TW201009286A - Ballistic resistant articles comprising elongate bodies - Google Patents

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201009286 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於包含伸展體之防彈物品，及其製造方法。 【先前技術】 包含伸展體的防彈物品在該技藝中係爲已知。 EP833 742描述一種防彈模塑物品，其包含擠壓堆疊單 層’每一單層均包含單向定向的纖維以及至多3〇%重量百 分比的有機基質材料（maxtrix material)。 ❹ W02006/107 197說明一種製造聚合膠帶積層的方法， 其中可使用纖核纖殼型態（core-cladding type)的聚合膠 帶’其中纖核材料具有比纖殼材料更高的熔化溫度，該方 法包含偏壓聚合膠帶、放置聚合膠帶與固化聚合膠帶以得 到一積層的步驟。 EP1 6277 1 9說明實質含超高分子量聚乙烯的防彈物 品，其包含以彼此相關之角度交叉膠合並在沒有存在任何 〇 樹脂、接合基質或類似物之下彼此附著的複數層單向定向 的聚乙烯薄層。 US4,95 3,234說明防衝擊組成物以及由其製成的防護 罩。該組成物包含複數個預浸漬封包，每一個均包含呈基 質嵌入之至少兩層交叉膠合層的單向共面纖維。該等纖維 係爲高度定向的高分子量聚乙烯纖維。 US5，1 67,876說明耐燃組成物，其包括至少一纖維層， 其含有纖維網狀物，譬如在基質中的高強度聚乙烯或克維 拉纖維結合耐燃層。 -4- 201009286 雖然上述參考說明了具有充分特性的防彈材料，但是 卻仍有改善空間。更特別地，需要一種結合高彈道性能與 低張力強度以及良好穩定性的防彈材料。本發明則提供此 一材料。 【發明內容】 本發明關於一種防彈模塑物品，其包括含有強化伸展 體的擠壓層堆叠，其中至少一些伸展體是具有至少100000 克/莫耳的重量平均分子量以及至多6之Mw/Mn比率的聚 Φ 乙烯伸展體。 本發明亦關於一種製造防彈模塑物品之方法，包括提 供含有強化伸展體之層、以擠壓堆疊內伸展體方向並非單 向的此種方式來堆疊該層、並且在至少0.5MPa之壓力下擠 壓該堆疊之步驟，其中至少一些伸展體是具有至少100000 克/莫耳的重量平均分子量以及至多6之Mw/Mn比率的聚 乙烯伸展體。 φ 【實施方式】 本發明的關鍵特徵是存在於彈道材料中的至少一些伸 展體係爲聚乙烯伸展體，其具有至少1 00000克/莫耳的重 量平均分子量以及至多6之Mw/Mn比率。 選擇符合這些標準之伸展體，結果發現具有特別有益 特性的模塑彈道材料。更特別地，具有窄分子量分佈之材 料的挑選，可在具有改善彈道特性的材料中發現。本發明 的進一步有益實施例將進一步使說明書中變得清楚明瞭。 要注意的是’具有至少100000克/莫耳之重量平均分 ,201009286 子量以及最多6之Mw/Mn比率的聚乙烯本身在該技藝中係 爲已知。其係例如描述於W0200 1/2 1 668。本參考意指描述 於此的乙烯具有改善的抗環境破壞阻力、阻擋濕氣特性、 抗化性、抗衝擊、抗腐蝕與機械強度。其係顯示出，該材 料可使用於製造薄膜、壓力管、大部分吹泄模塑、擠壓薄 層與許多其他物品。不過，本參考既不包含這些特性的任 何進一步資訊，也未揭露或建議在彈道應用中此材料之伸 展體的用途。

Ihara 等人(E. Ihara et al., Macromol. Chem. Phys. 197, 1909-1917(19 96))描述一種製造具有分子量數目平均分子 量超過1百萬且Mw/Mn比率爲1.6之聚乙烯的方法。 在本說明書的範圍內，該字伸展體意味著其最大尺 寸，長度，大於第二最小尺寸，寬度與最小尺寸，厚度的 一種物體。更特別地，在長度與寬度之間的比率一般至少 是10。最大比例對本發明而言並非關鍵，其係取決於製程 φ 參數。作爲一般數値，可舉出最大長度與寬度的比率 1000000 。 於是，使用於本發明的伸展體包含單絲、複絲紗、線、 膠帶、細長片、日常纖維紗以及具有規則或不規則截面的 其他伸展體。 在本發明的一實施例中，伸展體係爲纖維，亦即是， 長度大於寬度與厚度，同時寬度與厚度是在相同尺寸範圍 內的物體。更特別地，寬度與厚度之間的比率一般是在10: 1至1 : 1的範圍，仍特別地是在5 : 1與1 : 1之間，仍更 -6- 201009286 特別地是在3: 1與1: 1之間。熟諳該技藝者將理解，該 等纖維具有更圓或較不圓的截面。在此情形中，寬度是截 面的最大尺寸，同時厚度是截面的最小尺寸。 就纖維而言，寬度與厚度一般至少1微米，更特別地 至少7微米。在複絲紗的情形中，寬度與厚度非常大，例 如大到2釐米》就複絲紗而言，大到150微米的寬度與厚 度係非常傳統。作爲一特定實例，可舉出具有範圍7-50微 米之寬度與厚度的纖維。 參 在本發明中，膠帶係定義爲一種物體，其長度，亦即 物體的最大尺寸，大於物體的第二最小尺寸，寬度，以及 厚度，亦即，物體最小尺寸，同時，寬度接著比厚度更大。 更特別地，長度與寬度之間的比率一般至少爲2，取決於 膠帶寬度與堆疊尺寸，該比率會更大，例如至少爲4，或 至少爲6。最大比率對本發明並非關鍵，其係將取決於製 程參數。作爲一般數値，可舉出最大長度對寬度的比率 φ 200000。寬度與厚度之間的比率一般超過i〇:i，特別超過 50:1，仍更特別地超過100:1。寬度與厚度之間的最大比率 對本發明而言並不具關鍵性。它一般至多2000:1。 膠帶的寬度一般至少爲1釐米，更特別地至少2釐米， 仍更特別地至少5釐米，更特別地至少10釐米，甚至更特 別地至少20釐米，甚至更特別地至少40釐米。該膠帶的 寬度一般至多200釐米。該膠帶的厚度一般爲至少8微米， 特別是至少10微米。膠帶的厚度一般爲至多150微米，更 特別地至多100微米。 201009286 在一個實施例中，膠帶係以高強度結合高線性密度來 使用。在本申請案中，線性強度以dtex表示。這是10.000 公尺薄膜的重量，以克爲單位。