高强度织物的制作方法

本实用新型涉及高分子材料应用领域，特别是涉及一种高强度织物。

背景技术：

超高分子量聚乙烯(Ultra High 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的用途之一。

超高分子量聚乙烯纤维是一种高性能纤维，具有强度高、耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐紫外等优点，可广泛应用于多个领域，例如：超高分子量聚乙烯纤维可用于制备绳索、渔网和各类织物等民用领域，可应用于制备防弹背心、防弹头盔等个体防护产品领域，还可应用于防弹地板、装甲防护板等国防军需领域。

由于超高分子量聚乙烯纤维为丝状结构(单丝纤度2.5旦左右)，因此在基于超高分子量聚乙烯纤维制备各类织物的过程中，需要对多根丝状结构的纤维进行分别整理、交织或非交织式连接，工艺复杂，成本高。在产品制备过程中，纤维表面受摩擦易产生毛刺，各根纤维张力不能保持均匀一致，易发生断丝、扭曲、缠绕等现象，不利于多根纤维的整体均匀受力，导致制得的产品的整体强度往往低于多根超高分子量聚乙烯纤维的强度，强度利用率较低。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或 重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。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。

本实用新型提供一种工艺简单、成本低的高强度织物。

一方面，本实用新型提供了一种高强度织物，至少包括以下形态：将至少一组单纱以一定规律连接制得织物本体，所述高强度织物至少包括所述织物本体，所述单纱由超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻而成。

可选地，将所述至少一组单纱以一定规律连接制得所述织物本体，包括：将所述至少一组单纱以一定规律交织为一体，得所述织物本体。

可选地，将所述至少一组单纱以一定规律交织为一体，包括：将所述至少一组单纱以一定规律二维交织或三维交织为一体。

可选地，所述交织包括：机织、针织或编织。

可选地，将所述至少一组单纱以一定规律连接制得所述织物本体，包括：将所述至少一组单纱以一定规律非交织式连接为一体。

可选地，每组单纱包括多根单纱，所述织物本体包括至少一单层结构，制备所述单层结构的方法包括：将多根单纱沿一方向依次排列且非交织式连接为一体。

可选地，所述非交织式连接包括：绑定连接、胶接或者热压连接。

可选地，所述高强度织物的制备方法还包括：将多个所述单层结构呈一定角度交叉复合层压为一体。

可选地，任意相邻的两个单层结构的交叉角度相同。

可选地，所述交叉角度为0-90度。

可选地，所述交叉角度为45度或90度。

可选地，各个单层结构中至少两个单层结构的交叉角度与其他单层结构的交叉角度不同。

可选地，自首个单层结构到末个单层结构中各相邻两个单层结构的交叉角度逐渐增加。

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：

线密度在5000旦以上；

宽度100mm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。

可选地，所述超高分子量聚乙烯条带的相关参数至少满足以下一种或多种：

线密度在100旦以上；

宽度1-100mm；

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。

另一方面，本实用新型还提供了一种高强度织物。

可选地，所述高强度织物至少包括织物本体，所述织物本体由至少一组单纱以一定规律连接而得的织物本体，所述单纱由超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻而成。

可选地，所述超高分子量聚乙烯薄膜或条带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。

可选地，一所述单纱由一所述超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻而成。

可选地，所述织物本体由所述至少一组单纱以一定规律交织 为一体而得。

可选地，所述织物本体由所述至少一组单纱以一定规律二维交织或三维交织为一体而得。

可选地，所述交织包括：机织、针织或编织。

可选地，所述织物本体由所述至少一组单纱以一定规律非交织式连接为一体而得。

可选地，每组单纱包括多根单纱，所述织物本体包括至少一单层结构，所述单层结构由多根单纱沿一方向依次排列且非交织式连接为一体而得。

可选地，所述非交织式连接包括：绑定连接、胶接或者热压连接。

可选地，所述织物本体由多个所述单层结构呈一定角度交叉复合层压为一体而得。

可选地，任意相邻的两个所述单层结构的交叉角度相同。

可选地，所述交叉角度为0-90度。

可选地，所述交叉角度为45度或90度。

可选地，各个所述单层结构中至少两个单层结构的交叉角度与其他单层结构的交叉角度不同。

可选地，自首个单层结构到末个单层结构中各相邻两个单层结构的交叉角度逐渐增加。

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：

线密度在5000旦以上；

宽度100mm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。

可选地，所述超高分子量聚乙烯条带的相关参数至少满足以 下一种或多种：

线密度在100旦以上；

宽度1-100mm；

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。

本发明提供的技术方案，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或条带收束或收束加捻制得的单纱，替代传统的超高分子量聚乙烯纤维，来研发和制备各类高强度织物。也就是说，高强度织物的制备过程是以单纱为基础进行织物本体的加工处理，相对传统以超高分子量聚乙烯纤维为基础进行加工处理得到的织物而言，本实用新型制得的织物在承载荷载是单纱是整体受力，具有结构整体性好、制备工艺简单、生产效率高、强度高、强度利用率高、重量轻、无污染、防弹性能好等一种或多种优点。

