[发明专利]由粉末生产聚合物带的方法

说明书

本发明涉及生产非纤维拉伸聚合物带的方法，所述方法包括以下步骤：a)将聚合物粉末在压机中压实以形成压实的聚合物床；b)将所述压实的聚合物床压延以形成取向的聚合物带；和c)将所述取向的聚合物带拉伸以形成高度取向的聚合物带；其特征在于步骤a)包括在一定温度和压力下将所述聚合物粉末压实，所述温度和压力使得通过DSC测量0.1至20重量％的所述聚合物粉末是熔融的。本发明还涉及能够通过上述方法获得的带，以及包含这种带的单层、多层材料片材和防弹制品。

本发明涉及通过在压机中将聚合物粉末压实来生产聚合物带的方法，其中一部分聚合物在压实期间是熔融的。本发明还涉及包含所述聚合物带的单层、多层材料片材和防弹板材。

压实聚合物粉末并拉伸以形成带是公知的。其一个例子从WO2009/153318 A1中已知，其中描述了使用等压压机压实超高分子量聚乙烯的方法。WO2009/153318 A1教导必须除去空气以产生高理论密度的均匀带。这可以消除带中的缺陷，缺陷可能妨碍拉伸。尤其教导施加至少6MPa的压力以实现具有高拉伸强度的带。然而，为了保持拉伸强度，关键的是，在聚合物加工过程中的任何时刻都不能将其温度升高到高于其熔点。

现有技术中的长期教导是不将带加热到制造它们的聚合物粉末的熔点以上。当使用解缠的(disentagled)或高度解开的聚合物(例如超高分子量聚乙烯)时，这尤其是一个问题。在那些情况下，熔融会引起聚合物链缠结(entangle)，导致体积迅速且不可逆转的增加且密度降低。熔融的聚合物在冷却时可重结晶，但晶体结构中的不均匀性将保持不变。这种不均匀性导致包含这种缠结链的带的可拉伸性降低。

本领域存在的问题是压实和拉伸的聚合物带不表现出对彼此高的粘附性。为了容易地处理由所述带制造的单层，要求在相邻的带层之间具有粘附性。这在包括带的单层的层叠物的防弹板材的生产和性能方面也是有益的。在生产常规聚合物带时，聚合物粉末通常被压实和拉伸以形成相对均匀的带材，并且只有在熔融或只有使用粘合剂时，才会形成对其他带的强结合。然而，已知熔融会降低所产生的带的拉伸强度。这在防弹应用中是不希望的。

WO2006/002977 A1描述了一种柔性防弹组件，其中相邻的层通过包括缝合的各种方法在其表面上的多个点处连接。当组件后侧上5至50质量％的层连接时，发现背面变形减少。WO2006/002977 A1没有描述通过聚合物带的熔融或部分熔融来使相邻的层结合。

通常，使用粘合剂将带彼此粘合。然而，粘合剂的存在也有缺点。WO2013/131996A1描述了一种复合板，其中板的相邻层具有作为粘合剂施加的塑性体。通过在热和压力下压制各层来形成板。它可以被用作防弹材料。这种板的缺点是添加了额外重量的塑性体，其不提供额外的拉伸强度。因此，对于给定重量的板来说能量吸收减少。这种方法的另一个缺点是多层材料片材的制造方法的复杂性。

US 5628946描述了一种生产聚合物片材的方法，其中取向的聚合物的纤维集合体在一定温度下被热压实，该温度使得纤维中一部分材料熔融。在冷却时，这再结晶成较低熔点的相，其起作用使纤维粘合在一起成为连贯的聚合物片材。纤维的核心保持完整。因此，片材通过如下来形成：首先生产强纤维，然后使它们熔融，以使它们结合在一起。为了获得良好的结合，要求熔融的最小比例为5％，优选为10％。此量是在压实时填充纤维之间的空间并因此生产出不含有残存空气的产品所需要的。基质可以再次熔融以使多层材料中的相邻聚合物带结合。该方法的缺点是纤维的熔融部分以不同的非扩链的晶体形式重结晶，因此纤维显示出拉伸强度的显著降低。

像用于压实聚合物粉末的其他已知方法一样，WO 2009/153318的方法在实现聚合物粉末的均匀压实方面效率低。进一步观察到，用已知方法获得的压实的聚合物粉末显示出压实的粉末密度较低的区域。这种较低密度的区域可能以有害的方式影响通过进一步加工压实的聚合物粉末而获得的各种产品的机械性能。例如，它们可以在拉伸聚合物带时引起开裂。这种开裂会导致带中的弱的点或者甚至破裂。

本发明的一个目标可以是提供以较小的程度显示出所提到的缺点的聚合物带。