TWI417434B - 使用以聚矽氧為主之局部處理方法的輕量及高耐久性軟防彈衣複合物 - Google Patents

使用以聚矽氧為主之局部處理方法的輕量及高耐久性軟防彈衣複合物 Download PDF

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TWI417434B
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Description

使用以聚矽氧為主之局部處理方法的輕量及高耐久性軟防彈衣複合物
本發明係關於具有改良之耐磨性之防彈物品。
含有具有極佳抗射彈性之高強度纖維的防彈物品為人所熟知。諸如防彈背心、護盔、車輛面板及軍事設備之構件之物品通常係由包含高強度纖維之織品製成。習用之高強度纖維包括聚乙烯纖維、芳族聚醯胺纖維(諸如聚(苯二胺對苯二甲醯胺))、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件之許多應用而言，纖維可以編織品或針織品方式來使用。對其他應用而言，可將纖維封裝或嵌入聚合基質材料中以形成編織或非編織剛性或可撓性織品。較佳地，形成本發明之織品之個別纖維各者大體上係藉由黏合劑(基質)材料塗佈或封裝。
已知適用於形成諸如護盔、面板及背心之硬或軟盔甲物品的各種防彈構造。舉例而言，美國專利4,403,012、4,457,985、4,613,535、4,623,574、4,650,710、4,737,402、4,748,064、5,552,208、5,587,230、6,642,159、6,841,492、6,846,758(該等專利均以引用之方式併入本文中)描述包括由諸如伸直鏈超高分子量聚乙烯之材料製成之高強度纖維的防彈複合物。該等複合物顯示對來自射彈(諸如子彈、炮彈、榴散彈及其類似物)之高速衝擊造成之穿透的不同程度抗性。
舉例而言，美國專利4,623,574及4,748,064揭示包含嵌入彈性體基質中之高強度纖維之簡單複合結構。美國專利4,650,710揭示一種可撓性製品，其包含複數個包含高強度、伸直鏈聚烯烴(ECP)纖維之可撓性層。網路之纖維經低模數彈性體材料塗佈。美國專利5,552,208及5,587,230揭示一種物品及用於製造物品之方法，該物品包含至少一個高強度纖維之網路及包括乙烯酯及鄰苯二甲酸二烯丙酯之基質組合物。美國專利6,642,159揭示具有複數個纖維層之抗衝擊剛性複合物，該等纖維層包含安置於基質中之長絲之網路，彈性體層位於該等纖維層之間。該複合物與一硬板黏結以增加保護以防穿甲射彈。
硬或剛性防彈衣提供良好防彈性，但可為極硬及龐大的。因此，諸如防彈背心之防彈衣服裝較佳由可撓性或軟盔甲材料形成。然而，雖然該等可撓性或軟材料展示極佳防彈性質，然而其亦通常展示影響盔甲之耐久性之不良耐磨性。該項技術中理想的為提供具有改良之耐久性之軟、可撓性防彈材料。本發明對此需要提供解決方案。
本發明提供耐磨複合物，其包含至少一個其上具有多層塗層之纖維基材，其中該纖維基材包含一或多種具有約7公克/丹尼爾(denier)或7公克/丹尼爾以上之韌度及約150公克/丹尼爾或150公克/丹尼爾以上之拉伸模數的纖維；該多層塗層包含於該一或多種纖維之表面上之非含矽材料層及於該非含矽材料層上之局部含矽材料層。
本發明亦提供形成耐磨複合物之方法，其包含
i)提供具有表面之至少一個經塗佈纖維基材；其中該至少一個纖維基材包含一或多種具有約7公克/丹尼爾或7公克/丹尼爾以上之韌度及約150公克/丹尼爾或150公克/丹尼爾以上之拉伸模數的纖維；該等纖維之各者之表面大體上經非含矽材料塗佈；及
ii)將含矽材料塗覆於該至少一個經塗佈纖維基材之至少一部分上。
本發明另外提供形成耐磨複合物之方法，其包含
i)提供複數個非編織纖維層，各纖維層包含複數個具有約7公克/丹尼爾或7公克/丹尼爾以上之韌度及約150公克/丹尼爾或150公克/丹尼爾以上之拉伸模數的纖維；該等纖維之各者之表面大體上經非含矽材料塗佈；
ii)將未固化之含矽塗層塗覆於該等纖維層之至少一部分上；及
iii)使該複數個非編織纖維層及該未固化之含矽塗層經受足以使該等纖維層固結成整體織品複合物且視情況使含矽塗層固化之條件。
本發明呈現具有優越耐磨性及耐久性之纖維複合物及物品。特定言之，本發明提供藉由將本發明之多層塗層塗覆於至少一個纖維基材上來形成之纖維複合物。如本文中使用之"纖維基材"可為單一纖維或織品，包括已由複數個纖維形成之毛氈。較佳地，纖維基材為包含複數個結合為整體結構之纖維之織品，包括編織品及非編織品。可將非含矽材料之塗層或非含矽材料及含矽材料之塗層塗覆於複數個排列為纖維網或其他排列之纖維上，在塗佈時可將該等纖維視為或不視為織品。本發明亦提供由複數個經塗佈纖維形成之織品及由該等織品形成之物品。
本發明之纖維基材係經多層塗層塗佈，該多層塗層包含至少一個具有兩種不同塗層材料之層，其中非含矽材料層直接塗覆於該等纖維之一或多者之表面上且局部含矽材料塗層塗覆於該非含矽材料層之頂部上。
如本文中所使用，"含矽"材料描述含有矽原子之非聚合材料及聚合物，包括固化及未固化之以聚矽氧為主之聚合物以及低分子量非聚合材料。如本文中所使用，"聚矽氧"定義為聚合有機矽氧烷，特定言之為如此項技術中所熟知之包含與有機基團連接之交替矽及氧原子的有機化合物。以聚矽氧為主之材料係得自聚矽氧。含矽塗層較佳包含固化熱固性聚合物、非反應性熱塑性聚合物或未固化之以聚矽氧為主之流體或液體。最佳地，含矽材料不經固化，其允許含矽材料用作潤滑劑，以含矽材料之薄層均勻塗佈基材且達成耐磨性之最大增強。
出於本發明之目的，液體聚合物包括與能夠溶解或分散聚合物之溶劑或其他液體組合之聚合物、未與溶劑或其他液體組合之熔融聚合物以及未固化之流體聚合物。在較佳實施例中，含矽材料為未固化之以聚矽氧為主之流體，其作為以聚矽氧為主之流體塗覆於複合物織品之表面上，且在複合物織品之表面上之成品中仍為以聚矽氧為主之流體。以聚矽氧為主之流體將擔當用於複合物織品之表面之潤滑劑且改良複合物之耐磨性。