在一具體例中，根據本發 明的薄膜具有至少3000dtex的丹尼爾（denier)，更特別地， 特別至少5000dtex，更特別地至少lOOOdtex，甚至更特別 地至少15000dtex，或甚至至少20000dtex，結合上述強度， 至少2.0GPa，特別至少2.5GPa，更特別至少3.0GPa，仍更 特別至少3.5GPa，且甚至更特別地至少4GPa。 在本發明內，可發現使用膠帶特別有吸引力，因爲它 促使具有非常良好彈道性能、良好剝離強度與低局部重量 之彈道材料的製造。 在本說明書內，用語“薄層”用語意指包含伸展體的 個別薄層，該薄層可個別結合其他、相對應的薄層。該薄 層可包含或不包含基質材料，其係將說明如下。 如上述，在防彈膜塑物品中的至少一些伸展體係爲符 合所述規格的聚乙烯伸展體。爲了得到本發明效果，較佳 爲以按存在於防彈膜塑物品中之伸展體全部重量來計算， 具有至少20 %重量百分比之符合本發明規格之聚乙烯伸展 體，特別是至少50%重量百分比。更特別地，至少75%重 量百分比’仍更特別地至少85%重量百分比’或至少95% 重量百分比之伸展體存在於符合該些規格之防彈膜塑物 品。在一具體例中’存在於防彈膜塑物品的所有伸展體符 合該些規格。 使用於本發明的聚乙烯伸展體具有重量平均分子量 201009286 (Mw )至少100000克/莫耳，特別至少3〇〇〇〇〇克/莫耳’ 更特別至少400000克/莫耳，仍更特別地至少5〇〇〇〇〇克/ 莫耳，特別是在1.1 06克/莫耳與11〇8克/莫耳之間。分子量 分佈與分子量平均（Mw、Mn、Mz)係在使用丨，2,4_三氯苯 (TCB )爲溶劑、溫度爲16〇〇c之下根據ASTM D 6474_99 來決定。包括筒溫樣本準備裝置（pL_SP26〇 )的適當色譜 儀設備（來自聚合物實驗室的PL-GPC2 20 )可予以使用。 ©該系統可使用分子量範圍5*103至8*106克/莫耳的16個聚 苯乙嫌標準（Mw/Mn<l.l)來校正。 分子量分佈亦可使用熔化流變計來決定。在測量以 前’添加重量百分比0.5%之譬如IRGANOX 1010抗氧化劑 以避免熱氧化退化的聚乙烯樣本，將首先在50 °C與200巴 燒結。從燒結聚乙烯所得到直徑8釐米與厚度1釐米的碟 片會予以快速加熱（~30°C /分鐘）到適當超過在氮大氣壓 力下流變計中的均衡融溶溫度。就實例而言，碟片可維持 φ 在1 80°C達兩小時或更久。在樣本與流變計碟片之間的滑動 可在示波器協助之下予以檢查。在動態實驗期間內，來自 流變計的兩輸出信號，亦即對應正弦應變的一個信號以及 對應所產生應力反應的其他信號，會藉由震盪器予以連續 監控。完美的正旋應力反應，可以低應變値來得到，其係 意指在樣本與碟片之間沒有任何滑動。 流變計可使用面板-面板流變計來實施’譬如來自TA 儀器的流變計RMS 800。TA儀器所提供的管弦樂軟體，利 用米德（Mead)運算，其係可使用來從聚合物熔化所決定的 201009286 模組與頻率資料而來決定摩爾質量與摩爾質量分佈。該資 料可在大約1 60-220°C的隔熱情況下得到。爲了得到良好的 適合情況，可選擇在0.001至100弧度/秒之間的角頻率區 域，以及在0 · 5至2%之間線性黏彈區域的固定應變。時間 -溫度重疊可施加在參考溫度190 °C。爲了決定0.001頻率 (弧度/秒）以下的模組，可進行應力鬆弛實驗。在應力鬆 弛實驗中，對在固定溫度上熔化之聚合物的單獨短暫變形 (階形應變）可在樣本上予以施加與維持，且取決於時間 0 的應力衰退則可予以記錄。 存在於本發明彈道材料所使用之伸展體中之聚乙烯的 分子量分佈相當窄。這是由Mw (重量平均分子量）對Μη (數目平均分子量）的比率來表示，至多6。更特別地， Mw/Μη比率至多5，仍更特別地至多4，甚至更特別地至多 3。特別是使用具有至多2.5或甚至至多2之Mw/Mn比率之 材料是可預見的。 〇 就防彈膜塑部件中之伸展體的應用而言，該些伸展體 在彈道效果上是必要的。這是符合如上述分子量與Mw/Mn 比率之標準之伸展體的實例。當符合在本說明書中所討論 之額外參數與較佳數値的時候，該材料的彈道有效性將會 增加。 除了分子量與Mw/Mn比率以外，使用於本發明彈道材 料中的伸展體一般會具有高張力強度、高張力模組與高能 量吸收，其係在高爆裂能量中反應。 在一實施例中，伸展體的張力強度至少爲2.0GPa，特 -10- 201009286 別至少爲2.5GPa，更特別至少爲3〇GPa，仍更特別至少爲 4GPa。張力強度可根據ASTM D882-00來決定。 在另一實施例中，伸展體具有至少8〇GPa的張力模 組。該模組係根據A S T M D 8 2 2 - 〇 〇來決定。更特別地，伸展 體的張力模組至少lOOGPa ’仍更特別地至少12〇GPa，甚至 更特別地至少140GPa，或者至少i5〇GPa。 在另一實施例中，伸展體具有至少3〇焦耳/克的張力 爆裂能量’特別至少35焦耳/克，更特別地至少40焦耳/ 克’仍更特別地至少50焦耳/克。張力爆裂能量可根據使 用50% /分鐘之應變率的ASTM D882-00來決定。它是藉由 在應力·應變曲線下整合每單元質量的能量來計算。 在本發明較佳實施例中，聚乙烯伸展體具有高分子定 向，其係由它們的X光繞射模式所證明。 在本發明的一個實施例中，膠帶係使用於彈道材料 中，該彈道材料具有至少3的200/110單平面定向參數Φ。 2 00Π 10單面定向參數Φ係定義爲在反射幾何學中所決定 之膠帶樣本之X-光繞射（XRD)圖案中200與100峰値區 域之間的比率。 寬角度X-光散射（WAXS)係爲一種提供資訊在物件 晶狀結構上的技術。該技術特別意指以寬角度散射之布拉 格峰的分析。布拉格峰起因於長範圍的結構順序。WAXS 測量會產生一種繞射模式，亦即，爲繞射角度20函數的 強度（這是在繞射光束與稜鏡光束之間的角度）。 200/1 10單面定向參數給予有關膠帶表面之200與110 201009286 晶面之定向內容的資訊。就具有高200/1 10單面定向的膠 帶樣本而言，200晶面係高度定向爲平行膠帶表面。已發現 高單面定向通常伴隨高張力強度與高張力爆裂能量。就具 有隨機定向晶體的樣品而言，200與110峰値區域之間的比 率大約爲0.4。不過，在較佳使用於本發明一實施例的膠帶 中，具有指數200的晶體可平行薄膜表面地定向爲佳，其 係導致更高的200/1 10峰値區域比率値，以及更高的單面 定向參數値。 200/1 10單面定向參數値可使用X光繞射器來決定。