单向层合物及其制备系统、无纬布及防护制品的制作方法_5

文档序号:10256564阅读:来源:国知局
或条带存在一定的偏差,所谓的边缘紧密相邻而无缝隙是指在一定偏差允许范围内,边缘紧密相邻而无缝隙。通过将多片超高分子量聚乙烯薄膜或条带铺设呈无缝隙的单层,有利于提高单向层合物的紧密性。可选的,任二片相邻的所述超高分子量聚乙烯薄膜或条带之间也可以留有很小的间隙,所述间隙小于或等于10mm,这样的间隙可使单向层合物具有一定的紧密性的同时,还有利于降低制备工艺的精度要求。进一步的,所述间隙小于或等于5mm,较佳的,所述间隙小于或等于3mm,优选的,所述间隙小于或等于2mm,通过对任二片相邻的超高分子量聚乙烯薄膜或条带的间隙允许参数的设置,可在制备工艺精度和单向层合物性能之间获得较好的平衡点。由于超高分子量聚乙烯薄膜或条带尺寸有一定的偏差,如所述超高分子量聚乙烯薄膜或条带的宽度存在一定的偏差,本申请实施例在某一单层中所述的任二片相邻的超高分子量聚乙烯无间隙或有很小的间隙,都是相对超高分子量聚乙烯薄膜或条带的宽度偏差容许范围而言,所述宽度偏差容许低于2mm,较佳的,所述宽度偏差容许低于1mm,优选的,所述宽度偏差容许低于0.2mm,通过对超高分子量聚乙烯薄膜或条带的单向层合物制备原材料的严格筛选,有利于提高工艺的精度控制。此外,任二片相邻的所述超高分子量聚乙烯薄膜或条带重叠多少,可根据超高分子量聚乙烯薄膜或条带的宽度确定,如重叠部分不超过超高分子量聚乙烯薄膜或条带的宽度的一半,如重叠部分小于50mm,较佳的,重叠部分小于30mm,再较佳的,重叠部分小于10mm,进一步较佳的,重叠部分小于5mm。可见,每个单层的制备方法非常灵活,精度要求较低,利于降低设备购置成本。
[0117]采用本申请实施例提供的任一技术方案形成任一单层过程中,可选的,可通过一定的张力控制使得各超高分子量聚乙烯薄膜或条带处于伸直且无褶皱的状态,例如,形成任一单层过程中,可在一所述超高分子量聚乙烯薄膜或条带的两端施加0.1克/旦?8克/旦的张力,以在不损伤超高分子量聚乙烯薄膜或条带性能的基础上,伸直铺展所述超高分子量聚乙烯薄膜或条带,由此避免因超高分子量聚乙烯薄膜或条带未伸直或发生褶皱而影响单向层合物各层间的结合。进一步的,所述张力为0.4克/旦?5克/旦,优选的,所述张力为
0.5克/旦?3克/旦,通过对张力控制参数不断优化,可进一步改善超高分子量聚乙烯薄膜或条带表面处理的铺设质量,由此实现单向层合物的各个单层相互间无松弛、无滑移、无褶皱铺层和粘合的效果,提高所制备的单向层合物的整体性能。
[0118]需要说明的是,本申请实施例提供的任一种单向层合物的制备方法可基于本申请实施例提供的任一种单向层合物的制备系统实现,也可基于与本申请实施例提供的任一种单向层合物的制备系统不完全相同但具有相似功能的系统实现,本申请实施例在此不再赘述。应当理解,本申请作为一个整体呈现,在单向层合物制备过程中涉及到的选材、控制、设备间协同控制等各方面,方法实施例中未尽的描述可参考如本申请其他实施例的描述,反之亦然,不再赘述。
[0119]如图3所示,本申请实施例还提供了一种单向层合物,所述单向层合物包括分别平行且粘合的多个单层,其中,多个所述单层中任二个相邻的所述单层以至少一涂布有胶合剂的面为相邻面、且一所述单层的各邻区与相邻的另一所述单层的各邻区彼此错开,任一所述单层采用依次连续铺展多片超高分子量聚乙烯薄膜或条带的方式制得,每二片连续铺展的所述超高分子量聚乙烯薄膜或条带的相邻处为一所述邻区,且至少一所述单层的至少一面涂布有所述胶合剂。
