EA 026012B1 20170228

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000026012b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ изготовления листового многослойного материала, включающего однонаправленные высокотехнологичные волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,0 ГПа, и модулем упругости при растяжении, равным по меньшей мере 40 ГПа, который включает стадии, на которых: a) располагают волокна параллельным образом, b) уплотняют волокна для получения монослоя, c) укладывают по меньшей мере два монослоя в стопку таким образом, чтобы направление волокон в одном монослое находилось бы под углом α по отношению к направлению волокон в соседнем монослое, с образованием непрерывной стопки, у которой длина по меньшей мере в 10 раз превышает ширину, d) фиксируют стопку по меньшей мере из двух монослоев, осуществляя обработку давлением и температурой, отличающийся тем, что продолжительность обработки давлением составляет по меньшей мере 2 с при давлении, равном по меньшей мере 0,5 МПа, при температуре меньшей, чем температура плавления или температура разложения волокон, с последующим охлаждением стопки по меньшей мере из двух монослоев под давлением до температуры, равной 80°С и менее, в течение от 1 до 120 с.

2. Способ по п.1, в котором время обработки давлением и температурой при фиксации составляет менее 120 с.

3. Способ по п.1 или 2, в котором высокотехнологичные волокна представляют собой высокотехнологичные полиолефиновые волокна, предпочтительно высокотехнологичные полиэтиленовые волокна.

4. Способ по п.1 или 2, в котором высокотехнологичные волокна представляют собой арамидные волокна.

5. Способ по п.3, в котором высокотехнологичные полиолефиновые волокна получают способом гель-прядения.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором обработку давлением осуществляют ленточным прессом.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором обработку давлением во время фиксации проводят в изобарических условиях.

8. Способ по любому из пп.1-7, в котором монослой дополнительно содержит материал матрицы с концентрацией, равной самое большее 20 мас.%.

9. Способ по любому из пп.1-8, в котором на поверхность листового многослойного материала, предпочтительно на наружную поверхность, дополнительно наносят по меньшей мере одну пленку пластика.

10. Листовой многослойный материал, полученный способом по любому из пп.1-9, включающий стопку, длина которой по меньшей мере в 10 раз превышает ширину, состоящую по меньшей мере из двух монослоев однонаправленных высокотехнологичных волокон, с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,0 ГПа, и модулем упругости при растяжении, равным по меньшей мере 40 ГПа, у которого направление волокон монослоев находится под углом α.

11. Листовой многослойный материал по п.10, в котором однонаправленные высокотехнологичные волокна представляют собой полиолефиновые волокна.

12. Листовой многослойный материал по п.10 или 11, в котором однонаправленные высокотехнологичные волокна представляют собой полиэтиленовые волокна, предпочтительно волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

13. Листовой многослойный материал по любому из пп.10-12, в котором однонаправленные высокотехнологичные волокна представляют собой арамидные волокна.

14. Листовой многослойный материал по любому из пп.10-13, отличающийся тем, что он дополнительно включает по меньшей мере одну пленку пластика предпочтительно на наружной поверхности листового многослойного материала.

15. Применение листового многослойного материала по любому из пп.10-14 для изготовления мягких пуленепробиваемых изделий.

16. Применение листового многослойного материала по любому из пп.10-14 для изготовления жестких изделий, предпочтительно жестких пуленепробиваемых изделий.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

2. Способ по п.1, в котором время обработки давлением и температурой при фиксации составляет менее 120 с.

4. Способ по п.1 или 2, в котором высокотехнологичные волокна представляют собой арамидные волокна.

5. Способ по п.3, в котором высокотехнологичные полиолефиновые волокна получают способом гель-прядения.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором обработку давлением осуществляют ленточным прессом.

