[发明专利]用于软弹道用途的高密度单向织物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年1月17日提交的美国临时申请No.61/587,310的优先权。

技术领域

本申请涉及防弹物品(ballistic resistant articles)，特别是用于防护用途的高性能纤维和树脂层合体。

背景技术

多层复合材料能够用于许多用途，包括例如防弹物品。防弹物品能够由在基体材料中包含纤维的织造或非织造织物或其组合的层制成。使纤维在单一方向上取向的单向(UD)织物能够用于弹道物品(ballistic articles)。

发明内容

公开了弹道物品，其具有单向织物的至少一个片材。该单向织物包括具有大于2000dtex的线性质量密度(linear mass density)的纤维并且该至少一个片材的每个片材中的纤维的总面密度(arealdensity)大于100g/m²。

另一方面中，弹道物品包括两个片材。每个片材在苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物基体材料中包括对-芳族聚酰胺纤维。纤维的线性质量密度大于2000dtex和每个片材中纤维的面密度大于100g/m²。该物品具有大于500m/s的用.44Magnum Speer子弹进行的弹道性能测试的V₅₀值，和大于430m/s的用9mm Remington或.357Magnum Remington子弹进行的弹道性能测试的V₅₀值。

附图说明

由以下详细的说明，公开的实例的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得清楚。如下能够对详细说明的附图简要地说明。

图1表示2-层单向织物结构体(construction)的示意例。

图2表示对于各种单向结构体的变形弹体(deforming projectiles)的弹道测试结果。

具体实施方式

单向(UD)结构体例如用于防弹物品的那些能够具有一层或多层，其中每层包含沿单向取向并且用基体材料浸渍的纤维。形成UD层时，将纤维铺展以确保在整个材料中均匀的纤维和长丝分布。

UD层的形成过程中，振动能够用于将纤维或长丝均匀地铺展。例如，能够使纤维或长丝在铺展单元上通过，该铺展单元包括至少一个杆和沿该杆的长度的至少一个振动单元。该振动单元能够使该杆相对于纤维长度水平地、竖直地或者以两方向的组合振动。振动杆的使用能够使得改善较密纤维的铺展。振动单元能够为气动的、电磁的或者另一类型的振动单元。能够使用非刚性底座例如橡胶底座将该杆安装在边缘以允许较好的振动。

图1表示具有层20a、20b的2-层UD结构体的实例。层20a和20b具有彼此相差90°的纤维取向偏移。每层在基体材料26中包含纤维24。通过施加热和压力以确保层彼此之间的适当粘合从而能够实现交叉叠层。UD结构体也能够具有在外表面上层合的膜22。通过带式层压机能够进行层合，该带式层压机施加热和压力以确保膜的适当的粘合。对于软装甲弹道(soft-armor ballistics)用途，能够使用2-层0°/90°或4-层0°/90°/0°/90°UD结构体，其中“0°/90°”表示具有纤维取向彼此90°偏移的两层堆叠的UD片材。例如，图1的UD结构体10可能是2-层0°/90°结构体。

形成具有低纤维面密度，例如，具有小于50g/m²的面密度的UD层需要在生产过程中在整个纤维铺展过程中进一步的控制。铺展过程的控制对于较厚UD单层的生产不那么重要。而且，为了实现所需的UD-基弹道结构体重量，其典型地为1.0lbs/ft²(4.8kg/m²)，如果纤维具有低的面密度，则结构体所需的UD单层的数目增加。增加的UD单层的数目使得附加的制造步骤成为必需并且招致额外的制造成本。此外，具有较高线密度的纱线与具有较低线密度的纱线相比，能够较便宜并且吸收较少的水。

使用高面密度单向(UD)结构体发现了对于变形弹体令人惊奇的弹道优势。一个实例中，UD结构体能够由对-芳族聚酰胺纤维，例如以商品名可得的那些制造，并且树脂基体能够为共聚物树脂例如以商品名Prinlin HV(例如Prinlin B7137HV)可得的共聚物树脂。另一实例中，UD结构体能够涂布有聚乙烯(PE)膜。