201242992 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造適用於形成鎧曱及鎧甲次組合中 間體之複合物之方法。更特定言之，本發明係關於改良之 彈道抗性複合物及一種自具有由聚合黏合劑材料不均句浸 潰於纖維層中而產生之貧樹脂表面之複合物製造彈道抗性 複合物及鎧甲次組合中間體的方法。 【先前技術】 具有極佳防射彈性質之含有高強度纖維之彈道抗性物品 已眾所周知。諸如防彈背心、護盔、車輛面板及軍事裝備 結構構件之物品通常由包含高強度纖維之織物製成。習知 使用之高強度纖維包括聚乙烯纖維、芳族聚醯胺纖維（諸 如I (對笨一曱醯笨二胺））、石墨纖維、耐綸纖維、玻璃纖 維及其類似物。對於諸如背心或背心部分之許多應用纖 維可以編織物或針織物來使用。對於其他應用，纖維可封 裝或嵌埋於聚合黏合劑材料中以形成編織或非編織的剛性 或可撓性織物。 7「、哪Μ平问複合物在 、，工χκ '口-舶柯料 :行業中為最高效能的材料之一’且其對於製造個人護 鎖甲尤其有效°在製造個人護體鎧甲之-種方法中，將 s單向複。物堆疊在―起且在高溫及高壓下壓製以得到 性物品，諸如胸甲（breast plate)或護蓋。就此而言，已 其改良最終物品之效能以及製造效率，其可適用於在於 劇'4條件下加工最終物品之前在低溫或中等溫度、壓力 163290.doc 201242992 滞留時間下首先將個別纖維層加工成成形次組合。 不幸的是，在製造隨後被加工成該等成形次組合之前驅 材料期間，已發現不理想加工條件通常不當地引起聚合黏 合劑材料在複合物甲分佈不均勻。視特定加工條件（諸如 塗佈技術、所施加之加工力及壓力（擠壓壓區（squeeze nip))、加工中之擦拭（固定計量桿）、所用加工助劑、重 力、表面張力、塗料黏度、塗料與纖維之相容性、纖維表 面之不均勻性及加工順序等)而冑，複合物可製造為具有 S樹脂及貧樹脂（resin_poor/resin_lean)區域，其中富樹脂 區域與貧樹脂區域相比具有較大濃度之聚合黏合劑材料。 通常於一個或兩個外表面處發現貧樹脂區域，且大部分聚 合黏合劑處於複合物㈣。此會在前述所需中等加工條件 下在使個別層固結成次組合及/或加工多個次組合時造成 困難。讓此問題更複雜的是，極難或不可能在現有製造方 法之正常參數内充分校正此分佈。 本發明提供-種藉由增加非編織單向複合物織物表面 (與内部相對）處熱塑性樹脂之相對量來校正與該不均句分 佈有關之問題的方法。所得纖維層或複合物可以最低溫度 及壓力黏著或黏合至其他纖維層或複合物。重要的是，本 發明方法允許在無需對加卫條件作出通常為避免聚合黏合 劑材料在複合物中分佈不均勻所需之嚴格監控及/或控制 的情況下製造有用複合物，且克服與製造具有至少_個貧 樹脂外表面之纖維層有關的問題。 【發明内容】 163290.doc 201242992 本發明提供一種製造經不均勻分佈之聚合黏合劑材料浸 潰之複合物的方法，該方法包含： a) 提供具有外頂面及外底面之纖維層’該纖維層包含複 數個纖維股’該等纖維股各自包含複數根纖維，其中該纖 維層經聚合黏合劑材料浸潰； b) 在該纖維層之該外頂面及/或該纖維層之該外底面上施 加熱塑性聚合物；及 c) 使該纖維層上之該熱塑性聚合物黏合至該纖維層，其 中： i) 在使該複數個纖維股及該聚合黏合劑材料固結成複 合物之固結步驟之前，使該熱塑性聚合物黏合至該纖 維層；或 ii) 在使忒複數個纖維股及該聚合黏合劑材料固結成複 合物之固結步驟期間，使該熱塑性聚合物線内（in line) 黏合至該纖維層；或 iii) 在使該複數個纖維股及該聚合黏合劑材料固結成複 合物之固結步驟之後，使該熱塑性聚合物黏合至該纖 維層。 本發明亦提供一種包含至少一個具有外頂面及外底面之 纖維層之複合材料，該纖維層包含複數個纖維股，該等纖 維股各自包含複數根上面具有聚合黏合劑材料之纖維，且 其中該聚合黏合劑材料不均勻地分佈於該纖維層中；且熱 塑性聚合物黏合至該纖維層之該外頂面及/或該纖維層之 該外底面。 163290.doc 201242992 亦提供由此等複合物形成之鎧甲物品或鎧曱物品之次組 合。 【實施方式】 本發明提供一種修飾經不均勻分佈之聚合黏合劑材料浸 潰之纖維層外表面的方法。如本文所用之「纖維層」可包 含單向定向纖維之單股、單向定向纖維之複數個非固結 股、單向定向纖維之複數個固結股、編織物、複數個固結 編織物或任何其他已由複數根纖維形成之織物結構，包括 氈、墊及其他包含無規定向纖維之結構。「層」描述一般 平面配置。各纖維層將具有外頂面及外底面。單向定向纖 維之「單股」包含以單向、實質上平行之陣列排列的非重 疊纖維之配置。此類纖維配置在此項技術中亦稱為「翠向 帶（unitape/unidirecti〇nal仏㈣」。如本文所用，「陣列」描 述纖維或紗線之有序配置，1「平行陣列」描述纖維或紗 =序平行配置。如在「定向纖維」之情況下使用之術 °。疋向」係指與拉伸纖維相對之纖維之排列。 出於本發明之目的’「纖維」為伸長體，其長度尺寸遠 大於寬度及屋疮+ #丄 Τ ^ 可。本發明中所用纖維之橫截面 此，、術-「输且其横截面可為圓形 '扁平形或長方形。因 絲帶二=包括具有規則或不規則橫截面之長絲、 … 實質上圓形㈣ 成之單股„ 術D°紗線J係定義為由多根纖維組 成。僅由纖维可僅由一根長絲形成或由多根長絲形 絲形成之纖维在本文中稱為厂單長絲」纖 163290.doc 201242992 維或「單絲」纖維，且由複數根長絲形成之纖維在本文中 稱為「複絲」纖維。 術語「織物」描述在存在或不存在纖維股之模製或固結 之情況下可包括-或多個纖維股之結構。例如，編織物或 魅可包含單個纖維股。由單向纖維形成之非編織物通常包 含彼此堆疊且固結之複數個纖維股。當在本文中使用時， 「單層」結構係指由一或多個個別股組成之單體結構，其 中多個個別股已與聚合黏合劑材料一起固結成單個單式結 構。「固結」意謂聚合黏合劑材料與各纖維股一起組合成 單個單式層。固結可經由乾燥、冷卻 '加#、加壓或:組 合來進行。加熱及/或加壓可能並非必需，因為纖維或織 物層可僅膠合在一起，如在濕式層壓法之情況下。術語 「複合物」係指纖維與至少一種聚合黏合劑材料之組合。° 如本文所用之「複合複合物」係指複數個_層之㈣組 合。如本文所述，「非編織」織物包括並非藉由編織而形 成之所有織物結構。舉例而言，非編織物可包含複數個至 少部分塗有聚合點合劑材料、堆疊/重疊且固結成單層單 體元件之單向帶以及包含（較佳）塗有聚合點合劑組合物之 非平行無規定向纖維之氈或墊。如本文所用，術語「貧樹 脂（resin-poor或resin-lean)」可與「貧聚合物（ρ〇_㈣瞻
