專利名稱：強化多層織物及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種強化多層織物及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的織物尤其適于生產(chǎn)防彈背心、防護帽和任何其它保護軍需品、碎片等的鈍化物件。
眾所周知，傳統(tǒng)的保護織物包括兩層或多層疊置的線，其中每層的線相互平行。
在這兩層之間，還設有第三接合層如一種熱塑性、熱固性膜、毛氈或樹脂。
該兩線層還通過紡織原料的接結線連接在一起，接結線使兩層的線在交叉點接結。這樣的接結線即便在壓實階段之后也仍然在產(chǎn)品中看得見。
該織物的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法具有一個兩層或多層的織造階段和一個隨后的壓縮或壓實階段，其中，在織造階段中同時插入接合層。由于疊置層并不相互連接，且在任何情況下都大大阻礙了滑動，所以這樣獲得的織物具有高的沖擊強力。
事實上，當織物受到?jīng)_擊時，其纖維裂開，這樣總的一來，它們就吸收射彈的能量。不過，已注意到，在某些情況下，當織物被射彈擊中時，其特性與所設想及在前面描述的情況不同。尤其是，在某些情況下，射彈雖然沒有使兩疊置層之間發(fā)生滑動，但卻使構成每層線的原纖維實際上無摩擦地相互滑過。這種現(xiàn)象大大減少了纖維的斷裂功，也就大大減少了纖維能通過斷裂而吸收的子彈動能。此外，有時射彈沒有導致兩疊置層之間發(fā)生滑動，但卻使線分離并穿過織物而使織物分裂。實際上，織物分裂時并未吸收子彈的動能，也就是說，沒有相同的纖維被壓縮并斷裂。而且，織物并不很平整，因為在織造階段后仍處在織物中的接結線防止織物在隨后的壓縮階段中被均勻壓實。因此形成的織物就會在兩層線與接結線之間的交叉點處收縮。
因此，本發(fā)明的一個目的在于通過產(chǎn)生一種強化多層材料來克服上述的技術缺陷，其中，構成每根線的原纖維不可能相互滑過或不可能在任何情況下高摩擦地相互滑過。
本發(fā)明的另一個目的在于產(chǎn)生這樣一種強化多層材料，其中，構成單層的線不會因為射彈的作用相互挪開。這樣一來，由于纖維不移動，織物就不可能松散，因子彈斷裂的纖維便吸收子彈的動能。
本發(fā)明的又一個目的在于產(chǎn)生這樣一種多層織物，即，其基本上是均勻的，尤其是沒有接結線形成的許多收針(narrowings)。
本發(fā)明的再一個目的還在于產(chǎn)生一種制造所述類型的多層織物的方法。
本發(fā)明的還有一個目的在于產(chǎn)生這樣一種強化多層織物及其生產(chǎn)方法，即，其基本上簡單、安全、可靠。
本發(fā)明的這些和其它目的可通過生產(chǎn)一種如權利要求1所述的強化多層織物并詳述一種如權利要求10所述的方法來實現(xiàn)。
此外，本發(fā)明的其它特征被限定在從屬權利要求中。有利的是，本發(fā)明的強化多層織物相對輕且容易穿。此外，它所要求的層數(shù)相對于傳統(tǒng)織物需要的層數(shù)是有限的，但射彈的停止容量(stopping capacity)相等。
例如，可根據(jù)等級II NIJ 0101.03的規(guī)定節(jié)省15％的重量并僅產(chǎn)生9層而非11層來生產(chǎn)防彈背心，而11層對于使用已知織物在等級II內生產(chǎn)的背心是必要的。
本發(fā)明強化多層織物的其它特征和優(yōu)點及其生產(chǎn)方法將參照附圖通過下面例證性而非限制性的說明變得更加清楚，其中

