專利名稱：：層壓氈制品的制作方法層壓氈制品發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及層壓氈片及其組合體，所述層壓氈片及其組合體由于本身沖擊吸收、防彈性、防穿透性而有用并可用于防碎層、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其他應(yīng)用。2.相關(guān)技術(shù)描述用于個人防護的護身甲結(jié)構(gòu)是久遠但不陳舊的技術(shù)。金屬裝曱，在1500B.C對埃及人而言已是眾所周知，一直使用直到大概17世紀末。最近，由于新型強力纖維如芳族聚酰胺、高分子量聚乙烯和聚苯并唑(polybenzazoles)的發(fā)現(xiàn)，護身曱又變得實用。已知各種纖維增強結(jié)構(gòu)用于抗沖擊、防彈和防穿透制品如頭盔、防護板和背心。這些制品顯示不同程度的抗刺入器具如刀和釘或射彈如子彈、炮彈、榴散彈、玻璃^^片等的沖擊穿透性。包含由高分子量聚乙烯、芳族聚酰胺和聚苯并唑等材料制備的高強度纖維的防彈和/或防穿透制品是已知。參見如美國專利6,534,426、6,475,936禾口題為"LightweightCompositeHardArmorNonApparelSystemswithT-9633300dtexDuPontKevlar29Fibre(采用T-9633300dtexDuPontKevlar29纖維的輕質(zhì)復(fù)合材料重型裝甲非服裝系統(tǒng))"的E丄duPontDeNemoursInternationalS.A.的1984^>開。所述纖維可為機織或非織造的。非織造纖維可為針織的、單軸排列或交叉鋪網(wǎng)或起氈的。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和所用材料的特征，這種制品為柔韌的或剛硬的。USP4,181,768描述了通過擠壓層壓6,6尼龍膜和聚對苯二甲酰對苯二胺織物交替層制備的剛性裝曱。所述織物可為非織造的，如針刺氈。USP5,343,796描述了包括第一柔軟纖維層和第二柔軟耐割纖維層的裝甲系統(tǒng)。第二層包含未涂布針刺氈。美國專利申請公開2002/0106956描述了織物制品，所述織物制品包括至少兩種纖維種類一種韌度為至少10g/d，而另一種韌度小于10g/d。所述織物具有4氐抗刺、蛇咬、銳利枝等剌破的層并可在所述防穿刺層后具有微孔膜層。所述防穿刺層可為針刺氈。美國專利申請^Hf2003/0022583描述了防彈織物，所述織物包括混合并結(jié)合在一起以形成單層復(fù)合材料的至少兩類纖維材料。所述纖維材料通過針刺和擠壓而結(jié)合。H.L.Thomas在the14thInternationalConferenceonCompositeMaterials,July14-18,2003，SanDiego,CA的展示材料中討論了"Needle-punchedNon-wovenFabricforFragmentationProtection(用于石皮裂防護的針刺非織造織物)"。盡管已確認幾種機理，纖維增強復(fù)合材料的穿透性能完整分析仍超過現(xiàn)有能力。小尖頭射彈可通過橫向取代纖維而未使之斷裂來穿透裝甲。這種情況下，抗穿透性取決于纖維可神皮推到旁邊的容易程度，從而取決于纖維網(wǎng)絡(luò)的特征。重要因素為組織的牢度或交叉鋪網(wǎng)單向復(fù)合材料中的交叉周期、紗和纖維旦數(shù)、纖維與纖維的摩擦、基體特征、層間粘合強度及其他。尖碎片可通過剪切纖維而穿透。早期結(jié)構(gòu)有幾個缺陷。交叉鋪網(wǎng)單向纖維復(fù)合材料通常比由同類纖維制備的機織物防彈性能更好且重量更輕，然而，它們通常制備更昂貴。上述各結(jié)構(gòu)帶來了朝向其目標的進步。然而，沒有一種描述了本發(fā)明層壓材料和組合體的具體結(jié)構(gòu)，且沒有一種滿足本發(fā)明滿足的所有要求。發(fā)明概述本發(fā)明包括層壓氈片及其組合體，所述層壓氈片及其組合體由于本身沖擊吸收、防彈性、防穿透性而有用并可用于防碎層、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其他應(yīng)用。驚人地是，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明結(jié)構(gòu)當受到射彈沖擊時背面變形出人意料地減小且提供改善的抗穿刺器具穿透的性能。一個實施方案中，本發(fā)明為獨立層壓材料，所述層壓材料包括包括兩側(cè)面并基本由一種或多種按照ASTMD2256-02測定的韌度等于或大于約17克/旦(g/d)的高強度纖維組成的壓縮氈片；粘合到所述氈片一個側(cè)面或兩個側(cè)面的塑料膜；和任選位于所述側(cè)面和塑料膜之間的粘合材料。另一實施方案是包含兩個或多個本發(fā)明層壓材料的制品，所述層壓材料以面對面關(guān)系疊置在一起，其中所述層壓材料僅在邊緣部分連接。另一實施方案是包含兩個或多個本發(fā)明層壓材料的制品，所述層壓材料在氈側(cè)面和塑料膜之間具有粘合材料，其中所述層壓材料以面對面關(guān)系粘合在一起。另一實施方案是包含一個或多個上述本發(fā)明層壓材料與一個或多個選自以下的纖維層的制品高強度纖維的才幾織片；單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維在基體中的片，單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維層壓在塑料膜中的片，所述高強度纖維的韌度為至少約17g/d;其中所述纖維層和所述層壓材料以面對面關(guān)系疊置在一起。