Laboratories), включающее устройство для высокотемпературного получения образца (например, PL-SP260). Эту систему калибруют с использованием шестнадцати полистирольных стандартов (Mw/Mn <1,1) в диапазоне молекулярных масс 5×103-8×106 г/моль.The weight average molecular weight (Mw) can be determined according to ASTM B 6474-99 at 160°C using 1,2,4-trichlorobenzene (TCB) as a solvent. Appropriate chromatography equipment (eg, PL-GPC220 from Polymer Laboratories) including a high temperature sample acquisition device (eg, PL-SP260) can be used. This system is calibrated using sixteen polystyrene standards (Mw/Mn <1.1) in the molecular weight range 5×10 3 -8×10 6 g/mol.

Молекулярно-массовое распределение также может быть определено с использованием вискозиметрии расплава. Перед измерением, образец полиэтилена, в который добавлено 0,5% масс. антиоксиданта, такого как IRGANOX 1010, для предотвращения деструкции в результате термического окисления, сначала подвергают спеканию при 50°С и 20 бар. Диски диаметром 8 мм и толщиной 1 мм, полученные из подвергнутых спеканию полиэтиленов, быстро нагревают (при скорости приблизительно 30°С/мин) до значения, значительно превышающего равновесную температуру плавления, в реометре в атмосфере азота. Диск, например, может быть выдержан при 180°С в течение двух часов или более. Проскальзывание между образцом и дисками реометра может быть выявлено с помощью осциллографа. Во время динамических экспериментов два выходных сигнала, поступающих из реометра, то есть, один сигнал, соответствующий синусоидальной деформации, и другой сигнал, соответствующий ответному напряжению, непрерывно отслеживают с помощью осциллографа. Ответное напряжение точно синусоидальной формы, которого можно добиться при небольших значениях деформирующего усилия, является показателем отсутствия проскальзывания между образцом и дисками.Molecular weight distribution can also be determined using melt viscometry. Before measurement, a polyethylene sample to which 0.5 wt.% was added. antioxidant, such as IRGANOX 1010, to prevent degradation by thermal oxidation, is first sintered at 50°C and 20 bar. Disks of 8 mm diameter and 1 mm thickness made from sintered polyethylenes are rapidly heated (at a rate of approximately 30°C/min) to a value well above the equilibrium melting point in a rheometer under a nitrogen atmosphere. The disk, for example, can be kept at 180°C for two hours or more. Slippage between the sample and the rheometer disks can be detected using an oscilloscope. During dynamic experiments, two output signals coming from the rheometer, i.e., one signal corresponding to the sinusoidal strain and the other signal corresponding to the response voltage, are continuously monitored using an oscilloscope. The response voltage of a precisely sinusoidal shape, which can be achieved at low values of deformation force, is an indicator of the absence of slippage between the sample and the disks.

Реометрические измерения могут быть проведены с использованием реометра с параллельными пластинами, как например, Rheometrics RMS 800 от TA Instruments. Может быть использовано поставляемое компанией TA Intruments программное обеспечение Orchestrator Software, в котором применяется алгоритм Mead, для определения молярной массы и распределения молярных масс, на основе данных зависимости модуля упругости от частоты, полученных для расплава полимера. Эти данные регистрируют в изотермических условиях при температуре от 160 до 220°C. Для достижения хорошего соответствия данных следует выбрать область угловых частот от 0,001 до 100 рад/с и постоянную деформацию в линейной вязкоупругой области от 0,5 до 2%. Температурно-временную суперпозицию применяют при стандартной температуре 190°C. Для измерения модуля упругости при частоте ниже 0,001 (рад/с) могут быть проведены эксперименты по релаксации напряжений. В этих экспериментах по релаксации напряжений, к расплаву полимера прикладывают и поддерживают на образце однократную временную деформацию (деформацию ступени) при фиксированной температуре и регистрируют зависимый от времени спад напряжения.Rheometric measurements can be made using a parallel plate rheometer such as the Rheometrics RMS 800 from TA Instruments. TA Intruments' Orchestrator Software, which uses the Mead algorithm, can be used to determine the molar mass and molar mass distribution based on modulus versus frequency data obtained from the polymer melt. These data are recorded under isothermal conditions at temperatures between 160 and 220°C. To achieve a good fit to the data, a range of angular frequencies from 0.001 to 100 rad/s and a constant strain in the linear viscoelastic region from 0.5 to 2% should be selected. Temperature-time superposition is used at a standard temperature of 190°C. Stress relaxation experiments can be performed to measure the elastic modulus at frequencies below 0.001 (rad/s). In these stress relaxation experiments, a single temporary strain (step strain) is applied to a polymer melt and maintained on the sample at a fixed temperature, and the time-dependent stress decay is recorded.

Пленка UHMWPE, описываемая в данном документе, как правило, может быть свободна от растворителя полимера, в силу способа ее изготовления, который будет описан более подробно ниже. В большей степени, пленки UHMWPE обычно могут иметь содержание растворителя полимера менее 0,05% масс., в особенности менее 0,025% масс., в большей степени менее 0,01% масс.The UHMWPE film described herein typically may be free of polymer solvent due to its manufacturing process, which will be described in more detail below. To a greater extent, UHMWPE films may typically have a polymer solvent content of less than 0.05 wt%, especially less than 0.025 wt%, more generally less than 0.01 wt%.

Пленки UHMWPE снабжают непрерывной полимерной пленкой.UHMWPE films are supplied with a continuous polymer film.

Общее предназначение полимерной пленки состоит в том, чтобы действовать в качестве органического матричного материала, снабжающего пленки UHMWPE по меньшей мере одной сцепляющей поверхностью. Например, в пуленепробиваемом изделии, описываемом в данном документе, пленки UHMWPE связываются вместе с помощью по меньшей мере пленки из органического матричного полимера. Кроме того, полимерная пленка надежно обеспечивает то, что пленка UHMWPE не претерпевает образование фибрилл во время технологических манипуляций и использования, что улучшает износостойкость пленки UHMWPE и пуленепробиваемых изделий, содержащих таковую. Полимер (пленку) также называют в данном документе органическим матричным полимером (пленкой).The general purpose of the polymer film is to act as an organic matrix material providing UHMWPE films with at least one adhesion surface. For example, in the bulletproof product described herein, UHMWPE films are bonded together by at least an organic matrix polymer film. In addition, the polymer film reliably ensures that the UHMWPE film does not undergo fibril formation during processing and use, which improves the wear resistance of the UHMWPE film and bulletproof products containing it. The polymer (film) is also referred to herein as an organic matrix polymer (film).

Непрерывная полимерная пленка надежно обеспечивает то, что имеет место равномерное распределение органического матричного материала по поверхности пленок UHMWPE, иными словами пленка UHMWPE не имеет пропусков в покрытии, выполненном из органического матричного материала. Благодаря этому, адгезионные и износостойкие свойства пленки UHMWPE являются однородными по всей ее поверхности.The continuous polymer film reliably ensures that there is a uniform distribution of the organic matrix material over the surface of the UHMWPE films, in other words, the UHMWPE film does not have gaps in the coating made of the organic matrix material. Due to this, the adhesive and wear-resistant properties of the UHMWPE film are uniform over its entire surface.

Пленка из органического матричного полимера предпочтительно имеет температуру плавления ниже температуры плавления пленки UHMWPE.The organic matrix polymer film preferably has a melting point lower than the melting temperature of the UHMWPE film.

Пленка из органического матричного полимера может иметь такой же химический состав, что и пленка UHMWPE. Альтернативно, полимер с другим химическим составом может быть использован в качестве органического матричного материала.Organic matrix polymer film can have the same chemical composition as UHMWPE film. Alternatively, a polymer with a different chemical composition can be used as the organic matrix material.

Примеры подходящих органических матричных материалов включают полимеры, такие как термопластиковые эластомеры. Подходящие термопластиковые эластомеры включают полиуретаны, поливинилы, полиакрилаты, блоксополимеры и их смеси. В одном варианте осуществления, термопластиковый эластомер представляет собой блоксополимер стирола и альфа-олефинового сомономера. Подходящие сомономеры включают С4-С12-альфа-олефины, такие как этилен, пропилен и бутадиен. Конкретные примеры включают полимер полистирол-полибутадиен-полистирол (SBS) или полистирол-полиизопрен-полистирол (SIS). Такие полимеры коммерчески доступны, например, под торговым наименованием Kraton или Styroflex.Examples of suitable organic matrix materials include polymers such as thermoplastic elastomers. Suitable thermoplastic elastomers include polyurethanes, polyvinyls, polyacrylates, block copolymers, and mixtures thereof. In one embodiment, the thermoplastic elastomer is a block copolymer of styrene and an alpha-olefin comonomer. Suitable comonomers include C4-C12 alpha-olefins such as ethylene, propylene and butadiene. Specific examples include polystyrene-polybutadiene-polystyrene (SBS) or polystyrene-polyisoprene-polystyrene (SIS). Such polymers are commercially available, for example, under the trade name Kraton or Styroflex.

Пленки на основе полиолефина могут быть предпочтительными в качестве органического матричного материала. Эти полиолефины включают полипропилен; полиэтилен, такой как полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE), полиэтилен медианной плотности (MDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE); этилен-α-олефиновые сополимеры, такие как этилен-пропиленовые сополимеры, и этилен-винилацетатные сополимеры; или их комбинации.Polyolefin-based films may be preferred as the organic matrix material. These polyolefins include polypropylene; polyethylene such as high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), median density polyethylene (MDPE), linear low density polyethylene (LLDPE); ethylene-α-olefin copolymers such as ethylene-propylene copolymers and ethylene-vinyl acetate copolymers; or combinations thereof.

Предпочтительно пленка из органического матричного полимера представляет собой полиэтиленовую пленку, предпочтительно пленку LDPE или пленку HDPE. Такие пленки имеют такой же химический состав, что и пленка UHMWPE, и это преимущественно позволяет обеспечивать более легкую переработку для вторичного использования пленок UHMWPE, снабженных органическим матричным материалом, и пуленепробиваемых изделий, изготовленных из них. К тому же, полиэтилен имеет хорошие адгезионные свойства и превосходно совместим с UHMWPE.Preferably, the organic matrix polymer film is a polyethylene film, preferably an LDPE film or an HDPE film. Such films have the same chemical composition as UHMWPE film, and this advantageously allows for easier recycling of organic matrix material-equipped UHMWPE films and bulletproof products made from them. In addition, polyethylene has good adhesive properties and is perfectly compatible with UHMWPE.

Пленку из органического матричного полимера (также называемую в данном документе матричной пленкой) обеспечивают по меньшей мере на 95% по меньшей мере одной из поверхностей пленки UHMWPE. В частности, матричная пленка может покрывать по меньшей мере 97% по меньшей мере одной из поверхностей пленки UHMWPE, в большей степени, по меньшей мере 99%, в еще большей степени, по меньшей мере 99,5%. В одном варианте осуществления 100% по меньшей мере одной из поверхностей пленки UHMWPE может быть покрыто матричной пленкой.An organic matrix polymer film (also referred to herein as a matrix film) is provided on at least 95% of at least one of the surfaces of the UHMWPE film. In particular, the matrix film may cover at least 97% of at least one of the surfaces of the UHMWPE film, a greater extent of at least 99%, and an even greater extent of at least 99.5%. In one embodiment, 100% of at least one of the surfaces of the UHMWPE film may be covered with a matrix film.

Как упомянуто выше, пленка из органического матричного полимера является непрерывной. Соответственно, в том случае, когда пленка из органического матричного полимера не покрывает всю поверхность пленки UHMWPE, то есть покрытие составляет менее 100%, площадь поверхности пленки UHMWPE, которая оказывается не покрытой органической матричной пленкой, обычно будет обнаруживаться по краям вдоль длины пленки UHMWPE.As mentioned above, the organic matrix polymer film is continuous. Accordingly, in the case where the organic matrix polymer film does not cover the entire surface of the UHMWPE film, that is, the coverage is less than 100%, the surface area of the UHMWPE film that is not covered by the organic matrix film will generally be found at the edges along the length of the UHMWPE film.

Как правило, покрытие пленки UHMWPE непрерывной пленкой из органического матричного полимера определяется шириной растягивающейся пластины UHMWPE и растягивающейся пленки из органического матричного полимера, используемых в получении пленки UHMWPE, снабженной органическим матричным материалом, что описано более подробно ниже. Таким образом, покрытие поверхности пленки UHMWPE пленкой из органического матричного полимера может быть определено просто. К тому же, если это имеет место, то зоны пленки UHMWPE, которые не покрыты пленкой органического матричного полимера, могут быть распознаны по четкой разнице внешнего вида при сравнении с покрытыми зонами и выявлении разграничивающей линии. Таким образом, доля общего покрытия может быть легко определена, например, как отношение покрытой ширины к общей ширине.Generally, the coating of a UHMWPE film with a continuous organic matrix polymer film is determined by the width of the UHMWPE stretch plate and the organic matrix polymer stretch film used in preparing the organic matrix material-equipped UHMWPE film, which is described in more detail below. Thus, coating the surface of a UHMWPE film with an organic matrix polymer film can be determined simply. Additionally, if this is the case, the areas of the UHMWPE film that are not coated with the organic matrix polymer film can be recognized by a clear difference in appearance when compared with the coated areas and identifying a demarcation line. Thus, the proportion of total coverage can be easily determined, for example, as the ratio of the covered width to the total width.

При условии, что по меньшей мере одна из поверхностей пленки UHMWPE покрыта пленкой из органического матричного полимера, вторая поверхность пленки UHMWPE может быть свободна от органического матричного материала, или она также может быть покрыта пленкой из органического матричного полимера. Если ее UHMWPE покрывают пленкой из органического матричного полимера, то эту пленку из органического матричного полимера предпочтительно обеспечивают по меньшей мере на 95% или по меньшей мере на 97%, 99%, 99,5% или даже на 100% второй поверхности пленки UHMWPE. Однако может быть предпочтительным, чтобы вторая поверхность пленки UHMWPE была свободна от органического матричного материала. Такие пленки будут позволять обеспечивать пуленепробиваемые изделия с более низким количеством органического матричного материала, чем, например, пленки, покрытые с обеих сторон органическим матричным материалом.Provided that at least one of the surfaces of the UHMWPE film is coated with an organic matrix polymer film, the second surface of the UHMWPE film may be free of organic matrix material, or it may also be coated with an organic matrix polymer film. If its UHMWPE is coated with an organic matrix polymer film, the organic matrix polymer film is preferably provided on at least 95% or at least 97%, 99%, 99.5% or even 100% of the second surface of the UHMWPE film. However, it may be preferable that the second surface of the UHMWPE film be free of organic matrix material. Such films will make it possible to provide bulletproof articles with a lower amount of organic matrix material than, for example, films coated on both sides with an organic matrix material.