或P〇lymer-lean)」互換使用。術語「富樹脂」可與「以 合物」互換使用。 胃A 本文所述之方法尤其有關於修飾材料之外表面，已認為 在該等表面處缺乏樹脂 具有貧樹月旨表面之*組合難以黏 163290.doc 201242992 著且需要高溫及高屢來固結，且該等材料#未經修飾時不 “乂好地加工為適用於製造鎧甲物品之鎧甲次組合。施加 至^樹脂表面之可炫熱塑性層將增加織物層—側或兩侧之 黏耆’此改良其與其他織物層合併且成形為次組合之能 力’以及允許在形成該次組合時使用較低溫度及壓力。因 此，本發明之方法尤其適用於將具有較好加卫性之材 造為鎧甲次組合。 將熱塑性聚合物施加至複數個配置為纖維層但在塗佈時 可能視為織物或可能不視為織物之纖維上。纖維層之一個 或兩個外表面可能視需要加以處理，諸如若僅-個表面缺 乏樹脂時。經修飾之材料（在貧樹脂表面上經此種另加的 熱塑性材料修飾）將在中等條件下較好地加卫。對於護蓋 中：體次組合’中等溫度為充分低於最終護盔之模製溫度 之皿度且可視為在相對較短時期内可易於得到之參數。舉 :列而言’由第-材料形成之多個層之次組合可預先形成： £盔形狀&後添加其他由相同材料或不同材料形成之 層。次組合通常藉由利用低至3〇镑/平方时至啊/平方忖 (206。·8心至413·7 kPa)之壓力且在約1〇〇卞（37.8。〇至約 220 F(104.4t：)、更通常為約13〇τ(54代）至約22〇卞之溫 度下以不同滯留時間一次裝配且預形成/固結單個(2股或皿* 股5纖,准層或兩個纖維層來加工。次組合較佳以約30碎/平 方叶至約500镑/平方对（3,447 _、更佳為約3㈣/平方时 至約325時/平方时（2,241叫、更佳為約平方忖至約 150碎/平方时（1，034 kPa)且最佳為約3〇碎/平方吋至約6〇镑/ 163290.doc 201242992 平方吋之壓力來加工。在該等中等固結條件下，典型加工 滯留時間為每添加單股或雙股需約30秒。然而，適當壓力 及溫度將隨材料而變化。舉例而言，具有較高熔點之基質 材料在此等溫度下可能不能很好地加工。適當模製壓力及 溫度亦會隨物品設計而變化’且亦會影響纖維濕濶/黏 合、異種材料之間的黏著、密度、所含空隙以及高效能纖 維之機械或結晶結構。 其後，將各個次組合在較高溫度及壓力τ共加工成最線 物品。最終護I模製溫度—般較高。舉例而言，最終護盘 之典型模製溫度為約30(rF(148.9t：)。利用編織之基於酚 系芳族聚醯胺之材料製造的護盔在32〇卞〇6〇。〇下加工。 基於聚乙烯之單向材料在約28GT(137 8。〇下加工。模製 護蓋之例示性條件可在3〇❹（148抑）及5,刚碎/平方对 (34.47贴)下持續2G分鐘模製成護蓋形狀。然而，條件將 再次隨材料等變化。亦應瞭解雖然在本發明全篇中提及護 盘及護蓋次組合中間體之模製’但如將由熟習此項技術者 所進行般，相同條件適用於製造任何鎧甲 相應次組合中間體。 八 需要在中等溫度下加工鎧甲次組合的原因係在於在加 期間對次組合之益約± έ日八士以 …、灼束組分中的任一者之熱損傷的可能 降低。中等壓力可以較少專 > 專門用於製造次組合之有能力 -備貫現’諸如針對次組合機器 針對最終製造塵力機為5〇〇—1 相對 n 躅馮5，_磅/平方吋。預形成次組合 處為在固結期間減少滯留相。由㈣合物_ 163290.doc 201242992 常為良好絕熱體，故將整個次組合（而非次組合之組分纖 維層）充分加熱至高溫（尤其經由表面傳導）需耗費時間。將 組分纖維層加熱至220T(104.4t )與將完全裝配之次組合 加熱至300卞（148.9。〇相比顯著較快。多個次組合可隨後 f結成複合鎧甲結構，諸如護盔，其中補充樹脂藉此主要 定位於相鄰次組合之間的結構内部。 數種不同方法可有效地用來增加非編織單向複合物織物 之貧樹脂表面處的熱塑性樹脂或黏合劑之量，一些在將多 個纖維股層壓在一起以形成纖維層之製程步驟期間線内進 行，或經由二次應用技術使層壓製品經歷後續製程步驟來 進行。舉例而言，一個較佳方法為將獨立熱塑性網置於織 物之貧樹脂側上且使其與織物黏合。此網可為連續熱塑性 膜有序不連續熱塑性網或非編織不連續織物或紗布。與 織物黏合可藉由各種方法來實現，該等方法包括（但不限 於）經由壓延機輥隙（calender nip)或平板層壓機（f】at bed laminator)熱層壓，或作為將樹脂黏合劑施加至纖維之塗 佈方法之一部分的濕式層壓。或者，可將熱塑性樹脂或黏 合劑之可熔粉末塗層施加至貧樹脂表面，且隨後諸如經由 平板層壓機將粉末黏合、熔融及/或融合至表面。此等較 佳方法僅為可能技術之非限制性實例且不意欲為實現所述 目標之所#適用方法之詳盡列|。在冑熱塑性層施加至纖 維層之後及/或在將熱塑性層黏合至纖維層之前，熱塑性 層可在所用加工溫度下發黏使得其能夠在不加熱熱塑性層 或纖維層之情況下且以最低壓力黏著相鄰層。然而，熱= 163290.doc 201242992 性聚口物通常在室溫或其他典型儲存條件下為非黏性的。 本發月方法亦可用於修料經聚合黏合劑材料浸潰之纖 維層表面、或元全經具有高軟化溫度之聚合黏合劑材料浸 透或均=佈有具有高軟化溫度之聚合黏合劑的纖維層， '、 之意欲修飾經聚合黏合劑材料浸潰之纖維層， . 冑如典型的非編織物，其中該黏合劑不均勻地分佈於其中 -有4多個貧Μ脂表面。本發明方法亦適用於修飾均 勻分佈有聚合黏合劑但表面缺乏貧樹脂且不適用於製造如 本文所述之次組合的纖維層。視該等浸潰織物之特定加工 條件而定，該等條件諸如有塗佈技術、所用加工助劑、重 力、表面張力、加工财、纖維層上之樹脂分佈、樹脂體 積分數及樹脂性質（諸如樹脂軟化點），所有均為在製造特 徵在於存在富樹脂及貧樹脂區域且不均句地分佈有聚合黏 合劑材料之複合物時需考慮的因素。最通常，此等條件引 起貧樹脂區域位於外表面，且大部分聚合黏合劑位於複合 物内部。因此，基本需要熱塑性聚合物在纖維層之外頂面 及/或該纖維層之外底面。 • 熱塑性聚合物黏合至纖維層可一般在加工之任何階段發 生。舉例而言，可在使複數個纖維股及聚合黏合劑材料固 結成複合物之固結步驟之前、在使複數個纖維股及聚合黏 合劑材料固結成複合物之固結步驟期間線内或在使複數個 纖維股及聚合黏合劑材料固結成複合物之固結步驟之後使 熱塑性聚合物黏合至纖維層。 由此形成之纖維層及複合物較佳包含由高強度、高拉伸 163290.doc 201242992 模數聚合纖維形成之彈道抗性複合物。纖維最佳包含適用 於形成彈道抗性材料及物品之高強度、高拉伸模數纖維。 如本文中所用，「高強度、高拉伸模數纖維」為具有至少 約7公克/丹尼爾（g/denier)或7公克/丹尼爾以上之較佳拿刃 度、至少約150公克/丹尼爾或150公克/丹尼爾以上之較佳 拉伸模數及至少約8 J/g或8 J/g以上之較佳斷裂能的纖維， 該等參數各自用ASTM D2256來量測。