[发明专利]制造成形部件的方法和由所述方法获得的成形部件

说明书

本发明涉及制造成形部件的方法以及由该方法获得的成形部件。由该 方法获得的成形部件十分适用于防弹应用，包括例如头盔、弯曲板、锥形 体和球形罩。

从US 4,613,535可知制造成形部件的方法。该文献公开了通过如下制 造成形部件的方法：将包括防弹纤维单层的片材叠加到硬层上，然后进行 压制。在这些片材中，防弹纤维被包埋入热塑性基质中，该基质的模量小 于41MPa。US 4,613,535的实施例2公开了通过以下步骤来制造固化硬 层：用通用的环氧树脂涂覆两个2×2方形组织(basket weave)的 29织物，然后在105℃和0.41MPa的压力下在Apollo板之间固化 90分钟。在这个固化的硬层上，片材包括在聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙 烯基质中的单向高性能聚乙烯(HPPE)纤维单层，将片材叠加在上述固 化的硬层上，以使每个单层中的纤维方向垂直于相邻层的纤维方向，然后 在约0.55MPa的液压和130℃下在两个板之间进行压制，接着在压力下冷 却至50℃。

US 4,613,535的方法的缺点是，当制造弯曲成形部件(例如头盔) 时，防弹性能在该弯曲成形部件的不同位置上存在差异。

本发明的目的是提供一种制造成形部件的方法，使得防弹性能在弯曲 成形部件的不同位置上差异较小。

上述目的通过本发明的方法实现，该方法包括步骤：

-通过叠加2个或更多个片材形成叠层，所述片材包括由单向防弹纤 维和粘合剂组成的单层，在所述叠层中，单层中的纤维方向与相邻 层中的纤维方向成α角，然后

-将所述叠层放置在模具中

-用控制元件将所述叠层夹持在所述模具中

-闭合所述模具

-在温度和压力下将所述叠层固结成弯曲成形部件，然后从所述模具 中取出所述成形部件。

与US 4,613,535的方法制造的成形部件相比，本发明的方法制造的成 形部件具有在弯曲成形部件的不同位置上差异较小的防弹性能。本申请中 的弯曲成形部件是指双向弯曲的部件，即沿2个相互垂直的轴弯曲(偏离 平面)的部件。

本发明的方法的另一个优点是成形部件一步制造，使得本方法比已知 方法更高效。

在本发明的方法中，术语“单向防弹纤维单层”是指由单向取向的防 弹纤维和基本上将所述纤维保持在一起的粘合剂组成的一层纤维网络。术 语“单向取向纤维”是指一个平面内的基本上平行取向的纤维。

术语“纤维”不仅包括单丝还包括多丝纱线或扁平带。扁平带的宽度 优选为2-100mm，更优选为5-60mm，最优选为10-40mm。扁平带的厚 度优选为10-200μm，更优选为25-100μm。

本发明的单层中的防弹纤维具有至少约1.2GPa的拉伸强度和至少40 GPa的拉伸模量。这些纤维可以是无机或有机纤维。合适的无机纤维例如 是玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维。优选地，无机纤维是由聚丙烯腈制成的 碳纤维。

合适的具有上述高拉伸强度的有机纤维是例如芳族聚酰胺纤维(所谓 的芳纶纤维)，特别是聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)；液晶聚合物纤维和梯 形纤维，例如聚苯并咪唑或聚苯并噁唑，特别是聚(1，4-亚苯基-2，6-苯并双 噁唑)(PBO)或聚(2，6-二咪唑并[4，5-b-4’，5’-e]吡啶-1，4-(2，5-二羟基)亚苯基) (PIPD；也被称为M5)；以及例如通过凝胶纺丝工艺得到的高度取向的聚烯 烃、聚乙烯醇和聚丙烯腈的纤维。这些纤维优选具有至少约2GPa、更优 选至少2.5或最优选至少3GPa的拉伸强度。这种纤维的优点在于，它们 具有很高的拉伸强度，因此它们特别适于用在轻质防弹制品中。

合适的聚烯烃具体是乙烯和丙烯的均聚物和共聚物，它们还可以包含 少量的一种或更多种其它聚合物，具体的是，其它烯烃-1聚合物。