В пуленепробиваемом изделии, описываемом в данном документе, пленки UHMWPE имеют толщину 10-100 микрон, в особенности 20-80 микрон, в большей степени 30-70 микрон, и в еще большей степени 40-65 микрон. Пленка из органического матричного полимера имеет толщину 0,1-3 микрон, в особенности 0,15-2,5 микрон, в большей степени 0,2-2 микрон, в еще большей степени 0,4-1,5 микрон.In the bulletproof product described herein, the UHMWPE films have a thickness of 10-100 microns, especially 20-80 microns, more commonly 30-70 microns, and even more 40-65 microns. The organic matrix polymer film has a thickness of 0.1-3 microns, in particular 0.15-2.5 microns, more generally 0.2-2 microns, even more 0.4-1.5 microns.

В результате наличия такого тонкого слоя органического матричного материала, нарушение рабочих характеристик пленки UHMWPE минимально. В частности, пуленепробиваемые изделия, содержащие пленки, описываемые в данном документе, имеют превосходные баллистические свойства, несмотря на наличие пленки из органического матричного полимера (который, как правило, представляет собой материал с низкими баллистическими характеристиками), покрывающей большую поверхность пленки UHMWPE (который представляет собой материал с высокими баллистическими характеристиками).As a result of the presence of such a thin layer of organic matrix material, the performance degradation of the UHMWPE film is minimal. In particular, bulletproof products containing films described herein have excellent ballistic properties despite having an organic matrix polymer film (which is typically a low ballistic material) covering a large surface area of the UHMWPE film (which is is a material with high ballistic characteristics).

В пуленепробиваемом изделии, описываемом в данном документе, массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и сверхвысокомолекулярного полиэтилена составляет от 0,1 до 3% масс., в особенности от 0,15 до 2,5% масс., и может предпочтительно составлять от 0,2 до 2% масс., или даже от 0,5 до 1,5% масс. Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что небольшие количества органического матричного материала могут быть преимущественно использованы в пуленепробиваемых изделиях при условии большого покрытия пленок UHMWPE органическим матричным материалом. Также неожиданно, такие небольшие количества органических матричных материалов могут быть получены при использовании описываемого в данном документе способа, в соответствии с которым пленку UHMWPE подвергают совместному растяжению с полимерной пленкой в качестве органического матричного материала.In the bulletproof article described herein, the weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and ultra-high molecular weight polyethylene is from 0.1 to 3% by weight, especially from 0.15 to 2.5% by weight, and may preferably be from 0.2 to 2% by weight, or even from 0.5 to 1.5% by weight. The inventors have unexpectedly discovered that small amounts of organic matrix material can be advantageously used in bulletproof articles provided that the UHMWPE films have a high coverage of the organic matrix material. Also surprisingly, such small amounts of organic matrix materials can be obtained using the method described herein, in which a UHMWPE film is co-stretched with a polymer film as the organic matrix material.

Преимущественно, благодаря низкому количеству органического матричного полимера, пуленепробиваемые изделия, содержащие пленки, раскрываемые в данном документе, имеют сниженное количество материалов с низкими рабочими характеристиками, что в сочетании с тонким и равномерным распределением органического матричного полимера вносит свой вклад в рабочие характеристики пуленепробиваемых изделий.Advantageously, due to the low amount of organic matrix polymer, bulletproof articles containing films disclosed herein have a reduced amount of low performance materials, which, combined with a fine and uniform distribution of the organic matrix polymer, contributes to the performance characteristics of the bulletproof articles.

Пленки UHMWPE, снабженные органическим матричным материалом, описываемые в данном документе, могут иметь ширину по меньшей мере 2 мм, в особенности, по меньшей мере 10 мм, в большей степени, по меньшей мере 20 мм. Ширина пленки не имеет решающего значения и может, как правило, составлять не более 500 мм.The UHMWPE films provided with an organic matrix material described herein may have a width of at least 2 mm, in particular at least 10 mm, more particularly at least 20 mm. The width of the film is not critical and can, as a rule, be no more than 500 mm.

Физические свойства пленок UHMWPE, снабженных органическим матричным материалом, описываемых в данном документе, весьма сходны или даже совпадают с физическими свойствами пленок UHMWPE, которые не обеспечены пленкой из органического матричного полимера. В частности, такие пленки UHMWPE, как правило, имеют высокую прочность при растяжении, высокий модуль упругости при растяжении и высокое потребление энергии, отражающееся в высокой энергии, необходимой для растяжения на разрыв.The physical properties of UHMWPE films provided with an organic matrix material described herein are very similar or even the same as the physical properties of UHMWPE films that are not provided with an organic matrix polymer film. In particular, such UHMWPE films typically have high tensile strength, high tensile modulus and high energy consumption, reflected in the high energy required for tensile elongation.

В одном варианте осуществления, прочность при растяжении пленок UHMWPE, снабженных органическим матричным материалом, составляет по меньшей мере 1,2 ГПа, в большей степени, по меньшей мере 1,5 ГПа, в еще большей степени, по меньшей мере 1,8 ГПа, даже в еще большей степени, по меньшей мере 2,0 ГПа. В одном варианте осуществления, прочность при растяжении этих пленок составляет по меньшей мере 2,0 ГПа, в особенности, по меньшей мере 2,5 ГПа, в большей степени, по меньшей мере 3,0 ГПа, в еще большей степени, по меньшей мере 4 ГПа. Прочность при растяжении может быть определена согласно стандарту ATM D7744-11.In one embodiment, the tensile strength of UHMWPE films provided with an organic matrix material is at least 1.2 GPa, more at least 1.5 GPa, more at least 1.8 GPa, even to an even greater extent, at least 2.0 GPa. In one embodiment, the tensile strength of these films is at least 2.0 GPa, in particular at least 2.5 GPa, more at least 3.0 GPa, even more at least 4 GPa. Tensile strength can be determined according to ATM D7744-11.

В одном варианте осуществления, пленки UHMWPE, снабженные органическим матричным материалом, имеют модуль упругости при растяжении по меньшей мере 50 ГПа. Более конкретно, пленки могут иметь модуль упругости при растяжении по меньшей мере 80 ГПа, в большей степени, по меньшей мере100 ГПа, в еще большей степени, по меньшей мере 120 ГПа, даже в еще большей степени, по меньшей мере 140 ГПа, или по меньшей мере 150 ГПа. Этот модуль упругости может быть определен согласно стандарту ASTM D7744-11.In one embodiment, UHMWPE films provided with an organic matrix material have a tensile modulus of at least 50 GPa. More specifically, the films may have a tensile modulus of at least 80 GPa, more of at least 100 GPa, more of at least 120 GPa, even more of at least 140 GPa, or at least 150 GPa. This elastic modulus can be determined according to ASTM D7744-11.

В одном варианте осуществления, пленки UHMWPE, снабженные органическим матричным материалом, имеют энергию при растяжении на разрыв по меньшей мере 20 Дж/г, в частности, по меньшей мере 25 Дж/г. В еще одном варианте осуществления, ленты имеют энергию при растяжении на разрыв по меньшей мере 30 Дж/г, в особенности, по меньшей мере 35 Дж/г, в большей степени, по меньшей мере 40 Дж/г, в еще большей степени, по меньшей мере 50 Дж/г. Энергия при растяжении на разрыв может быть определена согласно стандарту ASTM D7744-11 (рассчитывается путем интегрирования энергии на единицу массы под кривой зависимости напряжение-деформация).In one embodiment, UHMWPE films provided with an organic matrix material have a tensile energy at break of at least 20 J/g, in particular at least 25 J/g. In yet another embodiment, the tapes have a tensile energy at break of at least 30 J/g, in particular at least 35 J/g, more of at least 40 J/g, more of at least 50 J/g. Tensile energy at break can be determined according to ASTM D7744-11 (calculated by integrating the energy per unit mass under the stress-strain curve).

Пленки UHMWPE, снабженные органическим матричным материалом, используемые в настоящем изобретении, могут иметь высокую прочность в сочетании с высокой линейной плотностью. В настоящей заявке линейная плотность выражена в дтекс. Это означает массу в граммах для 10000 метров пленки. В одном варианте осуществления, пленка согласно изобретению имеет денье по меньшей мере 3000 дтекс, в особенности, по меньшей мере 5000 дтекс, в большей степени, по меньшей мере 10000 дтекс, в еще большей степени, по меньшей мере 15000 дтекс, или даже по меньшей мере 20000 дтекс, в сочетании с заданными выше прочностями, составляющими по меньшей мере 2,0 ГПа, в особенности, по меньшей мере 2,5 ГПа, в большей степени, по меньшей мере 3,0 ГПа, в еще большей степени, по меньшей мере 3,5 ГПа, и даже в еще большей степени, по меньшей мере 4 ГПа.UHMWPE films provided with an organic matrix material used in the present invention can have high strength combined with high linear density. In this application, linear density is expressed in dtex. This means the mass in grams for 10,000 meters of film. In one embodiment, the film according to the invention has a denier of at least 3000 dtex, in particular at least 5000 dtex, more of at least 10,000 dtex, even more of at least 15,000 dtex, or even less at least 20,000 dtex, in combination with the above-specified strengths of at least 2.0 GPa, in particular at least 2.5 GPa, more, at least 3.0 GPa, even more, at least at least 3.5 GPa, and even more so, at least 4 GPa.

В пуленепробиваемом изделии, описываемом в данном документе, листы содержат по меньшей мере два слоя пленок сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE), снабженных органическим матричным материалом. В частности, листы могут содержать по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 6 слоев пленок, и не более 20, не более 15 или не более 10 слоев пленок. Листы, содержащие два слоя пленок, могут быть предпочтительны.In the bulletproof product described herein, the sheets comprise at least two layers of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) films provided with an organic matrix material. In particular, the sheets may contain at least 3, at least 4 or at least 6 film layers, and at most 20, at most 15 or at most 10 film layers. Sheets containing two layers of films may be preferred.

Ориентация пленок UHMWPE, снабженных органическим матричным материалом, в пределах слоя пленок предпочтительно может быть однонаправленной. Например, пленки могут быть расположены параллельно с получением слоя.The orientation of UHMWPE films provided with an organic matrix material within a layer of films can preferably be unidirectional. For example, the films can be arranged in parallel to form a layer.

Пленки UHMWPE, снабженные органическим матричным материалом, могут частично идти внахлест в пределах слоя или могут быть совмещены без зоны нахлеста между соседними пленками, например, пленки могут находиться в стыковочном контакте или между соседними пленками могут быть небольшие зазоры. Под небольшими зазорами понимают, что менее 5% поверхности площади слоя соответствует зазорам. Может быть предпочтительно, что пленки располагают в стыковочном контакте без значительных зазоров между соседними пленками, например, менее 0,5% поверхности площади слоя соответствует зазорам.UHMWPE films provided with an organic matrix material may be partially overlapped within a layer or may be aligned without an overlap region between adjacent films, for example, the films may be in butting contact or there may be small gaps between adjacent films. By small gaps we mean that less than 5% of the surface area of the layer corresponds to gaps. It may be preferable that the films are arranged in abutting contact without significant gaps between adjacent films, for example, less than 0.5% of the surface area of the layer corresponds to gaps.

Необязательно, ориентация пленок в одном слое может быть под углом к ориентации пленок в смежном слое. Угол между ориентацией пленок в одном слое и ориентацией пленок в смежном слое может составлять от 45 до 135 градусов, или от 60 до 120 градусов, или от 85 до 95 градусов, или приблизительно 90 градусов. В конкретном варианте осуществления, ориентация пленок в одном слое может быть параллельной по отношению к ориентации пленок в чередующихся слоях. В еще одном варианте осуществления ориентация пленок в одном слое может находиться под углом относительно ориентации пленок в чередующихся слоях. То, что сказано выше в отношении угла между смежными слоями, также применяется к углу между чередующимися слоями.Optionally, the orientation of the films in one layer may be at an angle to the orientation of the films in the adjacent layer. The angle between the orientation of films in one layer and the orientation of films in an adjacent layer may be from 45 to 135 degrees, or from 60 to 120 degrees, or from 85 to 95 degrees, or about 90 degrees. In a particular embodiment, the orientation of the films in one layer may be parallel to the orientation of the films in alternating layers. In yet another embodiment, the orientation of the films in one layer may be at an angle relative to the orientation of the films in alternating layers. What is said above regarding the angle between adjacent layers also applies to the angle between alternating layers.

Слои однонаправленно ориентированных пленок, которые находятся под углом относительно друг друга, могут находиться в пределах одного и того же листа или в соседних листах. Например, лист может содержать по меньшей мере два слоя однонаправленно ориентированных пленок, которые находятся под углом друг к другу (например, имеет структуру 0-90). Лист может также содержать по меньшей мере два слоя однонаправленно ориентированных пленок, которые параллельны друг другу (имеет структуру 0-0). Такие листы могут иметь, в частности, структуру брикета, где пленки одного слоя параллельны пленкам другого слоя, но расположены со смещением в нем. Лист со структурой 0-0 может находиться под углом по отношению к соседнему листу, также имеющему структуру 0-0. Лист также может содержать по меньшей мере четыре слоя однонаправленно ориентированных пленок. Эти слои могут быть параллельны друг другу в группах из двух, и упомянутые группы из двух могут находиться под углом по отношению друг к другу (например, образуют структуру 0-0-90-90), или слои могут находиться под углом по отношению к соседним слоям (например, образуют структуру 0-90-0-90). Листы, содержащие два слоя со структурой 0-90 или четыре слоя со структурой 0-90-0-90, могут быть предпочтительны.Layers of unidirectionally oriented films that are angled relative to each other may be within the same sheet or in adjacent sheets. For example, the sheet may contain at least two layers of unidirectionally oriented films that are angled to each other (eg, have a 0-90 structure). The sheet may also contain at least two layers of unidirectionally oriented films that are parallel to each other (having a 0-0 structure). Such sheets may have, in particular, a briquette structure, where the films of one layer are parallel to the films of another layer, but are located offset within it. A sheet with a 0-0 structure may be at an angle with respect to an adjacent sheet that also has a 0-0 structure. The sheet may also contain at least four layers of unidirectionally oriented films. These layers may be parallel to each other in groups of two, and said groups of two may be at an angle with respect to each other (for example, forming a 0-0-90-90 structure), or the layers may be at an angle with respect to adjacent layers (for example, form a 0-90-0-90 structure). Sheets containing two layers of 0-90 structure or four layers of 0-90-0-90 structure may be preferred.