另一實施方案是包含一個或多個上述本發(fā)明層壓材料與選自以下的剛性板的制品機織高強度纖維在基體中的片(粘合在一起)；單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維在基體中的片(粘合在一起)；單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維層壓在塑料膜中并粘合在一起的片；其中所述剛性板和本發(fā)明層壓材料以面對面關(guān)系疊置在一起。另一實施方案是包含一個或多個上述本發(fā)明層壓材料與選自以下的剛性板的制品陶瓷、玻璃、金屬填充復(fù)合材料、陶瓷填充復(fù)合材料、玻璃填充復(fù)合材料和金屬陶瓷；其中所述剛性板和本發(fā)明層壓材料以面對面關(guān)系疊置在一起。附圖簡述圖l-4是本發(fā)明層壓材料的示意圖。圖5是本發(fā)明制品的示意圖。發(fā)明詳述用于防彈和/或防穿透結(jié)構(gòu)的高強度纖維通過復(fù)雜方法制備，本身昂貴且還可用于其他應(yīng)用如繩、商業(yè)魚網(wǎng)、輪胎簾子線和各種增強塑料產(chǎn)品，軍用和民用。當軍用需求高時，生產(chǎn)能力不能滿足所有需求。因為生產(chǎn)能力不能快速提高，所以需要更有效地利用有限量的高強度纖維供應(yīng)。迄今最低限度開發(fā)的資源是短纖維包，它們是所有纖維生產(chǎn)過程因為斷裂或其他問題而無意產(chǎn)生的。短纖維包對于機織或預(yù)浸漬操作是不需要的。然而，這些包中的纖維可有利地用于氈結(jié)構(gòu)。本發(fā)明包括新層壓氈片及其組合體。一個實施方案中，本發(fā)明為獨立層壓材料，所述層壓材料包括包括兩側(cè)面并基本由一種或多種按照ASTMD2256-02測定的韌度等于或大于約17克/旦(g/d)的高強度纖維組成的壓縮氈片；粘合到所迷氈片一個側(cè)面或兩個側(cè)面的塑料膜；和任選位于所述氈片和塑料膜側(cè)面之間的粘合劑。驚人地，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明層壓材料及組合體當受到射彈沖擊時背面變形出人意料地減小且提供改善的抗穿刺器具穿透的性能。本發(fā)明層壓材料當浸入時吸收的水還比氈材料吸收的水少。就本發(fā)明目標而言，纖維為拉長體，其長度尺寸比寬度和厚度橫向尺寸大許多。從而，術(shù)語纖維包括具有規(guī)整或不規(guī)整橫截面的長絲、帶、條等。紗為包括許多纖維或長絲的股線。優(yōu)選組成本發(fā)明層壓材料氈的高強度纖維按照ASTMD2256-02測定的韌度為至少25g/d，更優(yōu)選至少30g/d，最優(yōu)選至少35g/d。優(yōu)選組成本發(fā)明層壓材料氈的高強度纖維選自聚烯烴、聚芳酰胺(polyaramid)、聚苯并唑、聚乙烯醇和聚(2,6-二咪.峻并[4，5-b4，,5，國e]亞吡咬基-l,4(2,5-二羥基)亞苯基〉(PIPD)。更優(yōu)選所述高強度纖維選自聚乙烯、聚對苯二甲酰對苯二胺、聚苯并囉唑(PBO)和聚(2,6-二咪唑并[4,5-b4，,5，-e]亞吡p^^-l,4(2,5-二羥基)亞苯基)(PIPD)。本文中所用術(shù)語聚乙烯是指主要線形聚乙烯材料，所述材料可包含少量鏈支化或每100個主鏈碳原子不超過5個改性單元的共聚單體，還可包含與其混合、不超過約50%重量的一種或多種聚合物添加劑如烯烴-l-聚合物，尤其是低密度聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯，包含單烯烴作為主單體的共聚物、氧化聚烯烴、接枝聚烯烴共聚物和聚曱醛，或低分子量添加劑如氧化劑、潤滑劑、防紫外線劑、著色劑等。高強度聚乙烯纖維可在溶液中成長，如USP4,137,394或4,356，138中所述，或自溶液紡絲形成凝膠結(jié)構(gòu)，如GermanOff.No.3，004,699和GBNo.2,051,667，尤其USP4,413,110中所述且以商標SPECTRA⑧售自HoneywellInternationalInc。USP4,413,110不與本文不一致的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。聚乙烯纖維可如UPS5,702，657中所述通過輥壓和拉伸法制備并以商標TENSYLON⑧售自ITSIndustriesInc。芳族聚酰胺纖維的情況下，釆用芳族聚酰胺制備的合適纖維已在美國專利3,671,542和5，010，168中描述，所述專利通過引用結(jié)合于本文中。芳族聚酰胺纖維商業(yè)化產(chǎn)自E.I.DupontCo.(商標為KEVLAR和NOMEX②)、TeijinTwaronBV(商標為TWARON、TECHNORA和TEIJINCONEX)、JSCChimVolokno(商品名為ARMOS)、KamenskVoloknoJSC(商品名為RUSAR和SVM)。具有適當高才莫量和韌度值的聚對苯二甲酰對苯二胺和對苯二甲酰對苯二胺芳族聚酰胺共聚物纖維尤其可用于本發(fā)明。用于本發(fā)明的一種對苯二甲酰對苯二胺芳族聚酰胺共聚物實例是(對亞苯基3,4'-氧二亞苯基對苯二甲酰胺)共聚物。同樣可用于本發(fā)明實施的是聚間苯二甲酰間苯二胺纖維。用于本發(fā)明實施的合適聚苯并唑纖維已在通過引用結(jié)合于本文中的美國專利5,286,833、5,296,185、5，356,584、5,534，205和6,040,050中描述。