圖1示出了本發(fā)明的能產(chǎn)生強化成品織物的未完成的織物的一部分的俯視圖，具有兩層疊置的平行纖維層；圖2示出了每層單纖維的放大剖面透視圖；圖3示出了沿圖1中線III-III形成的一個剖面；圖4示出了本發(fā)明成品織物的一個剖面；圖5示出了用本發(fā)明的織物制成的防彈背心的透視圖。
參見圖1-3，示出了在處于壓實階段之前的局部生產(chǎn)階段，即未完成的強化多層織物的一部分。該部分整體上由參考標號11表示。
未完成的織物11包括兩層線13的層12，線13都平行地位于每層12內。在一個例證性而非限制性的實施例中，一層12的線13改為相對于另一層12的線13被設定在不同的方向上并與之成90度的角。
一附加的接合層14被包括在該兩層12之間，其使層12保持在一起并防止層12相互滑過。此外，未完成的織物11還具有大量接結線15，其一起工作以使兩層12保持在一起不分散?；蛘撸咏Y線15使一層12的線13與另一層12的線13在所述線13的交叉區(qū)域線接結。
在本發(fā)明優(yōu)選的且是例證性而非限制性的實施例中，一接合層14被設置在兩層12之間，該接合層14由一種熱塑性或熱固性材料的薄皮或薄膜或毛氈或粉末構成?；蛘撸扛€13可被合適的樹脂預浸漬，且在這樣的情況下，中間薄皮或薄膜可有可無。尤其可從圖2看出，線13由大量交織的原纖維16組成而成形，并通過一種熱塑性或熱固性類型的樹脂基體17或其混合物連接在一起。該浸漬階段使構成線13的單個原纖維16能均勻地工作，從而阻止單根線13的原纖維16無摩擦地相互滑過。實際上，原纖維16之間的分層表面隨著斷裂功的增加而增大。接結線15由熱塑性或熱固性的材料或水溶性或可溶解在合適溶劑中的材料制成。圖4示出了終止生產(chǎn)過程時的成品織物，其中，本發(fā)明的織物整體上由參考標號18表示。
與已描述的部件相同或相似的部件使用相同的標號。尤其是，成品織物18包括兩層通過接合層14連接的線13的層12。單根線13的原纖維16沉陷在基體17中。顯然，成品織物18沒有接結線15，因為由熱塑性和/或熱固性材料或可溶解的材料制成的接結線15變成了層14的一部分或者被溶液去除。
本發(fā)明的織物18是通過如下所述的一種方法制得的，且其也是本發(fā)明的保護主題。本發(fā)明擬定了一個初始織造階段以形成具有接結線15的未完成織物11，接結線15由熱塑性或熱固性材料或水溶性或可溶解在合適溶劑中的材料制成?？稍谶B續(xù)式織造的已知多軸向機器上執(zhí)行該織造階段。
接著通過使用一種熱塑性或熱固性樹脂或其混合物在該階段后執(zhí)行未完成織物11的第二浸漬階段。
該第二階段是通過穿過一條總體或局部浸漬的浸漬線、噴霧或其它形式進行的。浸漬液體由一種包含使樹脂溶解或分散的液體的混合物構成。優(yōu)選該混合物包括一種溶劑比如酮、乙醇、芳烴溶劑或烴、水、石蠟或其混合物。
該混合物具有極低的粘度，這樣樹脂就能滲透到線13內，并在內部覆蓋所有的原纖維16，原纖維16構成織物中的單根線13。
在一個不同的實施例中，通過使一種熱塑性和/或熱固性材料與織物的兩面結合來進行浸漬。所施涂的樹脂量占線13重量的0.5％直至150％。不過，在優(yōu)選實施例中，所施涂的樹脂量為重量的0.5％-20％。在第三干燥階段中，織物在前一織物后通過一個烘箱或一條使溶劑蒸發(fā)的線路。在第四壓實階段中，織物在前一織物后在常規(guī)方法中的壓力和溫度下被壓制和壓實。例如，壓力可在105Pa和108Pa之間變化，而溫度可在25℃和250℃之間變化。最后，在第五方法階段中，成品織物18按規(guī)定的形狀和尺寸被切割?；蛘?，根據(jù)一個不同的方法實施例，線13通過采用一種可替換的并且基本上與前述用于織物18的浸漬方法相同的浸漬工序被預浸漬熱塑性和/或熱固性樹脂。在這樣的情況下，織造階段是在預浸漬階段后進行的，隨后進行前述的工藝階段。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，設在兩層12之間的薄膜或附加的接合層14具有的彈性模量至少比樹脂基體17的彈性模量大10％，從而防止層12相互滑過。