或者，可將可固化之液體以聚矽氧為主之流體塗覆於纖維基材且隨後固化。然而，與未固化之聚矽氧流體相反，固化或固體聚矽氧聚合物通常不擔當潤滑劑且可不與未固化之以聚矽氧為主之流體一樣提供相同耐磨性。其他非含矽潤滑劑可提供相似耐磨性益處，但以聚矽氧為主之材料具有低表面能且能夠獨特地提供潤滑效應同時大體上保持於基材上。固化之以聚矽氧為主之塗層將向纖維基材添加另一保護層，但固化之以聚矽氧為主之塗層自身可被磨損而流體可不被磨損。因此，未固化之以聚矽氧為主之塗層最佳。
在本發明之較佳實施例中，含矽材料包含未固化之以聚矽氧為主之流體或液體、未固化之以聚矽氧為主之消泡劑、未固化之以聚矽氧為主之潤滑劑或未固化之以聚矽氧為主之脫模塗層。較佳地，以聚矽氧為主之流體包含聚合有機矽氧烷。二烷基聚矽氧流體(尤其聚二甲基矽氧烷)以及更具極性之胺基官能性、矽烷醇官能性及聚醚官能性聚矽氧較佳。適合之二烷基聚矽氧流體於(例如)美國專利4,006,207(其揭示內容以引用之方式併入本文中)中描述。其他適用之聚矽氧流體包括可購自Midland,MI之Dow Corning之DOW CORNING 200流體，較佳為其非反應性聚矽氧流體，包括DOW CORNING 200(DC200)10厘司(cst)聚矽氧流體至DC200 1000cst流體；Dow Corning聚矽氧脫模劑，包括DOW CORNINGHV-495(HV-495)乳液及DOW CORNING36乳液(DC-36)；及Dow Corning消泡劑(defoamer/antifoam)，諸如DOW CORNING消泡劑(DOW CORNINGAntifoam)1410(DC-I410)乳液。適用之以聚矽氧為主之流體亦包括可購自Wesel,Germany之Byk-Chemie之聚矽氧添加劑及可購自Adrian,Michigan之Wacker Chemical Corp.之Wacker-BelsilDM聚二甲基矽氧烷流體。亦適用者為來自Wacker Chemical Corp之聚矽氧脫模劑，諸如Wacker聚矽氧脫模劑TN(Wacker Silicone Release Agent TN)及WACKERTNE 50。亦適用者為美國專利4,780,338及4,929,691(其揭示內容以引用之方式併入本文中)中所述之液體聚矽氧聚合物。適用之聚矽氧消泡劑描述於(例如)美國專利5,153,258、5,262,088(其揭示內容以引用之方式併入本文中)中。
較佳地，含矽材料包含以聚矽氧為主之流體，該流體具有約200g/mol至約250,000g/mol、更佳約500g/mol至約80,000g/mol、更佳約1000g/mol至約40,000g/mol且最佳約2000g/mol至約20,000g/mol之重量平均分子量。可不將較低分子量含矽材料視為聚合物，但聚合含矽材料較佳用於含矽材料層。較佳地，含矽材料包含以聚矽氧為主之流體，該流體在25℃下具有約1cst至約100,000cst之黏度、更佳約10cst至約10,000cst之黏度且最佳在25℃下約10cst至約1000cst之黏度。最佳之以聚矽氧為主之流體將在25℃下具有約10cst至約1000cst之黏度，相應重量平均分子量為約1000g/mol至約20,000g/mol。該等較佳者不欲為限制性的，且亦可利用具有較高/較低分子量及較高/較低黏度之以聚矽氧為主之液體。
本發明之經塗佈纖維基材尤其欲用於生產具有優越防彈穿透性之織品及物品。出於本發明之目的，具有優越防彈穿透性之物品描述彼等展示抵抗可變形射彈及抵抗諸如榴散彈之碎片穿透之極佳性質之物品。出於本發明之目的，"纖維"為長度尺寸遠大於橫向寬度及厚度尺寸之伸長體。用於本發明之纖維之橫截面可大不相同。其橫截面可為圓形、扁平形或橢圓形。因此，術語纖維包括具有規則或不規則橫截面之長絲、扁帶、條帶及類似物。其亦可為具有一或多個自纖維之線性軸或縱向軸突出之規則或不規則凸起部的不規則或規則多凸起橫截面。纖維為單一凸起且具有大體上圓形之橫截面為較佳。
如上所述，可將多層塗層塗覆於單一聚合纖維或複數個聚合纖維上。複數個纖維可以纖維網、編織品、非編織品或紗線形式存在，其中本文中紗線定義為由多個纖維組成之股束且其中織品包含複數個經結合纖維。在包括複數個纖維之實施例中，可在將纖維排列成織品或紗線之前塗覆多層塗層，或在將纖維排列成織品或者紗線之後塗覆多層塗層。
本發明之纖維可包含任何聚合纖維類型。最佳地，該等纖維包含適用於形成防彈材料及物品之高強度、高拉伸模數纖維。如本文中所使用，"高強度、高拉伸模數纖維"為具有至少約7公克/丹尼爾或7公克/丹尼爾以上之較佳韌度、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8J/g或8J/g以上之較佳斷裂能的纖維，其各自係藉由ASTM D2256來量測。如本文中所用，術語"丹尼爾"係指線性密度之單位，等於以公克計每9000公尺纖維或紗線之質量。如本文所使用之術語"韌度"係指拉伸應力，其表示為無應力試樣的每單位線性密度(丹尼爾)之力(公克)。纖維之"初始模數"為表示其抗變形性之材料性質。術語"拉伸模數"係指以公克-力/丹尼爾(g/d)表示之韌度變化與以原始纖維長度之分率(in/in)表示之應變變化的比率。
由聚合物形成之纖維較佳為適用於製造防彈織品之高強度、高拉伸模數纖維。尤其適用於形成防彈材料及物品的尤其適合之高強度、高拉伸模數纖維材料包括聚烯烴纖維，其包括高密度及低密度聚乙烯。尤其較佳者為伸直鏈聚烯烴纖維，諸如高度定向、高分子量聚乙烯纖維(尤其超高分子量聚乙烯纖維)及聚丙烯纖維(尤其超高分子量聚丙烯纖維)。亦適合者為芳族聚醯胺纖維，尤其對芳族聚醯胺纖維、聚醯胺纖維、聚對苯二甲酸乙二酯纖維、聚萘二甲酸乙二酯纖維、伸直鏈聚乙烯醇纖維、伸直鏈聚丙烯腈纖維、聚苯并吡咯纖維(諸如聚苯并噁唑(PBO)及聚苯并噻唑(PBT)纖維)、液晶共聚酯纖維，及諸如M5纖維之剛性棒狀纖維。該等纖維類型之各者在此項技術中已為習知。亦適用於產生聚合纖維者為上述材料之共聚物、嵌段聚合物及摻合物。