裝 配以產生銅-Κα輻射（K波長=1.5418埃）之集中多層X-光光學（高博鏡子）的Bruker-AXS D8繞射器是合適的。 測量情況：2釐米反散射裂縫、0.2釐米檢測器裂縫與產生 器設定40仟伏特、35毫安。膠帶樣品係例如以一些雙邊安 裝膠帶而安裝在樣本架上。膠帶樣本的較佳尺寸係爲15釐 米xl5釐米（lxw)。應該注意的是，該樣本可完美地維持 φ 平坦並對準樣本架。具有膠帶樣品的樣本架可隨後放置入 反射幾何的D8繞射計（以垂直測角器與垂直樣本架之膠帶 的法線）。繞射模式的掃瞄範圍係從5°至40° ( 20 )，其 具有階形尺寸0.02° ( 2 0 )與每階2秒的連續時間。在測 量期間內，樣本架以每分鐘15轉繞著膠帶法線來自旋，以 致於沒有任何進一步排列是必要的。後來，該強度可以繞 射角20的函數來測量。200與110反射的峰値區域可使用 適合軟體的標準剖面來決定，例如，來自Bruker-AXS的托 帕司Topas。因爲2 00與110反射係爲單峰，裝配過程會一 -12- 201009286 直向前’且其係在熟悉該項技藝者的範圍以選擇與實施適 當的裝配程序。20 0/110單面定向參數係以200與n〇峰値 區域之間的比率來界定。此參數係爲200/1 10單面定向的 量化測量。 如上述，在根據本發明所設計之一個彈道材料實施例 中所使用的膠帶具有至少3的200/1 10單面定向參數。此 數値較佳地至少爲4，更特別地至少是5，或至少是7。更 高値，譬如至少10或甚至至少15的數値特別較佳。假如 m 峰値區域110等於零的話，此參數的理論最大値是無限的。 200/1 1 0單面定向參數的高値經常伴隨強度與爆裂能量的 高値。 在本發明的一種實施例中，纖維可使用於彈道材料， 其具有至多55°的020單面定向參數。020單面定向參數給 予有關纖維表面之020晶面之定向範圍的資訊。 020單面定向參數係如下地測量。該樣品係放置在機械 φ 方向垂直主要X光束之繞射器的測角器中。接著，020反 射強度（亦即，峰値區域）係測量作爲測角器轉動角Φ的 函數。這相當於樣本繞著其樣本長軸的轉動（與機械方向 —致）。這會導致具有相關於細絲表面之指數020之晶面 的定向分佈。020單面定向參數係以定向分佈的半高全寬 (FWHM)來定義。

該測量可使用具有海王星HiStar 2D檢測器的Bruker P4來實施，其係爲對位置敏感的氣體充塡多重配線檢測器 系統。此繞射器係裝置以產生銅-Κα輻射的石墨單色器（K -13- 201009286 波長=1.5418埃）。測量情況：0.5釐米針孔瞄準儀、樣本 檢測器距離77釐米、產生器設定40仟伏特、40毫安以及 每一影像至少100秒的計數時間。 該纖維樣品係放置在其機械方向垂直主要X-光束之繞 射器的測角器中（傳送幾何）。接著，020反射強度（亦即， 峰値區域）係以測角器轉動角度Φ的函數來測量。2D繞射 圖案係以階形尺寸Γ(Φ)與每一階至少300秒的計數時 間來測量。 ❹ 測量2D繞射圖案係予以校正，以用於使用該裝置標準 軟體的空間變形、檢測器非均句性與空氣散射。它是在影 響這些校正之熟諳者的範圍內。每一個2維的繞射圖案會 予以整合入1維的繞射圖案，所謂的徑向20曲線。020反 射的峰値區域係由標準輪廓裝配路徑所決定，其係充分地 位於熟諳該技藝者的範圍內。在做爲樣本轉動角Φ函數之 020反射之峰値區域所決定的定向分佈等級中，020單面定 φ 向參數係爲FWHM。 如上述，在本發明的一實施例中，可使用具有至多55° 之020單面定向參數的纖維。020單面定向參數較佳地至多 45°，更佳地至多30°。在一些實施例中，020單面定向數値 至多25°。已發現在約定範圍內具有020單面定向參數的纖 維在爆裂時具有高強度與高伸長。 像200/1 10單面定向參數，020單面定向參數係爲一種 在纖維中聚合物走向的測量。兩參數的使用起源於200/110 單面定向參數無法使用於纖維的事實，其係因爲它並非是 • 14- 201009286 纖維樣本在該裝置中適當的可能位置。200/1 1 0單面定向參 數適合應用到寬度爲0.5釐米或更多的體部。另一方面， 020單面定向參數主要適合所有寬度的材料，因而適合纖維 與膠帶兩者。不過，本方法比200/1 10方法在操作上更不 實用。因此，在本說明書中，020單面定向參數將僅僅使用 於寬度小於0.5釐米的纖維。 在本發明之一實施例中，在此所使用的伸展體具有至 少74%的DSC結晶度，更特別地至少80% 。DSC結晶度可 e 如下使用例如在 Perkin Elmer DSC7的掃瞄式熱差分儀 (DSC)而決定。因此，已知重量（2毫克）的樣本係以每 分鐘10°C從30加熱到180°C，在180°C維持5分鐘，然後 以每分鐘10°C來冷卻。DCS掃瞄的結果可以熱流（毫瓦或 者毫焦耳/秒；y-軸）對溫度（X-軸）的圖來繪製。結晶度 係使用自掃瞄加熱部分的資料來測量。晶體熔化轉換之熔 化焓ΔΗ (焦耳/克）係藉由決定從僅僅在主要熔化轉換開 參 始（吸熱）到僅僅觀察到熔解完成之該點上溫度之該圖下 的區域來計算。然後所計算的ΔΗ可與決定用於在大約140°C 熔化溫度上之100%晶線PE的理論熔解熱焓（Δί^293焦 耳/克）比較。DSC結晶度指數係以百分比1〇〇 (△ Η/Δ He ) 來表示。在一實施例中，使用於本發明的伸展體具有至少 85%的DSC結晶度，更特別地至少90% 。 使用於本發明的UHMWPE可具有總體密度’其係明顯 比習知UHMWPE的總體密度更低。更特別地，根據本發明 方法所使用之UHMWPE的總體密度低於0.25克/立方公 -15- 201009286 分，特別低於0.18克/立方公分，仍更特別地低於0.13克/ 立方公分。總體密度可根據ASTM-D 1 895來決定。此數値 的合理估算可如下所述地得到。將UHMWPE的樣本注入精 確100毫升的測量燒杯。在拆除過剩的材料以後，可決定 燒杯內容物的重量並可計算該總體密度。 使用於本發明的聚乙烯是乙烯的均聚合物或者具有共 聚單體之乙烯共聚合物，該共聚單體係爲另一種烯烴或 環烯烴，兩者一般上皆具有大約3與20個之間的碳原子。 e 樣本包括丙烯、1-丁稀、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、 環己烯等等。