Стопка листов пуленепробиваемого изделия, описываемого в данном документе, может содержать по меньшей мере 2 листа, в особенности, по меньшей мере 4, по меньшей мере 10 или по меньшей мере 20 листов, и не более 1000 листов, и предпочтительно - не более 500 листов или не более 250 листов. Количество листов зависит от количества слоев пленки в пределах одного листа и требуемого уровня (класса) защиты, характеризующегося баллистической стойкостью. Подходящее число слоев и листов может быть определено специалистом в данной области.A stack of sheets of a bulletproof product described herein may contain at least 2 sheets, in particular at least 4, at least 10 or at least 20 sheets, and not more than 1000 sheets, and preferably not more than 500 sheets or no more than 250 sheets. The number of sheets depends on the number of film layers within one sheet and the required level (class) of protection, characterized by ballistic resistance. The appropriate number of layers and sheets can be determined by one skilled in the art.

Пуленепробиваемые изделия, описываемые в данном документе, имеют листы в стопке консолидированными.The bulletproof products described in this document have sheets in a stack that are consolidated.

Листы как таковые могут быть консолидированы (индивидуально, например, перед укладкой в стопки, что описано подробно ниже), или вся стопка из листов может быть консолидирована (листы, взятые вместе, то есть, после укладки в стопку, что описано также подробно ниже). Если консолидируют листы как таковые, то не требуется консолидировать всю стопку, но при этом можно консолидировать всю стопку. Таким образом, листы могут быть подвергнуты консолидации до и после укладки в стопку, то есть, индивидуально и в стопке как единое целое.The sheets as such can be consolidated (individually, for example, before stacking, which is described in detail below), or the entire stack of sheets can be consolidated (sheets taken together, that is, after stacking, which is also described in detail below) . If you are consolidating sheets as such, you do not need to consolidate the entire stack, but you can consolidate the entire stack. In this way, the sheets can be consolidated before and after stacking, that is, individually and stacked as a unit.

Термин консолидированные в контексте данного документа означает, что пленки UHMWPE в слоях листа или в стопке из листов прочно и плотно прикреплены друг к другу с помощью органического матричного материала. В соответствии с этим, в одном варианте осуществления пуленепробиваемое изделие содержит листы, которые консолидированы индивидуально, то есть по меньшей мере два слоя пленок UHMWPE, снабженных органическим матричным материалом, присутствующим в листе, прочно и плотно прикреплены друг к другу. В другом варианте осуществления, стопка листов для пуленепробиваемого изделия консолидирована как единое целое, то есть, слои пленок UHMWPE, снабженные органическим матричным материалом в пределах листа, и смежных листов прочно и плотно прикреплены друг к другу.The term consolidated as used herein means that the UHMWPE films in layers of sheets or stacks of sheets are firmly and tightly attached to each other by an organic matrix material. Accordingly, in one embodiment, the bulletproof product comprises sheets that are individually consolidated, that is, at least two layers of UHMWPE films provided with an organic matrix material present in the sheet are firmly and tightly attached to each other. In another embodiment, a stack of sheets for a bulletproof article is consolidated as a single unit, that is, layers of UHMWPE films provided with an organic matrix material within the sheet and adjacent sheets are firmly and tightly attached to each other.

Листы или стопка листов могут быть консолидированы в результате применения давления и необязательно нагревания, что известно в данной области и, что будет освещено более подробно ниже.The sheets or stack of sheets can be consolidated by applying pressure and optionally heat, as is known in the art and will be discussed in more detail below.

Стопка листов, описываемая в данном документе, может быть использована как таковая в качестве пуленепробиваемого изделия или может быть дополнительно переработана с приданием формы пуленепробиваемому изделию. Например, стопка из индивидуально консолидированных листов, описываемая в данном документе, может быть использована, например, в качестве пуленепробиваемого изделия для применений с мягкой баллистической защитой. Стопка листов, консолидированных как единое целое, описываемая в данном документе, может быть использована, например, в качестве пуленепробиваемого изделия для применений с жесткой баллистической защитой.The stack of sheets described herein can be used as such as a bulletproof article or can be further processed into a bulletproof article. For example, a stack of individually consolidated sheets described herein can be used, for example, as a bulletproof article for soft ballistic protection applications. A stack of sheets consolidated as a single unit described herein can be used, for example, as a bulletproof product for hard ballistic protection applications.

Кроме того, стопка листов может быть прошита по периферическим краям или помещена в поддерживающий мешок с тем, чтобы соответствовать требованиям, предъявляемым пуленепробиваемому изделию.In addition, the stack of sheets can be stitched along the peripheral edges or placed in a support bag in order to meet the requirements of a bulletproof product.

Альтернативно или дополнительно, стопка листов может быть скомбинирована со стопками или листами других пуленепробиваемых материалов, таких как нетканые однонаправленные слои (UDs) или тканые полотна из волокна UHMWPE, арамидного волокна или волокна арамидного сополимера.Alternatively or additionally, the stack of sheets may be combined with stacks or sheets of other ballistic-resistant materials, such as non-woven unidirectional layers (UDs) or woven webs of UHMWPE fiber, aramid fiber, or aramid copolymer fiber.

Альтернативно или дополнительно, стопке листов может быть придана форма с обеспечением пуленепробиваемому изделию конкретной формы, например, шлема, панели одинарной кривизны, панели двойной кривизны, или панели множественной кривизны.Alternatively or additionally, the stack of sheets may be shaped to provide the bulletproof article with a specific shape, such as a helmet, a single curved panel, a double curved panel, or a multiple curved panel.

Альтернативно или дополнительно, стопка листов может быть использована в комбинации с другими баллистическими материалами, такими как керамические или стальные лицевые материалы, воспринимающие удар. В конкретном варианте осуществления стопка листов может быть подвергнута приданию формы совместно с такими баллистическими материалами, что разъяснено более подробно ниже.Alternatively or additionally, the stack of sheets may be used in combination with other ballistic materials, such as ceramic or steel impact absorbing face materials. In a particular embodiment, the stack of sheets may be co-shaped with such ballistic materials, as explained in more detail below.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способу для изготовления пуленепробиваемого изделия, описываемого в данном документе, включающему в себя стадииThe present invention further relates to a method for making a bulletproof article described herein, comprising the steps of

а) укладки в стопку растягивающейся пластины из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE) и растягивающейся непрерывной пленки из полимера в качестве органического матричного материала с формированием стопки пластина-пленка,a) stacking a stretchable plate of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and a stretchable continuous film of polymer as an organic matrix material to form a plate-film stack,

b) вытяжки стопки пластина-пленка, полученной на стадии а), при температуре ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE, до достижения степени вытяжки, равной по меньшей мере 2, посредством чего обеспечивают пленку UHMWPE с органическим матричным материалом, получая при этом пленку UHMWPE, подвергнутую совместному растяжению с пленкой из полимера в качестве органического матричного материала,b) drawing the plate-film stack obtained in step a) at a temperature below the melting temperature of the UHMWPE stretch plate until a draw ratio of at least 2 is achieved, whereby providing a UHMWPE film with an organic matrix material, thereby obtaining a UHMWPE film, subjected to co-stretching with a polymer film as an organic matrix material,

с) совмещения множества пленок, обеспеченных согласно стадии b), с получением слоя пленок,c) combining the plurality of films provided according to step b) to obtain a layer of films,

d) укладки в стопку по меньшей мере двух слоев пленок, полученных согласно стадии c), с получением листа,d) stacking at least two layers of films obtained according to step c) to obtain a sheet,

e) укладки в стопку множества листов, полученных согласно стадии d), с получением стопки листов, иe) stacking a plurality of sheets obtained according to step d) to obtain a stack of sheets, and

f) консолидации листов до и/или после укладки в стопку согласно стадии e) посредством прикладывания давления и необязательного нагрева.f) consolidating the sheets before and/or after stacking according to step e) by applying pressure and optionally heating.

Стопка листов, получаемая согласно способу, описываемому в данном документе, сама по себе может отвечать требованиям, предъявляемым для пуленепробиваемого изделия, или может быть дополнительно переработана с получением пуленепробиваемого изделия.The stack of sheets produced by the method described herein may itself meet the requirements for a bulletproof article or may be further processed to form a bulletproof article.

Настоящее изобретение относится к пуленепробиваемым изделиям, получаемым такими способами.The present invention relates to bulletproof articles produced by such methods.

В способе, описываемом в данном документе, пленки UHMWPE, снабженные органическим матричным материалом, получают путем укладки в стопку растягивающейся пластины UHMWPE с растягивающейся непрерывной пленкой из полимера в качестве органического матричного материала (стадия а) и обеспечения воздействия на полученную таким образом стопку пластина-пленка на стадии вытяжки (стадия b).In the method described herein, UHMWPE films provided with an organic matrix material are prepared by stacking a stretchable UHMWPE plate with a stretchable continuous film of polymer as the organic matrix material (step a) and exposing the thus obtained plate-film stack to at the drawing stage (stage b).

Термин «растягивающийся» означает, что пластина или пленка может быть подвергнута воздействию на стадии вытяжки. Вытяжка может быть достигнута либо вальцеванием, либо растяжением либо с применением любой их комбинации. Вальцевание может быть проведено в один или в несколько этапов. Растягивание может быть проведено в один или несколько этапов. Стопка пластина-пленка может быть подвергнута воздействию, например, до достижения степени вытяжки по меньшей мере 2, без существенного затрагивания целостности пленки, например, в результате разломов или разрывов в направлении длины пленки. Считается, что присутствие микроскопических пустот в пленке, образованных во время вытяжки, не влияют на целостность пленки.The term "stretchable" means that the plate or film can be subjected to the drawing step. Drawing can be achieved either by rolling or stretching or any combination thereof. Rolling can be carried out in one or several stages. Stretching can be carried out in one or more stages. The plate-film stack can be subjected to, for example, a draw ratio of at least 2, without significantly affecting the integrity of the film, for example, by breaking or tearing in the length direction of the film. It is believed that the presence of microscopic voids in the film formed during drawing does not affect the integrity of the film.

Укладка растягивающейся непрерывной полимерной пленки может быть выполнена на растягивающуюся пластину UHMWPE, предпочтительно полученную переработкой в твердом состоянии, что описано более подробно ниже. В частности, растягивающаяся пластина UHMWPE, которая может быть использована в настоящем изобретении, может быть изготовлена путем переработки UHMWPE в твердом состоянии, где способ включает в себя уплотнение порошка UHMWPE в пластину, необязательное вальцевание и, кроме того, необязательное растяжение получающейся в результате уплотненной пластины, предпочтительно в таких условиях, чтобы ни в какой момент времени в ходе переработки полимера его температура не доводилась до значения, превышающего температуру его плавления. Подходящие способы для переработки в твердом состоянии UHMWPE известны в данной области и не требуют дополнительного пояснения здесь. Необходимо сослаться, например, на WO2009/109632, WO2009/153318 и WO2010/079172.Laying of the stretchable continuous polymer film can be performed on a stretchable UHMWPE sheet, preferably obtained by solid state processing, as described in more detail below. In particular, a stretchable UHMWPE plate that can be used in the present invention can be manufactured by solid state processing of UHMWPE, where the method includes compacting UHMWPE powder into a plate, optionally rolling, and further optionally stretching the resulting densified plate , preferably under conditions such that at no point in time during the processing of the polymer is its temperature raised to a value above its melting point. Suitable methods for solid state processing of UHMWPE are known in the art and do not require further explanation here. Reference should be made, for example, to WO2009/109632, WO2009/153318 and WO2010/079172.

Исходный материал для изготовления таких пленок UHMWPE может представлять собой UHMWPE с сильно непереплетенными цепями. Модуль упругости при сдвиге G N непосредственно после плавления при 160°С представляет собой меру степени переплетения цепей полимера. В частности, исходный полимер может иметь модуль упругости при сдвиге G N , определяемый непосредственно после плавления при 160°С, составляющий не более 1,4 МПа, в особенности, не более 1,0 МПа, в большей степени не более 0,9 МПа, в еще большей степени не более 0,8 МПа, и даже в еще большей степени не более 0,7 МПа. Выражение «непосредственно после плавления» означает то, что модуль упругости определяют сразу же после того, как полимер расплавлен, в частности, в пределах 15 секунд после плавления полимера. Для этого полимерного расплава, модуль упругости обычно повышается от 0,6 до 2,0 МПа через несколько часов. G N представляет собой модуль упругости при сдвиге на участке плато высокой эластичности. Он связан со средней молекулярной массой между переплетениями (Mee), которая, в свою очередь, является обратно пропорциональной плотности переплетений. В термодинамически стабильном расплаве, имеющем равномерное распределение переплетений, Me может быть вычислен из G N с помощью формулы G N =g N ρ R T/Me, где g N представляет собой численный коэффициент, установленный как 1, ро (ρ) представляет собой плотность в г/см3, R представляет собой универсальную газовую постоянную, и T означает абсолютную температуру в градусах K. Низкий модуль упругости, таким образом, соответствует большим растяжениям полимера между переплетениями, и, таким образом, низкой степени переплетения. Этот способ принят на основе результатов исследования изменений образования переплетений, которое описано в: публикации Rastogi, S., Lippits, D., Peters, G., Graf, R., Yefeng, Y. and Spiess, H., озаглавленной “Heterogeneity in Polymer Melts from Melting of Polymer Crystals”, Nature Materials, 4(8), 1st August 2005, 635-641; и кандидатской диссертации Lippits, D.R., озаглавленной “Controlling melting kinetics of polymers; route to new melt state”, Eindhoven University of Technology, от 6-го марта 2007, ISBN 978-90-386-0895-2.The starting material for making such UHMWPE films may be highly unintertwined UHMWPE. Shear modulusG N immediately after melting at 160°C is a measure of the degree of intertwining of polymer chains. In particular, the starting polymer may have a shear modulusG N , determined immediately after melting at 160°C, being not more than 1.4 MPa, in particular not more than 1.0 MPa, in most cases not more than 0.9 MPa, in even more cases not more than 0.8 MPa, and even to an even greater extent, no more than 0.7 MPa. The expression "immediately after melting" means that the elastic modulus is determined immediately after the polymer is melted, in particular within 15 seconds after the polymer melts. For this polymer melt, the elastic modulus typically increases from 0.6 to 2.0 MPa after a few hours.G N is the shear modulus of elasticity in the high elasticity plateau region. It is related to the average molecular weight between the interweaves (Mee), which in turn is inversely proportional to the weave density. In a thermodynamically stable melt with a uniform distribution of weaves, Me can be calculated fromG N using formulaG N =g N ρ R T/Me, Whereg N represents a numerical coefficient set to 1, rho (ρ) represents the density in g/cm3, R is the universal gas constant, and T is the absolute temperature in degrees K. A low elastic modulus thus corresponds to large stretches of the polymer between weaves, and thus a low degree of weave. This method is based on the results of a study on changes in weave formation, which is described in: Rastogi, S., Lippits, D., Peters, G., Graf, R., Yefeng, Y. and Spiess, H., entitled “Heterogeneity in Polymer Melts from Melting of Polymer Crystals”, Nature Materials, 4(8), 1st August 2005, 635-641; and the master's thesis by Lippits, D.R., entitled “Controlling melting kinetics of polymers; route to new melt state”, Eindhoven University of Technology, dated March 6, 2007, ISBN 978-90-386-0895-2.