Евразийское 026012 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201200905
(22) Дата подачи заявки 2010.12.16
(51) Int. Cl.
B32B 5/12 (2006.01) F41H 5/04 (2006.01) B32B 5/08 (2006.01) B32B 5/28 (2006.01)
(54)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТОВОГО МНОГОСЛОЙНОГО МАТЕРИАЛА, ЛИСТОВОЙ МНОГОСЛОЙНЫЙ МАТЕРИАЛ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
(31) 09179673.0
(32) 2009.12.17
(33) EP
(43) 2012.12.28
(86) PCT/EP2010/069939
(87) WO 2011/073331 2011.06.23
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. (NL)
(72) Изобретатель:
Путтен Ван Кун, Вилмс Йоханнес Мария Матиас, Ван Клинкен Эрнст Ян, Ван Дер Верф Харм, Нилаба Леонард Йозеф Арнольд, Мариссен
Рулоф (NL)
(74) Представитель:
Воль О.И. (RU)
(56) WO-A1-2009121902 ЕР-А2-0191306 WO-A2-2008115913 US-A1-2006210749 WO-A1-2010138143
(57) Изобретение относится к способу изготовления листового многослойного материала, включающего однонаправленные высокотехнологичные волокна, при этом способ включает стадии расположения волокон параллельным образом, уплотнения волокон для получения монослоя, укладывания по меньшей мере двух монослоев в стопку таким образом, чтобы направление волокон в одном монослое находилось бы под углом а по отношению к направлению волокон в соседнем монослое, и фиксации, при которой стопку по меньшей мере из двух монослоев обрабатывают давлением и температурой в течение периода времени, равного по меньшей мере 2 с, с последующим охлаждением стопки под давлением до температуры, равной 120°С и менее. Кроме того, изобретение относится к листовому многослойному материалу, получаемому по способу, соответствующему изобретению. Данный листовой многослойный материал характеризуется уменьшенным поглощением жидкостей.
Настоящее изобретение относится к изготовлению листового многослойного материала, самому листовому многослойному материалу и его использованию в областях применения, требующих наличия пуленепробиваемости.
Способ изготовления листового многослойного материала известен из публикации ЕР-А-0191306. В данном документе в одном из примеров описывается выравнивание однонаправленных высокопрочных полиэтиленовых волокон и импрегнирование волокон раствором эластомера Kraton в дихлорметане в качестве растворителя с концентрацией 27,3 мас.%. Полученные листы изготавливали на барабанном намоточном станке, что обычно в результате приводит к получению листов, характеризующихся соотношением длина/ширина, меньшим чем 2.
В случае попадания листовых многослойных материалов, изготовленных по способу, соответствующему предшествующему уровню техники, в контакт с жидкостями может происходить определенное поглощение данных жидкостей. Это могло бы проходить при чистке пуленепробиваемого жилета, например, жидким моющим средством; другим случаем могло бы быть попадание пуленепробиваемого продукта в контакт, например, с керосином или водой. Высокое поглощение жидкости листовым многослойным материалом не является предпочтительным.
Цель изобретения заключается в создании способа изготовления листового многослойного материала, характеризующегося меньшим поглощением жидкости, чем известные листовые многослойные материалы.
Данная цель достигается способом изготовления листового многослойного материала, включающего однонаправленные высокотехнологичные волокна, при этом способ включает стадии:
a) расположения волокон параллельным образом,
b) уплотнения волокон для получения монослоя,
c) укладывания по меньшей мере двух монослоев в стопку таким образом, чтобы направление волокон в одном монослое находилось бы под углом а по отношению к направлению волокон в соседнем монослое,
d) фиксации, при которой стопку по меньшей мере из двух монослоев обрабатывают давлением и температурой, характеризующимся тем, что продолжительность обработки давлением составляет по меньшей мере 2 с при давлении, равном по меньшей мере 0,5 МПа, при температуре меньшей, чем температура плавления или температура разложения волокон, в зависимости от того, какая из них будет меньшей для волокна, с последующим охлаждением стопки по меньшей мере из двух монослоев под давлением до температуры, равной 120°С и менее, предпочтительно 80°С и менее.
По данному способу получают листовой многослойный материал, который характеризуется пониженным поглощением жидкости. Дополнительное преимущество заключается в увеличении стойкости к колющим ударам листового многослойного материала.