用於防彈織品之最佳纖維類型包括聚乙烯(尤其伸直鏈聚乙烯纖維)、芳族聚醯胺纖維、聚苯并吡咯纖維、液晶共聚酯纖維、聚丙烯纖維(尤其高度定向之伸直鏈聚丙烯纖維)、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維及剛性棒狀纖維(尤其M5纖維)。
在聚乙烯之情況下，較佳纖維為具有至少500,000、較佳至少一百萬且更佳介於兩百萬與五百萬之間的分子量之伸直鏈聚乙烯。該等伸直鏈聚乙烯(ECPE)纖維可以諸如美國專利4,137,394或4,356,138(其以引用之方式併入本文中)中所述之溶液紡絲方法生長，或可諸如美國專利4,551,296及5,006,390(其亦以引用之方式併入本文中)中所述自溶液紡絲以形成凝膠結構。適用於本發明之尤其較佳之纖維類型為以商標SPECTRA自Honeywell International Inc.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。
亦尤其較佳者為芳族聚醯胺或對芳族聚醯胺纖維。該等纖維為市售的且於(例如)美國專利3,671,542中描述。舉例而言，適用之聚(對苯二甲醯胺對苯二胺)長絲由Dupont corporation以商標KEVLAR商業生產。亦適用於實踐本發明者為由Dupont以商標NOMEX商業生產之聚(間苯二甲醯胺間苯二胺)纖維及由Teijin以商標TWARON商業生產之纖維；由Korea之Kolon Industries,Inc.以商標HERACRON商業生產之芳族聚醯胺纖維；由Russia之Kamensk Volokno JSC商業生產之對芳族聚醯胺纖維SVMTM 及RUSARTM ，及由Russia之JSC Chim Volokno商業生產之ARMOSTM 對芳族聚醯胺纖維。
實踐本發明之適合之聚苯并吡咯纖維為市售的且於(例如)美國專利5,286,833、5,296,185、5,356,584、5,534,205及6,040,050中揭示，各專利以引用之方式併入本文中。實踐本發明之適合之液晶共聚酯纖維為市售的且於(例如)美國專利3,975,487、4,118,372及4,161,470中揭示，各專利以引用之方式併入本文中。
適合之聚丙烯纖維包括如美國專利4,413,110中所述之高度定向之伸直鏈聚丙烯(ECPP)纖維，該專利以引用之方式併入本文中。適合之聚乙烯醇(PV-OH)纖維於(例如)美國專利4,440,711及4,599,267中描述，該等專利以引用之方式併入本文中。適合之聚丙烯腈(PAN)纖維於(例如)美國專利4,535,027中揭示，該專利以引用之方式併入本文中。該等纖維類型之各者均習知且廣泛市售。
用於本發明之其他適合之纖維類型包括剛性棒狀纖維(諸如M5纖維)及所有上述材料之組合，其全部為市售的。舉例而言，纖維層可由SPECTRA纖維及Kevlar纖維之組合形成。M5纖維係由吡哆并雙咪唑-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(例如)於美國專利5,674,969、5,939,553、5,945,537及6,040,478中描述，各專利以引用之方式併入本文中。具體而言，較佳纖維包括M5纖維、聚乙烯SPECTRA纖維、芳族聚醯胺Kevlar纖維及芳族聚醯胺TWARON纖維。該等纖維可具有任何適合之丹尼爾，諸如50丹尼爾至約3000丹尼爾、更佳約200丹尼爾至3000丹尼爾、仍更佳約650丹尼爾至約2000丹尼爾，且最佳約800丹尼爾至約1500丹尼爾。藉由考慮彈道有效性及成本來控制選擇。精細纖維製造及編織成本較高，但每單位重量可產生更大之彈道有效性。
出於本發明目的之最佳纖維為高強度、高拉伸模數之伸直鏈聚乙烯纖維或高強度、高拉伸模數之對芳族聚醯胺纖維。如上所述，高強度、高拉伸模數纖維為具有約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150公克/丹尼爾以上之較佳拉伸模數及約8J/g或8J/g以上之較佳斷裂能的纖維，其各自係藉由ASTM D2256量測。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、較佳約20公克/丹尼爾或20公克/丹尼爾以上、更佳約25公克/丹尼爾或25公克/丹尼爾以上且最佳約30公克/丹尼爾或30公克/丹尼爾以上。本發明之纖維亦具有約300公克/丹尼爾或300公克/丹尼爾以上、更佳約400公克/丹尼爾或400公克/丹尼爾以上、更佳約500公克/丹尼爾或500公克/丹尼爾以上、更佳約1,000公克/丹尼爾或1,000公克/丹尼爾以上且最佳約1,500公克/丹尼爾或1,500公克/丹尼爾以上之較佳拉伸模數。本發明之纖維亦具有約15J/g或15J/g以上、更佳約25J/g或25J/g以上、更佳約30J/g或30J/g以上之較佳斷裂能，且最佳具有約40J/g或40J/g以上之斷裂能。
該等組合之高強度性質可藉由使用熟知方法來獲得。美國專利4,413,110、4,440,711、4,535,027、4,457,985、4,623,547、4,650,710及4,748,064一般而言討論本發明中使用之較佳高強度、伸直鏈聚乙烯纖維之形成。包括溶液生長或凝膠纖維方法之該等方法為此項技術中所熟知。形成其他較佳纖維類型(包括對芳族聚醯胺纖維)之各者之方法亦為此項技術中所習知且該等纖維為市售的。
將含矽材料塗覆於已經非含矽材料(亦在此項技術中稱為聚合基質或聚合黏合劑材料)塗佈之纖維基材上。因此，本發明之纖維基材係經多層塗層塗佈，該等多層塗層包含於該一或多種纖維之表面上之非含矽材料層及於該非含矽材料層上之局部含矽材料層。