通过以下结合附图对本实用新型的可选实施例的详细说明，本实用新型的这些以及其它的优点将更加明显。

附图说明

本实用新型可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本实用新型的可选实施例和解释本实用新型的原理和优点。在附图中：

图1a为本实用新型实施例提供的超高分子聚乙烯薄膜的可选结构示意图；

图1b为本实用新型实施例提供的超高分子聚乙烯条带的可选结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的薄膜或条带收束后的单丝的可选结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的二维针织布的可选结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的三维机织物的可选结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的网具织物的可选结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的单向布的可选结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的交叉角度为90度的无纬布的可选结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的交叉角度逐渐增加的无纬布的可选结构示意图。

本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本实用新型实施例的理解。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行详细描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图和说明中仅仅描述了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了对与本实用新型关系不大的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

超高分子量聚乙烯是分子量100万以上的聚乙烯。超高分子量聚乙烯应用的传统技术是以超高分子聚乙烯纤维为基础制备各类产品。本实用新型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或条带替代超高分子量纤维进行应用产品的研发和制备，其核心思想主要包括：将由超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻而成的单纱，替代传统的超高分子量聚乙烯纤维，来研发和制备各类织物。

其中，如图1a所示，超高分子量聚乙烯薄膜101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。如图1b所示，超高分子量聚乙烯条带102可独立制备或可由该薄膜拉伸前后进行分切工序形成的条状薄片，条带的宽度小于薄膜的宽度，厚度与薄膜相当或大于薄膜的厚度。

本实用新型提供的超高分子量聚乙烯薄膜或条带，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：本实用新型提供的超高分子量聚乙烯薄膜或条带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。

本实用新型各实施例提供的单纱基于超高分子量聚乙烯薄膜或条带制得。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。将超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束而成的单纱承载荷载时，超高分子量聚乙烯薄膜或条带是整体受力，使得该单纱的强度较高，有效提高强度利用率。因此，采用超高分子量聚乙烯薄膜或条带的单纱的强度，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。

本实用新型各实施例提供的单纱具有结构整体性好、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，完全可替代传统的超高分子量聚乙烯纤维制备产品在各个领域得到广泛的应用。具体而言，本实用新型各实施例可将所 述单纱替代超高分子量聚乙烯纤维制备各类高强度织物。在高强度织物的制备过程中，是以单纱为基础进行织物本体的加工处理，相对传统以超高分子量聚乙烯纤维为基础进行加工处理得到的织物而言，本实用新型各实施例制得的织物结构整体性好、制备工艺简单、生产效率高、强度高、强度利用率高、重量轻、柔性好。织物承载荷载时，各单纱是整体受力，使得织物的强度较高，有效提高强度利用率。因此，采用所述单纱制备的单纱制品的强度，远远高于采用相同旦数的基于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。

本实用新型各实施例中，该高强度织物可包括织物本体自身，还可包括如保护层、加强件等其他部件；织物本体可包括下述各实施例提供的结构，除了织物本体之外的其他部件的结构可采用相关现有技术实现，本实用新型各实施例对此均不限制；此外，单纱可先于织物本体制备之前预先制备，或者，单纱可在织物本体制备过程中制备，本实用新型各实施例对此也均不限制。

下面，以高强度织物的几种可选结构为例，进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

本实施例提供的高强度织物至少包括织物本体，织物本体由至少一组单纱以一定规律交织为一体，所述单纱由超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻而成。

该高强度织物包括：将至少一组单纱以一定规律交织为一体，得该高强度织物的织物本体。可选的，单纱制备包括：将超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻，得所述单纱。

本实施例将由超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻而得的单纱201(如图2所示)，替代传统超高分子量聚乙烯纤维，并采用交织工艺制备高强度织物，制备工艺简单、生产效率高，制备的织物具有结构整体性好、强度高、强度利用率高、重量轻、柔性好等优势，可广泛应用于民用、个体防护、国防军需、土木工程、工业建筑、海上作业、渔业捕捞、船舶制造、体育用品等各个领域。