Высокотехнологичные волокна, использующиеся в способе, соответствующем изобретению, характеризуются пределом прочности при растяжении, равном по меньшей мере 1,0 ГПа, и модулем упругости при растяжении, равным по меньшей мере 40 ГПа, и известен из современного уровня техники. Волокна имеют удлиненную форму, у которой длина больше, чем ширина, толщина или поперечное сечение. Термин "волокна" включает одиночное элементарное волокно, мультифиламентную пряжу, ленту, полосу, нить, штапельную пряжу и другие удлиненные предметы, имеющие правильное или неправильное поперечное сечение. В одном специальном варианте осуществления волокно относится к предмету, имеющему удлиненную форму и характеризующемуся аспектным соотношением поперечного сечения в диапазоне от 1 до 5. Аспектное отношение поперечного сечения в настоящем документе представляет собой наибольший размер поперечного сечения волокна, поделенный на наименьший размер поперечного сечения волокна. Например, волокно, характеризующееся поперечным сечением в форме круга, демонстрирует аспектное отношение поперечного сечения, равное 1. Для применения волокон в пуленепробиваемых изделиях существенной является демонстрация волокнами высокого предела прочности при растяжении, высокого модуля упругости при растяжении и/или высокого поглощения энергии. Для волокон предпочтительной является демонстрация предела прочности при растяжении, равного по меньшей мере 1,2 ГПа, и модуля упругости при растяжении, равного по меньшей мере 40 ГПа, более предпочтительной является демонстрация волокнами предела прочности при растяжении, равного по меньшей мере 2,0 ГПа, еще более предпочтительной является демонстрация волокнами предела прочности при растяжении, равного по меньшей мере 3,0 ГПа, наиболее предпочтительной является демонстрация волокнами предела прочности при растяжении, равного по меньшей мере 3,6 ГПа.
Высокотехнологичное волокно предпочтительно содержит полимер, который выбирают из группы, состоящей из полиолефинов, сложных полиэфиров, поливиниловых спиртов, полиакрилонитрилов, полиамидов, в особенности поли(п-фенилентерефталамида), жидкокристаллических полимеров и лестнич-ноподобных полимеров, таких как полибензимидазол или полибензоксазол, в особенности поли(1,4-фенилен-2,6-бензобисоксазол), или поли(2,6-диимидазо[4,5-b-4',5'-е]пиридинилен-1,4-(2,5-дигидрокси)-фенилен).
В одном предпочтительном варианте осуществления полиолефин включает полиэтилен и полипропилен. Предпочтительно полиолефин включает высокомолекулярный полиэтилен, имеющий среднемас
совую молекулярную массу, равную по меньшей мере 400000 г/моль, более предпочтительно по меньшей мере 800000 г/моль, еще более предпочтительно имеющий среднемассовую молекулярную массу, равную по меньшей мере 1200000 г/моль, более предпочтительно полиолефин включает сверхвысокомолекулярный полиэтилен, имеющий среднемассовую молекулярную массу, равную по меньшей мере 2500000 г/моль. Предпочтительно используют полиэтиленовые волокна, состоящие из полиэтиленовых элементарных волокон, полученных по способу гель-прядения в соответствии с описанием, например, в публикациях GB-A-2042414 и GB-A-2051667.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления высокотехнологичное волокно включает полиамидные предпочтительно на основе мономеров терефталевой кислоты так называемые арамидные волокна, такие как, например, в случае поли(п-фенилентерефталамида), поли(м-фенилентерефталамида) и сополимеров, таких как сополи(п-фенилентерефталамид-3,4'-оксидифенилентерефталамид).
В способе, соответствующем изобретению, расположение волокон параллельным образом может быть проведено, например, в результате протягивания нескольких волокон из бобин с волокнами на ровничной машине через гребень таким образом, чтобы они были бы ориентированы параллельным образом в одной плоскости. Уплотнение волокон проводят таким образом, что они сохраняют свое параллельное расположение, например, в результате внедрени, по меньшей мере части волокон в материал пластика, при этом материал пластика исполняет функцию материала матрицы и связывает или удерживает волокна друг с другом. Такое внедрение по меньшей мере части волокон в материал пластика для уплотнения параллельно выровненных волокон в монослое хорошо известно в современном уровне техники и может быть проведено, например, в результате подачи на волокна материала матрицы в виде раствора или дисперсии с последующим, например, выпариванием растворителя. Таким образом, получают монослой, который означает слой, по существу, параллельных волокон, уплотненных таким образом, что они сохраняют свое параллельное расположение.
Материал пластика, исполняющий функцию материала матрицы, может состоять из полимерного материала и необязательно может содержать наполнители, обычно использующиеся для полимеров. Полимер может быть термоотверждающимся или термопластичным или представлять собой их смеси.