如本文所用之術語 「丹尼爾」係指線性密度之單位，其等於每9〇〇〇公尺纖維 或紗線之質量（公克）。如本文中所使用，術語「韌度」係 指抗拉應力，該抗拉應力以無應力樣品之每單位線性密度 (丹尼爾）之力（公克）表示。纖維之「初始模數」為材料之 性質，代表其抗變形性。術語「拉伸模數」係指以每丹尼 爾公克力（g/d)所表示之韌度變化與以原始纖維長度之分數 (in/in)表示之應變變化的比率。 形成纖維之聚合物較佳為剌於製造料抗性複合物/ 織物之高強度 '高拉伸模數纖維。尤其適用於形成彈道抗 性複合物及物品之特別適人夕古改 一 】過口之同強度、尚拉伸模數纖維材 枓L括聚烯烴纖維’包括高密度及低密度聚乙_。尤其較 佳者為伸長鏈料煙纖維，諸如高度定向、高分子量聚 烯纖維(尤其超高分子量聚乙烯纖維)及聚丙烯纖維(尤 尚分子量聚丙稀纖維)。適合者還有芳族聚醯 μ 對芳族聚醢胺纖維）、㈣胺纖維、聚對笨二曱酸乙二; =維、聚蔡二甲酸乙二醋纖、维、伸長鏈聚乙稀醇纖维、二 長鏈聚丙稀猜纖維、聚笨并-纖物如聚苯并。“(ΡΒΟ) 163290.doc 12· 201242992 及聚本并噻唑(PBT)纖維)、液晶共聚酯纖維及剛性桿纖維 (諸如胸纖維）。此等纖維類型各自在此項技術中為習知 的。以上材料之共聚物、嵌段聚合物及摻合物亦適用於製 造聚合纖維。 彈道抗性織物之最佳纖維類型包括聚乙烯（尤其伸長鏈 聚乙稀）纖維、芳族聚醯胺纖維、聚苯并唾纖維、液晶共 聚酯纖維、聚丙烯纖維(尤其高度定向伸長鏈聚丙烯纖 維）、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維及剛性桿纖維（尤其 M5®纖維）。特定言之，最佳纖維為芳族聚醯胺纖維。 在聚乙烯之情況下，較佳纖維為具有至少5〇〇,〇〇〇、較 佳為至少一百萬且更佳為兩百萬與五百萬之間的分子量之 伸長鏈聚乙烯。該等伸長鏈聚乙烯（ECPE)纖維可以溶液紡 絲法生長’諸如以引用之方式併入本文中之美國專利 4,137,394或4,356，138中所述，或可自溶液紡絲以形成凝膠 結構’諸如亦以引用之方式併入本文中之美國專利 4,551，296及5,006,390中所述。本發明中所用之尤其較佳的 纖維類型為由 Honeywell International Inc以商標 SPECTRA® 出 售之聚乙烯纖維。SPECTRA®纖維為此項技術中所熟知， 且描述於例如美國專利4,623,547及4,748,064中。除聚乙豨 之外，另一種有用之聚烯烴纖維類型為聚丙烯（纖維或 帶），諸如可購自 Spartanburg, South Carolina 之 Milliken& Company之 TEGRIS®纖維。 芳族聚醯胺（aramid/aromatic polyamide)或對芳族聚醯胺 纖維亦尤其較佳。該等纖維為可購得者且描述於例如美國 163290.doc 13 201242992 專利3,671，542中。舉例而言，有用之聚（對苯二甲醯對苯 二胺）長絲由DuPont以商標KEVLAR®商業製造。由DuPont 以商標NOMEX®商業製造之聚（間苯二甲醯間苯二胺）纖維 及由Teijin以商標TWARON®商業製造之纖維、由Korea之 Kolon Industries, Inc.以商標HERACRON®商業製造之芳族 聚酿胺纖維、由Russia之Kamensk Volokno JSC商業製造之 對芳族聚醯胺纖維SVM™及RUSAR™以及由Russia之JSC Chim Volokno商業製造的ARMOS™對芳族聚醯胺纖維亦適 用於實施本發明。 適用於實施本發明之聚苯并唑纖維可購得且揭示於例如 各以引用之方式併入本文中之美國專利5,286,833、 5,296，185、5,356,584、5,534,205 及 6,040,050 巾。適用於 實施本發明之液晶共聚酯纖維可購得且揭示於例如各以引 用之方式併入本文中之美國專利3,975,487、4，1 18,372及 4，161’470中。合適聚丙烯纖維包括高度定向伸長鏈聚丙烯 (ECPP)纖維，如以引用之方式併入本文中之美國專利 4’413，11〇中所述。合適聚乙烯醇（1>¥_〇11)纖維描述於例如 以引用之方式併入本文中之美國專利4,44〇,711及4 599,267 中。合適聚丙烯腈（PAN)纖維揭示於例如以引用之方式併 入本文中之美國專利4,5 3 5，027中。此等纖維類型各自為習 知的且可廣泛購得。 M5®纖維由吡啶幷雙咪唑_2,6_二基（2,5_二羥基-對-伸苯 基）形成且由 Richmond，Virginia 之 Magellan Systems International製造，且描述於例如各以引用之方式併入本 163290.doc -14- 201242992 文中之美國專利 5,674,969、5,939,553、5,945,537 及 6,040,478中。所有以上材料之組合亦適合，所有該等材料 均可購得°舉例而言，纖維層可由芳族聚醯胺纖維、 UHMWPE纖维（例如SPECTRA®纖维）、碳纖維等中之一或 多者以及玻璃纖維及其他低效能材料之組合形成。 纖維可為任何適合之丹尼爾，諸如5〇丹尼爾至約3〇〇〇丹 尼爾，更佳為約200丹尼爾至3〇〇〇丹尼爾，更佳為約65〇丹 尼爾至約2000丹尼爾且最佳為約8〇〇丹尼爾至約15〇〇丹尼 爾。可藉由考慮彈道有效性及成本來控制選擇。雖然較細 纖維製造及編織成本較高，但每單位重量可產生較大之彈 道有效性。 如上所述，高強度、高拉伸模數纖維為具有各如用 ASTM D2256所量測之約7公克/丹尼爾或7公克/丹尼爾以上 之較佳韌度、約150公克/丹尼爾或15〇公克/丹尼爾以上之 較佳拉伸模數及約8 J/g或8 J/g以上之較佳斷裂能的纖維。 在本發明之較佳實施例中，纖維韌度應為約15公克/丹尼 爾或15公克/丹尼爾以上，較佳為約2〇公克/丹尼爾或2〇公 克/丹尼爾以上，更佳為約25公克/丹尼爾或25公克/丹尼爾 以上且最佳為約30公克/丹尼爾或3〇公克/丹尼爾以上。較 佳纖維亦具有約300公克/丹尼爾或300公克/丹尼爾以上、 更佳為約400公克/丹尼爾或4〇〇公克/丹尼爾以上、更佳為 約500公克/丹尼爾或5〇〇公克/丹尼爾以上、更佳為約i，〇〇〇 A克/丹尼爾或1，000公克/丹尼爾以上且最佳為約15〇〇公克/ 丹尼爾或1，500公克/丹尼爾以上之較佳拉伸模數。較佳纖 163290.doc -15- 201242992 維亦具有約15 J/g或15 J/g以上、 上、更佳為約30 J/g或3〇 j/g以上 有約40 J/g或40 J/g以上之斷裂能 可藉由使用熟知方法來獲得 4,440,711 > 4,535,027 ' 4,457,985 更佳為約25 J/g或25 J/g以 之較佳斷裂能，且最佳具 。