[发明专利]非织造层状物及其制造方法和其应用

说明书

本发明涉及一种基本上由短的聚烯烃纤维所构成的非织造层状物。由WO-A-89/01126可得知这种非织造层状物，这种已知的层状物是由长度至多为20.3cm的聚烯烃纤维所构成，其中聚烯烃纤维在聚合基体中基本上是单方向排列取向和嵌入的，这种已知的层状物使用于耐冲击的结构中。

这种层状物的缺点是单位能量吸收(SEA)仍很低，单位能量吸收是指冲击冲力上的能量吸收除以面积密度(每平方米的重量，)。因为这种耐冲击层状物每平方米必须具有高的重量，以提供足够的保护来抵抗冲击冲力。这种层状物的另一个缺点是包括一个基体，由于这种基体的原因，其层状物有较小的柔性并且也不透气，由于这样，含有这种层状物的耐冲击衣服，例如防碎片和防弹背心，穿起来则非常的不舒适。

本发明的目的就是提供一种在相当大的程度上避免了上述缺点的基本上由无规则排列取向的短的聚烯烃纤维构成的非织造层状物。

上述非织造层状物的特征在于它是一种毛毡，该毛毡在层状物平面内具有长度40-100mm，拉的短纤维，伸强度至少1.2GPa，模量至少40GPa。

上述毛毡是一个层状物，其中单个纤维不象纱线被针织或机织所获得的那样并合在一起以形成特殊结构，并且其所限定的层状物不包括一个基体。

现已惊奇地发现，这种层状物改善了单位能量吸收(SEA)，并且它非常适用于层状耐冲击结构，尤其是用于保护以抵抗(弹壳)碎片。

“良好的耐冲击特性”在下述内容中应理解为是特别高的SEA，在层状耐冲结构领域中，“高SEA”一般应理解是SEA大于35Jm²/Kg。SEA是根据试验标准Stanag 2920使用1.1±0.02g的一个碎片模拟抛射体来确定的。根据本发明的非织造层状物的SEA较好的是大于40Jm²/K8，更好的是大于50Jm²/Kg，最好的是大于60Jm²/Kg。

高SEA的优点在于具有一定速度的碎片能够由具有基本上较低的面积密度的层状物所阻止。低面积密度对于增加穿着时的舒适性是非常重要的，除了良好的保护外，在耐冲击衣服中其主要目的是研制新的材料。

根据本发明在耐冲击服装中所使用的非织造层状物的另一个优点在于它不包括一个基体，并由此更加柔软，从而更易于适应人体的体形，此外还可有透气性，以便汗水气化物能够易于排出。

另外一个优点在于本发明的结构能够通过一个简单的工艺方法来生产，其工艺方法能够使用普通的并且市场上可买得到的设备来实施。

尽管本发明的上述优点在上述的耐冲击衣服，如防碎片和防弹背心中有着显著的优点，但是本发明的用途不仅仅限定于此，它还有其它的用途，例如炸弹表面层和护板。

WO-A-91/04855揭示了一种毛毡，它是由2种不同类型的短的聚然烃纤维组成的一种混合物构成，其中一种类型是基本上为较短的并且比另外一种类型有较低熔点温度的聚烯烃材料。毛毡是通过短纤维的熔结或熔融转化成防冲击产品的，而所述的短纤维被形成一个嵌入长纤维的基体。这种产品的缺点在于因为长纤维的刚性粘合，它非常的不柔软，并且它具有中等的耐冲击特性。相对于本发明另外一个重要差别是WO-A-91/04855所使用的纤维长度至少12.7mm。

US-A-4623574讲述了在耐冲击应用中使用非织造聚烯烃纤维的毛毡层状物。然而则没有讲述使用短纤维。此外，在该专利中规定在层状物中要求基体材料的最小含量(至少约13％，以重量计)，以获得具有良好的耐冲击特性的层状物，然而比较于本发明，它仍带有上述的所有缺点。

本发明的非织造层状物基本上是由短的聚烯烃纤维所构成，在此所使用的“基本上”意味着非织造层状物可包括较小量的其它一些组分，但不包括一种基体。例如，这些其它组分可以是一种其它材料的短纤维。已发现其它的一些组分对本发明获得良好的结果有消极的影响，因此其它组分的数量较好的是小于20％，更好地是小于10％，最好小于5％，并最好为0％(％以体积为计)。

现已发现利用纤维的细度可改善耐冲击特性。纤维的细度是指纤维每单位长度的重量(即旦数)。如纤维细度是在0.5～12旦之间，可获得良好的结果。把细于0.5旦的纤维制成毛毡的工艺是非常困难的。毛毡基本上所含有的纤维细度大于12旦，则具有不良的耐冲击特性和不良的紧密性。因此较好的是纤维细度是在0.5与8旦之间，更好的是在0.5与5旦之间，最好的是在0.5与3旦之间。