Термоотверждающиеся и термопластичные материалы, которые являются подходящими для использования в качестве материала пластика, перечислены, например, в публикации WO-A-91/12136 (фрагмент от строки 26 с. 15 до строки 23 с. 21). Предпочтительно в качестве материала матрицы из группы термоотверждающихся полимеров выбирают полимеры виниловых сложных эфиров, ненасыщенные сложные полиэфиры, эпоксидные или фенольные смолы. Данные термоотверждающиеся полимеры до уплотнения обычно находятся в монослое в частично отвержденном состоянии (так называемая стадия В). В качестве материала матрицы из группы термопластичных полимеров предпочтительно выбирают полиуретаны, поливиниловые смолы, полиакриловые смолы, полиолефины или термопластичные эластомерные блок-сополимеры, такие как полиизопрен-полиэтиленбутилен-полистирольный или полистирол-полиизопрен-полистирольный блок-сополимеры.
В одном предпочтительном варианте осуществления используют мягкий пластик, в частности материалом матрицы пластика предпочтительно является эластомер, характеризующийся модулем упругости при растяжении при 25°С, равным самое большее 41 МПа (согласно определению в соответствии с документом ASTM D638, при 25°С), как это упоминается в публикации ЕР-А-0191306, которая посредством ссылки во всей своей полноте включается в настоящий документ. Предпочтительно относительное удлинение при разрыве у пластика является большим, чем относительное удлинение при разрыве у армирующих волокон. Относительное удлинение при разрыве у матрицы предпочтительно находится в диапазоне от 3 до 500%.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления используют материал матрицы, который содержит полиуретан. Более предпочтительно полиуретан представляет собой полиэфируретан на основе простого эфира; который в своей основе имеет полиэфирдиол на основе простого эфира, поскольку он обеспечивает получение хороших эксплуатационных характеристик в широком температурном диапазоне. В одном специальном варианте осуществления полиуретан или полиэфируретан на основе простого эфира в своей основе имеют алифатические диизоцианаты, поскольку это дополнительно улучшает цве-тостойкость листового многослойного материала.
Такой материал матрицы еще более уменьшает поглощение у листового многослойного материала.
Уровень содержания материала пластика в монослое выбирают достаточно низким, например, для сокращения массы. Предпочтительно уровень содержания материала пластика является меньшим чем 30 мас.%. в расчете на совокупную массу монослоя. Более предпочтительно уровень содержания является меньшим чем 20 мас.%, еще более предпочтительно меньшим чем 15 мас.%. Наиболее предпочтительно уровень содержания материала пластика в монослое является меньшим чем 10 мас.%.
По меньшей мере два таких монослоя укладывают в стопку (и поворачивают) таким образом, чтобы направление волокна в одном монослое находилось бы под углом а, не составляющим 0°, по отношению к направлению волокон в соседнем монослое. Достижения хороших результатов добиваются при равенстве данного угла а по меньшей мере 30°, предпочтительно данный угол а составляет по меньшей мере
45°. Более предпочтительно данный угол а находится в диапазоне от 50 до 90°, еще более предпочтительно данный угол а находится в диапазоне от 75 до 90°.
Стопка является непрерывной стопкой в том смысле, что направление по длине по меньшей мере в 10 раз превышает направление по ширине, более предпочтительно по меньшей мере в 30 раз превышает направление по ширине, наиболее предпочтительно по меньшей мере в 30 раз превышает направление по ширине. Стопку по меньшей мере из двух слоев волокна, предпочтительно по меньшей мере из двух монослоев предпочтительно взаимосвязывают, например, в результате каландрования или другого, по меньшей мере, локального склеивания по меньшей мере двух слоев волокна или по меньшей мере двух монослоев. Условия каландрования, такие как температура и давление, выбирают достаточно высокими для предотвращения расслаивания стопки, в то время как, с другой стороны, не слишком высокими для предотвращения ухудшения свойств волокна, например, вследствие плавления волокна (что подходящим образом может быть определено по известным методикам, таким как ДСК при скорости нагревания 10°С/мин) или в случае неплавящихся волокон действия температуры, при которой механические свойства волокон значительно ухудшаются, то есть ухудшаются более чем на 20% (что подходящим образом может быть определено по известным методикам, таким как динамический механический анализ при скорости нагревания 10°С/мин). Такое ухудшение свойств волокна может обуславливать ухудшенные эксплуатационные характеристики с точки зрения пуленепробиваемости. Типичные