優(yōu)選所述聚苯并唑纖維為產(chǎn)自ToyoboCo的ZYLON聚對亞苯基-2,6-苯并雙pi哇纖維。合適的PIPD纖維已在美國專利5,674,969、5,939,553、5，945,537和6,040,478中公開，所述專利通過引用結(jié)合于本文中。優(yōu)選的纖維是得自MagellanSystemsInternational,LLC的M5。就本發(fā)明目的而言，氈為無規(guī)取向纖維的非織造網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選其至少一種包含不連續(xù)纖維，優(yōu)選短纖維，優(yōu)選長度為約0.25英寸(0.64cm)-約10英寸(25cm)。有幾種方法鋪放這種無規(guī)纖維網(wǎng)絡(luò)，例如通過梳理或流體鋪放(空氣或液體)，以及本領(lǐng)域中常用的熔噴和紡絲鋪放?？赏ㄟ^以下方法將網(wǎng)絡(luò)結(jié)合以進行處理，即粘合纖維網(wǎng)絡(luò)機械的，如針刺、縫編、水刺、空氣交絡(luò)、紡粘、射流噴網(wǎng)；化學的，如采用粘合劑；和熱學的，用纖維點粘合或4支低熔點的共混纖維。優(yōu)選的結(jié)合方法為單獨針刺或再接著其他方法之一。最優(yōu)選的氈為針剌氈。針刺是松散纖維網(wǎng)在稱為針刺機的機器上通過機械纏結(jié)轉(zhuǎn)變成粘結(jié)非織造織物的方法。針刺機產(chǎn)自例如thefirmsofOskarDiloMaschinenfabrikKG,Eberbach/N,Germany;FerherAG,Linz,Austria和Asselin,Elbeuf,France。針刺過程中，尖針將纖維穿入網(wǎng)并收回，使纖維纏結(jié)。通過改變每分鐘行程、網(wǎng)的行進速率和網(wǎng)的重量，可獲得寬范圍氈密度。本發(fā)明層壓材料的氈組分優(yōu)選產(chǎn)自面密度為約1-50oz/yd2(0.034-1.67Kg/m2)，更優(yōu)選約2-20oz/yd2(0.068-0.68Kg/m2),最優(yōu)選約4-10oz/yd2(0.136-0.34Kg/m2)的網(wǎng)。優(yōu)選針刺密度為約100-2000/平方英寸網(wǎng)(15.5-310沖孑Ucm2),更優(yōu)選約200-1000沖孔/英寸2(31-155沖孑L/cm2)。所述氈在其一個或兩個側(cè)面上與一塊或兩塊塑料膜配合，在足夠?qū)⑺鏊芰夏ふ澈系剿鰵直砻娌D壓所述氈的熱和壓力下。任選，在將所述氈和塑料膜配合之前將粘合劑施加到氈或塑料膜表面。所迷粘合劑可作為溶液、熔體或固態(tài)膜施加。所述塑料膜選自聚烯烴、聚酰胺、聚碳酸酯、離聚物、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚酯和聚氨酯膜。優(yōu)選所述塑料膜為聚乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、離聚物或聚酯。優(yōu)選所述塑料膜厚度為約0.008mm-約1mm,更優(yōu)選約0.008mm-約0.5mm。當粘合劑存在于本發(fā)明層壓材料中時，其占層壓材料的約1-約10%重量。優(yōu)選，所述粘合劑為按照ASTMD638-03測定的拉伸模量小于約41.3MPa的彈性材料。各種具有合適低才莫量的彈性材料和制劑可用作粘合劑。例如，可采用任意以下材料聚丁二烯、聚異戊二烯、天然橡膠、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物、聚硫化物聚合物、聚氨酯彈性體、氯磺化聚乙烯、聚氯丁二烯、采用鄰苯二曱酸二辛酯或本領(lǐng)域眾所周知的其他增塑劑增塑的聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈彈性體、異丁烯-異戊二烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚酯、聚醚、含氟彈性體、有機硅彈性體、熱塑性彈性體、乙烯共聚物。優(yōu)選，所述粘合劑為乙烯基芳族單體的三嵌段共聚物和共軛二烯烴彈性體，如產(chǎn)自KratonPolymersInc的那些。優(yōu)選，層壓壓力為約100-5000psi(0.690MPa-34.5MPa)。當不存在粘合劑時根據(jù)塑料膜的軟化點和/或高強度纖維的熔點選擇層壓溫度。當所述氈包含高強度聚乙烯纖維時，層壓溫度優(yōu)選為10CTC-130°C。當所述氈僅含在高于塑料膜熔點熔化的纖維時，那么層壓溫度優(yōu)選為IO(TC至塑料膜的軟化點。粘合劑的軟化點應(yīng)為比塑料膜的軟化點或高強度纖維的熔點低的溫度。當粘合劑存在時，層壓溫度為大約粘合劑的軟化點至大約塑料膜的軟化點或最低熔點的高強度纖維的熔點以下約20°C中較低的一個。層壓操作將塑料膜粘合到氈并擠壓所述氈，使之更密實和緊密。優(yōu)選，本發(fā)明層壓材料的密度為約0.05g/cm3-1.5g/cm3，更優(yōu)選約0.1-1.5g/cm3。優(yōu)選，本發(fā)明層壓材料的面密度為約0.1Kg/m、約2Kg/m2。圖1說明了本發(fā)明層壓材料100，其由高強度纖維的壓縮氈10和在所述氈10的一個側(cè)面上的塑庫+膜20組成。如圖2中所示，本發(fā)明層壓材料200可具有位于氈10和塑料膜20之間的任選粘合劑30。圖3說明了本發(fā)明層壓材料300，其由高強度纖維的壓縮氈10和在所述層壓材料300兩個側(cè)面上的塑料膜20組成。