亦可使用具有多達20個碳原子之二烯類，例 如丁二烯或1-4己二烯。根據本發明方法所使用之乙烯均 聚合物或共聚合物中之非乙烯α-烯烴的數量至多爲10% 莫耳百分比，較佳地至多爲5¾莫耳百分比，更佳地至多 爲1%莫耳百分比。假如使用非乙烯α-烯烴的話，它一般 存在於至少0.001%莫耳百分比的數量中，特別至少0.01 φ %莫耳百分比，仍更特別地至少0.1%莫耳百分比。使用實 質沒有非乙烯α-烯烴之材料較佳。在本說明書之上下文 中’實質沒有非乙烯烯烴的用語意指存在於聚合物之僅 僅非乙烯烯烴的數量係爲那些無法適度避免存在者。 一般而言，使用於本發明之伸展體具有聚合物溶劑含 量小於0.05%重量百分比，特別小於0.025%重量百分比， 更特別地小於〇. 〇 i %重量百分比。 在本發明之一實施例中，伸展體係由以下方法所製造 的膠帶’該方法包含在聚合物加工處理期間內沒有任何點 -16- 201009286 的溫度予以提高到超過其熔點値的此些情況下，使具有至 少100000克/莫耳重量平均分子量、直接在至多1.4MPa之 160°C熔化以後決定的彈性切變模組G\、與Mw/Mn比率至 多6的起始聚乙烯受到壓緊步驟與伸展步驟。 用於該製造製程的起始材料係爲高度鬆解的 UHMWPE。這可從重量平均分子量、Mw/Mn比率、彈性模 組的組合以及材料之彈性切變模組會在第一次熔化以後增 加的事實看到。就關於起始聚合物之分子量與Mw/Mri比率 W 的進一步說明與較佳實施例而言，可參考以上的陳述。特 別地，在此方法中，起始聚合物較佳地具有至少500000克 /莫耳的重量平均分子量，特別是在1.1 〇6克/莫耳與1.108 克/莫耳之間。 如上述，起始聚合物具有彈性切變模組G%，其係在至 多1.4MPa、更特別地至多1.0 MPa、仍更特別地至多0.9 MPa、甚至更特別地至多0.8 MPa且甚至更特別地至多0.7 φ 之160°C上熔化以後所直接決定的。用語"在熔化以後直接〃 意指聚合物一熔化隨即決定彈性模組，特別在聚合物熔化 以後的1 5秒內。就此聚合物熔化而'言，彈性模組基本上會 在一、二或更多小時內從0.6增加到2.OMPa，其係取決於 莫耳質量。 直接在160 °C熔化以後的彈性切變模組係爲聚合物鬆 開程度的測量。G%係爲在橡膠態高原區域中的彈性切變模 組。它相關於纏繞物Me之間的平均分子量，其係接著與纏 繞密度成反比。在具有纏繞物之和諧分佈的熱動力穩定熔 -17- 201009286 化中，Me可經由公式G°n = gN p RT/Me，從G%計算，在此 gN係爲設定在1的數値因子，rho係爲以克/立方公分爲單 位的密度，R係爲氣體常數，且T係爲以K爲單位的絕對 溫度。 低彈性模組因此支持纏繞物之間聚合物的長伸展，並 因此支持低程度的纏繞。對於具有纏繞物形成之G%變化 之調查所採用的方法相同於出版物中所述（Rastogi，S.， Lippits, D., Peters, G., Graf, R., Yefeng, Y. and Spiess, H., e “Heterogeneity in Polymer Melts from Melting of Polymer Crystals" , Nature Materials, 4(8), 1st August 2005, 635-641 and PhD thesis Lippits, D.R., Controlling the melting kinetics of polymers; a route to a new melt state , Eindhoven University of Technology, dated 6 th March 2007, ISBN 97 8-90-3 8 6-0895 -2 )。 使用於本發明的起始聚合物可藉由聚合方法製造，其 Q 中乙烯，可在如上述之其他單體存在下，在聚合物之結晶 溫度以下的溫度於單獨位置聚合催化劑存在下予以聚合， 以致於聚合物能夠在形成時立即結晶。這將造成具有所請 範圍之Mw/Mn比率的材料。 特別地，可選擇反應條件，以致於聚合速度會低於 結晶速度。這些合成條件促使分子鏈在它們形成時立即 結晶，導致與從溶液或熔化物所得到者實質不同之相當 獨特的型態。在晶體表面上所產生的晶體型態將高度取 決於聚合物結晶率與生產率之間的比率。更者，合成 -18- 201009286 之溫度，在此特定情形中亦爲結晶溫度，將強烈地影響所 得到UHMWPE粉末的型態。在一實施例中，反應溫度是在 —50與+ 5(TC之間，更特別地是在—15與+ 30°C之間。它 完全地在熟諳者的範圍內，以經由例行之反覆試驗來決 定，其反應溫度會適當地結合該型態的催化劑、聚合物濃 度與影響反應的其他參數。 爲了得到高度鬆開的UHMWPE，重要的是聚合位置彼 此相距夠遠以避免在合成期間內聚合物鏈纏繞。這可使用 參 單一位置催化劑來進行，該催化劑可經由低濃度的結晶媒 介均質地分散。更特別地，小於每公升1.10-4莫耳催化劑 的濃度，特別小於每公升反應媒介1.10-5莫耳的催化劑是 適當的。只要留意活性位置足夠遠以避免在形成期間內聚 合物之實質纏繞，亦可使用受支持的單一位置催化劑。 在該技藝中，用來製造使用於本發明之聚乙烯的適當 方法係爲已知。例如可參考WO01/21668與US2006014252：l。 φ 在此製造製程中，聚合物可呈顆粒形式來提供，例如 成粉末形式。聚合物可呈顆粒形式地提供，例如成粉末形 式，或呈任何其他適當的顆粒形式。合適顆粒的顆粒尺寸 大到5000微米，較佳爲大到2000微米，更佳爲大到〗〇〇〇 微米。該些顆粒較佳具有至少1微米的顆粒尺寸，更特別 爲至少10微米。 該顆粒尺寸分佈可藉由如下的雷射繞射（PSD、 Sympatec Quixel)來決定。該樣本可予以分散入含表面活 性劑的水並且受到超音波處理達30秒，以移除凝塊/纏繞 -19- .201009286 物。該樣本會經由雷射光束予以抽吸，且散射光線可予以 檢測。光繞射的量係用於顆粒尺寸的測量。 實施擠壓步驟，以將聚合物顆粒整合入單一物品中， 例如成母薄層形式。實施該伸展步驟以提供定向給聚合物 並製造最後產品。該兩步驟係在彼此垂直的方向上實施》 要注意的是，這些元件可合併於單一步驟或以個別步驟來 實施，每一步驟皆進行一或更多次擠壓與伸展元件。