无纬布及其制备方法和无纬布制品的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种无纬布及其制备方法和无纬布制品，其中方法包括：将多片超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉复合层压为一体，得所述无纬布；由于超高分子量聚乙烯薄膜内部大分子直链结构分布均匀，无纬布制备过程中薄膜内部受损概率较低，不会产生内部断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等缺陷，且基于超高分子量聚乙烯薄膜制得的无纬布在受外力冲击时，超高分子量聚乙烯薄膜作为一个整体受力，可迅速将受力点扩散为受力面以有效传递能量，进而提高了无纬布的强度、改善其防弹等防护性能。
【专利说明】无纬布及其制备方法和无纬布制品
【技术领域】
[0001]本发明涉及化纤布的制备工艺，特别是涉及一种无纬布及其制备方法和无纬布制品O
【背景技术】
[0002]超高分子量聚乙烯(UltraHigh Molecular Weight Polyethylene,简称UHMW-PE)是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，以这种材料为基础制成高强纤维是其最重要用途之一。
[0003]超高分子量量聚乙烯(UHMW-PE)纤维是一种合成纤维类，其分子结构具有很高的伸直平行度和取向度，这种分子结构决定了超高分子量聚乙烯纤维具有极高的强度和模量，并具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性等优点。超高分子量量聚乙烯(UHMW-PE)纤维的上述特性，已超越芳纶纤维平纹织物，广泛应用在军事、警用防弹防护领域，成为该领域替代传统钢结构防弹材料中的主流材料。
[0004]单向布(Un1-Direct1nal Cloth，也称为UD布)的强度集中在某一方向。多块单向布按一定纤维轴旋转角度层叠起来，可制得无纬布。目前，超高分子量聚乙烯纤维的无纬布一般采用如下工艺制备:将多根超高分子量聚乙烯纤维经过均匀、平行、挺直等整经工艺沿一个方向排列整齐，用胶粘接各纤维制得单向布，将多层单向布按O度或90度依次交叉铺放至少二层，用胶粘接各层单向布制得无纬布。
[0005]上述现有工艺用胶量大，且要把胶和超高分子量聚乙烯纤维粘合的工艺复杂，降低了单向布的生产效率。此外，超高分子量聚乙烯纤维为丝状结构，每根超高分子量聚乙烯纤维均为独立个体，故各纤维的整经工艺复杂，生产成本高，且在整经、涂胶等工艺过程中易造成断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等缺陷，这些缺陷都将阻碍无纬布对外力进行有效的能量传递，进而降低无纬布的强度、防弹等性能。
【发明内容】
[0006]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0007]本发明提供一种成本低、可提高布强度的无纬布及其制备方法和无纬布制品。
[0008]第一方面，本发明提供了一种无纬布制备方法，包括:
[0009]将多片超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉复合层压为一体，得所述无纬布。
[0010]可选地，所述将多块超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉复合层压为一体，包括:将多块所述超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉层叠铺展，并热压或胶接多块所述超高分子量聚乙烯薄膜的重叠部。
[0011 ] 可选地，任意相邻的两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度相同。
[0012]可选地，所述交叉角度为0-90度。
[0013]可选地，所述交叉角度为45度或90度。
[0014]可选地，各层超高分子量聚乙烯薄膜中，至少两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度与其他层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度不同。
[0015]可选地，自首层超高分子量聚乙烯薄膜到末层超高分子量聚乙烯薄膜中，各相邻两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度逐渐增加。
[0016]可选地，所述超高分子量聚乙烯薄膜的相关参数至少满足以下一种或多种:
[0017]线密度在5000旦以上；
[0018]宽度10mm以上；
[0019]厚度0.2mm以下；