如圖4中所示，本發(fā)明層壓材料400可具有位于氈10和塑料膜20側(cè)面之間的任選粘合劑30。優(yōu)選，本發(fā)明層壓材料按照ASTMD747-93測定的表觀彎曲模量低。低的表觀彎曲模量等價于高柔韌性。高柔韌性確保層壓材料容易適形于人身體。優(yōu)選，本發(fā)明層壓材料按照ASTM747-93測定的表觀彎曲模量小于約10psi(137KPa),更優(yōu)選小于約5psi(69KPa),最優(yōu)選小于約2psi(13.7KPa)。另一個實施方案中，本發(fā)明是包括以面對面關(guān)系疊置在一起的兩個或多個本發(fā)明層壓材料的制品，其中所述層壓材料僅在邊緣部分連接，優(yōu)選通過縫合。"僅在邊緣部分"是指邊緣約1.5英寸(3.8cm)內(nèi)的區(qū)域。優(yōu)選，所述層壓材料相互不連接。本發(fā)明組合體可包含于袋或封袋中。優(yōu)選，所述制品是防彈的，抵抗MIL-P-46593A描述的17格令(l.1克)碎片模擬射彈，V50速度為至少約1800ft/秒(549m/秒)，比能吸收(SEA)為至少約50J-m2/Kg,按照MIL-STD662E測定的V50速度的背面變形小于約55mm。V50速度為射彈穿透制品的可能性為50%的速度。比能吸收(SEA)為V50速度的射彈的動能除以制品面密度，SEA單位為焦-m"Kg。優(yōu)選，所述制品抗尖物體穿透，抵抗撞擊能為36焦的"工程釘"威脅，按照NIJStandard01150.00Sept.2000測定的穿透深度(單位毫米)，滿足以下不等式穿透深度，mnK45/制品面密度，lb/ft2(穿透深度，mnK220/制品面密度，Kg/m2)。本發(fā)明另一實施方案為包含兩個或多個本發(fā)明層壓材料的制品，所述層壓材料在上述氈表面和塑料膜之間具有粘合材料，其中所述層壓材料以面對面關(guān)系粘合在一起。另一實施方案為包含一個或多個上述本發(fā)明層壓材料與一個或多個選自以下的纖維層的制品高強度纖維的機織片；單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維在基體中的片；單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維層壓在塑料膜中的片，所述高強度纖維的韌度為至少約17g/d;其中所述纖維層和本發(fā)明層壓材料以面對面關(guān)系疊置在一起。另一實施方案為包含一個或多個上述本發(fā)明層壓材料與選自以下的剛性板的制品機織高強度纖維在基體中的片(粘合在一起)；單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維在基體中的片(粘合在一起)和單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維層壓在塑料膜中且粘合在一起的片；其中所述剛性板和本發(fā)明層壓材料以面對面關(guān)系疊置在一起。另一實施方案為包含一個或多個上述本發(fā)明層壓材料與選自以下的剛性板的制品陶瓷、玻璃、金屬填充復(fù)合材料、陶瓷填充復(fù)合材料、玻璃填充復(fù)合材料和金屬陶瓷；其中所述剛性板和本發(fā)明層壓材^T牛以面對面關(guān)系疊置在一起。提供以下實施例來提供對本發(fā)明更完整的理解。列出來說明本發(fā)明原則的具體技術(shù)、條件、材料、比例和報道數(shù)據(jù)僅為示例性的且不應(yīng)理解為對本發(fā)明范圍進行限定。實施例對比實施例1將按照ASTMD2256-02測定的韌度為30g/d、作為SPECTRA900紗得自HoneywellInternationalinc.的1200旦、120根絲的高強度聚乙烯紗切成1.5英寸(3,81cm)長度。TexTechIndustries,Portland,ME采用這些纖維制備無規(guī)取向、松散連接的高強度纖維的非織造網(wǎng)。以針刺密度為600沖孑Uin2(93沖孔/cm勺將所述網(wǎng)針刺制得面密度為8oz/yd2(0.27Kg/m2)、厚度為0.155英寸(0.394cm)的氈片。所述氈片按照ASTMD747-93測定的表觀彎曲模量為1.50psi(10.3KPa)。將13片尺寸為16inx16in(41cmx41cm)的未連接的這種氈以面對面關(guān)系疊置在一起。在由2.02in(5.12cm)厚的這種氈片疊層組成的制品的邊緣部分夾住其邊緣并按照MIL-STD-662E采用MIL-P-46593A描述的17格令(l.l克)碎片模擬射彈(FSP)對其進行彈道測試。彈道測試的結(jié)果顯示于下表I中。對比實施例2將與對比實施例l中所述相同的高強度聚乙烯纖維氈片放入壓機中并在116。C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將壓縮的氈從壓機中取出并冷卻到室溫。該0.022英寸(0.056cm)厚壓縮氈片按照ASTMD747-93測定的表觀彎曲模量為0.53psi(3.6KPa)。將13片與對比實施例1中所述那些相同的高強度聚乙烯纖維氈片以面對面疊置在一起。將所得疊層片放A^機中并在116°C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將壓縮疊層從壓機中取出并冷卻到室溫。在由16inx16inx0.325in(41cmx41cmx0.826cm)的這種壓縮氈片疊層組成的制品的邊緣部分夾住其邊緣并以與對比實施例1中所述相同的方式對其進行彈道測試。彈道測試的結(jié)果顯示于下表I中。實施例1將與對比實施例1中所述相同的高強度聚乙烯纖維氈片放在0.00035in(0.0089mm)厚線形低密度聚乙烯膜上。