Такой непереплетенный полиэтилен может быть получен с применением полимеризационного процесса, где этилен полимеризуют в присутствии катализатора с единым центром полимеризации на металле при температуре ниже температуры кристаллизации полимера, из условия, что полимер кристаллизуется мгновенно после образования. Подходящие способы получения полиэтилена, используемые в настоящем изобретении, известны в данной области. Например, необходимо сослаться на международную публикацию WO01/21668 и патент США US20060142521.Such unintertwined polyethylene can be produced using a polymerization process where ethylene is polymerized in the presence of a single site catalyst at a temperature below the crystallization temperature of the polymer, such that the polymer crystallizes immediately upon formation. Suitable methods for producing polyethylene used in the present invention are known in the art. For example, reference must be made to international publication WO01/21668 and US patent US20060142521.

В одном варианте осуществления, пленки UHMWPE, снабженные органическим матричным материалом, используемые в настоящем изобретении, имеют высокую ориентацию молекул, что подтверждено их дифрактограммой (XRD). В одном варианте осуществления настоящего изобретения, пленки UHMWPE имеют параметр одноплоскостной ориентации Φ (200/110), равный по меньшей мере 3. Параметр одноплоскостной ориентации Φ (200/110) определяется как соотношение между площадями пиков 200 и 110 на дифрактограмме (XRD) образца пленки, что обусловлено геометрией отражения. Параметр одноплоскостной ориентации (200/110) дает информацию о степени ориентации плоскостей кристаллов 200 и 110 по отношению к поверхности пленки. Для образца пленки с высокой одноплоскостной ориентацией (200/110) плоскости кристалла 200 являются высоко ориентированными параллельно поверхности пленки. Было установлено, что высокая одноплоскостная ориентация, как правило, сопровождается высоким модулем упругости, высокой прочностью при растяжении и высокой энергией при растяжении на разрыв. Соотношение между площадями пиков 200 и 110 для образца со статистически ориентированными кристаллитами составляет около 0,4. Однако, пленки UHMWPE, которые могут быть предпочтительно использованы, могут иметь кристаллиты с индексами 200, которые ориентированы преимущественно параллельно поверхности пленки, что дает в результате более высокое значение соотношения площадей пиков 200/110, и, следовательно, более высокое значение параметра одноплоскостной ориентации. Этот параметр может быть определен так, как описано в WO2009/109632.In one embodiment, the organic matrix material-equipped UHMWPE films used in the present invention have high molecular orientation, as evidenced by their X-ray diffraction (XRD) pattern. In one embodiment of the present invention, the UHMWPE films have a single-plane orientation parameter Φ (200/110) equal to at least 3. The single-plane orientation parameter Φ (200/110) is defined as the ratio between the areas of the 200 and 110 peaks in the XRD pattern of the sample film, which is due to the reflection geometry. The single-plane orientation parameter (200/110) provides information about the degree of orientation of the crystal planes 200 and 110 relative to the film surface. For a film sample with a high single-plane orientation (200/110), the planes of the crystal 200 are highly oriented parallel to the film surface. It has been found that high uniplanar orientation is generally accompanied by high elastic modulus, high tensile strength and high tensile energy at break. The ratio between peak areas 200 and 110 for a sample with statistically oriented crystallites is about 0.4. However, UHMWPE films that may be preferably used may have 200 index crystallites that are oriented predominantly parallel to the film surface, resulting in a higher peak area ratio of 200/110, and therefore a higher single-plane orientation parameter. This parameter may be defined as described in WO2009/109632.

Пленки UHMWPE могут предпочтительно иметь параметр одноплоскостной ориентации (200/110), равный по меньшей мере 4, в большей степени, по меньшей мере 5, или по меньшей мере 7. Более высокие значения, как например, значения, равные по меньшей мере 10 или даже по меньшей мере 15, могут быть особенно предпочтительны. Теоретическое максимальное значение для этого параметра представляет собой бесконечную величину, если площадь пика 10 равна нулю.UHMWPE films may preferably have a single-plane orientation parameter (200/110) of at least 4, more of at least 5, or at least 7. Higher values, such as values of at least 10 or even at least 15 may be particularly preferred. The theoretical maximum value for this parameter is infinite if the area of peak 10 is zero.

Растягивающаяся непрерывная пленка полимера может быть уложена на растягивающуюся пластину UHMWPE, полученную непосредственно после уплотнения, на растягивающуюся пластину UHMWPE, полученную после обеспечения вальцевания уплотненной пластины, или на растягивающуюся пластину UHMWPE, полученную после обеспечения вальцевания и растяжения уплотненной пластины. Таким образом, до укладки в стопку, растягивающаяся пластина UHMWPE может быть частично вытянута путем вальцевания и еще необязательного растяжения.The stretchable continuous film of polymer may be laid on a UHMWPE stretch plate obtained immediately after compaction, on a UHMWPE stretch plate obtained after the compacted plate has been rolled, or on a UHMWPE stretch plate obtained after the compacted plate has been rolled and stretched. Thus, prior to stacking, the UHMWPE stretch plate can be partially stretched by rolling and optional stretching.

Степень вытяжки, получаемая с помощью стадии вальцевания, может составлять по меньшей мере 2, в особенности, по меньшей мере 4, по меньшей мере 5 или по меньшей мере 6 и не более 12, не более 10 или не более 8. Степень вытяжки, получаемая на стадии частичного растяжения, может составлять по меньшей мере 2, в особенности, по меньшей мере 4, по меньшей мере 5 или по меньшей мере 6, и не более 12, не более 10 или не более 8. Степень вытяжки определяется как площадь поперечного сечения растягивающейся пластины UHMWPE в тот момент, когда она поступает на стадию вальцевания или стадию растяжения, поделенная на площадь поперечного сечения растягивающейся пластины UHMWPE в тот момент, когда она покидает стадию вальцевания или растяжения.The draw ratio obtained by the rolling step may be at least 2, in particular at least 4, at least 5 or at least 6 and not more than 12, not more than 10 or not more than 8. The draw ratio obtained at the stage of partial stretching, may be at least 2, in particular at least 4, at least 5 or at least 6, and not more than 12, not more than 10 or not more than 8. The stretch ratio is defined as the cross-sectional area of the UHMWPE stretch plate as it enters the rolling or stretching stage divided by the cross-sectional area of the UHMWPE stretch plate as it leaves the rolling or stretching stage.

Растягивающаяся пластина UHMWPE, используемая в данном документе, может предпочтительно иметь толщину 50-3000 микрон, в особенности 75-2500 микрон, в большей степени 100-2250 микрон.The UHMWPE stretch plate used herein may preferably have a thickness of 50-3000 microns, especially 75-2500 microns, more particularly 100-2250 microns.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, стопку пластина-пленка получают в результате укладки в стопку растягивающейся непрерывной полимерной пленки на растягивающуюся пластину UHMWPE, которая получена до обеспечения воздействия на спрессованную пластину UHMWPE на стадии вальцевания. В этом варианте осуществления, растягивающаяся пластина UHMWPE может предпочтительно иметь толщину 500-3000 микрон, в особенности 1000-2500 микрон, и даже в большей степени 1250-2250 микрон.In one embodiment of the present invention, a plate-film stack is formed by stacking a stretchable continuous polymer film onto a UHMWPE stretch plate that is formed prior to exposing the compressed UHMWPE plate during the rolling step. In this embodiment, the UHMWPE stretch plate may preferably have a thickness of 500-3000 microns, especially 1000-2500 microns, and even more 1250-2250 microns.

В еще одном варианте осуществления, стопку пластина-пленка получают путем укладки в стопку растягивающейся непрерывной полимерной пленки на растягивающуюся пластину UHMWPE, полученную после обеспечения воздействия на спрессованную пластину UHMWPE на стадии вальцевания, но до обеспечения воздействия на нее на стадии растяжения. В этом варианте осуществления, растягивающаяся пластина UHMWPE может предпочтительно иметь толщину 200-1200 микрон, в особенности 300-1000 микрон, и даже в большей степени 400-800 микрон.In yet another embodiment, a plate-film stack is formed by stacking a stretchable continuous polymer film onto a stretchable UHMWPE plate obtained after exposing the compressed UHMWPE plate to the rolling step but before subjecting it to the stretching step. In this embodiment, the UHMWPE stretch plate may preferably have a thickness of 200-1200 microns, especially 300-1000 microns, and even more 400-800 microns.

В еще одном варианте осуществления, стопку пластина-пленка получают в результате укладки в стопку растягивающейся непрерывной полимерной пленки на растягивающуюся пластину UHMWPE, полученную после обеспечения воздействия на вальцованную пластину по меньшей мере на одной стадии растяжения. В этом варианте осуществления, растягивающаяся пластина UHMWPE может предпочтительно иметь толщину 50-500 микрон, в особенности 75-300 микрон, и даже в большей степени 100-200 микрон.In yet another embodiment, the plate-film stack is formed by stacking a stretchable continuous polymer film onto a UHMWPE stretch plate obtained after subjecting the rolled plate to at least one stretching step. In this embodiment, the UHMWPE stretch plate may preferably have a thickness of 50-500 microns, especially 75-300 microns, and even more 100-200 microns.

Растягивающаяся полимерная пленка в качестве органического матричного материала в контексте данного документа может предпочтительно иметь толщину 4-25 микрон, в особенности 5-15 микрон, даже в большей степени 6-10 микрон.The stretchable polymer film as an organic matrix material in the context of this document may preferably have a thickness of 4-25 microns, in particular 5-15 microns, even more 6-10 microns.

Обеспечение воздействия на стопку пластина-пленка на стадии вытяжки предоставляет несколько преимуществ. Например, органический матричный материал может быть нанесен на растягивающуюся пластину UHMWPE в виде растягивающейся полимерной пленки при использовании пленок, которые, несмотря на получающиеся в результате низкие количества органического матричного материала, являются сравнительно толстыми в начале процесса. Такой способ предоставляет усовершенствование, состоящее в том, что с исходными растягивающимися матричными пленками легче работать, чем с более тонкими пленками (например, их проще укладывать поверх пленок UHMWPE). К тому же, очень тонкие пленки, которые получают в описываемом в данном документе процессе, не являются коммерчески доступными, поскольку их трудно производить и с ними трудно работать. Кроме того, в ходе процесса вытяжки получают хорошее соединение пленки из органического матричного полимера с пленкой UHMWPE.Providing exposure to the plate-film stack during the drawing stage provides several advantages. For example, the organic matrix material can be applied to a UHMWPE stretch plate as a stretchable polymer film using films that, despite the resulting low amounts of organic matrix material, are relatively thick at the start of the process. This method provides the improvement that the original stretch matrix films are easier to work with than thinner films (eg, easier to lay over UHMWPE films). In addition, the very thin films produced by the process described herein are not commercially available because they are difficult to produce and handle. In addition, the drawing process produces a good bond between the organic matrix polymer film and the UHMWPE film.

Конкретным преимуществом нанесения растягивающейся полимерной пленки на растягивающуюся пластину UHMWPE, которая еще не была подвергнута вальцеванию, является то, что стопка пластина-пленка может быть подвергнута воздействию с доведением до более высокой степени вытяжки (в результате применения воздействия на стопку пластина-пленка как на стадии вальцевания, так и на стадии растяжения), и может быть достигнуто предельное снижение толщины пленки из органического матричного полимера.A particular advantage of applying a stretch polymer film to a UHMWPE stretch plate that has not yet been rolled is that the plate-film stack can be exposed to a higher stretch ratio (by applying stress to the plate-film stack as in the step rolling and at the stretching stage), and a maximum reduction in the thickness of the organic matrix polymer film can be achieved.

Ширина растягивающейся пластины UHMWPE, когда она вступает в технологический процесс согласно изобретению, не является критической величиной. Она может составлять, например, по меньшей мере 1 см, в особенности, по меньшей мере 5 см, в большей степени, по меньшей мере 10 см. Как правило, максимальная ширина может быть не более 150 см.The width of the UHMWPE stretch plate when it enters the process according to the invention is not a critical value. It can be, for example, at least 1 cm, in particular at least 5 cm, more particularly at least 10 cm. Typically, the maximum width can be no more than 150 cm.

Использование непрерывной пленки из органического матричного полимера, как правило, обеспечивает непрерывное покрытие пленки UHMWPE органическим матричным материалом.The use of a continuous organic matrix polymer film generally provides a continuous coating of the UHMWPE film with the organic matrix material.

Растягивающаяся пленка из органического матричного полимера может быть уложена поверх растягивающейся пластины UHMWPE параллельно с тем, чтобы максимально повысить покрытие пленки UHMWPE органическим матричным материалом.The organic matrix polymer stretch film can be laid on top of the UHMWPE stretch plate in parallel to maximize the coverage of the UHMWPE film with the organic matrix material.

Растягивающаяся непрерывная пленка из органического матричного полимера, используемая в стопке, как правило, не будет шире растягивающейся пластины UHMWPE, во избежание присутствия избыточного количества органического матричного материала. Для надежного обеспечения большого покрытия пленки UHMWPE пленкой из органического матричного полимера, может быть предпочтительно, что ширина растягивающейся пленки из органического матричного полимера составляет по меньшей мере 90% ширины растягивающейся пластины UHMWPE. Более конкретно, ширина растягивающейся пленки из органического матричного полимера может составлять по меньшей мере 95%, или по меньшей мере 99% или даже по меньшей мере 99,5% ширины растягивающейся пластины UHMWPE. В одном варианте осуществления, ширина растягивающейся пленки из органического матричного полимера совпадает с шириной растягивающейся пластины UHMWPE.The stretch continuous organic matrix polymer film used in the stack will generally not be wider than the UHMWPE stretch sheet to avoid the presence of excess organic matrix material. To reliably provide a large coverage of the UHMWPE film with the organic matrix polymer film, it may be preferable that the width of the organic matrix polymer stretch film is at least 90% of the width of the UHMWPE stretch plate. More specifically, the width of the organic matrix polymer stretch film may be at least 95%, or at least 99%, or even at least 99.5% of the width of the UHMWPE stretch sheet. In one embodiment, the width of the organic matrix polymer stretch film matches the width of the UHMWPE stretch plate.

Растягивающиеся пленки из органического матричного полимера коммерчески доступны или могут быть обеспечены известными способами. Например, эти пленки могут быть получены экструзией с раздувкой или экструзией пленки, способами, которые хорошо известны в данной области.Stretchable organic matrix polymer films are commercially available or can be provided by known methods. For example, these films can be produced by extrusion blown or film extrusion, methods that are well known in the art.