可选的，在高强度织物的织物本体，可将至少一组单纱以一定规律二维交织或三维交织为一体，交织工艺可包括但不限于机织、针织或编织。

例1：可将超高分子聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻制得的单纱替代传统的超高分子量聚乙烯纤维作为原料，并基于机织工艺制备高强度织物。

可将多组单纱分为至少一组经纱和至少一组纬纱，经纱和纬纱相互垂直并在织机上按一定规律纵横交错织成二维机织布。可选的过程如：单纱—整经—开口—送经—引纬—打纬—卷取—机织布。该方案制备的高强度织物的产品形态不受限制，例如可为但不限于高强结构件、高强行李箱包、防弹衣、防弹板、土工格栅、防弹防暴箱包等产品，更好满足这些产品对织物强度、重量等性能的特殊要求。

例2：可将超高分子聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻制得的单纱替代传统的超高分子量聚乙烯纤维作为原料，并基于针织工艺制备高强度织物。

如图3所示，可将一组或多组单纱在针织机上以一定规律相互串套成圈连接制得二维针织布301。可选的过程如：单纱—送纱—编织—传动—牵拉卷取—针织布。该方案制备的高强度织物的产品形态不受限制，例如可为但不限于增强结构件、防切割手套等产品，更好满足这些产品对织物强度、形状、重量等性能的特殊要求。

例3：可将超高分子聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻制得的单纱替代传统的超高分子量聚乙烯纤维作为原料，并基于三维机织工艺制备高强度织物。

如图4所示，可将多组单纱分为至少一组经纱和至少一组纬纱，并在由厚度方向上引进的单纱将相互垂直经纱和纬纱铺层交织在一体，得具有三维立体机织结构的织物401，该织物可有织机整体成型。可选的过程如：单纱—穿经—开口—引纬—交织—打纬—卷取—具有三维立体机织结构的织物本体。该方案制备的高强度织物的产品形态不受限制，例如可为但不限于增强结构件、防弹板、耐冲击板等产品，更好满足这些产品对织物强度、形状、重量等性能的特殊要求。

例4：可将超高分子聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻制得的单纱替代传统的超高分子量聚乙烯纤维作为原料，并基于三维编织工艺制备高强度织物。

可利用三维编织机械将至少一组单纱编织成具有三维立体编织结构的织物。可选的过程如：单纱—编织—具有三维立体编织结构的织物。该方案制备的高强度织物的产品形态不受限制，例如可为但不限于增强结构件、防弹板、耐冲击板等产品，更好满足这些产品对织物强度、形状、重量等性能的特殊要求。

例5：可将超高分子聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻制得的单纱替代传统的超高分子量聚乙烯纤维作为原料，并基于网具编织工艺制备高强度织物。

如图5所示，可利用至少一组单纱或单纱经加捻或编织后的单纱制品，以一定规律交叉穿插、作结或不作结编织成具有网目的二维织物501或三维织物。可选的过程如：单纱—捻线—网线—具有网目的二维织物或三维织物。该方案制备的高强度织物的产品形态不受限制，例如可为但不限于网片、深水网箱、远洋拖网等产品，更好满足这些产品对织物强度、重量等性能的特殊要求。

本实施例上述各方案将基于超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻的单纱替代传统的超高分子量纤维为原料，采用机织、针织、编织等交织工艺，制得具有二维平面结构或三维立体结构的各类织物，制备的织物具有结构整体性好、强度高、强度利用率高、重量轻、柔性好等一种或多种优势，可替代基于超高分子量聚乙烯纤维制备的各类织物，具有广阔的应用前景。

实施例二

本实施例提供的高强度织物至少包括织物本体，织物本体由至少一组单纱以一定规律非交织式连接为一体，所述单纱由超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻而成。

该高强度织物包括：将至少一组单纱以一定规律非交织式连接为一体，得该高强度织物的织物本体。可选的，单纱包括：将超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻，得所述单纱。

本实施例将由超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻而得的单纱替代传统超高分子量聚乙烯纤维，并采用非交织的无纺工艺制备高强度织物，制备工艺简单、生产效率高，制备的织物具有结构整体性好、强度高、强度利用率高、重量轻、柔性好等优势，可广泛应用于民用、个体防护、国防军需、土木工程、工业建筑、海上作业、渔业捕捞、船舶制造、体育用品等各个领域。