[0020]断裂强度在10克/旦以上；
[0021]拉伸模量在800克/旦以上；
[0022]断裂伸长率在6%以下。
[0023]第二方面，本发明还提供一种无纬布，采用上述的方法制得。
[0024]第三方面，本发明还提供一种无纬布制品，采用上述无纬布制得。
[0025]本发明实施例中，超高分子量聚乙烯薄膜是一种由超高分子量聚乙烯制成的、具有一定宽度和厚度的薄片，且宽度远远大于厚度是一种没有结合点或裁切线的整体结构。
[0026]本发明实施例基于超高分子量聚乙烯薄膜制备无纬布，可省去对各纤维分别进行整经处理的繁琐工艺，也明显减少用胶量，由此简化了无纬布的制备工艺，降低了生产成本，提闻了生广效率。
[0027]此外，由于超高分子量聚乙烯薄膜内部大分子直链结构分布均匀，无纬布制备过程中薄膜内部受损概率较低，不会产生内部断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等缺陷，且基于超高分子量聚乙烯薄膜制得的无纬布在受外力冲击时，超高分子量聚乙烯薄膜作为一个整体受力，可迅速将受力点扩散为受力面以有效传递能量，进而提高了无纬布的强度、改善其防弹等防护性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本发明提供的无纬布制备方法一种实施例的流程图。
[0030]图2为本发明提供的无纬布第一种实施例的结构示意图。
[0031]图3为本发明提供的无纬布第二种实施例的结构示意图。
[0032]图4为本发明提供的无纬布第四种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]本发明各实施例提供的技术方案，与超高分子量聚乙烯应用的传统技术有着本质的不同，是对传统技术提出的革命性创新，即将超高分子量聚乙烯薄膜替代超高分子量纤维进行无纬布的开发和制备，其核心思想主要包括:将超高分子量聚乙烯薄膜，替代传统的超高分子量聚乙烯纤维，来制备无纬布。
[0035]其中，超高分子量聚乙烯薄膜是一种由超高分子量聚乙烯制成的、具有一定宽度和厚度的薄片，且宽度远远大于厚度。
[0036]本发明提供的超高分子量聚乙烯薄膜，与超高分子量聚乙烯纤维不同，与由多根超高分子量聚乙烯纤维胶接形成的平面也不同，它们的显著区别在于:本发明提供的超高分子量聚乙烯薄膜本身具有一定的宽度和厚度，是一种没有结合点或裁切线的整体结构。
[0037]本发明各实施例提供的无纬布是基于超高分子量聚乙烯薄膜制备。在制备过程中，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，也明显降低薄膜内部出现断丝、扭曲、缠绕等现象的概率。承载荷载时，超高分子量聚乙烯薄膜是整体受力，使得该无纬布的强度较高，有效提高强度利用率。因此，基于超高分子量聚乙烯薄膜制备的无纬布的强度，高于采用相同旦数的超高分子量聚乙烯纤维制备的产品，且前者的成本明显低于后者，具有结构整体性好、强度高、强度利用率高、生产效率高、加工成本低、重量轻、面密度小、柔性好等优点。
[0038]下面结合附图并以索具的可选结构及其制备方法为例，进一步说明本发明的技术方案。
[0039]实施例一
[0040]本实施例提供一种无纬布制备方法，包括:
[0041]步骤S101，将多块超高分子量聚乙烯薄膜依次成呈一定角度交叉复合；
[0042]步骤S102，将交叉复合的多块超高分子量聚乙烯薄膜层压为一体得所述无纬布。
[0043]本实施例的核心思想在于:用超高分子量聚乙烯薄膜直接代替传统超高分子量聚乙烯纤维制备的单向布来制备无纬布。
[0044]本发明中各实施例所述的超高分子量聚乙烯薄膜为分子量100万以上的聚乙烯。
[0045]本实施例中，超高分子量聚乙烯薄膜是一种由超高分子量聚乙烯制成的、具有一定宽度和厚度的薄片，且宽度远远大于厚度是一种没有结合点或裁切线的整体结构。
[0046]本实施例提供的超高分子量聚乙烯薄膜，代替传统工艺的超高分子量聚乙烯纤维单向布，可省去对各纤维分别进行整经处理的繁琐工艺，也明显减少用胶量，由此简化了无纬布的制备工艺，降低了生产成本，提高了生产效率。
[0047]将多块超高分子量聚乙烯薄膜依次呈一定角度交叉层叠铺展，并热压或胶接多块所述超高分子量聚乙烯薄膜的重叠部。
[0048]采用胶接的方式，则在超高分子量聚乙烯薄膜的一面涂胶合剂、另一面无胶合剂，将一超高分子量聚乙烯薄膜带有胶合剂的一面与另一超高分子量聚乙烯薄膜无胶合剂的一面胶接。
[0049]采用热压的方式，则热压的控制条件为温度50_130°C，和/或，压力l_15MPa ;采用热压的方式则无需涂胶合剂，有利于简化工艺、降低成本、提高生产效率，且由于热压温度低于超高分子量聚乙烯薄膜或条带的熔点，故不会对其造成损伤。