非含矽材料層較佳包含至少一種習知作為聚合黏合劑或基質材料用於此項技術中之材料，該材料經由其固有黏著特徵或在經受熟知熱及/或壓力條件後將複數個纖維黏合在一起。該等材料包括低模數彈性體材料及高模數剛性材料。較佳低模數彈性體材料為如藉由ASTM D638在37℃下所量測，具有小於約6,000psi(41.3MPa)之初始拉伸模數之彼等材料。較佳高模數剛性材料通常具有較高初始拉伸模數。如本文通篇所使用，術語拉伸模數意謂如藉由ASTM 2256對纖維所量測及藉由ASTM D638對聚合黏合劑材料所量測之彈性模數。通常，聚合黏合劑塗層為有效合併(亦即，固結)複數個非編織纖維層所必需。可將非含矽材料塗覆於個別纖維之整個表面區域上或僅塗覆於纖維之部分表面區域上。最佳地，將非含矽材料之塗層塗覆於形成本發明之編織品或非編織品之各個別纖維的大體上所有表面區域上。在織品包含複數個紗線時，形成單股紗線之各纖維較佳經非含矽材料塗佈。
彈性體聚合黏合劑(非含矽材料)可包含各種材料。較佳彈性體黏合劑材料包含低模數彈性體材料。出於本發明之目的，低模數彈性體材料具有根據ASTM D638測試程序量測為約6,000psi(41.4MPa)或6,000psi以下之拉伸模數。彈性體之拉伸模數較佳為約4,000psi(27.6MPa)或4,000pSi以下，更佳約2400psi(16.5MPa)或2400psi以下，更佳約1200psi(8.23MPa)或1200psi以下，且最佳為約500psi(3.45MPa)或500psi以下。彈性體之玻璃轉移溫度(Tg)較佳為約0℃或0℃以下，更佳為約-40℃或-40℃以下，且最佳為約-50℃或-50℃以下。彈性體亦具有至少約50%，更佳至少約100%之較佳斷裂伸長率且最佳具有至少約300%之斷裂伸長率。
具有低模數之多種材料及調配物可用於非含矽塗層。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-二烯三聚物、聚硫聚合物、聚胺基甲酸酯彈性體、氯磺化聚乙烯、聚氯丁二烯、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、乙烯共聚物及其組合，及其他低模數聚合物及共聚物。亦較佳者為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膠之摻合物。
尤其適用者為共軛二烯及乙烯基芳族單體之嵌段共聚物。丁二烯及異戊二烯為較佳之共軛二烯彈性體。苯乙烯、乙烯基甲苯及第三丁基苯乙烯為較佳共軛芳族單體。併有聚異戊二烯之嵌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。聚合物可為類型A-B-A之簡單三嵌段共聚物、類型(AB)n (n=2-10)之多嵌段共聚物或類型R-(BA)x (x=3-150)之放射組態共聚物；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。許多該等聚合物由Houston,TX之Kraton Polymers商業生產且描述於公報"Kraton Thermoplastic Rubber"，SC-68-81中。最佳低模數聚合黏合劑材料包含苯乙烯嵌段共聚物，尤其聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物，其由Kraton Polymers商業生產並以商標KRATON銷售；及可購自Cleveland,Ohio之Noveon,Inc.之HYCAR丙烯酸聚合物。
適用於非含矽材料之較佳高模數剛性聚合物包括諸如乙烯酯聚合物或苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物之聚合物以及諸如乙烯酯及鄰苯二甲酸二烯丙酯或酚甲醛及聚乙烯醇縮丁醛之聚合物的混合物。尤其較佳之高模數材料為熱固性聚合物，其較佳可溶於諸如甲基乙基酮之碳-碳飽和溶劑中，且在固化時擁有如由ASTM D638所量測之至少約1×105 psi(689.5MPa)之高拉伸模數。尤其較佳之剛性材料為美國專利6,642,159中所述之彼等材料，該專利以引用之方式併入本文中。在本發明之較佳實施例中，非含矽材料層包含聚胺基甲酸酯聚合物、聚醚聚合物、聚酯聚合物、聚碳酸酯聚合物、聚縮醛聚合物、聚醯胺聚合物、聚丁烯聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、離聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯共聚物、聚甲基戊烯聚合物、氫化苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物、順丁烯二酸酐官能化之苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物、羧酸官能化之苯乙烯-乙烯/丁烯共聚物、丙烯腈聚合物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丙烯聚合物、聚丙烯共聚物、環氧聚合物、酚醛清漆聚合物、酚系聚合物、乙烯酯聚合物、腈橡膠聚合物、天然橡膠聚合物、乙酸丁酸纖維素聚合物、聚乙烯醇縮丁醛聚合物、丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物或併有非丙烯酸單體之丙烯酸共聚物。
由本發明之纖維複合物形成之物品的剛性、衝擊及彈道性質受塗佈該等纖維之黏合劑聚合物之拉伸模數影響。舉例而言，美國專利4,623,574揭示由具有拉伸模數小於約6000psi(41,300kPa)之彈性體基質建構之纖維增強複合物與由較高模數聚合物建構之複合物相比亦及與不含一或多個聚合黏合劑材料塗層之相同纖維結構相比具有優越彈道性質。然而，低拉伸模數聚合黏合劑聚合物亦產生較低剛性之複合物。另外，在某些應用中，尤其在複合物必須以防彈及結構模式起作用之應用中，需要防彈性及剛性之優越組合。因此，欲使用之最適合類型之非含矽材料將視欲由本發明之織品形成之物品的類型而變化。為達成兩種性質之折衷，適合之非含矽材料亦可包含低模數及高模數材料之組合。各聚合物層亦可包括填充劑(諸如碳黑或二氧化矽)，可用油增量，或可如此項技術中所熟知藉由硫、過氧化物、金屬氧化物或輻射固化系統(若適當)將其硫化。