диапазоны для температуры предпочтительно находятся в диапазоне от 75 до 155°С, например, в случае полиэтиленовых волокон, типичное давление предпочтительно будет составлять по меньшей мере 0,05 МПа, при этом хорошие условия по температуре и давлению могут быть установлены специалистом в соответствующей области техники в результате проведения определенных стандартных экспериментов. При выборе температуры и давления каландра необходимо отметить то, что контакт в каландре является линейным контактом между 2 каландровыми валами, при котором давление и температура воздействуют на материал в течение короткого периода времени, обычно меньшего чем 0,5 с. Может быть реализовано локальное склеивание, например, в результате прикатки.
Фиксацию стопки по меньшей мере из двух монослоев проводят в результате проведения обработки стопки давлением и температурой в течение периода времени, равного по меньшей мере 2 с, при давлении, равном по меньшей мере 0,5 МПа, при температуре меньшей, чем температура плавления или температура разложения волокон, с последующим охлаждением стопки по меньшей мере из двух монослоев под давлением до температуры, равной 80°С и менее. Предпочтительно продолжительность обработки давлением и температурой составляет по меньшей мере 5 с, более предпочтительно продолжительность обработки давлением и температурой составляет по меньшей мере 10 с, это приводит к еще лучшему уменьшению поглощения жидкости. Еще более предпочтительно продолжительность обработки давлением и температурой составляет по меньшей мере 20 с, наиболее предпочтительно продолжительность обработки давлением и температурой составляет по меньшей мере 40 с. В принципе какого-либо ограничения на продолжительность не накладывают, но по практическим причинам в общем случае она будет меньшей чем 120 с.
В одном специальном варианте осуществления изобретения во время фиксации могут иметь место взаимное связывание слоев волокон и уплотнение волокон, ориентированных параллельным образом в одной плоскости. Таким образом, технологические стадии b), с) и d) изобретения могут быть, по меньшей мере, частично объединены. В данном варианте осуществления на стадию фиксации подают по меньшей мере один комплект волокон, ориентированных параллельным образом в одной плоскости, совместно по меньшей мере с одним монослоем таким образом, чтобы направление волокна в монослое находилось бы под углом а, не составляющим 0°, по отношению к направлению соседнего слоя с волокнами. Одно преимущество такого варианта осуществления заключается в возможности использования еще более уменьшенных количеств материала матрицы.
Давление во время фиксации составляет по меньшей мере 0,5 МПа, предпочтительно данное давление составляет по меньшей мере 1,0 МПа, более предпочтительно данное давление составляет по меньшей мере 1,5 МПа, еще более предпочтительно данное давление составляет по меньшей мере 2,0 МПа, наиболее предпочтительно данное давление составляет по меньшей мере 2,5 МПа. В общем случае данное давление будет выбрано меньшим чем 10 МПа, предпочтительно меньшим чем 8,0 МПа.
Температура во время фиксации должна быть выбрана не слишком высокой для предотвращения ухудшения свойств волокна. Например, для полиэтиленовых волокон данная температура предпочтительно находится в диапазоне от 75 до 145°С, более предпочтительно от 85 до 135°С. После проведения данной обработки стопку по меньшей мере из двух монослоев охлаждают под давлением до температуры, равной 120°С и менее, предпочтительно 80°С и менее, более предпочтительно до температуры, равной 50°С и менее. Время охлаждения зависит от разницы температур между температурой фиксации, например 145°С для полиэтилена, и требуемой температурой после охлаждения под давлением, например 80°С. В общем случае данный период времени может составлять по меньшей мере 1 с, предпочтительно по меньшей мере 2 с. Обычно такого охлаждения будут добиваться в течение 120 с.
Оборудование, подходящее для использования при проведении стадии фиксации, может представ
лять собой ленточный пресс, предпочтительно ленточный пресс с нагревательной секцией с последующей охлаждающей секцией.
Предпочтительно ленточным прессом является пресс, который может воздействовать изобарическими давлением, т.е. постоянным давлением, которое равномерно распределено по поверхности стопки. Данное давление в подходящем случае может быть приложено в виде гидростатического давления и, по существу, имеет одно и то же значение вне зависимости от местоположения на поверхности. Ленточный пресс, который действует в изобарических условиях, сам по себе известен. Устройство, подходящее для использования при проведении фиксации, например, более подробно описывается в публикации ЕР 0529214, которая посредством ссылки включается в настоящий документ.