Стадию вытяжки стопки пластина-пленка проводят при температуре ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE. Стадию вытяжки, как правило, проводят при температуре по меньшей мере на 1°С ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE в условиях технологического процесса. В зависимости от природы полимера UHMWPE, температура может быть ниже, например, по меньшей мере на 3°С или даже по меньшей мере на 5°С ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE в условиях технологического процесса. Температура стадии вытяжки, таким образом, обычно определяется в соответствии с температурой плавления растягивающейся пластины UHMWPE.The plate-film stack stretching step is carried out at a temperature below the melting point of the UHMWPE stretch plate. The drawing step is typically carried out at a temperature at least 1°C below the melting temperature of the UHMWPE stretch plate under process conditions. Depending on the nature of the UHMWPE polymer, the temperature may be lower, for example at least 3°C or even at least 5°C below the melting temperature of the UHMWPE stretch plate under process conditions. The temperature of the drawing step is thus usually determined in accordance with the melting temperature of the UHMWPE stretch plate.

Температура плавления растягивающейся пленки из органического матричного полимера (или температура размягчения для органических матричных материалов, которые не имеют температуры плавления, например, для блоксополимеров, таких как SIS), как правило, ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE. В частности, температура плавления или температура размягчения для пленки из органического матричного полимера может, как правило, быть на 5-50°С ниже температуры плавления пленки UHMWPE, в особенности, на 10-45°С, в большей степени, на 15-30°С.The melting point of an organic matrix polymer stretch film (or softening point for organic matrix materials that do not have a melting point, such as block copolymers such as SIS) is generally lower than the melting point of a UHMWPE stretch sheet. In particular, the melting point or softening temperature for an organic matrix polymer film can generally be 5-50°C lower than the melting point of a UHMWPE film, in particular 10-45°C, more generally 15-30 °C.

Стадия вытяжки может быть проведена при температуре ниже температуры плавления растягивающейся пленки из органического матричного полимера, или, при условии, что температура поддерживается на уровне ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE, при температуре выше температуры плавления растягивающейся пленки из органического матричного полимера. Может оказаться предпочтительным проводить стадию растяжения при температуре выше температуры плавления растягивающейся пленки из органического матричного полимера с тем, чтобы предотвращать разрыв пленки из матричного полимера во время растяжения и в силу этого надежно обеспечивать равномерное распределение матричного полимера на пленке UHMWPE.The drawing step may be carried out at a temperature below the melting temperature of the stretchable organic matrix polymer film, or, provided that the temperature is maintained below the melting temperature of the stretchable UHMWPE sheet, at a temperature above the melting temperature of the stretchable organic matrix polymer film. It may be preferable to conduct the stretching step at a temperature above the melting point of the stretchable organic matrix polymer film so as to prevent the matrix polymer film from tearing during stretching and thereby reliably ensure uniform distribution of the matrix polymer on the UHMWPE film.

Как известно специалисту в данной области, температура плавления полимеров может зависеть от ограничений, в которые они помещены. Это означает, что температура плавления в условиях технологического процесса может варьироваться от случая к случаю. Тем не менее, температура плавления может быть легко определена как температура, при которой резко падает деформационное натяжение в технологическом процессе. Температура плавления в отсутствие ограничений для растягивающейся пластины UHMWPE и растягивающейся пленки из органического матричного полимера может быть определена специалистом в данной области, например, с помощью DSC (дифференциальной сканирующей калориметрии). Конкретно, DSC может быть проведена в азоте, в диапазоне температур от +30 до +180°С и при скорости повышения температуры 10°С/минуту. Максимум самого большого эндотермического пика в диапазоне от 80 до 170°С расценивают здесь как температуру плавления.As is known to one skilled in the art, the melting point of polymers can depend on the constraints under which they are placed. This means that the melting temperature under process conditions may vary from case to case. However, the melting point can be easily defined as the temperature at which the strain in the process drops sharply. The unconstrained melting temperature for the UHMWPE stretch plate and the organic matrix polymer stretch film can be determined by one skilled in the art, for example, using DSC (differential scanning calorimetry). Specifically, DSC can be carried out in nitrogen, in a temperature range from +30 to +180°C and at a temperature rise rate of 10°C/minute. The maximum of the largest endothermic peak in the range from 80 to 170°C is regarded here as the melting point.

Обычно стадию вытяжки проводят при температуре не более, чем на 30°C ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE в условиях технологического процесса, в частности, не более, чем на 20°C, в большей степени, не более, чем на 15°С ниже температуры плавления полимера в условиях технологического процесса.Typically, the drawing step is carried out at a temperature no more than 30°C below the melting temperature of the UHMWPE stretch plate under process conditions, in particular no more than 20°C, in particular no more than 15°C below melting temperature of the polymer under process conditions.

Степень вытяжки, применяемая в отношении стопки пластина-пленка, в способе согласно изобретению составляет по меньшей мере 2, в особенности, по меньшей мере 6 или по меньшей мере 10, или по меньшей мере 20, или по меньшей мере 28, или даже по меньшей мере 100, или по меньшей мере 150.The draw ratio applied to the plate-film stack in the method according to the invention is at least 2, in particular at least 6, or at least 10, or at least 20, or at least 28, or even at least at least 100, or at least 150.

Степень вытяжки определяется как площадь поперечного сечения стопки пластина-пленка в тот момент, когда она поступает на стадию вытяжки, поделенная на площадь поперечного сечения пленки UHMWPE, снабженной органическим матричным материалом, в тот момент, когда она покидает стадию вытяжки.The draw ratio is defined as the cross-sectional area of the plate-film stack as it enters the drawing stage divided by the cross-sectional area of the organic matrix material-equipped UHMWPE film as it leaves the drawing stage.

Максимальная степень вытяжки, как правило, соответствует самой большой степени вытяжки, которая может быть достигнута без нарушения целостности стопки пластина-пленка и будет зависеть от свойств исходных растягивающихся материалов и от условий технологического процесса. Обычно вытяжку стопки пластина-пленка проводят до ее максимума или до максимально близкого к ее максимуму уровня. Специалист в данной области может легко определять такой максимум для заданной системы. В качестве примера, степень растяжения может составлять не более 400, не боле 300 или не более 200.The maximum stretch ratio, as a rule, corresponds to the highest stretch ratio that can be achieved without compromising the integrity of the plate-film stack and will depend on the properties of the original stretchable materials and the process conditions. Typically, the plate-film stack is drawn to its maximum or to a level as close as possible to its maximum. One skilled in the art can readily determine such a maximum for a given system. As an example, the stretch ratio may be no more than 400, no more than 300, or no more than 200.

Как правило, степень вытяжки стопки пластина-пленка на стадии вытяжки может зависеть от степени, в которой была подвергнута вытяжке исходная растягивающаяся пластина UHMWPE, если хоть в какой-нибудь мере была подвергнута вытяжке, на любой из стадий вальцевания и растяжения, используемых при ее получении.In general, the extent to which the plate-film stack is stretched in the drawing step may depend on the extent to which the original UHMWPE stretch plate was stretched, if at all stretched, in any of the rolling and stretching stages used in its production .

В общей сложности, чем ниже степень вытяжки исходной растягивающейся пластины UHMWPE (которая достигается во время ее получения), тем выше степень вытяжки, которая может быть применена в ходе вытяжки стопки пластина-пленка.In general, the lower the draw ratio of the original UHMWPE stretch wafer (which is achieved during its production), the higher the draw ratio that can be applied during stretching of the wafer-film stack.

Степень вытяжки также может зависеть от числа этапов вытяжки, например, стадий вальцевания и растяжения. Как правило, чем больше число этапов вытяжки, тем больше степень растяжения, которая может быть достигнута. В общем и целом, вытяжку на стадии b) можно провести по меньшей мере в два этапа вытяжки или по меньшей мере в три этапа вытяжки.The degree of drawing may also depend on the number of drawing steps, such as rolling and stretching steps. Generally, the greater the number of drawing steps, the greater the degree of stretch that can be achieved. In general, the drawing in step b) can be carried out in at least two drawing stages or at least three drawing stages.

Вытяжка может быть проведена с использованием комбинации стадий вальцевания и/или растяжения. Если проводят вальцевание, то вальцевание стопки пластина-пленка может быть проведено по меньшей мере на двух этапах или даже по меньшей мере на трех этапах. Если проводят растяжение, то растяжение стопки пластина-пленка может быть проведено по меньшей мере на двух этапах или даже по меньшей мере на трех этапах.Drawing can be carried out using a combination of rolling and/or stretching steps. If rolling is carried out, then rolling of the plate-film stack can be carried out in at least two stages or even in at least three stages. If stretching is carried out, the stretching of the plate-film stack may be carried out in at least two stages or even in at least three stages.

Может оказаться предпочтительным максимально повышать степень растяжения стопки пластина-пленка с тем, чтобы минимизировать количество и толщину пленки из органического матричного полимера, покрывающей пленку UHMWPE. Это может быть достигнуто, например, вытяжкой стопки пластина-пленка, полученной укладкой в стопку растягивающейся пленки из органического матричного полимера на растягивающуюся пластину UHMWPE, которая была получена после вальцевания уплотненной пластины UHMWPE (без проведения каких-либо стадий частичного растяжения), где степень вытяжки на упомянутой стадии вальцевания составляет, например, 2-6. Например, степени вытяжки, достигаемые для стопки пластина-пленка на стадии вытяжки, если брать за исходную точку такую растягивающуюся пластину UHMWPE, составляют 20-50. Совокупные степени вытяжки конечной пленки UHMWPE, снабженной органическим матричным материалом, составляют 80-300. Более высокие степени вытяжки стопки пластина-пленка могут быть достигнуты в результате вытяжки стопки пластина-пленка, полученной укладкой в стопку растягивающейся пленки из органического матричного полимера на растягивающуюся пластину UHMWPE, которая не была подвергнута предварительной вытяжке, например, полученную непосредственно после уплотнения порошка UHMWPE в пластину UHMWPE при проведении технологического процесса в твердом состоянии. Например, степени вытяжки, достигаемые для стопки пластина-пленка на стадии вытяжки, если брать за исходную точку такую растягивающуюся пластину UHMWPE, могут составлять 80-300, что будет соответствовать совокупной степени вытяжки конечной пленки UHMWPE, снабженной органическим матричным материалом.It may be preferable to maximize the stretch ratio of the plate-film stack so as to minimize the amount and thickness of the organic matrix polymer film covering the UHMWPE film. This can be achieved, for example, by stretching a plate-film stack obtained by stacking an organic matrix polymer stretch film onto a UHMWPE stretch plate that was obtained after rolling a compacted UHMWPE plate (without undergoing any partial stretch steps), where the draw ratio at the mentioned rolling stage is, for example, 2-6. For example, the stretch ratios achieved for a plate-film stack at the drawing stage, using such a UHMWPE stretch plate as a starting point, are 20-50. Cumulative draw ratios of the final UHMWPE film provided with organic matrix material are 80-300. Higher slab-film stack stretch ratios can be achieved by stretching a slab-film stack obtained by stacking an organic matrix polymer stretch film onto a UHMWPE stretch slab that has not been pre-stretched, such as that obtained directly after compacting the UHMWPE powder into UHMWPE plate when carrying out the technological process in the solid state. For example, the draw ratios achieved for a plate-film stack in the drawing step, using such a UHMWPE stretch plate as a starting point, can be 80-300, which would correspond to the total draw ratio of the final UHMWPE film provided with the organic matrix material.

Было обнаружено, что укладывание в стопку растягивающейся пленки из органического матричного полимера на растягивающуюся пластину UHMWPE и обеспечение вытяжки стопки пластина-пленка преимущественно дает в результате подвергнутую совместному растяжению пленку, где баллистические свойства пленки UHMWPE остаются незатронутыми, то есть, оказываются сопоставимыми с баллистическими свойствами пленки, получаемой с применением аналогичных стадий вальцевания/растяжения в отсутствие пленки из органического матричного полимера. К тому же, способ, описываемый в данном документе, обеспечивает очень хорошую регулировку распределения пленки из органического матричного полимера по поверхности пленки UHMWPE.It has been found that stacking a stretch film of an organic matrix polymer on a stretch UHMWPE plate and allowing the plate-film stack to stretch advantageously results in a co-stretched film where the ballistic properties of the UHMWPE film remain unaffected, i.e., are comparable to the ballistic properties of the film , obtained using similar rolling/stretching steps in the absence of an organic matrix polymer film. In addition, the method described herein provides very good control of the distribution of the organic matrix polymer film on the surface of the UHMWPE film.

Кроме того, использование пленок UHMWPE, которые снабжены органическим матричным материалом, сильно упрощает производство пуленепробиваемых изделий. В частности, поскольку пленки UHMWPE сцепляются друг с другом благодаря присутствию пленки из органического матричного полимера, не требуется независимое обеспечение органического матричного материала и включение нанесения органического матричного материала в способ изготовления пуленепробиваемых изделий.In addition, the use of UHMWPE films, which are equipped with an organic matrix material, greatly simplifies the production of bulletproof products. In particular, since the UHMWPE films adhere to each other due to the presence of the organic matrix polymer film, it is not necessary to independently provide the organic matrix material and include the application of the organic matrix material in the method of making bulletproof articles.

Пленки UHMWPE, которые снабжены органическим матричным материалом согласно стадии b) способа, описываемого в данном документе, могут называться пленками, подвергнутыми совместному растяжению.UHMWPE films that are provided with an organic matrix material according to step b) of the process described herein may be referred to as co-stretched films.

Способ, описываемый в данном документе, дополнительно включает совмещение множества пленок, обеспеченных согласно стадии b), с получением слоя из пленок (стадия с).The method described herein further includes combining a plurality of films provided in step b) to form a layer of films (step c).

Подвергнутые совместному растяжению пленки могут быть предпочтительно совмещены параллельно, с формированием в результате этого слоя однонаправленно ориентированных подвергнутых совместному растяжению пленок или, иными словами, с обеспечением в силу этого однонаправленной ориентации пленок UHMWPE, снабженных органическим матричным материалом в пределах слоя пленок.The co-stretched films may preferably be aligned in parallel, thereby forming a layer of unidirectionally oriented co-stretched films or, in other words, thereby providing a unidirectional orientation of UHMWPE films provided with an organic matrix material within the layer of films.

Пленки могут быть совмещены параллельно внахлест. В силу этого, органический матричный материал, присутствующий в зоне нахлеста пленок, может способствовать сцеплению пленок друг с другом.Films can be overlapped in parallel. Because of this, the organic matrix material present in the overlapping zone of the films can promote adhesion of the films to each other.

Альтернативно и, в некоторых вариантах осуществления, предпочтительно, пленки совмещены параллельно, так чтобы они не перекрывались, например, пленки могут находиться в стыковочном контакте или между соседними пленками могут быть небольшие зазоры, предпочтительно пленки располагаются в стыковочном контакте без значительных зазоров между соседними пленками, как описано выше в отношении пуленепробиваемого изделия. Таким образом, получают слои, которые имеют равномерную толщину, то есть, являются свободными от участков нахлеста.Alternatively, and in some embodiments preferably, the films are aligned in parallel so that they do not overlap, for example the films may be in abutting contact or there may be small gaps between adjacent films, preferably the films are arranged in an abutting contact without significant gaps between adjacent films, as described above regarding the bulletproof product. In this way, layers are obtained that have a uniform thickness, that is, free from overlapping areas.