可选的，在高强度织物的织物本体的制备过程中，可基于无纺工艺将至少一组单纱以一定规律非交织式连接为一体，所述交织式连接可包括但不限于：绑定连接、胶接或者热压连接。制备的高强度织物可包括一个或多个单层结构。可将多根单纱沿一方向依次排列且非交织式连接为一体，制得一单层结构。如有多个单层结构，可采用将多个所述单层结构呈一定角度交叉复合层压为一体的方法，制备高强度织物。

例6：可将超高分子聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻制得的单纱替代传统的超高分子量聚乙烯纤维作为原料，并基于无纺工艺制备如单向布等具有单层结构的高强度织物。

可将多根单纱沿一方向依次排列，并通过绑定纱将各单纱绑定连接为一体；可选择合成纤维、高强纤维等纱作为绑定纱，绑定纱垂直单纱长度方向间隔设置，相对单纱而言，绑定纱的纤度可较小，在绑定纱的作用下将各单纱绑定连接为一体，由此得到的高强度织物称为单向布。单向布的一个可选过程如：单纱—整经—绑定纱—编织—卷取—单向布。该方案制备的单向布可用于但不限于制备如无纬布、增强结构件、高强行李箱包、防弹板、耐冲击板、防弹防暴箱包等产品，可更好满足这些产品对织物强度、重量、防弹等性能的特殊要求。

当然，在如单向布等具有单层结构的高强度织物的制备过程中，各单纱之间还可采用除了绑定纱以外的其他连接方式，例如将单向排列好的各单纱整体浸胶或涂胶以将各单纱胶接为一体，制得单向布601(如图6所示)；或者，采用低于超高分子聚乙烯薄膜或条带熔点的温度和一定压力，对单向排列好的各单纱进行热压处理以将各单纱连接为一体，等等。

例7：可将超高分子聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻制得的 单纱替代传统的超高分子量聚乙烯纤维作为原料，并基于无纺工艺制备如单向布等单层结构，并将各单层结构呈一定角度交叉复合层压为一体，制得如无纬布等高强度织物。

其中：任意相邻的两个单层结构的交叉角度可以相同，交叉角度可为0-90度的任一角度，如：交叉角度为45度；或交叉角度为90度，如可将多层单向布601依次以0/90度十字交叉层叠(如图7所示)，并将各层单向布胶接或热压连接，制得无纬布701。该方案制得的无纬布强度高，在受到如子弹射入等外部强冲击力时，可将受力点扩散为受力面，迅速扩散能量，防弹性能好。

或者，各个单层结构中至少两个单层结构的交叉角度与其他单层结构的交叉角度不同，如自首个单层结构到末个单层结构中各相邻两个单层结构的交叉角度逐渐增加，如此将不同交叉角度的单层结构层叠为一体，制得的无纬布801(如图8所示)可更好地提高织物的强度、防弹等性能。

该无纬布可用于但不限于制备如增强结构件、高强行李箱包、防弹板、耐冲击板、防弹头盔、防弹防暴箱包等产品，可更好满足这些产品对织物强度、重量、防弹等性能的特殊要求。

本实施例上述各方案将基于超高分子量聚乙烯薄膜或条带收束或收束加捻的单纱替代传统的超高分子量纤维为原料，将多根单纱单向排列并采用绑定连接、胶接、热压连接等非交织式连接方式一体连接来制备如单向布、无纬布等高强度织物，单纱的整经工艺相对传统的超高分子量纤维的整经工艺简单，可减少用胶量甚至不用胶，从而降低对环境的污染，且制备的织物具有结构整体性好、强度高、强度利用率高、重量轻、防弹性能好等一种或多种优势，可替代基于超高分子量聚乙烯纤维制备的各类织物，具有广阔的应用前景。

进一步，可选的，本实用新型各实施例中，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100mm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。基于具有上述一种或多种特性的超高分子量聚乙烯薄膜制备织物，使得织物整体强度更高，可更好满足高强度荷载、防弹等织物产品的制备需求。

可选的，本实用新型各实施例中，所述超高分子量聚乙烯条带的相关参数至少满足以下一种或多种：线密度在100旦以上；宽度1-100mm；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。基于具有上述一种或多种特性的超高分子量聚乙烯条带制备织物，使得织物整体强度更高，可更好满足高强度荷载、防弹等织物产品的制备需求。

在本实用新型上述各实施例中，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。

在本实用新型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实用新型的等效方案。同时，在上面对本实用新型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。

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。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本实用新型及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本实用新型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，本实用新型的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型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、手段或者步骤。