為生產具有足夠防彈性質之織品物品，形成織品之纖維的比例較佳構成以纖維重量加所組合之塗層之重量計約50%至約98%、更佳以纖維加塗層之重量計約70%至約95%且最佳為約78%至約90%。因此，所組合之塗層之總重量較佳構成以纖維重量加所組合之塗層之重量計約1重量%至約50重量%、更佳約2重量%至約30重量%、更佳約10重量%至約22重量%且最佳約14重量%至約17重量%，其中對非編織品而言16%最佳。較低黏合劑/基質含量適用於編織品，其中以纖維重量加所組合之塗層之重量計大於零但小於10%之黏合劑含量最佳。局部含矽塗層之重量以纖維重量加所組合之塗層之重量計，較佳為約0.01重量%至約5.0重量%、更佳約0.1重量%至約3.0重量%且最佳約0.2重量%至約1.5重量%。
當形成非編織品時，較佳首先將非含矽塗層塗覆於複數個纖維，其中從而該等纖維經塗層塗佈於其上、經塗層浸漬、嵌入塗層中或者以塗層塗覆。將纖維排列成一或多個纖維層且隨後按照習知技術將該等層固結。在另一技術中，將纖維塗佈、隨機排列且固結以形成毛氈。當形成編織品時，纖維可在編織之前或之後(較佳之後)經非含矽塗層塗佈。該等技術為此項技術中所熟知。本發明之物品亦可包含編織品、由單向纖維層形成之非編織品及非編織毛氈織品之組合。
此後，將局部含矽材料塗層塗覆於非含矽材料層上之固結織品之至少一個表面上。較佳地，織品之兩個外表面均經含矽材料塗佈以改良總織品耐久性，但用含矽材料僅塗佈織品之一側將提供改良之耐磨性且增加較少重量。較佳將多層塗層塗覆於任何預存在之纖維加工劑(諸如紡絲加工劑)之頂部上，或可在塗覆於塗層之前將預存在之纖維加工劑至少部分地移除。含矽材料僅需要在複合物織品之一或兩個外表面上，且個別纖維無需經其塗佈。
出於本發明之目的，術語"塗佈"並非意欲限制聚合物層藉以塗覆於纖維基材表面上之方法。可利用任何適當塗覆方法，其中首先將非含矽材料層直接塗覆於纖維表面上，接著隨後將含矽材料層塗覆於非含矽材料層上。
舉例而言，可以溶液形式，藉由將聚合材料之溶液噴塗或滾塗於纖維表面上，接著乾燥來塗覆非含矽層，其中溶液之一部分包含所要聚合物且溶液之一部分包含能夠溶解聚合物之溶劑。另一方法為將非含矽材料之純聚合物作為液體、黏性固體或懸浮液中之粒子或作為流體化床塗覆於纖維。或者，非含矽材料可作為於適合溶劑中之溶液、乳液或分散液來塗覆，該溶劑在塗覆溫度下不會對纖維性質產生不良影響。舉例而言，纖維可經由聚合黏合劑材料之溶液運送且大體上經非含矽材料塗佈且隨後乾燥以形成經塗佈纖維基材。隨後將所得經塗佈纖維排列成所要組態且此後以含矽材料塗佈。在另一塗佈技術中，可首先排列單向纖維層或編織品，接著將該等層或織品浸入含有溶於適合之溶劑中之非含矽材料之溶液浴中，以便各個別纖維至少部分地經聚合物塗佈，且隨後經由溶劑蒸發或揮發來乾燥，且隨後可經由相同方法塗覆含矽材料層。浸漬程序可按需要重複數次以將所要量之各聚合塗層置放於纖維上，較佳用非含矽材料大體上塗佈或封裝各個別纖維之各者且覆蓋所有或大體上所有纖維表面區域。亦可塗覆含矽材料以便其覆蓋纖維上之所有或大體上所有非含矽材料層。在本發明之較佳實施例中，局部含矽材料塗層僅部分地塗覆於經塗佈纖維或經塗佈織品上，亦即，僅需要塗佈織品之外表面。
可使用用於向纖維塗覆非含矽塗層的其他技術，包括塗佈高模數前驅體(凝膠纖維)，隨後在將溶劑自纖維移除之前或之後(若使用凝膠紡絲纖維形成技術)，使該等纖維經受高溫拉伸操作。隨後可在高溫下拉伸纖維以產生經塗佈纖維。可使凝膠纖維在獲得所需塗層之條件下通過適當塗佈聚合物之溶液。
在纖維進入溶液中之前可發生或可不發生凝膠纖維中高分子量聚合物之結晶。或者，可將纖維擠壓至具有適當聚合粉末之流體化床中。此外，若進行拉伸操作或其他操控方法(例如溶劑交換、乾燥或其類似方法)，則可將非含矽材料塗覆至最終纖維之前驅體材料。
將含矽材料以液態形式在非含矽材料頂部塗覆至纖維基材上。在本發明之一實施例中，將含矽材料作為未固化之液體形式塗覆，而非含矽材料亦呈液態或呈固態。最佳地，將含矽材料作為未固化之液體塗覆於固化或者固結之非含矽材料上。隨後，未固化之液體可視情況經由習知技術固化，但固化對最佳耐磨性而言並非較佳。
可使經塗佈纖維形成為包含複數個固結成單層整體式元件之重疊、非編織纖維層的非編織品。最佳地，各層包含以單向、大體上平行之陣列對準的非重疊纖維排列。此纖維排列類型在該項技術中稱為"單向預浸帶"(單向帶)且在本文中亦稱為"單層"。如本文中所使用，"陣列"描述纖維或紗線之有序排列，且"平行陣列"描述纖維或紗線之有序平行排列。纖維"層"描述包括一或多層之編織或非編織纖維或紗線之平面排列。如本文中所使用，"單層"結構係指包含一或多個已固結為單一整體結構之個別纖維層的整體結構。"固結"意謂聚合黏合劑塗層連同各纖維層一起組合成單一整體層。固結可經由乾燥、冷卻、加熱、加壓或其組合來發生。熱及/或壓力可不為必要的，因為如在濕法層壓方法中之情況一樣，纖維或織品層可僅膠合在一起。術語"複合物"係指纖維與塗層之一或兩者之組合且耐磨複合物將包括含矽塗層。其在此項技術中習知。
本發明之較佳非編織品包括複數個堆疊、重疊纖維層(複數個單向預浸帶)，其中將各單層(單向預浸帶)之平行纖維與各相鄰單層之平行纖維相對於各單層之縱向纖維方向正交(0°/90°)定位。重疊非編織纖維層之堆疊在加熱及壓力下固結，或藉由黏附個別纖維層之塗層而固結，以形成單層整體式元件，其在此項技術中亦稱為單層、固結網路，其中"固結網路"描述纖維層與聚合黏合劑/基質之固結(合併)組合。術語"聚合黏合劑"及"聚合基質"可在本文中交替使用，且描述將纖維黏合在一起之材料。該等術語在此項技術中習知。出於本發明之目的，在纖維基材為形成為單層、固結網路之非編織、固結織品時，纖維係經非含矽聚合物塗層塗佈，但僅整體織品結構之外表面(而非各組分纖維層)經含矽塗層塗佈以提供所要耐磨性。