Способ, описываемый в данном документе, дополнительно включает укладку в стопку по меньшей мере двух слоев пленок, полученных согласно стадии с), с получением листа (стадия d).The method described herein further includes stacking at least two layers of films obtained according to step c) to form a sheet (step d).

Листы могут быть получены путем совмещения множества подвергнутых совместному растяжению пленок с получением первого слоя пленок и укладки в виде стопки второго слоя пленок поверх первого слоя в результате совмещения множества подвергнутых совместному растяжению пленок непосредственно поверх упомянутого первого слоя, в результате чего получают лист из двух слоев пленок.The sheets can be produced by combining a plurality of co-stretched films to form a first layer of films and stacking a second layer of films on top of the first layer by combining a plurality of co-stretched films directly on top of the first layer, resulting in a sheet of two layers of films .

Дополнительные слои пленок могут быть уложены в стопку подобным образом с получением листа, например, по меньшей мере из 3, 4, 6 или более слоев, как описано выше в отношении пуленепробиваемого изделия. Укладка в стопку может быть проведена с обеспечением желательной ориентации пленок в одном слое относительно ориентации пленок в смежном слое, как описано подробно выше.Additional layers of films may be stacked in a similar manner to form a sheet of, for example, at least 3, 4, 6 or more layers, as described above with respect to the bulletproof product. The stacking can be carried out to provide the desired orientation of the films in one layer relative to the orientation of the films in the adjacent layer, as described in detail above.

Например, подвергнутые совместному растяжению пленки могут быть расположены в ряд поверх первого слоя подвергнутых совместному растяжению пленок с получением второго слоя подвергнутых совместному растяжению пленок таким образом, что ориентация пленок в первом слое будет совпадать с ориентацией пленок во втором слое, то есть, пленки в первом и втором слоях будут параллельны друг другу в структуре 0-0. В конкретном варианте осуществления, пленки второго слоя располагаются со смещением относительно пленок первого слоя в так называемой структуре брикета.For example, co-stretched films can be arranged in a row on top of a first layer of co-stretched films to form a second layer of co-stretched films such that the orientation of the films in the first layer matches the orientation of the films in the second layer, that is, the films in the first and the second layers will be parallel to each other in a 0-0 structure. In a particular embodiment, the films of the second layer are arranged offset relative to the films of the first layer in a so-called briquette structure.

Альтернативно, подвергнутые совместному растяжению пленки могут быть размещены в ряд поверх первого слоя подвергнутых совместному растяжению пленок с получением второго слоя из подвергнутых совместному растяжению пленок таким образом, что ориентация пленок в первом слое будет находиться под углом по отношению к ориентации пленок во втором слое. Касательно предпочтительных углов ориентации, упоминается то, что описано выше в отношении пуленепробиваемого изделия. Например, может быть обеспечен лист по меньшей мере с двумя слоями в структуре 0-90.Alternatively, the co-stretched films may be stacked on top of the first layer of co-stretched films to form a second layer of co-stretched films such that the orientation of the films in the first layer is at an angle with respect to the orientation of the films in the second layer. Regarding preferred orientation angles, reference is made to what is described above with respect to the bulletproof article. For example, a sheet with at least two layers in a 0-90 structure may be provided.

Дополнительные слои подвергнутых совместному растяжению пленок могут быть уложены в стопку для закрепления таких структур до тех пор, пока не будет получен лист с желательным числом слоев.Additional layers of co-stretched films may be stacked to secure such structures until a sheet with the desired number of layers is obtained.

Способ, описываемый в данном документе, дополнительно включает укладку в стопку множества листов, полученных согласно стадии d) с получением стопки листов. Листы могут быть уложены в стопку таким же способом, который описан выше в отношении укладки в стопку слоев из подвергнутых совместному растяжению пленок, посредством чего во время укладки в стопку получают листы. Альтернативно, листы могут быть индивидуально предварительно сформированы и затем уложены в виде стопки один поверх другого. Укладка в стопку листов может быть проведена с тем, чтобы достигнуть желательной ориентации пленок в пределах стопки. Например, два листа со структурой 0-90 могут быть уложены в стопку с обеспечением структуры стопки 0-90-0-90. Альтернативно, два листа со структурой 0-0 могут быть уложены в стопку перпендикулярно с обеспечением структуры стопки 0-0-90-90. Дополнительные листы могут быть уложены в стопку для закрепления таких структур в пределах стопки до тех пор, пока не будет получена стопка с желательным числом листов.The method described herein further includes stacking a plurality of sheets obtained according to step d) to form a stack of sheets. The sheets may be stacked in the same manner as described above with respect to stacking layers of co-stretched films, whereby sheets are formed during stacking. Alternatively, the sheets may be individually preformed and then stacked on top of each other. Sheet stacking can be done to achieve the desired orientation of the films within the stack. For example, two sheets with a 0-90 structure can be stacked to provide a stack structure of 0-90-0-90. Alternatively, two sheets with a 0-0 structure can be stacked perpendicularly to provide a stack structure of 0-0-90-90. Additional sheets may be stacked to secure such structures within the stack until a stack with the desired number of sheets is obtained.

Способ, описываемый в данном документе, дополнительно включает консолидацию листов до и/или после укладки в стопку согласно стадии е) в результате прикладывания давления и необязательного нагревания. Так, листы могут быть индивидуально консолидированы до укладки в стопку и/или стопка листов может быть консолидирована как единое целое после укладки в стопку.The method described herein further includes consolidating the sheets before and/or after stacking according to step e) by applying pressure and optionally heating. Thus, the sheets may be individually consolidated prior to stacking and/or the stack of sheets may be consolidated as a unit after stacking.

Лист или стопка листов может быть консолидирован(-а) в результате прикладывания давления и необязательного нагревания, как это известно в данной области. Например, лист или стопка листов может быть помещен(-а) в пресс и подвергнут(-а) прессованию.The sheet or stack of sheets can be consolidated by applying pressure and optional heat, as is known in the art. For example, a sheet or stack of sheets may be placed in a press and pressed.

Лист или стопка листов может быть спрессован(-а) в результате прикладывания давления, равного, например, по меньшей мере 0,1 МПа. Может быть упомянуто максимальное давление не более 50 МПа. Давление, которое должно быть приложено, как подразумевается, будет надежно обеспечивать получение пуленепробиваемого изделия с адекватными свойствами.The sheet or stack of sheets may be compressed by applying a pressure of, for example, at least 0.1 MPa. A maximum pressure of not more than 50 MPa may be mentioned. The pressure to be applied is expected to reliably produce a bulletproof article with adequate properties.

Использование давления может быть достаточным для того, чтобы инициировать сцепление пленок UHMWPE в листе или в стопке листов друг с другом посредством органического матричного материала. Однако, при необходимости, температура во время прессования может быть выбрана, из условия, чтобы температура органического матричного материала была доведена до уровня выше температуры его размягчения или плавления, если это необходимо для инициирования содействия матрицы в сцеплении пленок и/или листов друг с другом.The use of pressure may be sufficient to initiate adhesion of the UHMWPE films in a sheet or stack of sheets to each other through the organic matrix material. However, if necessary, the temperature during pressing may be selected such that the temperature of the organic matrix material is brought to a level above its softening or melting point if necessary to initiate the matrix to assist in adhesion of the films and/or sheets to each other.

Требуемые время прессования и температура прессования могут зависеть от природы пленок UHMWPE и органического матричного материала и от толщины листа или стопки листов, которые должны быть консолидированы, и могут быть легко определены специалистом в данной области.The required pressing time and pressing temperature may depend on the nature of the UHMWPE films and organic matrix material and on the thickness of the sheet or stack of sheets to be consolidated, and can be readily determined by one skilled in the art.

Консолидация может быть проведена при температуре прессования выше температуры размягчения или плавления органического матричного материала (то есть пленки из органического матричного полимера) и ниже температуры плавления пленок UHMWPE. В том случае, когда прессование проводят при такой температуре, может быть предпочтительным проведение охлаждения прессованного материала (то есть, листа или стопки листов) также под давлением, в силу чего заданное минимальное давление будет поддерживаться во время охлаждения по меньшей мере до достижения температуры, при которой структура листа или стопки листов не сможет более релаксировать при атмосферном давлении. Определение такой температуры для каждого отдельно взятого случая находится в рамках компетенции специалиста в данной области. Когда это применимо, предпочтительно проводить охлаждение при заданном минимальном давлении, чтобы достигнуть температуры, при которой органический матричный материал в значительной степени или полностью затвердел или кристаллизовался и, которая ниже температуры релаксации пленки UHMWPE. Не требуется, чтобы давление во время охлаждения совпадало с давлением, которое используют для консолидации. Во время охлаждения, можно наблюдать за давлением для поддержания соответственных значений давления, чтобы компенсировать снижение давления, вызываемое усадкой листа или стопки листов в прессе.Consolidation can be carried out at a compaction temperature above the softening or melting temperature of the organic matrix material (i.e. organic matrix polymer film) and below the melting temperature of UHMWPE films. In the case where the pressing is carried out at such a temperature, it may be preferable to cool the compressed material (i.e., sheet or stack of sheets) also under pressure, whereby a predetermined minimum pressure will be maintained during cooling at least until the temperature at in which the structure of a sheet or stack of sheets can no longer relax at atmospheric pressure. Determining such a temperature for each individual case is within the competence of a person skilled in the art. When applicable, it is preferable to conduct cooling at a specified minimum pressure to achieve a temperature at which the organic matrix material is substantially or completely solidified or crystallized and which is below the relaxation temperature of the UHMWPE film. The pressure during cooling does not need to be the same as the pressure used for consolidation. During cooling, the pressure can be monitored to maintain appropriate pressure values to compensate for the reduction in pressure caused by shrinkage of the sheet or stack of sheets in the press.

Консолидация, описываемая выше, может быть проведена в статическом прессе или с применением непрерывного процесса. Подходящие непрерывные процессы включают ламинирование, каландрирование и двухленточное прессование.The consolidation described above can be carried out in a static press or using a continuous process. Suitable continuous processes include lamination, calendering and double belt pressing.

Способ, описываемый в данном документе, обеспечивает стопку листов, которая как таковая может соответствовать требованиям, предъявляемым к пуленепробиваемому изделию, или может быть дополнительно переработана с получением пуленепробиваемого изделия.The method described herein provides a stack of sheets that, as such, can meet the requirements for a bulletproof product, or can be further processed into a bulletproof product.

Например, вне зависимости от того, подвергают ли консолидации листы как таковые или подвергают консолидации стопку листов как единое целое, дополнительные стадии в способе, описываемом в данном документе, могут включать размещение стопки листов в поддерживающий мешок или прошивку по периферическим краям стопки листов.For example, whether the sheets are consolidated as such or a stack of sheets is consolidated as a unit, additional steps in the method described herein may include placing the stack of sheets in a support bag or stitching along the peripheral edges of the stack of sheets.

Другие дополнительные стадии могут включать, например, комбинирование стопки листов со стопками или листами других пуленепробиваемых материалов, таких как нетканые однонаправленные слои (UDs) или тканые полотна из волокна UHMWPE, арамидного волокна или волокна арамидного сополимера.Other additional steps may include, for example, combining the stack of sheets with stacks or sheets of other bulletproof materials, such as nonwoven unidirectional layers (UDs) or woven webs of UHMWPE fiber, aramid fiber, or aramid copolymer fiber.

Альтернативно или дополнительно, дополнительные стадии могут включать придание стопке листов формы с обеспечением пуленепробиваемому изделию конкретной формы, например, формы шлема, панели одинарной кривизны, панели двойной кривизны, или панели множественной кривизны.Alternatively or additionally, additional steps may include shaping the stack of sheets to provide the bulletproof article with a specific shape, such as a helmet shape, a single curved panel, a double curved panel, or a multiple curved panel.

Альтернативно или дополнительно, дополнительные стадии могут включать комбинирование стопки листов с другими баллистическими материалами, такими как керамические или стальные лицевые материалы, воспринимающие удар. В конкретном варианте осуществления, способ может включать придание формы стопке листов совместно с такими баллистическими материалами, например, с использованием вакуумной консолидации, так чтобы стопка листов приняла форму этого дополнительного баллистического материала, то есть, предварительно сформованного керамического или стального лицевого материала, воспринимающего удар.Alternatively or additionally, additional steps may include combining the sheet stack with other ballistic materials, such as ceramic or steel impact absorbing face materials. In a specific embodiment, the method may include shaping the stack of sheets together with such ballistic materials, for example, using vacuum consolidation, so that the stack of sheets takes the shape of this additional ballistic material, that is, a preformed ceramic or steel impact-resisting facing material.

Настоящее изобретение также относится к пуленепробиваемым изделиям, получаемым способами изготовления, описываемыми в данном документе.The present invention also relates to bulletproof articles produced by the manufacturing methods described herein.

Настоящее изобретение дополнительно проиллюстрировано следующими примерами, которые не являются ограничивающими или создающими ограничения для изобретения.The present invention is further illustrated by the following examples, which are not intended to be limiting or limiting of the invention.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Общие способыGeneral methods

Модуль упругости пленок UHMWPE и подвергнутых совместному растяжению пленок UHMWPE может быть определен согласно стандарту ASTM D7744/D7744M-11, стандартных способов испытания в отношении испытания на растяжение полиэтиленовых лент с высокими прочностными характеристиками с учетом описания стандарта ASTM D76 для разрывных испытательных машин для текстильных материалов и осуществления на практике стандарта ASTM D1776 в отношении приведения текстильных материалов в заданное состояние и проведения их испытания.The modulus of elasticity of UHMWPE films and co-tensile UHMWPE films can be determined according to ASTM D7744/D7744M-11, Standard Test Methods for Tensile Testing of High Strength Polyethylene Tapes, taking into account the description of ASTM D76 for Tensile Testing Machines for Textiles and implementation of the ASTM D1776 standard for conditioning and testing textile materials.

Толщина пленки UHMWPE и подвергнутой совместному растяжению пленки UHMWPE может быть определена с помощью микрометра c цифровой индикацией, как например, микрометра, доступного для приобретения в Mitutoyo. Толщину измеряют по меньшей мере в трех положениях, идущих по ширине пленки, и берут среднее значение.The thickness of the UHMWPE film and the co-stretched UHMWPE film can be determined using a digital readout micrometer, such as the one commercially available from Mitutoyo. The thickness is measured at at least three positions along the width of the film and the average is taken.