例如， 在一實施例中，該製程包含擠壓聚合物粉末以形成母薄 龜 層、滾動面板以形成滾動母薄層，並且使滾動母薄層受到 伸展步驟以形成聚合物薄膜之步驟。 施加於根據本發明之製程中的擠壓力一般爲10- 10000 牛頓/平方公分，特別是50-5000牛頓/平方公分，更特別地 是100-2000牛頓/平方公分。在擠壓之後的材料密度一般是 在0.8與1公斤/立方分米，特別是在0.9與1公斤/立方分 米。 φ 擠壓與滾動步驟一般係在低於聚合物之自由熔點至少 1 °C的溫度，特別是在低於聚合物之自由熔點至少3°C，仍 更特別地是在低於聚合物之自由熔點至少5 °C實施。一般 而言’擠壓步驟係在低於聚合物自由熔點至高爲40°C的溫 度實施’特別是在低於聚合物之自由熔點至高爲30°C，更 特別地至高爲10°C。 伸展步驟一般是在加工處理條件下、低於聚合物熔化 溫度至少1 °C的溫度下實施，特別是在加工處理條件下、 低於聚合物之熔點至少3 °C，仍更特別地是在加工處理條 -20- 201009286 件下、低於聚合物之熔點至少5 °C。熟諳該技藝者 到’聚合物的熔點將取決於他們所處的條件限制。 著在加工處理條件下的熔化溫度可視個案情況改變 被輕易地測定爲該製程中應力張力迅速地下降時之 一般而言，該伸展步驟可在加工處理條件下、低於 熔點且至高爲30°C的溫度下實施，特別是在加工處 下、低於聚合物熔點且至高爲20°C，更特別爲至高 在一實施例中，伸展步驟包含至少兩個別伸展 ❹ 其中第一伸展步驟係在比第二、且選擇性進一步之 驟的更低溫度下實施。在一實施例中，該伸展步驟 少兩個個別伸展步驟，其中各進一步的伸展步驟係 前伸展步驟溫度更高的溫度下實施。那些熟諳該技 明白’此方法可以個別步驟可被認定的方式來實施， 以在具體指定溫度之各別熱盤上饋送之薄膜的形式 法亦可以連續方式來實施，其中該薄膜會受到在伸 〇 開始時的低溫以及在伸展製程結束時的高溫，其溫 會施加於其中。本實施例例如可藉由引領薄膜在熱 實施，該熱板係裝配以溫度區域，其中在最靠近擠 之熱板末端上區域的溫度低於最遠離擠壓裝置之熱 上的區域。在一實施例中，在伸展步驟期間內所施 低溫度與在伸展步驟期間內所施加的最高溫度之間 少爲3°C，特別爲至少7°C，更特別爲至少10°C。一 I 在伸展步驟期間內所施加最低溫度與在伸展步驟期 施加最高溫度之間的差至多30°C，特別爲至多25°〔 會理解 這意味 。其可 溫度。 聚合物 理條件 15 t。 步驟， 伸展步 包含至 在比先 藝者將 例如， 。該方 展製程 度坡度 板上來 壓裝置 板末端 加的最 的差至 3：而言， 間內所 -21- 201009286 在習知UHMWPE的加工處理中，在非常接近聚合物熔 化溫度之溫度實施該製程是必要的，例如在該溫度之1至 3度內。已發現選擇根據本發明之製程所使用之具體起始 UHMWPE ’使能在比先前技術可行之聚合物熔化溫度更低 値下操作。這會造成更大的溫度操作視窗，該操作視窗則 會造成更佳的製程控制。 也發現相較於習知UHMWPE的加工處理，使用於本發 明中的聚乙烯可用於在更高變形速度製造具有至少2GPa 強度的材料。該變形速度/與該裝置的生產容量有直接關 係。就經濟因素而言，重要的是以變形速率來產生，該變 形速率係儘可能高而不會有害地影響該薄膜的機械特性。 特別是’吾人發現到可能可藉由一種製程來製造具有至少 2 GPa強度的材料，其中使產品強度從1,5 GPa增加到至少 2GPa所需要的伸展步驟係以每秒至少4%的速率來實施。 在習知聚乙烯加工處理中，則不可能以此速率來實施此伸 0 展步驟。當在習知UHMWPE加工處理中對強度聲稱爲1或 1.5GPa之最初伸展步驟以每秒超過4%之速率來實施的同 時，增加薄膜強度到2GPa或更高値所必須的最後步驟則必 須以充分低於每秒4%的速率來實施，否則該薄膜將會斷 裂。反之’以使用於本發明中的UHMWPE，發現到可能可 以每秒至少4 %的速率來伸展強度1 ,5 GPa的中間膜，以得 到強度至少2GPa的材料。就該強度的進一步較佳數値而 言’可參考以上所述。已發現應用於此步驟中的速率可能 至少爲每秒5% 、至少每秒7% 、至少每秒或甚至至少 -22- 201009286 每秒1 5 % 。 該薄膜的強度與所施加的伸展比率有關。因此，此效 果亦可如下地表示。在一實施例中，該伸展步驟係以此一 方式來實施，即，從伸展比率80到伸展比率至少1 〇〇、特 別至少1 20、更特別至少1 40、仍更特別是至少1 60的伸展 步驟，其係可以上述的伸展速率來實施。 在仍進一步實施例中，伸展步驟能以此種方式實施， 即從具有模量60GPa之材料到具有至少80GPa、特別至少 ® lOOGPa、更特別至少120GPa、至少140GPa或至少150GPa 模量之材料的伸展步驟是以如上述的速率來實施。 熟諳該技藝者將明瞭，具有強度1 .5 GPa、伸展比率80 與/或模量60GPa的中間產品可分別使用作爲當高速伸展步 驟開始時用於計算的起始點。這並不意味著個別認定的伸 展步驟會在起始材料具有強度、伸展比率或模量之具體數 値處實施。具有這些特性的產品可在伸展步驟期間內形成 φ 做爲中間產品。該伸展比率隨後將往回計算到具有具體起 始特性的產品。要注意的是，上述的高伸展速率取決於包 括該高速率伸展步驟或該等步驟的所有伸展步驟係在加工 處理情況下於聚合物熔點以下的溫度來實施的條件。 起始聚合物的自由熔化溫度係在138與142 °C之間，其 係並且可藉由熟諳該技藝者所輕易地決定。由於上述的數 値，這將允許適當操作溫度的計算。該自由熔點可經由溫 度範圍+ 30至+ 180t上、在氮中的DSC(掃瞄式熱差分儀） 來決定，其溫度增加速率爲10°C /分鐘。最大吸熱峰値的最 -23- 201009286 大値係從80至170°C。其係在此予以評估爲熔點。 習知裝置可使用來實施擠壓步驟。適當的裝置 熱滾筒、環帶等等。 伸展步驟係實施來製造聚合物薄膜。該伸展步 在該技藝中習知方式中的一個或更多個步驟來實施 的方式包括在一或更多步驟中牽引薄膜於兩者皆於 向中滾動的一組滾筒上，其中第二滾筒會滾地比第 更快。伸展則發生在熱板上或在空氣循環爐上。 ❹ W 總伸展比率至少爲80、特別爲至少100、更特 120、仍更特別至少140、甚至更特別至少160。