此等综合之高強度性質 。美國專利4,413，110、 4,623,547 > 4,650,710 及4,74M64—般論述較佳高強度伸長鏈聚乙稀纖維之形 成。該等方法（包括溶液生長或凝膠纖維方法）為此項技術 所熟知。形成各種其他較佳纖維類型(包括對芳族聚酿胺 纖維）之方法亦在此項技術中為f知的，且該等纖維可講 浸潰纖維層之聚合黏合劑部分或實質上塗佈纖維潛之啦 別纖維。在-種典型方法中，聚合黏合劑在纖維層中變相 分佈不均句’除先前提及之別的因素之外，报大程度上歸 因於重力及表面張力之影響。舉例而言，在—個自複數伯 單向纖維股（單向帶）形成非編織纖維層之方法中，將聚a 黏合劑施加至第一股且隨後在經塗佈之纖維股仍濕潤時: 使其與拋棄式經聚石夕氧塗佈之剝離型紙接觸。濕樹脂通常 由於重力而不會使自身均勾分佈於單向纖維網的整個厚度 中’且-側經聚矽氧塗佈之紙與另一側空氣之間表面張： 之差異在整個厚度中產生濃度梯度，其中接近於剥離型紙 二長絲被樹脂重度浸透且暴露於空氣之長絲缺乏樹脂。接 著’第二個濕潤的經塗佈之纖維網以一定角度(通常 與第-個現已乾燥之纖維股之貧樹脂側接觸。濕樹脂將再 次使自身分佈不均句，且由於此等條件，… 163290.doc 201242992 (〇°/90°)纖維股界面處之樹脂濃度較高且空氣側或頂側（外 頂面）缺乏樹脂。雖然聚合黏合劑不均勻地分佈於纖維層 中之實施例以此方法為例，但其不意欲為強制性或限制性 的。聚合黏合劑材料可在將熱塑性聚合物施加至纖維層之 前、期間或之後以及在將熱塑性聚合物黏合至纖維層之 前、期間或之後不均勻地分佈於纖維層内。 聚合黏合劑材料在此項技術中亦通常稱為「聚合基質」 材料’且此等術語在本文中可互換使用。此等術語在此項 技術中為習知的且描述藉助於固有黏著特徵或在經受熟知 加熱及/或加壓條件之後將纖維黏合在一起之材料。該種 「聚合基質」或「聚合黏合劑」材料亦可向織物提供其他 所需性質，諸如耐磨性及對有害環境條件之抗性，所以以 該種黏合劑材料塗佈纖維可能為所需的，即使當其黏合性 質不重要時亦'm關於編織物…般不可能自編織物 形成次組合，除非其經某種形式之聚合黏合劑材料浸潰或 塗佈。因此’ ^ 了達成本發明之目的’本發明之方法係關 於未經黏合劑浸潰、或當浸潰時類似於本文所述之非編織 物具有會妨礙多個次組合固結之貧樹脂區域或表面的編織 物。為合併多個編織物，使構成編織物之纖維至少部分經 聚合黏合劑塗佈，繼之以類似於對非編織纖維層進行之固 結步驟。可進行該種固結步驟以使多個編織纖維層相互合 併或進一步使編織物經黏合劑材料浸潰。 適合之聚合黏合劑材料包括低模數彈性體材料及高模數 剛性材料。如本文中通篇所用’術語拉伸模數意謂利用 163290.doc -17- 201242992 ASTM 2256對纖維所量測及利用ASTM D638對聚合黏合劑 材料所量測之彈性模數。低模數或高模數黏合劑可包含多 種聚合及非聚合材料。較佳聚合黏合劑包含低模數彈性體 材料。為了達成本發明之目的，低模數彈性體材料具有根 據ASTM D638測試程序測知為約6 〇〇〇磅/平方吋* MPa)或6,000磅/平方吋以下之拉伸模數。低模數聚合物較 佳具有約4’000磅/平方吋（27 6 Mpa)44,〇〇〇磅/平方吋以 下、更佳為約2400磅/平方吋（16 5 Mpa)或24〇〇磅/平方吋 以下、更佳為1200磅/平方吋（8 23 Mpa)或12〇〇磅/平方吋 以下且最佳為約500磅/平方吋（3 45 Mpa)或5〇〇磅/平方吋 以下之彈性體拉伸模數。彈性體之玻璃轉移溫度較佳 低於約o°c，更佳低於約_40t且最佳低於約_5〇<t ^彈性體 亦具有至少約50% '更佳至少約i〇〇%之較佳斷裂伸長率且 最佳具有至少約300%之斷裂伸長率。 具有低模數之各種材料及調配物可用作聚合黏合劑。代 表性實例包括聚丁二烯、聚異戊二烯、天然橡膠、乙烯_ 丙烯共聚物、乙烯-丙烯_二烯三元共聚物、聚硫化物聚合 物、聚胺基甲酸酯彈性體、氣磺化聚乙烯、聚氣丁烯、塑 化聚氯乙烯、丁二烯丙烯腈彈性體、聚（異丁烯_共_異戊二 烯）、聚丙烯酸酯 '聚酯、聚醚、含氟彈性體、聚矽氧彈 性體、乙烯之共聚物' 聚酿胺（適用於一些纖維類型）、丙 稀腈丁二烯笨乙稀、聚碳酸酯及其組合，以及其他可在纖 維炼點以下固化之低模數聚合物及共聚物。不同彈性體材 料之摻合物或彈性體材料與一或多種熱塑性塑料之摻合物 163290.doc •18- 201242992 亦較佳。 共軛二烯與乙烯基芳族單體之嵌段共聚物尤其適用。丁 二稀及異戊一稀為較佳共扼二烯彈性體。苯乙稀 '乙烯基 曱笨及弟二丁基本乙婦為較佳共輛芳族單體。併有聚異戊 一稀之肷段共聚物可經氫化以產生具有飽和烴彈性體區段 之熱塑性彈性體。聚合物可為A-B-A型簡單三嵌段共聚 物、（AB)j(n=2-10)多嵌段共聚物 4R_(ba)j(x=315〇) 徑向構型共聚物；其中A為來自聚乙烯基芳族單體之嵌段 且B為來自共軛二烯彈性體之嵌段。許多此等聚合物由 Houston，TX之Kraton P〇lymers商業製造且描述於公告 「Kraton Thermoplastic Rubber」，8(：_68_81中。以商標 PRINLIN®出售且可購自以D(isseld〇rf，為基地之 Henkel Technologies的苯乙烯-異戊二烯_苯乙烯（SIS)嵌段 共聚物之樹脂分散體亦適用。最佳低模數聚合黏合劑聚合 物包含由Kraton Polymers商業製造、以商標KRAT〇N⑧出 售之苯乙烯類嵌段共聚物。最佳聚合黏合劑材料包含以商 標KRATON㊣出售之聚笨乙烯_聚異戊二烯_聚苯乙烯嵌段 共聚物。 雖然低模數聚合基質黏合劑材料最適用於形成可撓性鎧 甲(諸如彈道抗性背心）’但適用於形成硬質鎧甲物品(諸如 護盔）之高模數剛性材料在本文中尤其較佳。較佳高模數 剛性材料一般具有具有高於6,〇〇〇磅/平方吋之初始拉伸模 數。本文中適用之較佳高模數剛性聚合黏合劑材料包括聚 胺基甲酸酯（基於醚及酯）、環氧樹脂、聚丙烯酸酯、酚系/ 163290.doc 201242992 聚乙烯醇縮丁醛（PVB)聚合物、乙烯酯聚合物、苯乙稀_丁 二烯嵌段共聚物’以及聚合物之混合物（諸如乙稀s旨與鄰 本一甲酸一稀丙酿或本盼甲搭與聚乙稀醇縮丁酸）。適用 於本發明之尤其較佳的剛性聚合黏合劑材料為較佳可溶於 碳-碳飽和溶劑（諸如曱基乙基酮）中且如利用AStm D638所 量測在固化時具有至少約1 X 1 〇6磅/平方吋（6895 Mpa)之高 拉伸模數的熱固性聚合物。尤其較佳的剛性聚合黏合劑材 料為描述於揭示内容以引用之方式併入本文中之美國專利 6,642，159中者。