Во время консолидации стопки в прессе, термопару вставляют в середину стопки. Температуру, которую измеряют, определяют как внутреннюю температуру (температуру внутри материала).While the stack is being consolidated in the press, a thermocouple is inserted into the middle of the stack. The temperature that is measured is defined as the internal temperature (the temperature inside the material).

Пример 1Example 1

Пленку HDPE, имеющую толщину 6 микрон и температуру плавления 128°С, укладывают поверх растягивающейся пластины UHMWPE толщиной 320 микрон, полученной уплотнением порошка UHMWPE в пластину UHMWPE и вальцеванием пластины UHMWPE до достижения степени вытяжки 5. Стопку пластина-пленка вытягивают путем растяжения при температуре выше температуры плавления HDPE и ниже температуры плавления UHMWPE. Степень вытяжки стопки пластина-пленка составляет 36. Это дает в результате пленку UHMWPE, снабженную органическим матричным материалом, с совокупной степенью вытяжки 5×36=180 и общей средней толщиной около 43 микрон, включающей слой HDPE, который имеет среднюю толщину около 1 микрона. Покрытие поверхности пленки UHMWPE органическим матричным материалом составляет 96%. Массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и UHMWPE составляет 1,5% масс. Модуль упругости пленки UHMWPE, снабженной органическим матричным материалом, составляет 186,3 Н/текс.An HDPE film having a thickness of 6 microns and a melting point of 128°C is laid on top of a 320 micron thick UHMWPE stretch plate made by compacting UHMWPE powder into a UHMWPE plate and rolling the UHMWPE plate to a draw ratio of 5. The plate-film stack is drawn by stretching at a temperature above melting point of HDPE and below the melting point of UHMWPE. The draw ratio of the plate-film stack is 36. This results in a UHMWPE film equipped with an organic matrix material with a total draw ratio of 5×36=180 and an overall average thickness of about 43 microns, including an HDPE layer that has an average thickness of about 1 micron. The surface coverage of UHMWPE film with organic matrix material is 96%. The weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and UHMWPE is 1.5% by weight. The modulus of elasticity of UHMWPE film provided with organic matrix material is 186.3 N/tex.

Пример 2Example 2

Пленку HDPE, имеющую толщину 6 микрон и температуру плавления 128°С, укладывают в стопку поверх пластины UHMWPE толщиной 170 микрон, полученной уплотнением порошка UHMWPE в пластину UHMWPE, вальцеванием пластины UHMWPE до достижения степени вытяжки 5 и растяжением отвальцованного листа до достижения комбинированной степени вытяжки 20. Стопку пластина-пленка вытягивают путем растяжения при температуре выше температуры плавления HDPE и ниже температуры плавления UHMWPE. Степень вытяжки стопки пластина-пленка составляет 6. Это дает в результате пленку с совокупной степенью вытяжки 20×6=120 и общей средней толщиной около 58 микрон, включающей слой HDPE, который имеет среднюю толщину около 2 микрон. Покрытие поверхности пленки UHMWPE органическим матричным материалом составляет 95%. Массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и UHMWPE составляет 3% масс. Модуль упругости пленки UHMWPE, снабженной органическим матричным материалом, составляет 166,9 Н/текс.An HDPE film having a thickness of 6 microns and a melting point of 128°C is stacked on top of a 170 micron thick UHMWPE plate made by compacting UHMWPE powder into a UHMWPE plate, rolling the UHMWPE plate to a draw ratio of 5, and stretching the rolled sheet to a combined draft ratio of 20. The plate-film stack is drawn by stretching at a temperature above the melting point of HDPE and below the melting point of UHMWPE. The draw ratio of the plate-film stack is 6. This results in a film with a total draw ratio of 20×6=120 and an overall average thickness of about 58 microns, including an HDPE layer that has an average thickness of about 2 microns. The surface coverage of UHMWPE film with organic matrix material is 95%. The weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and UHMWPE is 3 wt%. The modulus of elasticity of UHMWPE film provided with organic matrix material is 166.9 N/tex.

Пример 3Example 3

Пленку LDPE, имеющую толщину 10 микрон и температуру плавления 115°С, укладывают поверх пластины UHMWPE толщиной 320 микрон, полученной уплотнением порошка UHMWPE в пластину UHMWPE и вальцеванием пластины UHMWPE до достижения степени вытяжки 5. Стопку пластина-пленка вытягивают путем растяжения при температуре выше температуры плавления LDPE и ниже температуры плавления UHMWPE. Степень вытяжки стопки пластина-пленка составляет 36. Это дает в результате пленку с совокупной степенью вытяжки 5×36=180 и общей средней толщиной около 44 микрон, включающей слой LDPE, который имеет среднюю толщину около 1 микрона. Покрытие поверхности пленки UHMWPE органическим матричным материалом составляет 95%. Массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и UHMWPE составляет 2% масс. Модуль упругости пленки UHMWPE, снабженной органическим матричным материалом, составляет 183 Н/текс.An LDPE film having a thickness of 10 microns and a melting point of 115°C is laid on top of a 320 micron thick UHMWPE plate made by compacting UHMWPE powder into a UHMWPE plate and rolling the UHMWPE plate to a draw ratio of 5. The plate-film stack is drawn by stretching at a temperature above melting point of LDPE and below melting point of UHMWPE. The draw ratio of the plate-film stack is 36. This results in a film with a total draw ratio of 5×36=180 and an overall average thickness of about 44 microns, including an LDPE layer that has an average thickness of about 1 micron. The surface coverage of UHMWPE film with organic matrix material is 95%. The weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and UHMWPE is 2% by weight. The modulus of elasticity of UHMWPE film provided with organic matrix material is 183 N/tex.

Пример 4Example 4

Первый лист с перекрестно расположенными слоями по типу 0-90 (лист А) получают с помощью лабораторного ламинатора Meyer. Три рулона с пленкой шириной 133 мм, полученной так, как описано выше в примере 1, помещают на размоточную установку. Эти пленки подают в ламинатор с минимальным зазором между пленками, так чтобы три пленки были расположены параллельно в стыковочном контакте, но без нахлеста, с получением нижнего слоя пленок ‘0 градусов’. Поверх этого слоя ‘0 градусов’, три пленки такой же ширины и длиной 40 см, полученные таким же образом, как в примере 1, размещают перпендикулярно слою ‘0 градусов’ непосредственно перед входом в ламинатор, с получением слоя пленок ‘90 градусов’. Пленки в слое ‘90 градусов’ вручную размещают с достижением минимального нахлеста. После ламинирования получают консолидированный лист с перекрестным расположением слоев по типу 0-90, который наматывают на намоточной установке.The first 0-90 cross-ply sheet (Sheet A) is produced using a Meyer laboratory laminator. Three rolls of film with a width of 133 mm, obtained as described above in example 1, are placed on an unwinding installation. These films are fed into the laminator with a minimum gap between the films, so that the three films are parallel in the joint contact, but without overlapping, producing a bottom layer of '0 degree' films. On top of this '0 degree' layer, three films of the same width and length of 40 cm, produced in the same way as in example 1, are placed perpendicular to the '0 degree' layer immediately before entering the laminator, producing a layer of '90 degree' films. Films in the ‘90 degree’ layer are manually placed to achieve minimal overlap. After lamination, a consolidated sheet with a cross-layer arrangement of the 0-90 type is obtained, which is wound on a winding installation.

На второй стадии, получают второй лист с перекрестным расположением слоев по типу 0-90 (лист В) на таком же ламинаторе, как описано выше для листа А, за исключением того, что вместо трех пленок шириной 133 мм, в ламинатор подают четыре пленки, две из которых имеют ширину 66,5 мм, и две из них имеют ширину 133 мм.In the second stage, a second 0-90 cross-ply sheet (sheet B) is produced using the same laminator as described above for sheet A, except that instead of three films of 133 mm width, four films are fed into the laminator, two of which are 66.5mm wide, and two of which are 133mm wide.

На третьей стадии, лист А с перекрестным расположением слоев и лист В с перекрестным расположением слоев разматывают и подают в ламинатор одновременно с получением и консолидацией полотна с перекрестным расположением листов по типу 0-90-0-90. Консолидированное полотно с перекрестным расположением листов сматывают на намоточной установке.In the third stage, cross-layer sheet A and cross-layer sheet B are unwound and fed into the laminator simultaneously to produce and consolidate the 0-90-0-90 cross-sheet web. The consolidated web with a cross arrangement of sheets is wound on a winding installation.

Сравнительный пример 1Comparative example 1

В сравнительном примере, используют UHMWPE, полученный в подобных условиях со сходными механическими свойствами, как в Примере 1, однако, в отсутствие HDPE или LDPE, укладываемого в стопку на поверхность пленки, поэтому никакая матрица не подвергается совместному растяжению с пленкой UHMWPE. Пленки UHMWPE имеют толщину 45 микрон, ширину 133 мм и совокупную степень вытяжки 180, и модуль упругости 184 Н/текс. Эти пленки также используют для получения листа с перекрестным расположением слоев по типу 0-90-0-90 таким же способом, как описано выше в отношении листа С из Примера 4, за исключением того, что пленку HDPE, имеющую толщину 6 микрон и температуру плавления 128°С, помещают между каждым слоем пленок для надежного обеспечения сцепления всех смежных слоев. Массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и UHMWPE составляет 15% масс.In a comparative example, UHMWPE produced under similar conditions with similar mechanical properties as in Example 1 is used, however, in the absence of HDPE or LDPE stacked on the surface of the film, so no matrix is co-stretched with the UHMWPE film. UHMWPE films have a thickness of 45 microns, a width of 133 mm and a total draw ratio of 180, and a modulus of elasticity of 184 N/tex. These films are also used to produce a 0-90-0-90 cross-layer sheet in the same manner as described above for sheet C of Example 4, except that the HDPE film having a thickness of 6 microns and a melting point 128°C, placed between each layer of films to reliably ensure adhesion of all adjacent layers. The weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and UHMWPE is 15% by weight.

Пример 5Example 5

При использовании такой же установочной настройки ламинатора, что и в Примере 4, получают рулон листа UD со структурой 0-0. Три пленки, описываемые в Примере 1, шириной 133 разматывают с получением первого слоя пленок ‘0 градусов’. Поверх этого слоя пленок, в ламинатор подают четыре пленки, две пленки из которых сбоку слоя имеют ширину 66,5 мм вместо 133 мм, с получением второго слоя пленок ‘0 градусов’, параллельного, но расположенного под углом к первому слою пленок ‘0 градусов’, с получением консолидированного листа с брикетоподобной структурой (UD 0-0). Лист UD 0-0 сматывают на намоточной установке. Часть этого листа UD 0-0 вырезают с получением листа длиной 40 см.Using the same laminator setup as in Example 4, a roll of UD sheet with a 0-0 structure is obtained. The three films described in Example 1, 133 wide, are unwound to produce the first layer of '0 degree' films. On top of this layer of films, four films are fed into the laminator, two films of which at the side of the layer are 66.5 mm wide instead of 133 mm, producing a second layer of '0 degree' films parallel to but angled to the first layer of '0 degree' films ', obtaining a consolidated sheet with a briquette-like structure (UD 0-0). The UD 0-0 sheet is wound on a winding machine. A portion of this UD 0-0 sheet is cut to obtain a sheet 40 cm long.

На второй стадии ламинирования рулон с листом UD 0-0 разматывают и подают в ламинатор. Вырезанные листы длиной 40 см размещают перпендикулярно поверх рулона UD 0-0 непосредственно перед подачей в ламинатор, с формированием и консолидацией полотна с перекрестным расположением листов по типу брикета 0-0-90-90. Консолидированное полотно с перекрестным расположением листов по типу брикета 0-0-90-90 сматывают на намоточной установке.At the second stage of lamination, the roll with the UD 0-0 sheet is unwound and fed into the laminator. Cut sheets 40 cm long are placed perpendicularly on top of the UD 0-0 roll immediately before feeding into the laminator, with the formation and consolidation of the web with a cross arrangement of sheets like a 0-0-90-90 briquette. A consolidated web with a cross arrangement of sheets like a briquette 0-0-90-90 is wound on a winding installation.

Сравнительный пример 2Comparative example 2

В сравнительном примере, используют UHMWPE, полученный в подобных условиях и со сходными механическими свойствами, как в Примере 1, однако, в отсутствие HDPE или LDPE на поверхности пленки, поэтому никакая матрица не подвергается совместному растяжению с пленкой UHMWPE. Пленки UHMWPE имеют толщину 45 микрон, ширину 133 мм и совокупную степень вытяжки 180, и модуль упругости 184 Н/текс. Эти пленки используют для получения полотна с перекрестным расположением листов по типу брикета 0-0-90-90, описываемого в Примере 5, где пленку HDPE, имеющую толщину 6 микрон и температуру плавления 128°С, помещают между каждым слоем пленок для надежного обеспечения сцепления всех смежных слоев. Массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и UHMWPE составляет 15% масс.In a comparative example, UHMWPE produced under similar conditions and with similar mechanical properties as in Example 1 is used, however, in the absence of HDPE or LDPE on the surface of the film, so no matrix is co-stretched with the UHMWPE film. UHMWPE films have a thickness of 45 microns, a width of 133 mm and a total draw ratio of 180, and a modulus of elasticity of 184 N/tex. These films are used to produce cross-sheet webs similar to the 0-0-90-90 briquette described in Example 5, where HDPE film having a thickness of 6 microns and a melting point of 128°C is placed between each layer of films to ensure reliable adhesion all adjacent layers. The weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and UHMWPE is 15% by weight.

Результаты испытаний - стопки из индивидуально консолидированных листовTest results - stacks of individually consolidated sheets

Листы с перекрестным расположением слоев, описываемые выше в Примере 4, сравнительном Примере 1, Примере 5 и сравнительном Примере 2, разрезают на листы размером 40 × 40 см. Ряд листов укладывают в стопку с достижением поверхностной массы 3,1 кг/м2. Стопки сшивают по углам. Из каждого образца изготавливают 5 стопок. В каждую стопку стреляют 8 раз из оружия системы Remington (9 мм). Определяют v50 на основе данных по всем 40 выстрелам посредством подбора логистической кривой. Результаты представлены в Таблице 1.The cross-layer sheets described above in Example 4, Comparative Example 1, Example 5 and Comparative Example 2 were cut into sheets measuring 40 x 40 cm. A number of sheets were stacked to achieve a surface weight of 3.1 kg/m 2 . The stacks are sewn together at the corners. 5 stacks are made from each sample. Each stack is shot 8 times with a Remington (9mm) weapon. v50 is determined based on data from all 40 shots by fitting a logistic curve. The results are presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 ПримерExample v50 (м/сек) v50 (m/sec) Пример 5 (0-0-90-90)Example 5 (0-0-90-90) 433433 Сравнительный пример 2Comparative example 2 417417 Пример 4 (0-90-0-90)Example 4 (0-90-0-90) 551551 Сравнительный пример 1Comparative example 1 491491

Образцы согласно изобретению с пленками UHMWPE, подвергнутыми совместному растяжению с матричным материалом (Примеры 4 и 5) показывают улучшенные рабочие характеристики по сравнению со сравнительными примерами (1 и 2), где образцы имеют сходную структуру листов, но матричный материал добавляют между листами пленок UHMWPE вместо того, чтобы подвергать совместному растяжению с пленками UHMWPE.Samples of the invention with UHMWPE films co-stretched with a matrix material (Examples 4 and 5) show improved performance compared to Comparative Examples (1 and 2), where the samples have a similar sheet structure, but the matrix material is added between the sheets of UHMWPE films instead to be co-stretched with UHMWPE films.