總 率係以擠壓母薄層的截面面積除以從此母薄層所產 薄膜的截面所定義。 該製程係呈固體狀態地實施。最後聚合物薄膜 的聚合物溶劑含量小於0.05%重量百分比、特別小；! %重量百分比、更特別地小於0.0 1 %重量百分比。 φ 上述的製程將產生膠帶。它們可經由在該技藝 的方法，例如經由撕裂，而轉換成纖維。 在本發明之一實施例中，根據本發明所設計之 彈道材料的纖維係經由一種製程來製造，其包含使 量平均分子量至少100000克/莫耳、Mw/Mn比率至 及200/1 1〇單面定向參數至少3的聚乙烯膠帶受到 全部寬度上之膠帶厚度方向上之力。再者，就起始 分子量與Mw/Mn比率的進一步說明與較佳實施例 參考以上所述。特別是，在本製程中，起始材料 包括加 驟可以 。適當 製程方 一滾筒 別至少 伸展比 生吸取 所具有 ^ 0.025 中已知 使用於 具有重 多6以 在膠帶 膠帶的 ί言，可 佳地具 -24- 201009286 有至少500000克/莫耳的重量平均分子量，特別是在1.1 ο6 克/莫耳與1.108克/莫耳之間。 將力施加於膠帶全部寬度上之膠帶厚度的方向上，其 係可以許多方式來進行。例如，該膠帶可接觸在膠帶厚度 方向中的空氣流。就另一實例而言，膠帶會引領超過滾筒， 該滾筒會在膠帶方向上施加力到膠帶上。在進一步實施例 中，該力可藉由在縱方向上扭轉膠帶、隨即在垂直膠帶方 向的方向上施加力而來施加。在另一實施例中，該力可藉 Φ — 由從膠帶剝細絲來施加。在進一步實施例中，該膠帶會接 觸空氣纏繞物。 將膠帶轉變成纖維所需要的力不一定非常強。雖然使 用強力對產品不一定有害，但是從操作觀點而言是不需要 的。於是，在一實施例中，所施加的力會低於lObar。 所需要的最小力將取決於膠帶的特性，特別是它的厚 度以及20 0/110單面定向參數的數値。 0 膠帶越薄，將膠帶分成個別纖維所需要的力就越低。 200/110單面定向參數値越高，在該膠帶中就有更多聚合物 予以平行定向，且將膠帶分成個別纖維所需要的力就會更 低。它是在熟諳該技藝者的範圍內，以決定最低可能力。 一般而言，該力至少0.1 bar。 在施加力於上述的膠帶上時，該材料自己會分成個別 的纖維。該等個別纖維的尺寸大小一般如下所述。 纖維的寬度一般是在1微米與500微米之間’特別是 在1微米與200微米之間，更特別是在5微米與50微米之 -25- .201009286 間β 纖維的厚度一般是在1微米與100微米之間，特別是 在1微米與50微米之間，更特別是在1微米與25微米之 間。 寬度與厚度之間的比率一般是在10: 1與1: 1之間， 更特別是在5 : 1與1 : 1之間，仍更特別是在3 : 1與1 : 1 之間。 如上述，本發明的防彈膜塑物品包含擠壓堆積層，其 包含強化伸展體，其中至少一些伸展體符合以上詳細討論 的需求條件。 薄層包含爲平行纖維或膠帶的強化伸展體。當使用膠 帶時，它們會彼此相鄰，但若希望如此的話，它們可部分 或全部重疊。伸展體可藉由任何其他方法而形成作爲毛 毯、編織或形成爲薄層。 擠壓堆疊薄層可以或不可以包含基質材料。％基質材 〇 料"用語意味著將該等伸展體與/或該等薄層接合在一起的 材料。當基質材料出現在該薄層本身時，它可完全或部分 地將伸展體封裝入該薄層中。當將基質材料施加到薄層表 面上時，它將充當做粘著劑或繩索以使該些薄層在一起。 在本發明之一實施例中，基質材料係設置在該等薄層 本身內，在此它用來將伸展體彼此黏附在一起。 在本發明的另一實施例中’基質材料會提供在該薄層 上，以將該薄層黏附到堆疊內的進—步薄層內。明顯地， 亦可想像這兩實施例的組合。 -26 - .201009286 在本發明之一實施例中，該些薄層本身包含強化伸展 體與基質材料。此型態之薄層的製造係已知於該技藝中。 它們一般係如下所述地製造。在第一步驟中，伸展體，例 如纖維，係提供於一層中，然後基質材料係在基質材料造 成體部黏附在一起的此些情況下而提供於該層上。在一實 施例中，伸展體係呈平行的方式提供。 在一實施例中，基質材料的提供係藉由施加一或更多 薄膜的基質材料到伸展體面的表面、底部或兩側來產生， 隨後並且例如藉由使薄膜連同伸展體一起通過加熱的壓力 滾筒而促使薄膜黏附到伸展體。 在本發明較佳實施例中，該層提供具有包含薄層有機 基質材料的液態物數量。此的優點係爲可達到伸展體之更 快速與較佳的注入。液態物例如是有機基質材料的一種溶 液、分散劑或熔化物。假如基質材料的溶液或分散劑可使 用來製造薄層的話，該製程亦可包含蒸發該溶劑或·分· _ 劑。這可例如藉由在製造薄層中使用非常低黏性的有;^基 質材料來注入於伸展體所完成。同樣有利的是在注人 期間內充分地散佈伸展體，或使它們受到例如超音&手辰 動。假如使用多線紗的話，使紗具有低纏繞的良好擴 重要的。再者，基質材料可予以真空施加。 在本發明之一實施例中，該薄層不包含基質材料，該 薄層可藉由提供一層伸展體之步驟來製造，且在必要2胃 可藉由施加熱與壓力而將伸展體黏附在一起。要注意的 是’此實施例要求該伸展體事實上可藉由施加熱與壓力而 -27- 201009286 彼此黏附。 在本實施例的一種實施例中，伸展體至少部分彼此重 疊，隨後並且予以擠壓以彼此黏附。當伸展體呈膠帶形式 的時候，本實施例特別有吸引力。 若希望如此的話，基質材料可予以施加到該等薄層 上，以在製造彈道材料期間內，將該等層彼此黏附。該基 質材料可呈薄膜形式，或較佳地，呈液體材料形式地施加， 如上述，以用來施加到伸展體本身。 φ 在本發明之實施例中，基質材料可成網狀物形式地施 加，其中網狀物係爲非連續的聚合物薄膜，亦即是，有洞 的聚合物薄膜》 這允許低重量基質.材料的提供。網狀物可在製造薄層 期間內，亦可在該些薄層之間施加。 在本發明的另一實施例中，基質材料可呈聚合物材料 長片、紗或纖維的形式來施加，後者例如呈纖維網狀物或 φ 其他聚合纖維織物的織物或非織物紗的形式。再者，這允 許低重量基質材料的提供。長片、紗或纖維可在薄層製造 期間內、亦可在薄層之間實施。 在本發明的進一步實施例中，基質材料可呈液態材料 的形式來施加，如上述，在此，液態材料可均勻地施加在 伸展體面或薄層的整個表面上’誠如該實例所可能的。不 過’亦可能不均句地施加呈液體材料形式的基質材料在伸 展體面或該薄層的表面上’誠如該實例所可能的。