聚合黏合劑（無論低模數材料抑或高模數 材料）亦可包括填充劑（諸如碳黑或二氧化矽），可摻入油 類，或可如此項技術中所熟知經硫、過氧化物、金屬氧化 物或輻射固化系統硫化。處於模數在約2,〇〇〇磅/平方吋 (13.79 MPa)至約8,000磅/平方吋（55 16 Mpa)範圍内之柔軟 及剛性材料兩者範圍内的聚胺基曱酸酯聚合基質黏合劑最 尤其較佳。 由本發明複合物形成之物品之剛性、衝擊及彈道性質受 $佈纖維之聚合黏合劑聚合物的拉伸模數影響。舉例而 °美國專利4,623,574揭示以具有低於约ό，000磅/平方吋 (，〇〇 kPa)之拉伸模數之彈性體基質構造的纖維增強型 _物與以較j^模數聚合物構造之率复合物相&以及與無聚 ^黏合劑材料之相同纖維結構相比具有優異的彈道性質。 _低拉伸杈數聚合黏合劑材料聚合物亦產生較低剛性 =複合物。另外，在某些應用中’尤其在複合物必須以反 彈道及結構模式起作用之應用中，需要彈道抗性及剛性之 I63290.doc •20· 201242992 優異組合。因此，欲❹之聚合黏合劑聚合物之最適 型將視欲由本發明複合物形成之物品的類型而變化。 兼顧兩種性質，適當聚人竞 曰取ϋ黏合劑可組合低模數及高模數松 料以形成單一聚合黏合劑。 竹 聚合黏合劑材料可同時或依序施加至配置為纖維網⑼ 如平行陣列或⑹之複數根纖維以形成經塗佈之網，可施 加至編織物以形成經塗佈之編織物，或呈另一種配置，藉 此以黏合劑浸潰纖維層.如本文所用，術語「經…浸漬」g 與「嵌埋於…中」以及「經…塗佈」同義，或者另外以1 層形式施加，其中黏合劑材料擴散至纖維層中且不僅僅在 ，截，准層之表面上。亦可將聚合材料施加至並非纖維網之一 部分的至少一個纖維陣列上，隨後將纖維編織成編織物或 隨後根據本文先前所述之方法按配方製造非編織物。形成 編織及非編織纖維股、層及織物之技術為此項技術所熟 知0 儘管未作要求，但形成編織纖維層之纖維至少部分經聚 合黏合劑塗佈，繼之以類似於對非編織纖維層進行之固結 步驟。可進行該種固結步驟以使多個編織纖維層相互合併 或進一步使黏合劑與該編織物之纖維合併。舉例而言，複 數個編織纖維層未必必須經固結，且可用其他方式附著， 諸如用習知黏著劑，或利用縫合。 一般而言，聚合黏合劑塗層有必要有效合併（亦即固結） 複數個非編織纖維股。聚合黏合劑材料可施加至個別纖維 之全部表面區域上或僅施加至纖維之部分表面區域上，最 163290.doc •21· 201242992 佳將聚合黏合劑材料之塗層施加至形成本發明纖維層之各個 別纖維之實質上全部表面區域上。#纖維層包含複數根紗線 時，形成紗線之單股之各纖維較佳塗有聚合黏合劑材料。 「任何適當施加方法均可用於施加聚合黏合劑材料且術語 「經塗佈」不意欲限制將聚合物層施加至長絲/纖維上之 方法。聚合黏合劑材料使用任何將易於由熟習此項技術者 :定之適當方法直接施加至纖維表面上，且隨後黏合劑通 常如本文所論述擴散至纖維層中。舉例而言，聚合黏合劑 材料可以溶液、乳液或分散液之形式藉由將聚合物材料之 冷液喷霧、擠壓m至纖維表面上，隨後乾燥來施加， 其卜部分溶液包含所需聚合物且—部分溶液包含能夠溶 解或：散該(等)聚合物之溶劑。或者，聚合黏合劑材料可 使用習知技術，諸如經由狹縫型擠壓法（slot-die) ’或經由 其他n諸如直接凹板（dii>eet 、梅耳桿（心⑽ 叫及乳刀系統（air knife咖㈣來擠壓至纖維上該等技 術為此項技術所熟知。另—方法為將黏合劑材料之純聚合 物以液體、黏性固體或懸浮顆粒之形式或以流體化床之來 式施加至纖維上。或者，塗層可以在施加溫度下不會不利 影響纖維性質之於適當溶财之溶液、乳液或分散液之形 ^施加。舉例而言，纖維可經輸送通過聚合黏合劑材料之 /合液以貫質上塗佈纖維且隨後乾燥。 木在另-塗佈技術中’可使纖維浸人含有溶解或分散於適 田冷劑中之聚合#合劑材料之溶液浴中，且隨後經由篆發 或揮發溶劑來乾燥。此方法較佳用聚合材料至少部分塗佈 163290.doc -22· 201242992 各個別纖維’較佳用聚合黏合劑材料實質上塗佈或封裝各 個別纖維且覆蓋所有或實質上所有長絲/纖維表面區域。 浸潰程序可視需要重複數次以在纖維上置放所需量之聚合 物材料。 可使用向纖維施加塗層之其他技術’包括適當時塗佈凝 膠纖維前驅體，諸如藉由在能獲得所需塗層之條件下使凝 膠纖維通過適當塗層聚合物之溶液。或者，可將纖維擠壓 至適當聚合粉末之流體化床中。 纖維可在將纖維配置成一或多個股/層之前或之後或者 在將纖維編織成編織物之前或之後經聚合黏合劑塗佈。編 織物可使用此項技術中熟知之技術利用任何織物編織法 (諸如平紋編織法（plain weave)、五經緞紋編織法 weave)、籃式編織法（basket weave)、緞紋編織法 weave)、斜紋編織法（twili weave)及其類似編織法）來形 成。平紋編織法最為常見’其中將纖維以正交〇。/9〇。定向編 織在一起。在編織之前或之後，可能用或可能不用聚合黏合 劑材料塗佈各編織物材料之個別纖維。織物之編織通常在用 聚合黏合劑塗佈纖維之前進行，其中編織物藉此經黏合劑浸 潰。然而，本發明既不意欲受聚合黏合劑施加至纖維之階段 限制，亦不意欲受施加聚合黏合劑所用之方法限制。 製造非編織物之方法為此項技術所熟知。在本文之較佳 實施例中，將複數個纖維配置成至少一個陣列，通常以包 含複數根以實質上平行之單向陣列形式排列之纖維的纖維 網形式配置。在形成非編織單向排列之纖維股之典型方法 163290.doc -23· 201242992 中’纖維束由紗架提供且經由導紗器（guide)及一或多個分 V、才干（spreader bar)引導至準直梳（c〇iiimating c〇nib)中，隨 後用聚合黏合劑材料塗佈纖維◦典型的纖維束將具有約3〇 根至約2000根個別纖維。分紗桿及準直梳使成束之纖維分 政且展開，使其以共平面方式並排重組。理想的纖維展佈 使個別長絲或個別纖維在單一纖維平面内彼此鄰接定位， 形成纖維之實質上單向的平行陣列且無纖維彼此重疊。此 時，在此展佈步驟之前或期間精練纖維可增強且加速纖維 展佈成该種平打陣列。纖維精練為使纖維（或織物）通過化 學溶液之方法’其移除在製造期間或製造之後可能已施水 至纖維之不需要之殘餘纖維油劑（fiber finish)(或編織助劑 中的任一者。纖維精練亦可改良隨後施加之聚合黏合劑材 料(或隨後施加之保護膜)於纖維上之黏合強度，且相應地 可需要較少黏合劑。藉由降低黏合劑之量，可在織物中包 括較多數目之纖維，從而產生具有改良強度之較輕彈道材 料。此亦會增強與纖維之拋射接合，使所得織物複合物之 抗穿刺性改良及使複合物對抗反覆衝擊之抗性增加。在纖 維展佈及準直之後，該種平行陣列之纖維視長絲/纖維厚 度而定通常含有每时約3纖維經數至12纖維經數（每公分12 經數至每公分4 · 7經數）。 