[0120]所述单向层合物制备工艺简单易行,生产效率高,对设备精度要求较低,有利于降低设备购置成本。所述单向层合物结构简单,每个单层是由多片超高分子量聚乙烯薄膜或条带处于沿同一方向的伸直状态形成的,单层柔软,具有较高的抗拉强度;通过以至少一涂布有所述胶合剂的面为相邻面,在一所述单层的各所述邻区与相邻的另一所述单层的各所述邻区彼此错开、多个所述单层平行且任二个相邻的所述单层至少局部重叠的状态下,将多个所述单层粘合而得到的所述单向层合物,(如粘合之后,一单层中如二个相邻超高分子量聚乙烯薄膜或条带之间的缝隙等邻区,可通过相邻的另一单层弥补等)使得得到的所述单向层合物整体性好,利于后道应用加工。此外,本申请实施例单向层合物的每个单层的制备过程中,是将超高分子量聚乙烯薄膜或条带作为一个整体进行处理,结构整体性好、制备工艺简单,省去了对多根纤维丝进行分别整理的复杂工艺,明显降低了薄膜或条带的表面产生毛刺的概率,也明显降低薄膜或条带内部出现断丝、扭曲、缠绕等现象的概率,由此有利于保证所制备的单向层合物获得强度、防弹等方面的较高性能。
[0121]从制备系统的角度而言,所述单向层合物可基于本申请实施例提供的任一种单向层合物的制备系统制备而得,或者,所述单向层合物可基于与本申请实施例提供的任一种单向层合物的制备系统不同但具有相似功能的系统制备而得;从制备方法角度而言,所述单向层合物可基于本申请实施例提供的任一种单向层合物的制备方法制备而得,或者,所述单向层合物可基于与本申请实施例提供的任一种单向层合物的制备方法不同但具有相似步骤的方法制备而得;所述单向层合物的进一步可选结构、材料、制备方法和系统等方面可参见本申请其他实施例的相应记载,不再赘述。
[0122]如图6所示,本申请实施例还提供了一种无玮布,所述无玮布由至少二片单向层合物以一定的交叉角度叠合为一体,所述单向层合物为本申请实施例提供的任一种单向层合物,任二片相邻的所述单向层合物的交叉角度为0-180度之间的任一角度,例如,相邻的所述单向层合物的交叉角度可包括但不限于O度、30度、45度或90度等。
[0123]本申请实施例提供的无玮布重量轻,具有较好的防弹、防穿刺等性能,可广泛应用于如防弹插板、防弹头盔、装甲背衬、直升机座椅、舱门或其他类型的防护制品等防护制品中。
[0124]可根据无玮布的用途选择不同的角度叠合相邻单向层合物,本申请实施例对此并不限制,实现方式非常灵活,可选的,任二片相邻的所述单向层合物的交叉角度为10-120度,进一步的,任二片相邻的所述单向层合物的交叉角度为30-100度,优选的,二片相邻的所述单向层合物的交叉角度为45-90度。任不同二片相邻的所述单向层合物的交叉角度可以相同或不同,例如,一可选的无玮布包括N片交叉叠合的单向层合物,N片单向层合物可依次呈“O度一 90度一 O度一 90度……”交替变化,也可依次呈“O度一 30度一 45度一 90度……”依次递增,由此提高无玮布抗冲击、防弹等性能。单向层合物之间叠合的实现方式可采用但不限于重叠设置并热压粘结的方式,方法简单易行,层间粘结牢固。
[0125]进一步的,本申请实施例还提供了一种防护制品,所述防护制品包括本申请实施例提供的任一种单向层合物或任一种无玮布,所述防护制品可包括但不限于以下一种或多种:防弹插板、防弹头盔、装甲背衬、直升机座椅、舱门或其他类型的防护制品等,测试表明,采用所述单向层合物或所述无玮布制备的防护制品具有优良的抗冲击性能和防弹性能。
[0126]实施例1