例如， 液體材料可呈點或長片形式來或呈任何其他合適的圖案來 -28- .201009286 施加。 在上述的種種實施例中，基質材料係不均勻地分佈在 薄層上。在本發明的一種實施例中，基質材料係不均勻地 分佈在擠壓堆疊內。在本實施例中，可提供更多的基質材 料，其所具有的擠壓堆叠會從不利影響堆疊特性的外在環 境遭遇到最多的影響。 假如使用有機基質材料可完全或部分地包含聚合物材 料，其係選擇性地包含通常應用於聚合物的塡充物。該聚 合物係爲熱固性或熱塑性或兩者之混合。較佳地，可使用 軟塑膠，特別較佳地用於爲具有至多41 MPa之張力模量（在 25 °C )之彈性體的有機基質材料。非聚合物有機基質材料 的使用亦可予以想像。基質材料之目的在於有助於在需要 之處將伸展體與/或薄層黏附在一起，且得到此目的的任何 基質材料則適合當作基質材料。 較佳地’有機基質材料的伸展破裂會大於強化伸展體 φ 的伸展破裂。該基質的伸展破裂係從3至500% 。這些數値 會應用到基質材料，誠如在最後防彈物品中。 適合該薄層的熱固性與熱塑性係陳列於例如EP833742 與WO-A-91/12136中。較佳地，乙烯脂、未飽和多元脂、 環氧化物或苯酚樹脂可從熱固性聚合物群組中選擇作爲基 質材料。在防彈模塑物品擠壓期間內將堆疊薄層固化以 前，這些熱固性通常呈在特別設定情況中（所謂的B階段） 的薄層。從熱塑性聚合物聚胺基甲酸酯、聚乙烯、聚丙烯 酸酯、聚烯烴或譬如聚異戊二烯-聚乙烯丁烯-聚苯乙烯或 -29- .201009286 聚苯乙烯-苯乙烯嵌段共聚合物的熱塑性、彈性體嵌段共聚 合物係可較佳地選擇作爲基質材料。 在根據本發明之基質材料使用於擠壓堆疊的情形中， 基質材料係存在於按在全部伸展體與有機基質材料所計算 之重量百分比0.2-40%數量的擠壓堆叠中。可發現超過4〇 %重量百分比之基質材料的使用不會進一步增加彈道材料 的特性，而卻僅增加彈道材料的重量。在存在之處，基質 材料較佳地存在於至少1%重量百分比的數量中，更特別 地至少2%重量百分比的數量中，在某些情形中，至少25 %重量百分比。在存在之處，基質材料較佳地存在於至多 30%重量百分比的數量中，有時至多25%重量百分比。 在本發明之一實施例中，可使用相當低數量的基質材 料，亦即範圍在0.2-8%重量百分比中的數量。在此實施例 中，基質材料較佳地存在於至少1%重量百分比的數量中， 更特別地在至少2%重量百分比的數量中，在某些情形中， 至少2.5%重量百分比。在本實施例中，基質材料較佳地存 在於至多7%重量百分比的數量中，有時至多6.5%重量百 分比。 本發明的擠壓薄層堆疊符合ΝΠ標準_0101.04P-BFS性 能測試之級數Π的需求條件。在較佳實施例中，會符合該 標準級數Ilia的需求條件，在甚至更佳的實施例中，會符 合級數瓜的需求條件，或者其他級數、譬如級數IV的需求 條件。彈道性能較佳地伴隨低單位面積重，特別是在至多 19公斤/平方公尺之NIJ瓜中的單位面積重，更特別地至多 -30- 201009286 16公斤/平方公尺。在一些實施例中’該堆疊的單位面積重 低於15公斤/平方公尺，或甚至低於13公斤/平方公尺。該 堆叠的最小單位面積重係由所需要的最小防彈特性所產 生。 在一實施例中，在這些堆疊中的比能量吸收（SEA )會 高於200仟焦/ (公斤/平方公尺）。可理解SEA爲在子彈 以模塑物品停止子彈的可能性是50% (V50)的此一速率 來擊中模塑物品之碰撞上的能量吸收，除以模塑物品的單 ❹ 位面積密度（每平方公尺的質量）。 根據本發明的防彈材料較佳地具有至少5牛頓的剝落 強度，更特別地至少5.5牛頓，其係根據ASTM-D- 1 876-00 所決定，除了使用100釐米/分鐘的高速以外。 取決於個別薄層的最後使用與厚度，在根據本發明所 設計之防彈物品堆疊中的薄層數量一般至少爲2，特別至 少爲4，更特別地至少爲8。薄層數量一般至多500，特別 @ 至多400 « 在本發明的一實施例中，在擠壓堆疊內伸展體的方向 並非單向性。這意味著，在該堆疊中，整體上，伸展體是 以不同的方向來定向。 在本發明之一實施例中，在薄層中的伸展體並非單向 定向，且在薄層中伸展體的方向，其係會相對於在該堆疊 中其他薄層的伸展體方向來轉動，更特別地相對於在相鄰 薄層中伸展體的方向。當在該堆疊內全轉動等於至少45度 時’可得到良好的結果。較佳地，在該堆疊內的全轉動大 -31- 201009286 約等於90度。在本發明之一實施例中’該堆疊包含相鄰 層，其中在一薄層中伸展體的方向會垂直在相鄰薄層中伸 展體的方向。 本發明亦包含一種製造防彈模塑物品的方法，其包含 提供含有強化伸展體、堆疊該等層並且在至少0.5 MPa的壓 力下擠壓該堆叠的步驟。 在本發明之一實施例中，該等薄層係以在該堆疊中伸 展體方向並非單向的此種方式來堆疊。 ❹ 在本製程之一實施例中，該等薄層係藉由提供一層伸 展體並促使該等體部黏附而來提供。這可藉由提供基質材 料或同樣地藉由擠壓該等體部來進行。在稍候的實施例 中，在堆疊以前將基質材料施加到薄層上是令人希望的。 欲施加的壓力打算確認具有足夠特性的防彈模塑物 品。該壓力至少爲〇.5MPa。至多50MPa的最大壓力則可予 以提及。 φ 視需要，在擠壓期間內的溫度可予以選擇，以便能夠 引領基質材料超過其軟化或熔點，假如促使該基質有助於 使伸展體與/或薄層彼此黏附在一起是必要的話。在升高溫 度上的擠壓傾向意指在有機基質材料之軟化與熔點之上與 在伸展體之軟化或熔點之下的擠壓溫度下，模塑物品會於 —特定的擠壓時間內受到已知壓力。 所需的擠壓時間與擠壓溫度取決於伸展體與基質材料 的種類以及模塑物品的厚度，其係並且可由熟諳該技藝者 所輕易地決定。 -32- 201009286 在提高溫度下實施擠壓之處，擠壓材料的冷卻亦可在 壓力下發生。在壓力下冷卻意指在冷卻期間內維持已知的 最小壓力，直到至少能夠達到致使模塑物品結構在大氣壓 力下不再鬆弛之如此低的溫度。它是在熟諳該技藝者的範 圍內’視情況決定此溫度。在施加之處，可較佳地以已知 的最小壓力向下冷卻到有機基質材料大量或完全硬化或結 晶化的溫度，以及強化伸展體的鬆弛溫度以下。在冷卻期 間內的壓力不需等於在高溫的壓力。在冷卻期間內，該壓 Ο 力應該予以監測以便維持適當的壓力値，以補償模塑物品 縮小與應力所造成壓力的減少。 