在纖維經黏合劑材料+ # ⑽塗佈之後’使經塗佈之纖維形成包 含複數個固結成單層單體开杜夕舌μ 驭匕 «早體7C件之重疊的非編織纖 編織纖維層。在本發明夕 , 不赞明之一個較佳非編織物結構中，形成 複數個堆春之曹蟲@ Α "Wfe 夏数個隹豐之重且早向帶，其中各單股(單向帶)之平行纖 163290.doc -24 - 201242992 維相對於各單股之縱向纖維方向與各相鄰單股之平行纖維 正交定位。重疊非編織纖維股之堆疊在加熱及加壓下或藉 由黏著個職維股之塗層加以固結，以形成在此項技術中 亦稱為單層固結網狀物之單層單體元件，#中「固結網狀 物」描述纖維股與聚合基質/黏合劑之固結（合併）組合。本 發明之物品亦可包含編織物與非編織物之混雜固結組合以 及由單向纖維股形成之非編織物與非編織氈織物的組合。 非編織纖維層或織物最通常包括丨股至約6股，但如可能 為夕種應用所需可包括多達約丨0股至約2〇股。股數愈多， 轉化成之彈道抗性則愈大’但重量亦愈大。因此，形成本 發明之纖維層複合物及/或織物複合物或物品的纖維股數 目視織物或物品之最終用途而變化。舉例而言，在軍事應 用之身體鐘甲背心中’為了形成達到所需1.0磅/平方呎或 1-0磅/平方呎以下之面密度（4·9 kg/m2)之物品複合物，可 月b耑要總共約1〇〇股（或層）至約5〇個個別股（或層卜其中該 等股/層可為由本文所述之高強度纖維形成之編織 '針 織、氈製或非編織織物（具有平行定向之纖維或其他配 置）。在另一實施例中，用於法律執行用途之身體鎧甲背 、、基於國豕司法研究所（Nati〇nai institute justice，nij) 威脅級別可具有許多股/層。舉例而言，NIJ威脅級別πΙΑ 背心可能有總共40股。對於較低NIJ威脅級別，可使用較 少股/層。本發明允許併入較多數目的纖維股以在與其他 已知彈道抗性結構相比不增加織物重量之情況下達到所需 彈道保護級別。 163290.doc -25- 201242992 如此項技術中所習知，當個別纖維股交又合股以致使一 股之纖維排列方向相對於另一股之纖維排列方向旋轉某一 角度時，達成優良彈道抗性。最佳地，纖維股以〇。及9〇。 角度正交交又合股，但相鄰股實際上可相對於另一股之縱 向纖維方向以在約〇。與約90。之間的任何角度排列。舉例 而言，五股非編織結構可具有以〇。/45。/9〇。/45。/〇。或以其 他角度定向之股。該等旋轉單向排列描述於例如美國專利 4,457,985 ^ 4,748,064 ^ 4,916,000 . 4,403,〇12 . 4,623,574 及4,737,402中’所有該等文獻均在不與本文相矛盾之程度 上以引用之方式併入本文中。 使纖維股固結以形成纖維層及複合物之方法已熟知 η 如利用描述於美國專利Maw中之方法。固結可經由乾 燥、冷卻、加熱、加壓或其組合來進行。加熱及/或加壓 可能並非必需，因為纖維或織物層可僅膠合在一起，如在 濕式層壓法之情況下。固結通常藉由在足夠熱量及壓力之 條件下將個別纖維股安置於彼此之上以使纖維股組合成單 式織物來進行。固結可在約贼至約⑽、較佳為約 ⑼C至約i 75範圍内之溫度下及在約5碎/平方时錶塵 (〇·〇34 MPa)至約25〇〇傍/平方时㈣（17略)範圍内之壓 力下進行約0.(H秒至約24小_、較佳為約g g2秒至約之小 當加熱時’可能使得聚合黏合劑塗層黏結或流動而未 二王熔融。然@ ’一般而言，若使聚合黏合劑材料熔融， :需要相對較小的壓力來形成複合物，而若僅將黏合劑材 七口熱至黏結點，則通常需要較大壓力。>此項技術中所 163290.doc -26 · 201242992 ^ 固結可於壓延機裝、 ^ 婦置千板層愿機、壓力機或高壓 「膠入. 又纖維網與黏合劑聚合物 強产 一起且穿過平板層壓機以改良黏合之均一性及 強又。另外，固結及聚合物施加/黏合 立步^ + s 7 步驟可包含兩個獨 艾驟或単個固結/層壓步驟。 由在加熱及加M下在適#模製裝置中模 成。—般而言’模製在約平H(344 7 kpa)至 約5’_辦方忖（34,47〇 kpa)、更佳為約⑽碎/平方叶 (689.5 kPa)至約3，_碎/平方时（2M8()心）、最佳 15㈣/平方叶（⑽kPa)至約⑽辦方⑽斯pa) 之壓力下進行。或者，«可在約5，_續/平方<(34,47〇 kPa)至約15，_續/平方时（1〇341〇 kpa)、更佳為約75_ 平方忖（5，171 kPa)至約5，_碎/平方时且更佳為約1〇〇〇碎/ 平方吋至約5,000磅/平方吋之較高壓力下進行。模製步驟 可耗時約4秒至約45分鐘。較佳模製溫度在約2〇〇卞（約 93°C)至約350°F(約177。〇範圍内，更佳在約200卞至約 300 F之溫度下且最佳在約200卞至約280°F之溫度下。模 製本發明之纖維層及織物複合物時所處之壓力對所得模製 產品之硬度或可撓性具有直接影響。特定言之，其模製壓 力愈高，則硬度愈高，且反之亦然。除模製壓力之外，纖 維股之數量、厚度及組成以及聚合黏合劑塗佈類型亦直接 影響由複合物形成之物品之硬度。 雖然本文所述之各模製及固結技術類似，但各方法不 同。特定言之’模製為分批製程且固結一般為連續製程。 163290.doc •27· 201242992 此外，模製通常包含在形成平板時使用模具，諸如成 具或配模模具，且不m平面產物。固結通常在平板 層壓機中’在壓延频《置中或以濕式層壓之形式進行 、製&柔軟（可撓性）身體鎧甲織物。模製通常供製造硬質 鎧甲(例如剛性板)之用。在任-種方法中，適合之溫度、 壓力及時間一般取決於聚合黏合劑塗層材料之類型、：合 黏合劑含量、所用方法及纖維類型。 為製造具有足夠彈道抗性性質之織物物品，黏合劑/基 質塗層之總重量較佳包含約2重量％至約5〇重量％、更佳為 =5重量％至約30重量％、更佳為約7重量％至約2〇重量％且 最佳為約11重量％至約16重量％之纖维加上塗層重量其 中非編織物最佳為16%。較低黏合劑/基質含量適於編織 物，其中大於零但低於1〇重量％之纖維加上塗層重量之聚 :黏：劑含量通常為最佳。此並不意欲具限制性。舉例而 言，浸潰酴系/PVB之編織芳族聚酿胺織物有時以約鳩至 約30%之較高樹脂含量製造，不過約12%含量通常為較佳。 在使非編織纖維層固結之冑、期間或《後，或者在編織 ••扁織纖維層之後’在相應表面缺乏樹脂時將熱塑性聚合物 施加至纖維層之外頂面及/或纖維層之外底面上。此將增 加纖維層之貧樹脂表面處的熱塑性樹脂或黏合劑之量。可 使用數種不同方法’一些在將產品之多個交又股層壓在一 起之當前製程步驟期間線内進行，或經由二次應用技術使 層壓製品經歷後續製程步驟來進行 一種方法為將第二熱 此網可 塑性網置於織物之貧樹脂側上且使其黏合至織物 163290.doc -28- 201242992 為連續熱塑膜、有序不連續熱塑性網或非編織不連_物 或紗布。黏合可藉由多種方法來實現，該等方法包括（但 不限於）經由壓延機輥隙或平板層壓機熱層壓，以及作為 將樹脂黏合劑施加至纖維之塗佈方法中之一部分的濕式層 壓。另一適用之方法為向貧樹脂表面施加熱塑性樹脂或黏 δ刎之崧末塗層，且隨後用平板層壓機使粉末黏合或融合 至表面。此等方法為潛在技術之非限制性的代表性實例且 並非所有適用方法之詳盡列舉。熱塑性聚合物最佳為熱活 化之非編織黏著網，諸如可購自Cuyah〇ga Fa丨丨s，〇hi〇之 Keuchel Associates lnc·之SPUNFAB⑧、可購自 Cemay，Francei