如此項技術中所習知，當個別纖維層交叉層合以使一層之纖維對準方向相對於另一層之纖維對準方向旋轉一定角度時，達成極佳防彈性。最佳地，纖維層以0°及90°角度正交交叉層合，但相鄰層實際上可相對於另一層之縱向纖維方向以介於約0°與約90°之間的任何角度對準。舉例而言，五層非編織結構可具有以0°/45°/90°/45°/0°或以其他角度定向之層。該等經旋轉單向對準描述於(例如)美國專利4,457,985；4,748,064；4,916,000；4,403,012；4,623,573及4,737,402中。
最通常，非編織品包括1至約6層，但視各種應用所需可包括多達約10至約20層。層數愈大，轉化成之防彈性愈大，但重量亦愈大。因此，形成本發明之織品或物品之纖維層的數量視該織品或物品之最終用途而變化。舉例而言，在軍事應用防彈背心中，為形成達成所要1.0磅/平方呎面積密度(4.9kg/m2 )之物品複合物，可需要總共約20層至約60個個別層，其中該等層可為由本文所述之高強度纖維形成之編織、針織、氈合或非編織品(具有平行定向之纖維或其他排列)。在另一實施例中，用於執法用途之防彈背心可具有基於國家司法協會(National Institute of Justice，NIJ)威脅級別之層數。舉例而言，對於NIJ威脅級別IIIA背心而言，可具有總共22個層。對於較低NIJ威脅級別而言，可使用較少層數。
固結非編織品可使用熟知方法，諸如藉由美國專利6,642,159中所述之方法來建構，該專利之揭示內容以引用之方式併入本文中。如此項技術中所熟知，藉由在足以使該等層組合成整體織品之熱及壓力條件下將個別纖維層在彼此上定位來進行固結。固結可在約50℃至約175℃、較佳約105℃至約175℃之範圍之溫度下及在約5psig(0.034MPa)至約2500psig(17MPa)之範圍之壓力下進行約0.01秒至約24小時，較佳約0.02秒至約2小時。當加熱時，可能使得非含矽聚合黏合劑塗層黏結或在不完全熔融情況下流動。然而，通常，若使聚合黏合劑材料熔融，則需要相對小之壓力來形成複合物，而若僅將黏合劑材料加熱至黏結點，則通常需要更大壓力。如此項技術中所習知，固結可於壓延裝置、平床層壓機、壓機或高壓釜中進行。
或者，固結可藉由在熱及壓力下於適合之模製設備中模製來達成。通常，模製係在約50psi(344.7kPa)至約5000psi(34470kPa)、更佳約100psi(689.5kPa)至約1500ps(10340kPa)、最佳約150psi(1034kPa)至約1000psi(6895kPa)之壓力下進行。模製可替代地在約500psi(3447kPa)至約5000psi、更佳約750psi(5171kPa)至約5000psi且更佳約1000psi至約5000psi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200℉(約93℃)至約350℉(約177℃)之範圍內、更佳為約200℉至約300℉(約149℃)且最佳在約200℉至約280℉(約121℃)之溫度下。模製本發明之織品的壓力對所得模製產物之硬度或可撓性具有直接影響。特定言之，模製織品之壓力愈高，硬度愈高，且反之亦然。除模製壓力外，織品層之數量、厚度及組成及聚合黏合劑塗層類型亦直接影響由本發明織品形成之物品的硬度。最通常，將複數個正交纖維網狀物連同基質聚合物"膠合"在一起且穿過平床層壓機以改良黏結之均一性及強度。
雖然本文所述之模製及固結技術之各者相似，但各方法不同。特定言之，模製為分批方法且固結為連續方法。另外，模製通常涉及在形成平板時使用模具，諸如成形模具或配模模具，且未必產生平坦產物。通常，固結係於平床層壓機、壓延夾持裝置中或以濕式層壓方式進行以產生軟(可撓性)防彈衣織品。模製通常為製造硬盔甲(例如剛性板)而準備。在本發明之情況下，固結技術及軟防彈衣之形成為較佳的。
在任一方法中，適合之溫度、壓力及時間通常視非含矽聚合黏合劑塗層材料之類型、(組合塗層之)聚合黏合劑含量、所用方法及纖維類型而定。本發明之織品可視情況在熱及壓力下經壓延以使其表面平滑或拋光其表面。壓延方法為此項技術中所熟知。
可使用此項技術中熟知之技術使用任何織品編織法，諸如平紋編織、千鳥稜織、籃式編織、緞紋編織、斜紋編織及其類似方法來形成編織品。平紋編織最為常見，其中將纖維以正交0°/90°定向編織在一起。在另一實施例中，可裝配混合結構，其中諸如藉由固結將兩種編織及非編織品組合及互連。在編織之前，各編織品材料之個別纖維可經或可不經非含矽材料層塗佈。最佳將含矽材料層塗佈於編織品上。
個別織品之厚度將相應於個別纖維之厚度。較佳編織品每層將具有約25μm至約500μm之較佳厚度，更佳為約50μm至約385μm且最佳為每層約75μm至約255μm。較佳非編織品(亦即非編織單層固結網路)將具有約12μm至約500μm之較佳厚度，更佳為約50μm至約385μm且最佳為約75μm至約255μm，其中單層固結網路通常包括兩個固結層(亦即兩個單向預浸帶)。雖然該等厚度較佳，但應理解可產生其他厚度以滿足特定需要且仍屬於本發明之範疇。
本發明之織品將具有約50公克/平方公尺(gsm)(0.01磅/呎2 (psf))至約1000gsm(0.2psf)之較佳面積密度。本發明織品之更佳面積密度將在約70gsm(0.014psf)至約500gsm(0.1psf)之範圍內。本發明織品之最佳面積密度將在約100gsm(0.02psf)至約250gsm(0.05psf)之範圍內。包含多個一者於另一者上堆疊之織品之個別層的本發明之物品將另外具有較佳約1000gsm(0.2psf)至約40,000gsm(8.0psf)，更佳約2000gsm(0.40psf)至約30,000gsm(6.0psf)、更佳約3000gsm(0.60psf)至約20,000gsm(4.0psf)且最佳約3750gsm(0.75psf)至約10,000gsm(2.0psf)之面積密度。