[0050]可选地，任意相邻的两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度相同，所述交叉角度为0-90度。
[0051]进一步地，交叉角度为45度或90度。
[0052]可选地，各层超高分子量聚乙烯薄膜中至少两层的交叉角度与其他层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度不同。
[0053]进一步地，自首层超高分子量聚乙烯薄膜到末层超高分子量聚乙烯薄膜中各相邻两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度逐渐增加，采用该方式制备的无纬布可应用但不限于防弹头盔的制作。
[0054]上述形成的无纬布可以是两层复合，也可以是四层复合，也可以是八层复合。
[0055]本发明中各个实施例提供的超高分子量聚乙烯薄膜的相关参数至少满足以下一种或多种:
[0056]线密度在5000旦以上；
[0057]宽度10mm以上；
[0058]厚度0.2mm以下；
[0059]断裂强度在10克/旦以上；
[0060]拉伸模量在800克/旦以上；
[0061]断裂伸长率在6%以下。
[0062]本实施例提供的无纬布制备方法，采用超高分子量聚乙烯薄膜制备无纬布，可省去对各纤维分别进行整经处理的繁琐工艺，也明显减少用胶量，由此简化了无纬布的制备工艺，工艺简单，生产成本低，制得的无纬布可广泛应用于国防军事、个体防护和民用领域中，如直升机防弹地板、装甲座椅及加固的座舱门，坦克和舰船的装甲防护板、防碎片衬里，履带车、战术车辆和商业装甲车的合成反弹道装甲，防弹运钞车、装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩和防弹衣、防弹插板、头盔、防弹防刺服、防弹防暴箱包以及其他高强复合材料，如高强箱包、汽车用防撞杆等。
[0063]实施例二
[0064]本实施例提供一种无纬布，由多片超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉复合层压而成，任意相邻的两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度相同。
[0065]进一步地，交叉角度为0-90度。
[0066]更进一步地，交叉角度为45度或90度。
[0067]作为一种可选的实施方式，如图2所示，多片超高分子量聚乙烯薄膜101复合层压形成无纬布，相邻两层超高分子量聚乙烯薄膜101的交叉角度均为90度。
[0068]作为一种可选的实施方式，如图3所示，多片超高分子量聚乙烯薄膜201复合层压形成无纬布，相邻两层超高分子量聚乙烯薄膜201的交叉角度均为45度。
[0069]相邻两层超高分子量聚乙烯薄膜的重叠部分采用胶接或热压的方式连接，采用胶接的方式，则在超高分子量聚乙烯薄膜的一面涂胶，另一面无胶，将超高分子量聚乙烯薄膜有胶的一面与另一超高分子量聚乙烯无胶的一面胶接；采用热压的方式，则热压的控制条件为温度50-130°C，和/或，压力l-15MPa。
[0070]由于超高分子量聚乙烯薄膜内部大分子直链结构分布均匀，无纬布制备过程中薄膜内部受损概率较低，不会产生内部断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等缺陷，且基于超高分子量聚乙烯薄膜制得的无纬布在受外力冲击时，超高分子量聚乙烯薄膜作为一个整体受力，可迅速将受力点扩散为受力面以有效传递能量，进而提高了无纬布的强度、改善其防弹等防护性能。
[0071]本实施例提供的无纬布，采用超高分子量聚乙烯薄膜复合而成，可省去对各纤维分别进行整经处理的繁琐工艺，也明显减少用胶量，由此简化了无纬布的制备工艺，工艺简单，生产成本低；在受外力冲击时，超高分子量聚乙烯薄膜作为一个整体受力，可迅速将受力点扩散为受力面以有效传递能量，具有强度高、模量大、蠕变性小，沿薄膜边缘方向具有较小的应力集中影响范围等优点，可广泛应用于国防军事、个体防护和民用领域中，如直升机防弹地板、装甲座椅及加固的座舱门，坦克和舰船的装甲防护板、防碎片衬里，履带车、战术车辆和商业装甲车的合成反弹道装甲，防弹运钞车、装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩和防弹衣、防弹插板、头盔、防弹防刺服、防弹防暴箱包以及其他高强复合材料，如高强箱包、汽车用防撞杆等。
[0072]实施例三
[0073]本实施例提供的无纬布包括:由多片超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉复合层压而成。各层超高分子量聚乙烯薄膜中，至少两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度与其他层的交叉角度不同。