Protechmc S.A.的 THERMOPLAST™ 及 hELIOPLAST™ 網 (web/net)及膜以及其他者。另外應瞭解纖維股/纖維層固結 及聚合物施加/黏合步驟可能包含兩個獨立步驟或單個固 結/層壓步驟。 適用於熱塑性聚合物層之聚合物非排他性地包括可非排 他性地選自由以下各物組成之群的熱塑性聚合物：聚烯 烴、聚醯胺、聚酯（尤其聚對笨二甲酸乙二酯（PET)及pET 共聚物）、聚胺基曱酸酯、乙烯基聚合物、乙烯乙烯醇共 聚物、乙烯辛烷共聚物、丙烯腈共聚物、丙烯酸系聚合 物、乙烯基聚合物、聚碳酸酯、聚笨乙烯、含氟聚合物及 其類似物，以及其共聚物及混合物（包括乙烯乙酸乙烯酯 (EVA)及乙烯丙烯酸）。天然及合成橡膠聚合物亦適用。其 中’較佳為聚烯烴及聚酿胺層。較佳聚烯烴為聚乙烯。適 用之聚乙烯之非限制性實例為低密度聚乙烯（LDpE)、線性 163290.doc -29· 201242992 低密度聚乙烯（LLDPE)、中密度聚乙烯（MDPE)、直鏈中密 度聚乙烯（LMDPE)、直鏈極低密度聚乙烯（VLDPE)、直鏈 超低密度聚乙烯（ULDPE)、高密度聚乙烯（HDPE)以及其共 聚物及混合物。其中’最佳聚乙烯為MDPE。在所有上述 者中，最佳為聚醯胺網，尤其為SPUNFAB®聚醯胺網。 SPUNFAB®聚醯胺網具有通常約75〇c至約2〇〇〇c之熔點， 但此並非限制性的。 如上所述’熱塑性聚合物較佳利用熟知技術（諸如熱詹 壓）黏合至纖維層。層壓通常藉由在足夠熱量及壓力之條 件下將個別層安置於彼此之上以使該等層組合成單式膜來 進行。使個別層安置於彼此之上，且隨後通常利用此項技 術中熟知之技術使該組合通過一對經加熱之層壓輥之壓 區。層壓加熱可在約95°C至約175t、較佳為約105。(：至約 175°(：範圍内之溫度下，在約5磅/平方吋錶壓（〇〇34%1^) 至約100磅/平方吋錶壓（0.69 MPa)範圍内之壓力下進行約$ 秒至約36小時 '較佳為約30秒至約24小時。 纖維層表面上之熱塑性聚合物塗層較佳為極薄，具有約 1 pm至約25〇㈣'更佳為約5 _至約25卿且最佳為w叫 至約9 μΐη之較佳層厚度。然而，應瞭解此等厚度未必為不 連續網之描述。舉例而言，SPUNFAB_樣材料在材料所 在處為數密耳厚’而網中大部分僅為空氣。此等材料較佳 用其基本重量來描述’例如尤其較佳為具有6公克/平方公 尺（每平方公尺克數）之基本重量的Sp_AB⑧網。個別: 維層之厚度將對應於個別纖維之厚度。雖然該等厚产’ 163290.doc 201242992 佳’但應瞭解’可製成其他膜厚度以滿足特定需要且仍屬 於本發明之範疇内。熱塑性聚合物較佳佔整個複合物之約 1重量％至約25重量％，更佳佔整個複合物之約1重量❶/〇至 約17重量％且最佳佔1%至12%。聚合物膜層之重量百分比一 般將視所包括之纖維層之數目而變化。舉例而言，6 gsm SPUNFAB®層由僅超過1重量％之500 gsm之最終產品組成。 個別織物/複合物/纖維層之厚度將對應於個別纖維之厚 度及併入織物之纖維層的數目。較佳編織物將具有每層約 25 μηι至約600 μηι、更佳為每層約50 μηι至約385 μιη且最佳 為每層約75 μιη至約255 μιη之較佳厚度》較佳非編織物（亦 即非編織單層固結之網狀物）將具有約12 μιη至約6〇〇 pm、 更佳為約50 μιη至約385 μιη且最佳為約75 μηι至約255 μηι之 較佳厚度，其中單層固結之網狀物通常包括兩個固結之股 (亦即兩個單向帶）^雖然該等厚度較佳，但應瞭解，可製 成其他膜厚度以滿足特定需要且仍屬於本發明之範禱内。 本發明之織物/複合物將具有約20公克/平方公尺（〇 〇〇4 lb/ft2(磅/平方呎））至約1〇〇〇 gsm(0 2磅/平方呎）之較佳面密 度。本發明之織物/複合物之更佳面密度將在約3〇 §5111(〇.〇〇6磅/平方呎）至約5〇〇 gsm(〇」磅/平方呎）範圍内。 本發明之織物/複合物之最佳面密度將在約5〇 gsm(〇.〇i^/ 平方吸）至約250 gsm(0.05磅/平方呎）範圍内。包含多個彼 此堆疊且固結之纖維層的本發明物品將另外具有約1〇〇〇 gSm(0.2磅/平方呎）至約40,000 gsm(8.0磅/平方呎）、更佳為 約 2000 gSm(0.40磅/平方呎）至約 3〇,〇〇〇 gsm(6 〇^/平方 I63290.doc -31- 201242992 呎）、更佳為約3000 §灿（0.60磅/平方呎）至約2〇 〇〇〇 gsm(4.0磅/平方呎）且最佳為約375〇 gsm(〇 75磅/平方呎）至 約15，_ gsm(3.㈣/平方呎）之較佳面密度。成形為護盔之 複合物物品之典型範固為约7,5〇〇 gSm(i 5〇碎/平方呎）至約 12,500 gsm(2.50 碎 / 平方呎）。 本發明之織物可用於多種應用以使用熟知技術來形成多 種不同的彈道抗性物品，包括可撓性柔軟鎧曱物品以及剛 性硬質鎧甲物品。舉例而言，形成彈道抗性物品之適當技 術描述於例如美國專利4,623,574、4 65〇,71〇、4,748 〇64、 5,552,2G8、5,587,230、6,642，159 ' 6,841，492 及 6,846,758 中， 所有該等文獻均在不與本文相矛盾之程度上以引用之方式 併入本文中。複合物尤其適用於形成硬質鎧曱及在製造硬 質鎧曱物品之方法中形成的成形或未成形之次組合中間 體硬質」紐甲意謂諸如護盔、軍用車輛面板或保護罩 物11 有足夠機械強度以致使其在經受巨大應力時 維持結構剛性且㈣在不㈣之情形下自纟^該等硬質物 品較佳但並非只能使用高拉伸模數黏合劑材料來形成。 結構可被切割成複數個各別片且加以堆疊以形成物品或 其可形成前驅體，該前驅體隨後用於形成物品。該等技術 為此項技術所熟知。在本發明之最佳實施例中，提供複數 個纖維層，各自包含固結之複數個纖維股，其中熱塑性聚 合物在使複數個纖維股固結之固結步驟之前、期間或之後 黏合至各纖維層之至少一個外表面，其中複數個纖維層隨 後藉由使複數個纖維層固結成鎧曱物品或鎧甲物品之次組 163290.doc -32- 201242992 合的另一固結步驟來合併。 