本發明之複合物可用於各種應用中以使用熟知技術形成各種不同防彈物品。舉例而言，形成防彈物品之適合之技術於(例如)美國專利4,623,574、4,650,710、4,748,064、5,552,208、5,587,230、6,642,159、6,841,492及6,846,758中描述。該等複合物尤其適用於形成可撓性、軟盔甲物品，包括服裝，諸如背心、褲子、帽子或其他衣服物品；及軍事人員用於使多種彈道威脅失效之覆蓋物或毯子，該等彈道威脅諸如9mm全金屬外殼(FMJ)子彈及由於手榴彈、炮彈、簡易爆炸裝置(Improvised Explosive Devices，IED)及軍事與維護和平任務中所遇到之其他該等裝置的爆炸所產生之各種碎片。
如本文中所使用，"軟"或"可撓性"盔甲為當經受大量應力時不保留其形狀之盔甲。該等結構亦適用於形成剛性、硬盔甲物品。"硬"盔甲意謂諸如頭盔、軍用車輛面板或保護罩之物品，其具有足夠機械強度以使其在經受大量應力時維持結構剛性且在不坍塌之情形下能夠獨立。可將該等結構切割成複數個離散薄片且堆疊以形成物品或其可形成隨後用於形成物品之前驅體。該等技術為此項技術中所熟知。
本發明之服裝可經由此項技術中習知之方法來形成。較佳地，服裝可藉由將本發明之防彈物品與衣服物品聯接來形成。舉例而言，背心可包含與本發明之防彈結構聯接之普通織品背心，藉此將本發明之結構插入關鍵位置之袋中。其使得彈道保護作用最大化，同時使背心重量最小化。如本文中所使用，術語"聯接"意欲包括附接，諸如藉由縫合或黏附及其類似方法附接，以及與另一織品非附接性耦合或並置，以使防彈物品可視情況易於自背心或其他衣服物品移除。用於形成如可撓性薄片、背心及其他服裝之可撓性結構之物品較佳由使用低拉伸模數黏合劑材料來形成。如頭盔及盔甲之硬物品較佳(但並非排他地)使用高拉伸模數黏合劑材料來形成。
防彈性質使用此項技術所熟知之標準測試程序來測定。特定言之，防彈複合物之保護能力或抗穿透性通常藉由引用50%之射彈穿透複合物而50%被複合物阻止之衝擊速度來表達，其亦稱為V50 值。如本文中所使用，物品之"抗穿透性"為對諸如包括子彈、碎片、榴散彈及其類似物之實體目標由指定威脅造成之穿透之抗性。對於具有相等面積密度(其為複合物之重量除以其面積)之複合物而言，V50 愈高，複合物之防彈性愈好。本發明物品之防彈性質將視許多因素而變化，該等因素尤其為用於製造織品之纖維類型、複合物中纖維之重量百分數、塗層材料之物理性質的適合性、構成複合物之織品的層數及複合物之總面積密度。
以下實例用於說明本發明：
實例
如下文所例示來測試各種織品樣本。各樣本包含1000丹尼爾TWARON2000型芳族聚醯胺纖維及非含矽聚合黏合劑材料且包括45個纖維層。對樣本A1-A4而言，非含矽塗層為未經改質之水基聚胺基甲酸酯聚合物。對樣本B1-B4而言，非含矽塗層為經氟碳化合物改質之水基丙烯酸聚合物(84.5重量%之丙烯酸共聚物，其以HYCAR26-1199出售，可購自Cleveland,Ohio之Noveon,Inc.；15重量%之NUVANT X490氟碳樹脂，其可購自Switzerland之Clariant International,Ltd.；及0.5%之Dow TERGITOLTMN-3非離子界面活性劑，其可購自Midland,Michigan之Dow Chemical Company)。對樣本C1-C4而言，非含矽塗層為氟聚合物/腈橡膠摻合物(84.5重量之%腈橡膠聚合物，其以TYLAC68073由North Carolina之Dow Reichhold出售；15重量%之NUVATTH U氟碳樹脂；及0.5%之Dow TERGITOLTMN-3非離子界面活性劑)。對樣本D1-D7而言，非含矽塗層為氟聚合物/丙烯酸摻合物(84.5重量%之丙烯酸聚合物，其以HYCAR 26477由Cleveland,Ohio之Noveon Inc.出售；15重量%之NUVA NT X490氟碳樹脂；及0.5%之Dow TERGITOL TMN-3非離子界面活性劑)。對樣本E1-E8而言，非含矽黏合劑材料為經氟碳化合物改質之聚胺基甲酸酯聚合物(84.5重量%之聚胺基甲酸酯聚合物，其以SANCURE20025由Noveon,Inc.出售；15重量%之NUVANT X490氟碳樹脂；及0.5%之Dow TERGITOLTMN-3非離子界面活性劑)。
各織品樣本為具有兩層(兩個單向預浸帶)、0°/90°構造之非編織、固結織品。該等織品具有如表2中所示之面積重量及總面積密度(TAD)(包括纖維及聚合黏合劑材料之織品之面積密度)。各織品之纖維含量大致為85%，其餘15%為經識別之非含矽聚合黏合劑材料。
樣本A2、B2、C2、D3、D6、E3及E6係在平床層壓機中經組成樣本重量之0.7%的R300B聚矽氧帶脫模流體(經估計為250cst，其可購自Bedfordshire,UK之Reliant Machinery,Ltd.)塗佈。樣本D2、D5、E2、E5、A4、B4及C4係在平床層壓機中經組成樣本重量之2.5%之1000 cst DOW CORNING 200聚矽氧流體塗佈。將樣本A3、B3、C3、D4及E4在無聚矽氧塗層乾燥之情況下穿過平床層壓機以確定處理效果(若存在)。樣本A1、B1、C1、D1、D7、E1、E7及E8為對照樣本，其不具有局部聚矽氧塗層且不經由層壓機處理。樣本A4等效於樣本A2，但以1000 cst DOW CORNING 200聚矽氧流體(2.5重量%)塗佈替代R300B流體。樣本B4等效於樣本B2，但以1000 cst DOW CORNING 200聚矽氧流體(2.5重量%)塗佈替代R300B流體。樣本C4等效於樣本C2，但以1000 cst DOW CORNING 200聚矽氧流體(2.5重量%)塗佈替代R300B流體。
實例1-15
按照ASTM D3886充氣隔膜測試方法(Inflated Diaphragm testing method)來測試上述五種織品類型之各者之耐磨性。各樣本類型所測試之織品為未經以矽為主之塗層塗佈之對照樣本，以及經約2500 cst R300B流體及1000 cst DC200流體塗佈之樣本。在2000次循環後(頂負載重量為51b及4psi之隔膜壓力)，基於"不斷裂表面特徵"之OTV要求將結果量化為通過或失敗。對各實例而言樣本及磨料相同。表1匯總該等結果。
