[发明专利]用于防弹应用的高性能层压带&相关产品

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月19日提交的共同待审的美国临时申请序列号No. 61/549,004的权益，其公开内容全文并入本文中作为参考。

发明背景。

发明领域

本发明涉及由机织织物带、非织造织物带或非织造的单向取向纤维阵列的带形成的高度均匀的机织（woven）纤维结构，以及它们的制造方法。

相关技术描述

由包含高强度合成纤维的复合材料制成的防弹制品是公知的。防弹背心、头盔、车身板和军事装备的结构件之类的制品通常由包含高强度纤维，如SPECTRA?聚乙烯纤维或芳族聚酰胺纤维如KEVLAR ?和TWARON?的织物制成。对许多应用，如背心或背心部件而言，可以在机织或针织物中使用该纤维。对另一些应用而言，可以将该纤维包封或嵌在聚合基质材料中并成形成非织造织物。例如，在一种常见的非织造织物结构中，许多单向取向的纤维以大致共面关系排列并被基质材料涂布以将纤维粘合在一起。通常，多个这样的单向取向纤维层片合并成多层片复合材料。参见例如美国专利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（所有这些都并入本文中作为参考），它们描述了包括多个非织造纤维层片的防弹复合材料。

为使纤维防弹复合材料制品的防弹性最大化，希望相邻纤维之间的空间极小以促进在射弹冲击下最大限度的纤维咬合。实现其的一种方式是通过在复合材料内加入更多纤维或纤维层。但是，提高纤维含量使得装甲更重，这是不合意的。特别是在由平行纤维制造非织造材料时，实现纤维之间的最小空间的另一方式是铺开纤维或它们的组成长丝以使更少的纤维互相重叠。这允许更大数量的纤维层或单向纤维层片互相叠加而不改变预期复合材料厚度，这增强射弹威胁下的纤维咬合而不提高织物重量。

但是，在铺展纤维时，仍然难以消除单一的单向纤维阵列中的所有纤维重叠，尤其是在铺展连续纤维时。另外，在借助或不借助纤维铺丝将纤维排列成平行阵列时，难以保持该阵列的整个宽度上的纤维均匀性，特别是在定位长连续纤维时。纤维的单向阵列通常作为几千米长和几厘米宽的连续纤维网加工。纤维的显著长度使得难以在加工过程中沿该阵列的整个宽度保持一致的纤维取向。这是成问题的，因为阵列中的纤维不均匀性导致不均匀和不可预测的防弹性能。此外，加工大纤维网要求使用昂贵的设备，这在商业规模下对于复合材料制造是禁止性的。

希望提供具有降低的厚度和改进的纤维均匀性的纤维复合材料，这导致更高的与射弹的咬合和改进的防弹性质。还希望提供能够使用较便宜的加工设备的制造此类复合材料的方法。本发明为这些各需求提供解决方案。

发明概述

本发明提供包含多个纤维带的机织织物，各纤维带包含以单向的基本平行阵列排列或以机织织物条形式排列的多个纤维，所述纤维任选至少部分被聚合粘合剂材料涂布，其中各所述纤维具有大约7克/旦或更大的韧度和大约150克/旦或更大的拉伸模量，其中各纤维包含多根长丝，且其中所述聚合粘合剂材料在存在时占各纤维带的小于40重量%。

本发明还提供形成防弹机织织物的方法，其包括：

a) 提供多个纤维带，各纤维带包含以单向的基本平行阵列排列或以机织织物条形式排列的多个纤维，所述纤维任选至少部分被聚合粘合剂材料涂布，其中各所述纤维具有大约7克/旦或更大的韧度和大约150克/旦或更大的拉伸模量，其中各纤维包含多根长丝，且其中所述聚合粘合剂材料在存在时占各纤维带的小于40重量%；和

b) 将所述多个纤维带织在一起，由此形成机织织物。

本发明还进一步提供包含固结的多个机织织物的多层防弹复合材料，各机织织物包含多个纤维带，各纤维带包含以单向的基本平行阵列排列或以机织织物条形式排列的多个纤维，所述纤维任选至少部分被聚合粘合剂材料涂布，其中各所述纤维具有大约7克/旦或更大的韧度和大约150克/旦或更大的拉伸模量，其中各纤维包含多根长丝，且其中所述聚合粘合剂材料在存在时占各纤维带的小于40重量%。

发明详述