Способ, соответствующий изобретению, может быть реализован дискретным образом в результате изготовления отдельных листовых многослойных материалов, например при изготовлении с использованием барабанного намоточного станка, после чего для данных листов может быть проведена обработка давлением в соответствии с изобретением, например, в ленточном прессе. В случае дискретно изготовленных листов, например, на барабанном намоточном станке предпочтительно изготавливают непрерывный листовой многослойный материал, что может быть осуществлено, например, в результате легкого перекрывания и склеивания вышеупомянутых отдельных листовых многослойных материалов для получения продукта, который может быть смотан в рулон. Более предпочтительно непрерывный листовой многослойный материал, соответствующий изобретению, изготавливают в соответствии со способом, описанным в патенте US 5766725, который посредством ссылки включается в настоящий документ, в комбинации с устройством фиксации в форме, например, ленточного пресса, предпочтительно изобарического ленточного пресса.
Листовой многослойный материал, включающий однонаправленные высокотехнологичные волокна, получаемые по способу изобретения, характеризуется пониженным поглощением жидкости в сопоставлении с известными листовыми многослойными материалами. Следовательно, изобретение также относится к такому листовому многослойному материалу, включающему однонаправленные высокотехнологичные волокна.
В одном предпочтительном варианте осуществления листовой многослойный материал, соответствующий изобретению, также включает по меньшей мере одну пленку пластика. Предпочтительно такую пленку пластика склеивают с одной или обеими наружными поверхностями листового многослойного материала. Такое склеивание в подходящем случае может быть проведено во время укладывания стопки по меньшей мере из двух монослоев или на стадии фиксации стопки по меньшей мере из двух монослоев. Такая пленка пластика обеспечивает проскальзывание листовых многослойных материалов один поверх другого, например, в стопке из листовых многослойных материалов, использующихся для мягких пуленепробиваемых изделий, таких как пуленепробиваемый жилет. В связи с этим такой листовой многослойный материал в подходящем случае может быть использован в пуленепробиваемом жилете или другой экипировке. Данная пленка пластика в подходящем случае в своей основе может иметь полимеры, выбираемые из полиолефинов, в том числе полипропилена, линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП), сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ); сложных полиэфиров, в том числе полиэтилентерефталата; полиамидов, в том числе полиамида 6; поликарбоната, полиуретана и сопоставимых полимеров. Предпочтительно используют полиэтилен ЛПЭНП. Толщина пленок может находиться в диапазоне 1-30 мкм, предпочтительно 2-20 мкм, более предпочтительно 3-15 мкм.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления листовой многослойный материал, соответствующий изобретению, в подходящем случае может быть использован при изготовлении жестких изделий, предпочтительно жестких пуленепробиваемых изделий. Примерами таких изделий являются панели, например, для бронирования транспортных средств, и искривленные изделия, такие как каски и обтекатели антенн. При таком использовании листовой многослойный материал, соответствующий изобретению, предпочтительно не включает пленки пластика.
Методы испытаний.
Молекулярная масса Mw: характеристическая вязкость представляет собой меру молекулярной массы, которая может быть легче определена в сопоставлении с фактическими параметрами молярной массы, подобными Mw. Существует несколько эмпирических соотношений между значениями ХВ и Mw, но такое соотношение сильно зависит от молярно-массового распределения. В настоящем изобретении измеряют значение ХВ, которое соотносится со значением Mw по уравнению Mw=5,37x104 [ХВ]1'37 (см. публикацию ЕР 0504954 А1). Значение ХВ 8 дл/г было бы эквивалентно значению Mw, равному приблизительно 930 кг/моль.
ХВ: характеристическую вязкость определяют в соответствии с методом РТС-179 (Hercules Inc. Rev. Apr. 29, 1982) при 135°С в декалине при времени растворения, составляющем 16 ч, при наличии соединения ДБПК в качестве антиоксиданта в количестве раствора с концентрацией 2 г/л в результате экстраполирования вязкости, измеренной при различных концентрациях к нулевой концентрации.
Температуру плавления полимера определяют по методу ДСК на приборе с компенсацией мощности PerkinElmer DSC-7, который калибруют при использовании индия и олова со скоростью нагревания 10°С/мин. Для калибровки (калибровка температуры по двум точкам) прибора DSC-7 используют при