而且，插入層14必須僅浸漬單根線13的一部分以能完成其作用，該線13的部分放置在上層12上并與下層12的每根線13鄰接，與此同時使基體17浸漬線13的剩余部分也是重要的。
這樣一來，根據(jù)本發(fā)明，強化多層織物就獲得不間斷生產(chǎn)制造的防彈織物的特性，從而防止防彈線13相對應的兩層12相互滑過，并允許組成每根纖維線13的所有原纖維16通過原纖維16與樹脂17的完全分離而使射彈停止。
因此，通過使用位于單向防彈纖維的鄰接層之間的薄膜或接合元件，其在多軸向機器的織造階段期間被插入，并在織造階段中將薄膜加到兩層之間后通過使用纖維層的接合元件、且隨后給那些未被所述薄膜覆蓋的纖維部分施涂樹脂，就使作為本發(fā)明目的的防彈織物滿足了上述功能。
隨后的整個織物的壓縮階段使與兩層12間的纖維相接觸的表面得到緊固，并浸漬了未被薄膜浸漬的纖維部分。
尤其是，接合層14和基體17的機械性能不同，以便在防彈纖維的不同部分上獲取不同的功能，且它們最后不混合或者僅在有限的接觸區(qū)域中部分地混合在一起。
已采用本發(fā)明的織物制造防彈背心并將其用于作試驗。下面包含的結果與采用傳統(tǒng)類型的織物制造的防彈背心進行的相同試驗中獲得的結果有關。
采用9mm口徑的DAG型子彈，重123格令(grs)，下表包含有50％的子彈被每一織物(與前述織物的重量相等)停止的速度(用V50表示)表
可看出，與在相同條件下用已知材料制成的背心相比，采用本發(fā)明織物制成的防彈背心能使動能增加23.8％、初速度增大10％的子彈停止。
實際上，可根據(jù)等級II NIJ 0101.03的規(guī)定(相對于保護級別)節(jié)省15％的重量并僅采用九層疊置層而非傳統(tǒng)織物所需的十一層疊置層來制造防彈背心。
本發(fā)明除上述提到的之外的改變和變化自然也是可行的，例如，織物還可在層12的兩外側具有一接合層。
實際上已證實本發(fā)明的強化多層織物及其生產(chǎn)方法是特別有利的，一方面，除去了未作出任何防彈貢獻甚至可能造成破壞的接結線，另一方面，與傳統(tǒng)的帶有該接結線的織物相比具有更好的防彈性能。事實上，通過使用由熱塑性和/或熱固性材料制成的接結線，該線并未被除去而是變成了浸漬樹脂的一部分。或者是，由可溶性材料制成的接結線因溶劑的存在而在浸漬階段中被有效地除去。在本發(fā)明的織物中，纖維因為無接結線而非常均勻地排列；這就允許在射彈沖擊時更好地沿著纖維傳播聲波，從而提高了織物的防彈性能。此外，線原纖維的浸漬隨著形變功的增加而增大了原纖維之間的分層表面；浸漬還防止了每一單層纖維之間的相對移動，從而提高了產(chǎn)品的防彈性能。
因而，可對強化多層織物及其生產(chǎn)方法作出多種落在本發(fā)明范圍內的改變和變化。而且，所有的細節(jié)都可由技術上等價的元件代替。實際上，所使用的材料和它們的尺寸可按照技術要求來調節(jié)。
權利要求
1.一種成品強化多層織物(18)，包括至少一層相互平行的線(13)的第一層(12)，該第一層疊置在同樣相互平行的線(13)的至少一第二層(12)上，所述第一層(12)的所述線(13)被設定在相對于所述第二層(12)的線(13)的不同方向上，其特征在于，所述第一和第二層(12)包括在其側表面的至少一個部分中被至少一個接合層(14)浸漬的線(13)。