以下實例用於說明本發明： 實例1 將含有#占合至貧樹脂表面之各種紗布材料的基於芳族聚 酿胺纖維之非編織單向複合材料（1000丹尼爾芳族聚酿胺 纖維；纖維面密度：每股45 gsm; 4股層製品（0。/90。/0。/90。) 材料；基於聚胺基甲酸酯之基質樹脂；樹脂含量：約16重 里％)與具有相同構造但無紗布材料之對照材料相比較。使 用多種加工條件在麼機中使三片12"xl2"之單向複合材料 形成次組合。圖丨說明如何於平板壓機中配置該三片材 料，Ik後使其經歷製程條件。材料上施加壓力之總面積為 12 X12"。複合材料之上面兩片偏置，其產生兩個區域_ 1 χ12重疊區&lrxl2"重疊區，其中上面第一片與底片 接觸表面積為H"—，且上面第二片與底片接觸表面積 為m2"。僅材料試驗之具有紗布之下方片被施用紗布處 理。為評價表面處理是否成功，藉由敎材料在多種溫 度、壓力及滯留時間下置於下壓板上設置有聚矽氧橡膠片 之、’“口熱之平板壓機中以模擬預形成過程時是否如圖1所 說明在1"χ12”番悬p?祕士 + ill· 置域中或在⑴、；^"重疊區域中「黏著 (tacked)」在一起來評估材料。 加工條件包括改變預形成步驟之壓力、溫度及時間，隨 後評價預形成條件之組合是否產生材料自身之成功點著。 結果顯示於表1中： 163290.doc -33- 201242992 表1 產品 壓力 (碎/平方吋） 溫度(T) 時間(秒） 黏著 11"χ12” 黏著1"χ12" 無紗布之對照物 150 125 (51.7°〇 30 否(不合格） 否(不合格） 無紗布之對照物 150 175 (79.4°〇 30 是(合格） 是(合格） 無紗布之對照物 150 125 (51.7°〇 150 否(不合格） 否(不合格） 無紗布之對照物 150 175 (79.4°〇 150 是(合格） 是(合格） 無紗布之對照物 325 150 (65.6°〇 90 是(合格） 否(不合格） 無紗布之對照物 325 150 (65.6°〇 90 是(合格） 否(不合格） 無紗布之對照物 325 150 (65.6°〇 90 否(不合格） 否(不合格） 無紗布之對照物 500 125 (51.7°〇 30 否(不合格） 否(不合格） 無紗布之對照物 500 125 (51.7°〇 150 否(不合格） 否(不合格） 無紗布之對照物 500 175 (79.4°〇 30 是(合格） 是(合格） 無紗布之對照物 500 175 (79.4°〇 150 是(合格） 是(合格） 對照物+紗布1 325 150 (65.6°〇 30 是(合格) 否(不合格） 對照物+紗布1 325 150 (65.6°〇 90 是(合格） 是(合格） 對照物+紗布2 325 150 (65.6°〇 30 否(不合格） 否(不合格） 對照物+紗布2 325 150 (65.6°〇 90 否(不合格） 否(不合格） 對照物+紗布3 325 150 (65.6°〇 30 是(合格) 是(合格） 對照物+紗布3 325 150 (65.6°〇 90 是(合格） 是(合格） *紗布1=SPUNFAB® 100HWE 6 gsm可溶共聚醯胺樹脂網；炫化範圍 (DSC(ASTMD3418))為 100°C 至 115°C。 **紗布2=SPUNFAB® 408HWG 6 gsm可熔聚婦烴樹脂網；黏著點（Kofler HotBench)(QWI-1005)為 88°C 至98°C。 ***紗布3=SPUNFAB® 308HWF 6 gsm可熔EVA樹脂網；熔化範圍 (DSC(ASTMD3418))為 120°C 至 135°C。 163290.doc -34- 201242992 以上資料展示使用紗布材料有利於允許使用較低溫度 (較佳處於或低於175卞（79.4。〇)及低壓來加工次組合。 實例2 使經聚胺基曱酸酯聚合黏合劑材料塗佈之單個基於芳族 - 聚醯胺纖維之單向纖維股在仍濕潤時與拋棄式經聚矽氧塗 佈之剝離型紙接觸。濕樹脂由於重力而使自身不均勻地分 佈於單向纖維網之整個厚度中，且一側經聚矽氧塗佈之紙 與另一側空氣之間表面張力有差異，在整個厚度中產生濃 度梯度，其中接近於剝離型紙之長絲被樹脂重度浸透且暴 露於空氣之長絲十分缺乏樹脂。接著，在第一股乾燥之 後’使經聚胺基曱酸酯聚合黏合劑材料塗佈之第二濕潤的 經塗佈之基於芳族聚醯胺纖維之纖維網以9〇度與第一纖維 股之貧樹脂側接觸。此濕樹脂再次使自身不均勻地分佈， 其中兩個正交的纖維股界面處之樹脂濃度較高且空氣側或 頂側缺乏樹脂。視情況重複此等步驟以製造4股非編織結 構。 實例3 可購自 Cuyahoga Falls, Ohio之 Keuchel Associates, Inc·的 SPUNFAB®熱活化型黏著網之非編織網在225°F(107.2t：)及 5〇磅/平方吋（344.7 kPa)下經由平板層壓機附著至根據實例 2製造的複合物。將SPUNFAB®添加至第二90度濕潤網之 頂部’同時將90度濕潤網層壓至第一 0度網。所施加之壓 力為約100磅/平方吋（689.5 kPa)，但其僅在其穿過壓區時 瞬間施加。 163290.doc -35- 201242992 實例4 重複實例2及實例3 ’但在兩個2股結構正送進平板層壓 機中以固結成4股結構時，將SpuNFAB®添加至乾燥的第 二90度網之頂部。 實例5 重複實例2及實例3 ’但在已固結之4股結構離開平板層 壓機時，將SPUNFAB®添加至已固結之4股結構的頂部， 利用固結之餘熱將SPUNFAB®黏合至表面。 實例6 重複實例2及實例3，但在施加額外熱源及壓力之情況下 添加SPUNFAB®以將其黏合至4股結構之表面。 實例7 製造複數個根據實例2製成之纖維層，將其堆疊在一起 且使其固結。隨後，如根據實例2將熱塑性聚合物施加且 黏合至所得固結結構之貧樹脂表面。隨後將所得結構模製 成護盔次組合。亦製備其他自相同或不同材料製造之護盔 次組合。各次組合藉由在中等溫度及中等壓力下以較短滯 留時間層壓來製造。此後，將所有次組合一起置放入最終 護盔模型中且在高溫及高壓下以較長滯留時間黏合在一起 以使其合併且藉此製造護4組合。隨後，使此最終組合在 加壓：冷卻且自模型中移出以進行進—步的精製過程。 儘管已參考較佳實施例詳細展示且描述了本發明，然而 一般技術者將易於瞭解在不㈣纟發明之精神及範嘴之情 況下可作出各種改變及修改。意欲將中請專利範圍理解為 163290.doc -36- 201242992 涵蓋所揭示之實施例、上文已討論之彼等替代形式及其所 有等效形式。 【圖式簡單說明】 圖1為在壓製之前配置於平板壓機中之三片材料的示意 . 性圖示。 163290.doc -37-