將氈片和塑料膜集合體放入壓機中并在116°C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將氈的一個側(cè)面上有塑料膜的本發(fā)明層壓材料從壓機中取出并冷卻到室溫。該0.022英寸(0.056cm)厚本發(fā)明層壓材料按照ASTMD747-93測定的表觀彎曲模量為0.61psi(4.2KPa)。實施例2如實施例1制備13個層壓材料并將其以面對面疊置在一起。在尺寸為16inx16inx0.52in(41cmx41cmx1.32cm)未連接層壓材料疊層組成的本發(fā)明制品的邊緣部分夾住其邊緣并以與對比實施例1中所述相同的方式對其進行彈道測試。射彈進入制品的薄膜側(cè)。所述制品的某些性能和彈道測試的結(jié)果顯示于下表I中。實施例3將與對比實施例1中所述相同的高強度聚乙烯纖維氈片放在兩塊0.00035in(0.0089mm)厚線形低密度聚乙烯膜之間。將氈片夾在塑料膜之間的集合體放A^機中并在116°C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將兩表面上有塑料膜的本發(fā)明層壓材料從壓機中取出并冷卻到室溫。該0.025英寸(0.0635cm)厚本發(fā)明層壓材料按照ASTMD747-93測定的表觀彎曲才莫量為1.65psi(11.4KPa)。實施例4如實施例3制備13個層壓材料并將其以面對面疊置在一起。在尺寸為16inx16inx0.455in(41cmx31cmx1.16cm)未連接層壓材料疊層組成的本發(fā)明制品的邊緣部分夾住其邊緣并以與對比實施例1中所述相同的方式對其進行彈道測試。所述制品的某些性能和彈道測試的結(jié)果顯示于下表I中。實施例5用苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATON⑧DU07)彈性粘合劑的環(huán)己烷溶液將與對比實施例1中所述相同的高強度聚乙烯纖維氈片兩表面涂布，然后千燥。所述粘合劑按照ASTMD638-03測定的彈性沖莫量為200psi(1.38MPa)。將所得涂布氈片放在兩塊0.00035in(0.0089mm)厚線形低密度聚乙烯膜之間。將涂布氈片夾在塑料膜之間的集合體放入壓機中并在116°C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將兩表面上有塑料膜且氈和塑料膜之間有粘合劑的本發(fā)明層壓材料從壓機中取出并冷卻到室溫。實施例6如實施例5制備13個層壓材料并將其以面對面疊置在一起。在尺寸為16inx16inx0.975in(41cmx41cmx2.48cm)未連接層壓材料疊層組成的本發(fā)明制品的邊緣部分夾住其邊緣并以與對比實施例1中所述相同的方式對其進行彈道測試。所述制品的某些性能和彈道測試的結(jié)果顯示于下表I中?？梢钥闯鰧Ρ葘嵤├臍趾捅景l(fā)明制品的V50和SEA彼此沒有明顯不同。然而，驚人地，與對比實施例的未壓縮或壓縮氈相比，在氈表面有塑料膜的本發(fā)明制品背面變形小很多。個體裝甲必須能阻止射彈并還必須保護穿著者不受"鈍傷"。如果射彈導(dǎo)致裝甲過量背面變形，可能產(chǎn)生重傷或甚至死亡?？梢钥闯鲇杀景l(fā)明層壓材料制備的本發(fā)明制品都能有效地阻止射彈和減小鈍傷的可能性。不束縛于為什么本發(fā)明起作用的具體理論，認為塑料膜表面有利地改變射彈與氈內(nèi)纖維相互作用的機理。對比實施例3將按照ASTMD2256-02測定的韌度為38g/d、作為SPECTRA1000紗得自HoneywellInternationalinc.的210旦、60根絲的高強度聚乙烯紗切成3.0英寸(7.62cm)長度。將按照ASTMD2256-02測定的韌度為25g/d、產(chǎn)自TeijinTwaron的1000旦、1.5旦/絲的高強度芳族聚酰胺紗切成3.0英寸(7.62cm)長度。TexTechIndustries,Portland,ME將聚乙烯和芳族聚酰胺短纖維以50/50重量百分比/重量百分比比例混合并釆用這些纖維制備無規(guī)取向、松散連接的高強度纖維的非織造網(wǎng)。以針刺密度為600沖孔/in2(93沖孔/cm"將所述網(wǎng)針刺制得面密度為7oz/yd2(0.24Kg/m2)、厚度為0.12英寸(0.305cm)的氈片。將15片尺寸為16inx16in(41cmx41cm)的未連接的這種氈片以面對面關(guān)系疊置在一起。將由這種2.02in.(5.14cm)厚氈片疊層組成的制品的邊緣部分夾住其邊緣并按照ML-STD-662E采用MIL-P-46593A描述的17格令(l.l克)碎片才莫擬射彈(FSP)對其進行彈道測試。彈道測試的結(jié)果顯示于下表II中。表l本發(fā)明制品的性能和彈道性能纖維聚乙烯(SPECTRA⑧900)纖維強度30g/d短纖維長度1.5in(3.8cm)單氈片的面密度0.0556lb/ft2(0.27Kg/m2)層壓材料或氈片數(shù)目13薄膜LLDPE，0,00035in(0.0089mm)射彈17gr.FSP<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>實施例7將與對比實施例3中所述相同的高強度聚乙烯/芳族聚酰胺氈片放在兩塊0.00035in(0.0089mm)厚線形低密度聚乙烯膜之間。將氈片夾在塑料膜之間的集合體放入壓機中并在116°C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將兩表面上有塑料膜的本發(fā)明層壓材料從壓機中取出并冷卻到室溫。