[0127]采用超高分子量聚乙烯薄膜来制备单向层合物,其中超高分子量聚乙烯薄膜宽度为120mm,厚度为0.025mm,线密度为19000D,断裂强度为27克/旦,拉伸模量为1600克/旦,断裂伸长率为1.9%。单层所需的超高分子量聚乙烯薄膜的片数可根据所需的单层的宽度以及单根超高分子量聚乙烯薄膜的宽度确定,如可将32片上述超高分量聚乙烯薄膜紧密相邻平行铺展形成一单层;分别制备二个单层之后,对每个单层的下表面采用微凹涂布的方式涂覆胶合剂,胶合剂选用Kraton D1161,上胶量为5.8% ;在一所述单层的各邻区与另一所述单层的各邻区彼此错开、二个所述单层平行且至少局部重叠的状态下将二个单层粘合为一单向层合物。
[0128]选取216片上述单向层合物,相邻二片单向层合物以0°/90°交叠,经过热压制成防护板材,由此制得防护制品A。经测试,防护制品A的面密度为6.5Kg/m2。采用7.62mm专用发射器配1.1g破片,对该防护制品A进行检测,测得穿透概率为50% (V50)时所述破片的平均着靶速度为715m/s。
[0129]选取700片上述单向层合物,相邻二片单向层合物以0°/90°交叠,经过热压制成板材,由此制得防护制品B。防护制品B的面密度为21Kg/V ο按照GA141-2010标准对防护制品B进行性能测试,测试弹速为745m/s,经过测试,测得防护制品B的防弹性能能够满足GA141 5级标准。
[0130]实施例2
[0131]采用超高分子量聚乙烯条带来制备单向层合物,每片超高分子量聚乙烯条带宽度为50mm,厚度为0.012mm,线密度为5000D,断裂强度为29克/旦,拉伸模量为1800克/旦,断裂伸长率为1.7%。单层所需的超高分子量聚乙烯条带的片数可根据所需的单层的宽度以及单根超高分子量聚乙烯条带的宽度确定,如可将24片上述超高分量聚乙烯条带以很小间隙(小于2mm)依次平行铺展形成一单层;分别制备二个单层之后,对至少一单层的下表面采用微凹涂布的方式涂覆胶合剂,胶合剂选用水性聚氨酯乳液,上胶量为10%;在一所述单层的各邻区与另一所述单层的各邻区彼此错开、二个所述单层平行且至少局部重叠的状态下将二个单层粘合为一单向层合物。
[0132]选取96片上述单向层合物,相邻二片单向层合物以0°/90°交叠,经过热压制成防护板材,由此制得防护制品C。经测试,防护制品C的面密度为5.8Kg/m2。采用7.62mm专用发射器配51式7.62mm增减药弹,对该制品进行检测,测得穿透概率为50% (V50)时所述破片的平均着靶速度为660m/s。
[0133]选取55片上述单向层合物,相邻二片单向层合物以0°/90°交叠,经过热压制成防护板材,由此制得防护制品D。防护制品D的面密度为3.3Kg/m2。按照NIJ0101.04中ΙΠΑ级要求进行测试,弹速为436m/s。经过测试,测得该防护制品D防弹性能能够满足NIJ 0101.04ΙΠΑ级要求。
[0134]实施例3
[0135]采用超高分子量聚乙烯薄膜来制备单向层合物,其中超高分子量聚乙烯薄膜宽度为120mm,厚度为0.025mm,线密度为19000D,断裂强度为27克/旦,拉伸模量为1600克/旦,断裂伸长率为1.9%。单层所需的超高分子量聚乙烯薄膜的片数可根据所需的单层的宽度以及单根超高分子量聚乙烯薄膜的宽度确定,如可将5片上述超高分量聚乙烯薄膜紧密相邻平行铺展形成一单层;分别制备二个单层之后,对每个单层的下表面采用微凹涂布的方式涂覆胶合剂,胶合剂选用水性聚氨酯乳液,上胶量为8.5%;在一所述单层的各邻区与另一所述单层的各邻区彼此错开、二个所述单层平行且至少局部重叠的状态下将二个单层粘合为一单向层合物。
[0136]选取150片上述单向层合物,各单向层合物依次以0°/45° /90°...交叠,经过热压制成防护板材,由此制得防护制品E。经测试,防护制品E的面密度为9Kg/m2。采用GA141-2010警用防
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