близительно 5 мг индия и приблизительно 5 мг олова, в обоих случаях при отвешивании с точностью по меньшей мере двух десятичных разрядов. Индий используют для калибровки как температуры, так и теплового потока; олово используют только для калибровки температуры.
Механические свойства при растяжении (согласно измерению при 25°С): предел прочности при растяжении (или прочность), модуль упругости при растяжении (или модуль) и относительное удлинение при разрыве (или оур) определяют и устанавливают для многоволоконной пряжи в соответствии с указаниями в публикации ASTM D885M при использовании номинальной рабочей длины образца волокна 500 мм и скорости траверсы 50%/мин. На основании измеренной кривой зависимости напряжения от деформации модуль определяют в виде градиента между деформациями 0,3 и 1%. Для вычисления модуля и прочности измеренные усилия растяжения делят на титр, определенный в результате взвешивания 10 метров волокна; значения в ГПа рассчитывают в предположении плотности 0,97 г/см3. Механические свойства при растяжении у тонких пленок измеряли в соответствии с документом ISO 1184(H).
Пуленепробиваемость: значения V50 и Eabs определяли при 21°С по методикам испытаний в соответствии с документом Stanag 2920 при использовании пуль FMJ Parabellum 9x19 мм (от компании Dy-namit Nobel). После кондиционирования при 21°С и 65%-ной относительной влажности в течение по меньшей мере 16 ч стопку листов фиксировали при использовании гибких перемычек на носителе, заполненном материалом основы Caran D'Ache, который предварительно кондиционировали при 35°С.
Теперь изобретение будет разъяснено при использовании следующих далее примеров и сравнительного эксперимента без ограничения ими изобретения.
Сравнительный эксперимент А.
Листовой многослойный материал, включающий волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, изготовленные в компании DSM Dyneema и характеризующиеся прочностью 3,5 ГПа, изготавливали в результате параллельного выравнивания волокон и добавления в качестве матрицы 18 мас.% стирол-изопрен-стирольного трехблочного сополимера Kraton. Совокупная масса монослоя составляла 65,5 г. Два таких монослоя укладывали в стопку таким образом, чтобы направления волокна между 2 монослоями находились бы под углом 90°. На обеих наружных поверхностях добавляли пленку полиэтилена ЛПЭНП, имеющую толщину 7 мкм, и стопку каландровали при температуре 135°С и линейном давлении 45 н/мм для получения листового многослойного материала. Время прессования в каландре составляло 0,15 с.
Из данного листового многослойного материала вырезали квадраты 40x 40 см, которые погружали в раствор моющего средства, содержащий 95 мас.%. воды и 5 мас.%. коммерчески доступного моющего средства. Погружение проводили в течение 30 мин, после чего листовой многослойный материал протирали бумажным полотенцем и регистрировали прирост массы (в сопоставлении с массой до погружения).
Пример 1.
Листовой многослойный материал, включающий волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и полученный в сравнительном эксперименте А, подавали через двухленточный пресс при давлении 8 МПа и температуре 130°С в течение периода времени 10,5 с с последующим охлаждением под давлением до 80°С до покидания двухленточного пресса. Вырезали образцы 40x40 см и тем же самым образом, как и в сравнительном эксперименте А, определяли поглощение жидкости.
Сравнительный эксперимент В.
Брали листовой многослойный материал, включающий поперечно прослоенные монослои из одно-направленно выровненных арамидных волокон и коммерчески доступный под наименованием Gold Flex(r) 95638/AD266, из которого вырезали образцы 40x 40 см. Для данных образцов определяли поглощение керосина в результате погружения в керосин на 30 мин, после чего листовой многослойный материал протирали бумажным полотенцем и регистрировали прирост массы (в сопоставлении с массой до погружения). Кроме того, определяли пуленепробиваемость стопки из листов Gold Flex при совокупной массе 3 кг/м2. Пуленепробиваемость определяли до поглощения жидкости и выражали в виде поглощения энергии (Eabs) в приведенной ниже таблице.
Пример 2.
Листовой многослойный материал, включающий арамидные волокна и использующийся в сравнительном эксперименте В, подавали через двухленточный пресс в следующих далее условиях: давление 8 МПа и температура 150°С в течение периода времени 20 с с последующим охлаждением под давлением до 80°С до покидания двухленточного пресса. Опять-таки тем же самым образом, как и в сравнительном эксперименте В, определяли поглощение жидкости и пуленепробиваемость.