[0074]如图4所示，多块超高分子量聚乙烯薄膜301复合层压形成无纬布，各层超高分子量聚乙烯薄膜中，自首层超高分子量聚乙烯薄膜到末层超高分子量聚乙烯薄膜中各相邻两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度逐渐增加，采用该方式制备的无纬布主要应用于头盔的制作。
[0075]由本实施例提供的无纬布制得的头盔，强度高，防弹性能优越。
[0076]相邻两层超高分子量聚乙烯薄膜的重叠部分采用胶接或热压的方式连接，采用胶接的方式，则在超高分子量聚乙烯薄膜的一面涂胶，另一面无胶，将超高分子量聚乙烯薄膜有胶的一面与另一超高分子量聚乙烯无胶的一面胶接；采用热压的方式，则热压的控制条件为温度50-130°C，和/或，压力l-15MPa。
[0077]实施例四
[0078]本实施例提供一种无纬布制品，用无纬布制得，该无纬布由多块超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉复合层压而成。
[0079]本实施例提供的无纬布制品包括但不限于直升机防弹地板、装甲座椅及加固的座舱门，坦克和舰船的装甲防护板、防碎片衬里，履带车、战术车辆和商业装甲车的合成反弹道装甲，防弹运钞车、装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩和防弹衣、防弹插板、头盔、防弹防刺服、防弹防暴箱包以及其他高强复合材料，如高强行李箱包、汽车用防撞杆等。
[0080]本实施例提供的无纬布制品，由于无纬布采用超高分子量聚乙烯薄膜制备，在受外力冲击时，超高分子量聚乙烯薄膜作为一个整体受力，可迅速将受力点扩散为受力面以有效传递能量，因此由该无纬布制备的无纬布制品强度更高，防弹性能更好。
[0081]在本发明上述各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0082]在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0083]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
[0084]最后应说明的是:虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【权利要求】
1.一种无纬布的制备方法，其特征在于，包括:将多片超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉复合层压为一体，得所述无纬布。
2.根据权利要求1所述的无纬布的制备方法，其特征在于，所述将多块超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉复合层压为一体，包括: 将多块所述超高分子量聚乙烯薄膜呈一定角度交叉层叠铺展，并热压或胶接多块所述超高分子量聚乙烯薄膜的重叠部。
3.根据权利要求1所述的无纬布的制备方法，其特征在于，任意相邻的两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度相同。
4.根据权利要求3所述的无纬布的制备方法，其特征在于，所述交叉角度为0-90度。
5.根据权利要求4所述的无纬布的制备方法，其特征在于，所述交叉角度为45度或90度。
6.根据权利要求1所述的无纬布的制备方法，其特征在于，各层超高分子量聚乙烯薄膜中，至少两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度与其他层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度不同。
7.根据权利要求6所述的无纬布的制备方法，其特征在于，自首层超高分子量聚乙烯薄膜到末层超高分子量聚乙烯薄膜中，各相邻两层超高分子量聚乙烯薄膜的交叉角度逐渐增加。
8.根据权利要求1-7任一所述的无纬布的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯薄膜的相关参数至少满足以下一种或多种: 线密度在5000旦以上； 宽度10mm以上； 厚度0.2mm以下； 断裂强度在10克/旦以上； 拉伸模量在800克/旦以上； 断裂伸长率在6%以下。
9.一种无纬布，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的无纬布制备方法制得。
10.一种无纬布制品，其特征在于，采用如权利要求9所述的无纬布制得。
【文档编号】B32B27/32GK104228290SQ201310248423
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2013年6月20日
【发明者】姬长干, 阴瑞文, 马军营 申请人:郑州中远防务材料有限公司