實施例8如實施例7制備15個層壓材料并將其以面對面疊置在一起。在尺寸為16inx16inx0.90in(41cmx41cmx2.29cm)、由未連4妄層壓材料疊層組成的本發(fā)明制品的邊緣部分夾住其邊緣并以與對比實施例1中所述相同的方式對其進行彈道測試。所述制品的某些性能和彈道測試的結(jié)果顯示于下表n中。實施例9用苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATON⑧DU07)彈性粘合劑的環(huán)己烷溶液將與對比實施例3中所述相同的高強度聚乙烯/芳族聚酰胺纖維氈片兩表面涂布，然后干燥。所述粘合劑按照ASTMD638-03測定的彈性才莫量為200psi(1.38MPa)。將所得涂布氈片放在兩塊0.00035in(0.0089m邁)厚線形低密度聚乙烯膜之間。將涂布氈片夾在塑料膜之間的集合體放入壓機中并在U6。C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將兩表面上有塑料膜且氈和塑料膜之間有粘合劑的本發(fā)明層壓材料從壓機中取出并冷卻到室溫。實施例10如實施例9制備15個層壓材料并將其以面對面疊置在一起。在尺寸為16inx16inx1.21in(41cmx41cmx3.07cm)、由未連才妄層壓材料疊層組成的本發(fā)明制品的邊緣部分夾住其邊緣并以與對比實施例1中所述相同的方式對其進行彈道測試。所述制品的某些性能和彈道測試的結(jié)果顯示于下表n中。本發(fā)明組合體背面變形減小。對比實施例4得自HoneywellInternationalInc.的GOLDFLEX③材料為由四層在基體中的單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度芳族聚酰胺纖維組成、在兩外表面結(jié)合有塑料膜的纖維復(fù)合材料軟裝曱材料。將17片GOLDFLEX⑧材料以面對面疊置在一起以制得尺寸為16inx16inx0.216in(41cmx41cmx0.549cm)、面密度為4.11kg/m2的制品。在GOLDFLEX⑧材料疊層邊緣部分夾住其邊緣并按照對比實施例1中所述對其進行彈道測試。結(jié)果如下V50:511m/secSEA:35J-m2/Kg實施例11面對面疊置在一起。將8片GOLDFLEX⑧在基體中的單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度芳族聚酰胺纖維片以面對面疊置在一起。如圖5中所示將本發(fā)明層壓材料疊層50和GOLDFLEX⑧纖維復(fù)合材料片疊層60背對背結(jié)合在一起以形成本發(fā)明制品500。所述制品尺寸為16inx16inx0.216in(41cmx41cmx0.549cm)、面密度為3.66kg/m2。在所述制品邊緣部分夾住其邊緣并按照對比實施例1中所述對其進行彈道測試。射彈70進入所述制品的本發(fā)明層壓材料側(cè)。結(jié)果如下V50:582m/secSEA:51J-m2/Kg表D本發(fā)明制品的性能和彈道性能纖維50。/o重量聚乙烯(SPECTRA⑧1000):50%重量芳族聚酰胺(TWARON②HT)纖維強度38g/d:25g/d^豆纖纟1I長度3.0in(7.6cm)單氈片的面密度0.0486lb/ft2(0.24Kg/m2)層壓材料或氈片數(shù)目15薄膜LLDPE,0.00035in(0.0089mm)射彈17gr.FSP'<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>實施例12材料并將其面對面疊置在一起。將8片GOLDFLEX⑧單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度芳族聚酰胺纖維在基體中的片以面對面疊置在一起。如圖5中所示將本發(fā)明層壓材料疊層和GOLDFLEX⑧片疊層背對背結(jié)合在一起以形成尺寸為16inx16inx0.391in(41cmx41cmx0.993cm)、面密度為4.10kg/n^的本發(fā)明制品。在所述制品邊緣部分夾住其邊緣并按照對比實施例1中所述對其進行彈道測試。射彈70進入所述制品的本發(fā)明層壓材料側(cè)。結(jié)果如下V50:520m/secSEA:36J-m2/Kg對比實施例5將26塊與對比實施例1中所述相同的高強度聚乙烯纖維氈片面對面疊置在一起，在邊緣部分夾住其邊緣并按照NIJStandard01150.00Sept.2000采用PI刀和"工程釘"對其進行防刺性測試。結(jié)果顯示于表in中。對比實施例6將30片GOLDFLEX⑧單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度芳族聚酰胺纖維在基體中的片以面對面疊置在一起，在邊緣部分夾住其邊緣并按照NIJStandard01150.00，S印t.2000采用Pl刀和"工程釘"對其進行防刺性測試。結(jié)果顯示于表in中。實施例13用苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATON⑧D1107)彈性粘合劑的環(huán)己烷溶液將與對比實施例1中所述相同的高強度聚乙烯纖維氈片兩表面涂布，然后干燥。將所得氈放在兩塊0.010in(0.254mm)厚聚碳酸酯塑料膜之間。將氈片夾在塑料膜之間的集合體放入壓機中并在116°C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將兩表面上有塑料膜的本發(fā)明層壓材料從壓機中取出并冷卻到室溫。