Сравнительный эксперимент С.
Повторяют пример 1, при котором листовой многослойный материал подают через двухленточный пресс при давлении 8 МПа и температуре 130°С в течение периода времени 10,5 с. В данном эксперименте какого-либо охлаждения под давлением не проводят.
Результаты испытаний продемонстрированы в приведенной ниже таблице.
Образец
Поглощение жидкости (% (масс.))
Eabs [Дж*м2/кг]
Сравнительный
9,0
эксперимент А
Пример 1
4,5
Сравнительный
135
243
эксперимент В
Пример 2
261
Сравнительный
8,0
эксперимент С
Приведенная выше таблица ясно демонстрирует пониженное поглощение жидкости листовыми многослойными материалами, полученными по способу, соответствующему изобретению. Кроме того, наблюдалась повышенная пуленепробиваемость, выраженная в увеличенном значении Eabs.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления листового многослойного материала, включающего однонаправленные высокотехнологичные волокна с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,0 ГПа, и модулем упругости при растяжении, равным по меньшей мере 40 ГПа, который включает стадии, на которых:
a) располагают волокна параллельным образом,
b) уплотняют волокна для получения монослоя,
c) укладывают по меньшей мере два монослоя в стопку таким образом, чтобы направление волокон в одном монослое находилось бы под углом а по отношению к направлению волокон в соседнем монослое, с образованием непрерывной стопки, у которой длина по меньшей мере в 10 раз превышает ширину,
d) фиксируют стопку по меньшей мере из двух монослоев, осуществляя обработку давлением и температурой,
отличающийся тем, что продолжительность обработки давлением составляет по меньшей мере 2 с при давлении, равном по меньшей мере 0,5 МПа, при температуре меньшей, чем температура плавления или температура разложения волокон, с последующим охлаждением стопки по меньшей мере из двух монослоев под давлением до температуры, равной 80°С и менее, в течение от 1 до 120 с.
2. Способ по п.1, в котором время обработки давлением и температурой при фиксации составляет менее 120 с.
3. Способ по п.1 или 2, в котором высокотехнологичные волокна представляют собой высокотехнологичные полиолефиновые волокна, предпочтительно высокотехнологичные полиэтиленовые волокна.
4. Способ по п.1 или 2, в котором высокотехнологичные волокна представляют собой арамидные волокна.
5. Способ по п.3, в котором высокотехнологичные полиолефиновые волокна получают способом гель-прядения.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором обработку давлением осуществляют ленточным прессом.
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором обработку давлением во время фиксации проводят в изобарических условиях.
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором монослой дополнительно содержит материал матрицы с концентрацией, равной самое большее 20 мас.%.
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором на поверхность листового многослойного материала, предпочтительно на наружную поверхность, дополнительно наносят по меньшей мере одну пленку пластика.
10. Листовой многослойный материал, полученный способом по любому из пп.1-9, включающий стопку, длина которой по меньшей мере в 10 раз превышает ширину, состоящую по меньшей мере из двух монослоев однонаправленных высокотехнологичных волокон, с пределом прочности при растяжении, равным по меньшей мере 1,0 ГПа, и модулем упругости при растяжении, равным по меньшей мере 40 ГПа, у которого направление волокон монослоев находится под углом а.
11. Листовой многослойный материал по п.10, в котором однонаправленные высокотехнологичные волокна представляют собой полиолефиновые волокна.
12. Листовой многослойный материал по п.10 или 11, в котором однонаправленные высокотехнологичные волокна представляют собой полиэтиленовые волокна, предпочтительно волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
13. Листовой многослойный материал по любому из пп.10-12, в котором однонаправленные высокотехнологичные волокна представляют собой арамидные волокна.
14. Листовой многослойный материал по любому из пп.10-13, отличающийся тем, что он дополнительно включает по меньшей мере одну пленку пластика предпочтительно на наружной поверхности листового многослойного материала.
15. Применение листового многослойного материала по любому из пп.10-14 для изготовления мяг-
ких пуленепробиваемых изделий.
16. Применение листового многослойного материала по любому из пп.10-14 для изготовления жестких изделий, предпочтительно жестких пуленепробиваемых изделий.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
026012
- 1 -
(19)
026012
- 1 -
(19)
026012
- 1 -
(19)
026012
- 4 -