取決於基質材料的特性，就防彈模塑物品的製造而 言’其中在該薄層中的強化伸展體係爲高分子重量線性聚 乙烯的高牽引伸展體，擠壓溫度較佳地在115至135<t之 間’且冷卻到7CTC以下的在固定壓力下有效。在本說明書 內’該材料的溫度，例如擠壓溫度意指在模塑物品厚度一 φ 半的溫度。 在本發明的製程中，該堆疊可從鬆開薄層開始製造。 不管怎樣，鬆開薄層均難以處理，它們可輕易地在伸展體 的方向中輕易地撕裂。因此較佳地是從包含2至50薄層的 固態薄膜封裝物製造堆叠。在一實施例中，堆叠製成包含 2-8薄層。在另一實施例中，堆疊係由10-3〇薄層製成。就 薄層組件內的薄層定向而言，用於擠壓堆疊內之薄層定向 的參考則陳述如上。 固體化意指該薄層可堅固地彼此附著。假如薄層封裝 -33- .201009286 物予以過度擠壓的話，會得到非常好的結果。 本發明係藉由以下實例來說明，而沒有限制在那裡或 藉此限制。 實例 可使用三種型態的聚乙烯膠帶，一種符合本發明的需 求條件’且另兩種不符合本發明的需求條件。膠帶特性出 現於表1中。 所有膠帶皆具^ I" 1公分寬度。 Mw (克顧） Mw/Mn 200/110 張力強度 膠帶1 (比較例） 3.6*10A6 8.3 0.8 2.0GPa 膠帶2 (比較例） 4.3*10Λ6 9.8 2.2 2.1GPa 膠帶A(本發明） 2.7*10Λ6 3.2 5.0 3.45GPa 測試防護物係製造如下。準備單層的相鄰膠帶。該些 單層係提供具有基質材料。該些單層可予以隨後堆疊，在 相鄰單層中膠帶的膠帶方向則可轉動9 0°»此順序會重複直 到得到8單層堆疊爲止。該些堆疊可在溫度130 °C壓力 φ 40-50巴擠壓達10分鐘。因此得到的測試防護物具有大約 重量百分比5%的基質內容以及大約115x115釐米的尺寸。 該等防護物係測試如下。一防護係固定在一框中。具 有重量0.56克的鋁子彈係在該防護物中心起火。該子彈的 速率會在它進入防護物以前與當它離開防護物時予以測 量。所消耗的能量係從速度差來計算，且比消耗能量可予 以計算。該等結果係出現於以下的表2中。 -34- 201009286 mmm 重量（克） 單位面積重 (公斤/平方公尺） 子彈速度1 (公尺渺） 子彈速度2 (公尺渺） 消耗能量 (焦耳） SCE比消耗能 量（焦耳） 比較例膠帶1 7.24 0.55 332 308 4.3 7.9 比較例膠帶1 7.31 0,55 341 314 4.9 8.9 比較例膠帶2 5.37 0.41 329 310 3.4 8.3 比較例膠帶2 6.01 0.50 332 308 4.4 8.7 發明膠帶A 3.36 0.25 337 318 3.5 13.8 發明膠帶A 2.91 0.22 343 328 2.9 13.0 誠如表2所見的，使用具有至少100 000克/莫耳之分 子量以及在所要求範圍內之Mw/Mn比率之膠帶，會顯示出 比能量吸收的實質增加。這意指此材料顯示改善的彈道性 會g，使能製造具有良好彈道特性之較低重量防護物與其他 彈道材料。有趣的是，要注意，即使符合本發明需求條件 之膠帶所具有的分子量比具有比較例特性之膠帶更低，它 們仍顯示改善的彈道結果。 ❿ 【圖式簡單說明】 Μ 。 【主要元件符號說明】 Μ 〇 -35-

Claims (1)

1. •201009286 七、申請專利範圍： 1 一種防彈模塑物品，其包括含有強化伸展體的擠壓層堆 疊’其中至少一些伸展體是具有至少100000克/莫耳的重 量平均分子量以及至多6的Mw/Mn比率之聚乙烯伸展體。 2.如申請專利範圍第1項之防彈模塑物品，其中聚乙烯伸 展體具有至少300000克/莫耳的重量平均分子量，特別是 至少400000克/莫耳，仍更特別是至少500000克/莫耳。 3·如申請專利範圍第1或2項之防彈模塑物品，其中當聚 乙烯伸展體是膠帶時，它們具有至少3的200/1 10單面取 向參數，且在伸展體是纖維之處，它們具有至多55。的020 單面取向參數。 4. 如先前申請專利範圍任一項之防彈模塑物品，其中在單 層中的伸展體會予以單向定向。 5. 如申請專利範圍第4項之防彈模塑物品，其中在一層之 伸展體的方向會相對於在相鄰層中伸展體的方向來轉 籲 動。 6 ·如先前申請專利範圍任一項之防彈模塑物品，其中該伸 展體係爲膠帶。 7 .如先前申請專利範圍任一項之防彈模塑物品，其中伸展 體具有至少2.0GPa的拉伸強度，至少80GPa的拉伸模數， 以及至少30焦耳/克的爆破拉伸能量。 8.如先前申請專利範圍任一項之防彈模塑物品，其含有基 質材料，以伸展體與有機基質材料全部來計算，特別是 數量爲0.2-40重量百分比率。 -36- .201009286 9. 如申請專利範圍第8項之防彈模塑物品，其中至少某些 層實質上沒有基質材料，且基質材料係存在於該些層之 間。 10. —種適合用於製造如先前申請專利範圍任一項之防彈 模塑物品之固化層包裝，其中該固化層包裝含有2-50 層’每一層均含有強化伸展體，在該層包裝內之伸展體 的方向並非單向，其中至少一些伸展體爲具有至少 1 00000克/莫耳之重量平均分子量以及至多6之Mw/Mn 比率的聚乙稀伸展體。 11. 一種製造防彈模塑物品之方法，包括提供含有強化伸展 體之層、以擠壓堆叠內伸展體方向並非單向的此種方式 來堆疊該層、並且在至少〇.5MPa之壓力下擠壓該堆疊之 步驟，其中至少一些伸展體是具有至少100000克/莫耳 的重量平均分子量以及至多6的Mw/Mn比率之聚乙烯伸 展體。 12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該層係藉由提供 伸展體層並且導致伸展體黏附來提供。 13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中可藉由提供基質 材料而使伸展體黏附。 14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中可經由擠壓而使 伸展體黏附。 -37- 201009286 四、指定代表圖·· (一) 本案指定代表圖為：無。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 無。 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：