如圖5中所示將所得層壓材料和30片GOLDFLEX⑧材料疊層背對背放置以形成本發(fā)明制品。按照NIJStandard01150.00,Sept.2000采用Pl刀對該制品進行防刺性測試。按照NUStandard01150.00,Sept.2000采用"工程釘"對第二個相同制品進行測試。本發(fā)明層壓材料面對該威脅。結(jié)果顯示于表III中。實施例14以與實施例13中所述相同的方式制備兩個本發(fā)明層壓材料并以面對面疊置在一起。如圖3中所示將所得層壓材料疊層與30片GOLDFLEX⑧材料疊層背對背疊置在一起以形成本發(fā)明制品。按照NIJStandard01150.00,Sept.2000采用Pl刀對該制品進行防刺性測試。按照NIJStandard01150.00,S印t.2000采用"工程釘"對第二個相同制品進行測試。本發(fā)明層壓材料面對該威脅。結(jié)果顯示于表in中。實施例15以與實施例13中所述相同的方式制備四個本發(fā)明層壓材料并以面對面疊置在一起。如圖3中所示將所得層壓材料疊層與30片GOLDFLEX⑧材料疊層背對背疊置在一起以形成本發(fā)明制品。按照NIJStandard01150.00,S印t.2000采用Pl刀對該制品進行防刺性測試。按照NUStandard01150.00,Sept.2000采用"工程釘"對第二個相同制品進行測試。本發(fā)明層壓材料面對該威脅。結(jié)果顯示于表ni中。本發(fā)明這些制品滿足NIJStandard01150.00，Sept.2000防護水平I防刺性要求。實施例16用苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATOND1107)彈性粘合劑的環(huán)己烷溶液將與對比實施例1中所述相同的高強度聚乙烯纖維氈片兩表面涂布，然后干燥。將所得氈放在兩塊0.005in(0.127mm)厚聚酯塑料膜之間。將氈片夾在塑料膜之間的集合體放入壓機中并在116°C、200psi(1.38MPa)壓縮1小時。結(jié)束時，將兩表面上有塑料膜的本發(fā)明層壓材料從壓機中取出并冷卻到室溫。以相同的方式制備另外兩個本發(fā)明層壓材料并將所述三個層壓材料面對面疊置在一起。如圖5中所示將層壓材料疊層和30片GOLDFLEX⑧材料背對背疊置以形成本發(fā)明制品。按照NUStandard01150.00,Sept.2000采用PI刀對該制品進行防刺性測試。本發(fā)明層壓材料面對該威脅。采用PI刀的結(jié)果顯示于表III中。實施例17以與實施例16中所述相同的方式制備四個本發(fā)明層壓材料并以面對面疊置在一起。如圖5中所示將層壓材料疊層與30片GOLDFLEX⑧材料疊層背對背疊置在一起以形成本發(fā)明制品。按照NIJStandard01150.00,Sept.2000采用"工程釘"對該制品進行防刺性測試。本發(fā)明層壓材料面對該威脅。結(jié)果顯示于表III中。可以看出本發(fā)明制品比氈材料更抗刺入器具穿透。抵抗"工程釘，，的穿透深度滿足以下不等式穿透深度，mnK220/制品面密度，Kg/m2實施例18如實施例5中所述制備13個本發(fā)明層壓材料。將層壓材料面對面疊置在一起。將疊層i丈入壓機中并在116。C下施加2000psi(13.8MPa)壓力1小時以將所述層壓材料粘合在一起。將本發(fā)明制品從壓機中取出并冷卻到室溫。認為該制品的防彈性和/或防刺性類似于實施例6中所見。實施例19通過將8片GOLDFLEX⑧材料疊置在一起并在壓機中在120。C施加1000psi(6.9MPa)壓力1小時將它們粘合在一起來制備剛性板。如實施例3中所述制備6個本發(fā)明層壓材料并與剛性板疊置在一起以制得本發(fā)明制品。認為該制品的防彈性(本發(fā)明層壓材料面對威脅)會與實施例11的防彈性類似。實施例20通過將8片GOLDFLEX㊣材料疊置在一起并在壓機中在120。C施加1000psi(6.9MPa)壓力1小時將它們粘合在一起來制備剛性板。如實施例5中所述制備6個本發(fā)明層壓材料，然后在120。C施加1000psi(6.9MPa)壓力1小時將它們粘合以及與剛性板粘合在一起來制備本發(fā)明制品。認為該制品的防彈性(本發(fā)明層壓材料面對威脅)會與實施例11的防彈性類似。表III按照NIJ-STD-0115.00的防刺性穿入物能量36±0.5焦<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>(PC):在本發(fā)明層壓材料上的聚碳酸酯塑料膜(PET):在本發(fā)明層壓材料上的聚酯塑料膜實施例21如實施例3中所述制備13個本發(fā)明層壓材料并將其面對面疊置在一起。將0.25英寸(0.635cm)厚氧化鋁陶瓷板與層壓材料疊置在一起制得本發(fā)明制品。認為該制品的防彈性(所述陶瓷板面對威脅)會優(yōu)于實施例4的防彈性。實施例22如實施例3中所述制備13個本發(fā)明層壓材料并將其面對面疊置在一起。將苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATON⑧D1107)彈性粘合劑的環(huán)己烷溶液施加到0.25英寸(0.635cm)厚氧化鋁陶覺板并干燥。將陶瓷板施加到層壓材料疊層(粘合劑面朝下)并在壓機中在120。C施加1000psi(6.89MPa)壓力1小時將層壓材料和陶瓷板粘合在一起制得本發(fā)明制品。認為該制品的防彈性(所述陶瓷板面對威脅)會優(yōu)于實施例4的防彈性。