與未經塗佈之對照樣本相比，該資料說明以聚矽氧為主之塗層賦予織品耐磨性方面之總體改良。
實例16-39
按照MIL-STD-662F之標準化測試條件，測試各樣本抵抗9mm、124喱(grain)子彈之V50 。可設計且建構防彈盔甲之物品以便藉由添加或減去防彈織品之個別層來達成所要V50 。出於該等實驗之目的(且對實例1-15而言)，物品之構造係藉由堆疊足夠數量之織品層(45)而標準化以使物品之總面積密度(TAD)(包括纖維及聚合黏合劑材料之織品之面積密度)為1.01±0.03psf。表2匯總該等結果。
極出乎意料地，上述資料之回歸分析發現，聚矽氧塗層之存在將9mm之V50 提高大致65ft/sec(約20m/sec)。因此，本發明之材料理想地達成增強之耐磨性及改良之防彈穿透性。
雖然已參考較佳實施例特定展示且描述本發明，但一般技術者將容易瞭解，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下可進行各種變化及修改。希望將申請專利範圍解釋為涵蓋所揭示之實施例、上文所論述之彼等替代物及其所有等價物。

Claims (20)

  1. 一種防彈物品，其包含一種耐磨複合物，其包含至少一個其上具有多層塗層之纖維基材，其中該纖維基材包含一或多種具有7公克/丹尼爾或7公克/丹尼爾以上之韌度及150公克/丹尼爾或150公克/丹尼爾以上之拉伸模數的纖維；該多層塗層包含於該一或多種纖維之表面上之非含矽材料層及於該非含矽材料層上之局部含矽材料層，其中該含矽材料包含聚合有機矽氧烷。
  2. 如請求項1之防彈物品，其中該含矽材料包含以具有10cst至約10,000cst之黏度之未固化之液態聚矽氧。
  3. 如請求項1之防彈物品，其中該含矽材料具有2000g/mol至20,000g/mol之分子量。
  4. 如請求項1之防彈物品，其中該含矽材料在25℃下具有10cst至1000cst之黏度，且具有1000g/mol至約20,000g/mol之重量平均分子量。
  5. 如請求項1之防彈物品，其中該含矽材料包含具有500g/mol至80,000g/mol之分子量之聚二甲基矽氧烷、胺基官能性聚矽氧、矽烷醇官能性聚矽氧或聚醚官能性聚矽氧。
  6. 如請求項1之防彈物品，其中該非含矽材料包含氟聚合物/腈橡膠摻合物、聚碳酸酯聚合物、聚縮醛聚合物、聚醯胺聚合物、聚丁烯聚合物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚甲基戊烯聚合物、聚丙烯聚合物、酚醛清漆聚合物、乙烯酯聚合物、腈橡膠聚合 物、、乙酸丁酸纖維素聚合物或其組合。
  7. 如請求項1之防彈物品，其中該纖維基材具有兩個表面，各表面包括一非含矽材料層，其具有經含矽材料大體上塗佈於非含矽材料層之局部層。
  8. 如請求項1之防彈物品，其中該含矽材料構成以該複合物之重量計0.01%至5.0%。
  9. 如請求項1之防彈物品，其中該非含矽材料構成以該複合物之重量計1%至50%。
  10. 如請求項1之防彈物品，其中該含矽材料為經固化之固態聚合物。
  11. 如請求項10之防彈物品，其包含可撓性防彈衣。
  12. 一種形成耐磨複合物之方法，其包含：i)提供具有一表面之至少一個經塗佈纖維基材；其中該至少一個纖維基材包含一或多種具有7公克/丹尼爾或7公克/丹尼爾以上之韌度及150公克/丹尼爾或150公克/丹尼爾以上之拉伸模數的纖維；該表面大體上經非含矽材料塗佈；及ii)將含矽材料塗覆於該至少一個經塗佈纖維基材之至少一部分上，其中該含矽材料包含聚合有機矽氧烷；且其中該非含矽材料係直接塗佈於該纖維基材之各個別纖維之大體上所有表面上，且該含矽材料係施用於該非含矽材料塗層上。
  13. 如請求項12之方法，其中該含矽材料係作為未固化之液 體聚矽氧來塗覆，且其中該含矽材料構成以該複合物之重量計0.01%至5.0%。
  14. 如請求項13之方法，其另外包含使該未固化之液體聚矽氧固化(curing)及凝固化(solidifying)。
  15. 如請求項12之方法，其中該纖維基材具有兩個各經該非含矽材料大體上塗佈之表面，且其中該含矽材料大體上係塗佈於該等表面之一或兩者上。
  16. 如請求項12之方法，其中在步驟(ii)之前，將該複數個編織或非編織之纖維層固結成經固結複合物，且將該未固化含矽材料施用至該經固結複合物之至少一表面上。
  17. 一種形成耐磨複合物之方法，其包含：i)提供複數個編織或非編織纖維層，各纖維層包含複數個具有7公克/丹尼爾或7公克/丹尼爾以上之韌度及150公克/丹尼爾或150公克/丹尼爾以上之拉伸模數的纖維；該等纖維之各者之該等表面大體上係經非含矽材料塗佈；ii)將一未固化之含矽塗層塗覆於該等經塗佈纖維層中至少一者之至少一部分上；及iii)使該未固化之含矽材料經受足以使該含矽材料凝固化之條件，其中該非含矽材料係直接塗佈於該纖維基材之各個別纖維之大體上所有表面上，且該含矽材料係施用於該非含矽材料塗層上。
  18. 如請求項17之方法，其中將該未固化之含矽塗層大體上 塗覆於該等經塗佈之纖維層之各表面上，且其中該含矽材料在25℃下具有10cst至1000cst之黏度，且具有1000g/mol至約20,000g/mol之分子量。
  19. 如請求項17之方法，其中該含矽材料具有1000g/mol至40,000g/mol之分子量。
  20. 如請求項17之方法，其中該含矽塗層構成以該複合物之重量計0.01%至5.0%，且其中該含矽材料在25℃下具有10cst至1000cst之黏度，且具有1000g/mol至約20,000g/mol之分子量。
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