2.如權利要求1所述的多層織物(18)，其特征在于，所述第一和第二層(12)包括被第一接合元件和至少一個具有不同機械性能的第二接合元件浸漬的線(13)。
3.如權利要求1所述的多層織物(18)，其特征在于，線(13)的所述第一和第二層(12)被至少一個接合層(14)覆蓋。
4.如權利要求3所述的多層織物(18)，其特征在于，所述線(13)包括被一種樹脂基體(17)接合的原纖維(16)。
5.如權利要求4所述的多層織物(18)，其特征在于，所述第一接合元件是由一接合層(14)構成的，該接合層被插在線(13)的兩層(12)之間，并至少部分地覆蓋了所述線(13)和包含在所述線(13)中的所述原纖維(16)的至少一部分。
6.如權利要求4所述的多層織物(18)，其特征在于，所述第二接合元件浸漬所述原纖維(16)的一部分，該部分未被所述第一接合元件浸漬。
7.如權利要求2所述的多層織物(18)，其特征在于，所述接合元件包括彈性、熱塑性或熱固性的成分或其混合物。
8.如權利要求2所述的多層織物(18)，其特征在于，所述第一接合元件具有大于所述第二接合元件彈性模量的彈性模量。
9.一種能形成如權利要求1所述的成品多層織物(18)的未完成多層織物(11)，其特征在于，所述第一層(12)的所述線(13)通過一系列接結線(15)連接，該接結線用熱塑性或熱固性的材料或其混合物或者用水溶性的或可溶解的成分制造。
10.一種制造強化多層織物(18)的方法，包括一個線(13)的至少兩層(12)的織造階段，該兩層(12)通過至少一個接合層(14)和許多接結線(15)連接，從而形成初始的未完成織物(11)，一個隨后的所述未完成織物(11)的壓縮階段，從而產(chǎn)生所述的成品多層織物(18)，一個最后的切割階段，其中，在所述織造階段和所述壓縮階段之間設置有一個用熱塑性或熱固性樹脂的混合物浸漬所述未完成織物(11)的階段。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，在所述織造階段之前，設有一個層(12)的所述線(13)的預浸漬階段。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，通過使所述線(13)穿過總體混合物浸漬或部分浸漬的浸漬線或通過噴霧來進行所述預浸漬和浸漬階段。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，通過使一種熱塑性或熱固性膜結合到所述未完成織物(11)的兩面上來進行所述浸漬階段。
14.如權利要求10所述的方法，其特征在于，它包括一個通過蒸發(fā)烘箱干燥所述織物(11)的最后階段。
15.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述織造階段是通過一種利用多軸向紡織機或經(jīng)編和緯編機(warp and weft looms)的連續(xù)織造方法而進行的。
全文摘要
一種未完成的強化多層織物(11),它能產(chǎn)生一種成品強化多層織物(18),其包括相互平行的線(13)的第一層(12),該第一層(12)在插入一接合層(14)的情況下疊置在同樣基本上相互平行的線(13)的至少一第二層(12)上,第一層(12)的線(13)相對于第二層(12)的線(13)被設在不同方向上,并且這兩層(12)還通過大量的接結線(15)連接在一起,該接結線(15)由一種熱塑性或熱固性材料制成,或由一種水溶性的或可溶解在合適溶劑中的材料制成。
文檔編號B32B5/10GK1423593SQ01808179
公開日2003年6月11日 申請日期2001年4月12日 優(yōu)先權日2000年4月17日
發(fā)明者焦耳焦·C·奇泰里奧 申請人:F·利奇泰里奧股份公司