已如此相當充分詳細地對本發(fā)明進行描迷，應(yīng)理解不必嚴格遵守這種細節(jié)，而且本領(lǐng)域中技術(shù)人員可想起其他變化和改進，這些都屬于附錄權(quán)利要求書定義的本發(fā)明范圍。權(quán)利要求1.一種獨立層壓材料，所述層壓材料包括(a)具有兩個側(cè)面并基本由一種或多種按照ASTMD2256-02測定的韌度等于或大于約17克/旦的高強度纖維組成的壓縮氈片；(b)粘合到所述氈片一個側(cè)面的塑料膜；和(c)任選位于所述氈片表面和所述塑料膜之間的粘合劑。2.權(quán)利要求1的層壓材料，所述層壓材料的面密度為約0.1Kg/m2-約2Kg/m2。3.權(quán)利要求1的層壓材料，所述層壓材料的密度為約0.05g/cm3-約1.5g/cm3。4.權(quán)利要求1的層壓材料，其中所述高強度纖維選自聚烯烴、聚芳酰胺、聚苯并唑、聚乙烯醇和聚(2,6-二咪唑并[4，5-b4，,5，-e]亞吡"夂基-l,4(2,5-二羥基)亞苯基〉(PIPD)纖維。5.權(quán)利要求4的層壓材料，其中所述高強度纖維選自聚乙烯、聚對苯二甲酰對苯二胺、聚苯并嗯唑(PBO)和聚(2,6-二咪唑并[4,5-b4，,5，-e]亞吡咬基-l,4(2,5-二羥基)亞苯基〉(PIPD)纖維。6.權(quán)利要求1的層壓材料，其中至少一種所述高強度纖維由長度為約1英寸-約10英寸(2.5-25cm)的不連續(xù)長絲組成。7.權(quán)利要求1的層壓材料，其中所述塑料膜選自聚烯烴、聚酰胺、聚碳酸酯、離聚物、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚酯和聚氨酯膜。8.權(quán)利要求1的層壓材料，其中所述塑料膜厚度為約0.008毫米-約1毫米。9.權(quán)利要求1的層壓材4+,所述層壓材料按照ASTM747-93測定的表觀彎曲模量小于約10psi(69KPa)。'10.權(quán)利要求1的層壓材料，所迷層壓材料按照ASTM747-93測定的表觀彎曲模量小于約5psi(34.5KPa)。11.權(quán)利要求1的層壓材料，所述層壓材料按照ASTM747-93測定的表觀彎曲模量小于約2psi(13.8KPa)。12.權(quán)利要求1的層壓材料，其中所述粘合劑為按照ASTMD638-03測定的彈性模量小于約41.3MPa的彈性材料。13.權(quán)利要求l的層壓材料，其中所述粘合劑占所述層壓材料的約1-約10%重量。14.一種制品，所述制品包含以面對面關(guān)系疊置在一起的兩個或多個權(quán)利要求1的層壓材料，其中所述層壓材料僅在邊緣部分連接。15.權(quán)利要求12的制品，其中所述層壓材料未連接。16.—種制品，所述制品包含以面對面關(guān)系粘合在一起的兩個或多個權(quán)利要求11的層壓材料。17.權(quán)利要求12的制品，所述制品抵抗MIL-P-46593A描述的17格令(U克)碎片模擬射彈，V50速度為至少約1800ft/秒(549m/秒)，比能吸收(SEA)為至少約50J-m2/Kg，并且V50速度下按照MIL-STD662E測定的背面變形小于約55mm。18.權(quán)利要求12的制品，所述制品滿足NIJStandard01150.00的防護水平1防刺性要求。19.權(quán)利要求12的制品，其中抵抗撞擊能為36焦的"工程釘"威脅，按照NUStandard01150.00Sept.2000測定的穿透深度，單位為亳米，滿足以下不等式穿透深度，mnK220/制品面密度，Kg/m2。20.—種制品，所述制品包括(a)—個或多個權(quán)利要求1的層壓材料；(b)—個或多個纖維層，所述纖維層選自高強度纖維的機織片、單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維在基體中的片、單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維層壓在塑料膜的片，所述高強度纖維的韌度為至少約17g/d;在一起。21.—種制品，所述制品包括(a)—個或多個權(quán)利要求1的層壓材料；(b)剛性板，所述剛性板選自以下(i)粘合在一起的機織高強度纖維在基體中的片；(ii)粘合在一起的單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維在基體中的片；(iii)粘合在一起的單軸排列和交叉鋪網(wǎng)高強度纖維層壓在塑料膜的片；置在一起。22.權(quán)利要求21的制品，其中權(quán)利要求1的所述層壓材料粘合在一起并粘合到所述剛性板。23.—種制品，所述制品包括(a)—個或多個權(quán)利要求1的層壓材料；(b)剛性板，所述剛性板選自陶瓷、玻璃、金屬填充復(fù)合材料、陶瓷填充復(fù)合材料、玻璃填充復(fù)合材料和金屬陶資；其中所述剛性板和權(quán)利要求1的所述層壓材料以面對面關(guān)系疊置在一起。24.權(quán)利要求23的制品，其中所述權(quán)利要求1的層壓材料粘合在一起并粘合到所述剛性板。全文摘要本發(fā)明涉及層壓氈片及其組合體，所述層壓氈片及其組合體由于本身沖擊吸收、防彈性、防穿透性而有用并可用于防碎層、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其他應(yīng)用。文檔編號B32B27/12GK101223030SQ200680025841公開日2008年7月16日申請日期2006年5月12日優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日發(fā)明者A·班特納加,H·L·小默里,L·L·沃納申請人:霍尼韋爾國際公司