Результаты испытаний - стопки, консолидированные как единое целоеTest results - stacks consolidated as a whole

Листы с перекрестным расположением слоев, описываемые выше в Примере 4 и сравнительном Примере 1, разрезают на листы размером 40 × 40 см. Листы укладывают в стопку до достижения требуемой поверхностной массы (которая приведена в Таблице 2). Стопки прессуют при давлении 55 бар и внутренней температуре 135°С. Плоские пластины оценивают в соответствии с соглашением НАТО о стандартизации Stanag 2920 с помощью поражающих элементов типа «осколочный имитатор массой 1,1 г», и определяют v50. Результаты представлены в Таблице 2.The cross-layer sheets described above in Example 4 and Comparative Example 1 were cut into sheets measuring 40 x 40 cm. The sheets were stacked until the required surface weight (which is shown in Table 2) was achieved. The stacks are pressed at a pressure of 55 bar and an internal temperature of 135°C. Flat plates are evaluated in accordance with NATO standardization agreement Stanag 2920 using 1.1 g fragmentation simulator type projectiles and v50 is determined. The results are presented in Table 2.

Таблица 2table 2 МатериалMaterial Поверхностная масса (кг/м2)Surface mass (kg/ m2 ) v50 (м/сек) v50 (m/sec) Сравнительный Пример 1 Comparative Example 1 7,27.2 772772 Сравнительный Пример 1 Comparative Example 1 7,97.9 829829 Пример 4 Example 4 7,457.45 854854

Образец согласно изобретению (Пример 4) отчетливо демонстрирует наилучшие баллистические рабочие характеристики с самым высоким значением v50.The sample according to the invention (Example 4) clearly shows the best ballistic performance with the highest v50 value.

Claims (26)

1. Способ изготовления пуленепробиваемого изделия, включающий стадии:1. A method for manufacturing a bulletproof product, including the stages: а) укладки в стопку растягивающейся пластины сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE) и растягивающейся непрерывной пленки полимера в качестве органического матричного материала с формированием стопки пластина-пленка, где непрерывная пленка полимера в качестве органического матричного материала не является пленкой UHMWPE,a) stacking a stretchable slab of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and a stretchable continuous film of polymer as the organic matrix material to form a slab-film stack, where the continuous film of polymer as the organic matrix material is not a UHMWPE film, b) вытяжки стопки пластина-пленка, полученной на стадии а), при температуре ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE, до степени вытяжки, равной по меньшей мере 2, посредством чего обеспечивают пленку UHMWPE с органическим матричным материалом, в котором пленка UHMWPE подвергнута совместному растяжению с пленкой полимера в качестве органического матричного материала,b) stretching the plate-film stack obtained in step a) at a temperature below the melting temperature of the UHMWPE stretch plate to a draw ratio of at least 2, whereby providing a UHMWPE film with an organic matrix material in which the UHMWPE film is co-stretched with a polymer film as an organic matrix material, с) совмещения множества пленок, обеспеченных согласно стадии b), с получением слоя пленок,c) combining the plurality of films provided according to step b) to obtain a layer of films, d) укладки в стопку по меньшей мере двух слоев пленок, полученных согласно стадии c), с получением листа,d) stacking at least two layers of films obtained according to step c) to obtain a sheet, e) укладки в стопку множества листов, полученных согласно стадии d), с получением стопки листов, иe) stacking a plurality of sheets obtained according to step d) to obtain a stack of sheets, and f) консолидации листов до и/или после укладки в стопку согласно стадии e) посредством прикладывания давления и, опционально, нагрева.f) consolidating the sheets before and/or after stacking according to step e) by applying pressure and optionally heat. 2. Способ по п.1, в котором растягивающаяся пластина UHMWPE имеет толщину 50-3000 микрон, и растягивающаяся непрерывная пленка из органического матричного полимера имеет толщину 4-25 микрон.2. The method of claim 1, wherein the stretchable UHMWPE sheet has a thickness of 50-3000 microns, and the stretchable continuous organic matrix polymer film has a thickness of 4-25 microns. 3. Способ по любому из пп.1, 2, в котором температура плавления растягивающейся пленки из органического матричного полимера ниже температуры плавления растягивающейся пластины UHMWPE, и растяжение на стадии b) проводят при температуре, превышающей температуру плавления растягивающейся пленки из органического матричного полимера.3. The method according to any one of claims 1, 2, in which the melting temperature of the stretchable organic matrix polymer film is lower than the melting temperature of the stretchable UHMWPE plate, and the stretching in step b) is carried out at a temperature higher than the melting temperature of the stretchable organic matrix polymer film. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором степень вытяжки на стадии b) составляет по меньшей мере 6 или по меньшей мере 10, или по меньшей мере 20, или по меньшей мере 28, или по меньшей мере 100, или по меньшей мере 150.4. Method according to any one of claims 1 to 3, wherein the draw ratio in step b) is at least 6, or at least 10, or at least 20, or at least 28, or at least 100, or at least 150. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором вытяжку на стадии b) проводят по меньшей мере в два этапа вытяжки или по меньшей мере в три этапа вытяжки.5. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein the drawing in step b) is carried out in at least two drawing stages or at least three drawing stages. 6. Способ по любому из пп.1-5, включающий консолидацию отдельно взятого листа, полученного согласно стадии d), до укладки в стопку, посредством прикладывания к листу давления и, опционально, нагревания.6. The method according to any one of claims 1 to 5, comprising consolidating the individual sheet obtained according to step d) before stacking, by applying pressure and, optionally, heat to the sheet. 7. Способ по любому из пп.1-6, включающий консолидацию стопки из листов, полученной на стадии e), как единого целого, после укладки в стопку, посредством прикладывания к стопке листов давления и, опционально, нагревания.7. A method according to any one of claims 1 to 6, comprising consolidating the stack of sheets obtained in step e) as a single unit, after stacking, by applying pressure to the stack of sheets and, optionally, heating. 8. Пуленепробиваемое изделие, содержащее стопку из листов,8. A bulletproof product containing a stack of sheets, где листы включают по меньшей мере два слоя пленок из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE), снабженных органическим матричным материалом,wherein the sheets include at least two layers of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) films provided with an organic matrix material, где пленки UHMWPE снабжены по меньшей мере на 95 % по меньшей мере одной из их поверхностей непрерывной пленкой полимера в качестве органического матричного материала, причем непрерывная пленка полимера в качестве органического матричного материала не является пленкой UHMWPE,wherein the UHMWPE films are provided on at least 95% of at least one of their surfaces with a continuous film of polymer as an organic matrix material, wherein the continuous film of polymer as an organic matrix material is not a UHMWPE film, где пленки UHMWPE имеют толщину 10-100 микрон, и пленка из органического матричного полимера имеет толщину 0,1-3 микрон, причем массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и сверхвысокомолекулярного полиэтилена составляет от 0,1 до 3 мас. %, и,wherein the UHMWPE films have a thickness of 10-100 microns, and the organic matrix polymer film has a thickness of 0.1-3 microns, and the weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and ultra-high molecular weight polyethylene is from 0.1 to 3 wt. %, And, где листы в стопке являются подвергнутыми консолидации,where the sheets in the stack are subject to consolidation, при этом ориентация полимерных молекул в непрерывной пленке полимера в качестве органического матричного материала в первом направлении пленки отличается от ориентации полимерных молекул в непрерывной пленке полимера во втором направлении пленки, а первое направление пленки и второе направление пленки находятся под углом 90°, причем первое направление пленки соответствует направлению вытяжки при изготовлении пленки.wherein the orientation of the polymer molecules in the continuous film of the polymer as an organic matrix material in the first film direction is different from the orientation of the polymer molecules in the continuous film of the polymer in the second film direction, and the first film direction and the second film direction are at an angle of 90°, and the first film direction corresponds to the drawing direction during film production. 9. Пуленепробиваемое изделие по п.8, в котором пленки UHMWPE снабжены непрерывной пленкой полимера по меньшей мере на 97 %, или по меньшей мере на 99 %, или по меньшей мере на 99,5 % по меньшей мере одной из их поверхностей.9. The bulletproof product of claim 8, wherein the UHMWPE films are provided with a continuous film of polymer on at least 97%, or at least 99%, or at least 99.5% of at least one of their surfaces. 10. Пуленепробиваемое изделие по п.8 или 9, в котором массовое процентное содержание органического матричного полимера относительно общей массы органического матричного полимера и сверхвысокомолекулярного полиэтилена составляет от 0,15 до 2,5 мас. %, или от 0,2 до 2 мас. %, или от 0,5 до 1,5 мас. %.10. The bulletproof product according to claim 8 or 9, wherein the weight percentage of the organic matrix polymer relative to the total weight of the organic matrix polymer and ultra-high molecular weight polyethylene is from 0.15 to 2.5 wt. %, or from 0.2 to 2 wt. %, or from 0.5 to 1.5 wt. %. 11. Пуленепробиваемое изделие по любому из предшествующих пп.8-10, в котором пленка из органического матричного полимера представляет собой полиэтиленовую пленку, в частности, пленку из полиэтилена низкой плотности или пленку из полиэтилена высокой плотности.11. The bulletproof product according to any one of the preceding claims 8 to 10, wherein the organic matrix polymer film is a polyethylene film, in particular a low-density polyethylene film or a high-density polyethylene film. 12. Пуленепробиваемое изделие по любому из предшествующих пп.8-11, в котором пленки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена имеют толщину 20-80 микрон, в частности, 30-70 микрон, и пленка из органического матричного полимера имеет толщину 0,15-2,5 микрон, в частности, 0,2-2 микрон, и в большей степени 0,4-1,5 микрон.12. Bulletproof product according to any one of the preceding claims 8-11, in which the UHMWPE films have a thickness of 20-80 microns, in particular 30-70 microns, and the organic matrix polymer film has a thickness of 0.15-2.5 microns, in particular 0.2-2 microns, and to a greater extent 0.4-1.5 microns. 13. Пуленепробиваемое изделие по любому из предшествующих пп.8-12, в котором ориентация пленок UHMWPE, снабженных органическим матричным материалом, в пределах слоя пленок является однонаправленной, и, опционально, ориентация пленок в одном слое находится под углом к ориентации пленок в смежном слое, в частности, под углом от 45 до 135 градусов, или от 60 до 120 градусов, или от 85 до 95 градусов, или приблизительно 90 градусов.13. The bulletproof article according to any one of the preceding claims 8 to 12, wherein the orientation of the UHMWPE films provided with the organic matrix material within a layer of films is unidirectional, and, optionally, the orientation of the films in one layer is at an angle to the orientation of the films in the adjacent layer particularly at an angle of 45 to 135 degrees, or 60 to 120 degrees, or 85 to 95 degrees, or approximately 90 degrees. 14. Пуленепробиваемое изделие по любому из предшествующих пп.8-13, в котором листы подвергают консолидации индивидуально.14. The bulletproof product according to any one of the preceding claims 8 to 13, wherein the sheets are individually consolidated. 15. Пуленепробиваемое изделие по любому из предшествующих пп.8-14, в котором стопку листов подвергают консолидации как единое целое.15. The bulletproof product according to any one of the preceding claims 8 to 14, wherein the stack of sheets is consolidated as a single unit.
RU2021121710A 2019-01-24 2020-01-24 Bulletproof product based on films supplied with a matrix RU2802416C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19153440.3 2019-01-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021121710A RU2021121710A (en) 2023-02-28
RU2802416C2 true RU2802416C2 (en) 2023-08-28

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU223996U1 (en) * 2023-07-16 2024-03-12 Андрей Викторович Егоров Armored vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0721021A2 (en) * 1994-12-27 1996-07-10 Nippon Oil Co., Ltd. Method for the continuous production of a polyethylene material having high strength and high modulus of elasticity
EP1627719A1 (en) * 2004-08-16 2006-02-22 FMS Enterprises Migun Ltd. Multilayered polyethylene material and ballistic resistant articles manufactured therefrom
WO2007122009A1 (en) * 2006-04-26 2007-11-01 Dsm Ip Assets B.V. Multilayered material sheet and process for its preparation
WO2009109632A1 (en) * 2008-03-06 2009-09-11 Teijin Aramid B.V. Ballistic resistant articles comprising elongate bodies
RU2487798C2 (en) * 2008-06-19 2013-07-20 Тейджин Арамид Б.В. Method of producing polyolefin films
US20160107344A1 (en) * 2007-10-31 2016-04-21 Dsm Ip Assets B.V. Material sheet and process for its preparation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0721021A2 (en) * 1994-12-27 1996-07-10 Nippon Oil Co., Ltd. Method for the continuous production of a polyethylene material having high strength and high modulus of elasticity
EP1627719A1 (en) * 2004-08-16 2006-02-22 FMS Enterprises Migun Ltd. Multilayered polyethylene material and ballistic resistant articles manufactured therefrom
WO2007122009A1 (en) * 2006-04-26 2007-11-01 Dsm Ip Assets B.V. Multilayered material sheet and process for its preparation
US20160107344A1 (en) * 2007-10-31 2016-04-21 Dsm Ip Assets B.V. Material sheet and process for its preparation
WO2009109632A1 (en) * 2008-03-06 2009-09-11 Teijin Aramid B.V. Ballistic resistant articles comprising elongate bodies
RU2487798C2 (en) * 2008-06-19 2013-07-20 Тейджин Арамид Б.В. Method of producing polyolefin films

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU223996U1 (en) * 2023-07-16 2024-03-12 Андрей Викторович Егоров Armored vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8545961B2 (en) Ballistic resistant articles comprising elongate bodies
US8815134B2 (en) Process for manufacturing polyolefin films
JP5517363B2 (en) Bulletproof article containing long body
US8771569B2 (en) Polyethylene film and method for the manufacture thereof
CN102341447A (en) Ultra-high molecular weight polyethylene comprising refractory particles
US11971243B2 (en) Ballistic-resistant article based on films provided with matrix
RU2802416C2 (en) Bulletproof product based on films supplied with a matrix
US20130025444A1 (en) Polyolefin composition and method for manufacturing thereof
US20220146235A1 (en) Ballistic-resistant article based on sheets with discontinuous film splits
EP3056330B1 (en) Panels made from cylindrical hollow articles