Баллистически стойкое изделие, содержащее самосшивающуюся акриловую смолу и/или сшиваемую акриловую смолу, и способ изготовления указанного изделия

Баллистически стойкое изделие, содержащее самосшивающуюся акриловую смолу и/или сшиваемую акриловую смолу, и способ изготовления указанного изделия

Реферат

Настоящее изобретение относится к баллистически стойкому изделию и к способу изготовления указанного изделия.

WO 2008/077605 описывает баллистически стойкий лист, содержащий стопку из 4 монослоев, каждый из которых содержит однонаправленно ориентированные армирующие волокна с пределом прочности на растяжение от 3,5 до 4,6 ГПа (причем направление волокон в каждом слое повернуто относительно направления волокон в соседнем монослое, а поверхностная плотность монослоя составляет, по меньшей мере, 25 г/м²), и не более 20% по массе матричного материала, предпочтительно выбранного из группы полиуретанов, поливинилов, полиакрилов, полиолефинов, полиизопрен-полиэтилен-бутилен-полистирольных блок-сополимеров или полистирол-полиизопрен-полистирольных блок-сополимеров. Последний блок-сополимер применяют в примере, приведенном в WO 2008/077605, поэтому он является особо предпочтительным.

Однако имеется спрос на баллистически стойкие листы, обладающие большей адгезией между монослоями - причем не только в несостарившемся состоянии баллистически стойкого листа, но и после старения листа в климате с повышенными значениями температуры и относительной влажности и/или в химически агрессивной атмосфере (например, в атмосфере кислорода).

Кроме того, имеется спрос на баллистически стойкие листы, которые удерживают меньшее количество воды после пропитывания водой. Имеется также спрос на баллистически стойкие листы, выдерживающие испытание с пропитыванием жидким топливом.

И наконец, если баллистический лист соединяют с пластиной из металла или керамики, имеется потребность в большей структурной целостности монослоев, находящихся позади такой пластины, после баллистического удара со стороны пластины. Таким образом, необходима более низкая степень отслаивания монослоев, находящихся позади такой пластины, после баллистического удара.

Указанные задачи решает баллистически стойкое изделие, содержащее множество волокнистых слоев (причем каждый из указанных слоев содержит сеть волокон, которые имеют прочность, составляющую, по меньшей мере, 800 мН/текс (1100 МПа) по ASTM D 7269-07), и некоторый матричный материал, где указанный матричный материал содержит смесь (предпочтительно, состоит из смеси), которая содержит:

- по меньшей мере, одну самосшивающуюся акриловую смолу и/или, по меньшей мере, одну сшиваемую акриловую смолу и

- по меньшей мере, один усилитель клейкости.

Неожиданным образом, баллистически стойкое изделие согласно настоящему изобретению демонстрирует более высокую адгезию между монослоями не только в несостарившемся состоянии изделия, но и после длительного старения изделия в климате с повышенными значениями температуры и относительной влажности (по сравнению с баллистическим изделием такого же строения, но с матричным материалом без усилителя клейкости) и/или в химически агрессивной атмосфере (например, в атмосфере кислорода).

Кроме того, неожиданным образом, баллистически стойкое изделие согласно настоящему изобретению демонстрирует значительно более низкое водоудержание после пропитывания водой (по сравнению с баллистическим изделием такого же строения, но с матричным материалом без усилителя клейкости). К тому же указанное изделие выдерживает испытание с пропитыванием жидким топливом.

И наконец, если соответственно предпочтительному варианту баллистически стойкого изделия по настоящему изобретению указанное множество волокнистых слоев формуют в виде некоторой панели, а эту панель соединяют с пластиной из металла или керамики, получая в результате этого изделие с повышенной устойчивостью к баллистическому воздействию, то после баллистического удара наблюдается лишь минимальное расслоение волокнистых слоев (или не наблюдается никакого расслоения), тогда как изделие такого же строения, но с матричным материалом без усилителя клейкости демонстрирует легкое расслоение волокнистых слоев. Таким образом, баллистически стойкое изделие согласно настоящему изобретению демонстрирует значительно более высокую структурную целостность волокнистых слоев по сравнению с баллистическим изделием такого же строения, но с матричным материалом без усилителя клейкости. Неожиданно высокая структурная целостность волокнистых слоев в баллистически стойком изделии согласно настоящему изобретению достигается вместе с антибаллистическими возможностями изделия согласно настоящему изобретению, показателем которых являются значения v₅₀, которые, будучи измеренными в несостарившемся и в состарившемся состоянии, т.е. после длительного старения изделия согласно настоящему изобретению при повышенных значениях температуры и относительной влажности, являются очень близкими или даже одинаковыми по сравнению с соответствующими значениями v₅₀ у изделия такого же строения, но с матричным материалом без усилителя клейкости.

В пределах объема настоящего изобретения термин «волокнистые слои» означает слои, которые в качестве своих составных элементов содержат волокна.

В пределах объема настоящего изобретения термин «волокна» означает удлиненное тело, продольный размер (длина) которого является намного большим, чем поперечные размеры (ширина и толщина). Соответственно, термин «волокна» включает в себя монофиламентные волокна, мультифиламентные волокна, ленты, полосы, штапельные волокна и пряжу, изготовленные из одного или более видов вышеуказанных материалов. В особо предпочтительном смысле термин «волокна» означает мультифиламентные виды пряжи. Поперечные сечения «волокон», используемые в настоящем изобретении, могут варьировать в широких пределах. Они могут быть круглыми, плоскими или продолговатыми в поперечном сечении. Они также могут быть неправильной или правильной формы, имеющей одну или более долей правильной или неправильной формы, выдающихся от продольной оси, например, филамента. Предпочтительно, «волокна» демонстрируют существенно круглое поперечное сечение.

В пределах объема настоящего изобретения термин «множество волокнистых слоев» означает, по меньшей мере, два волокнистых слоя. Однако в зависимости от интенсивности баллистического удара, который должно выдерживать указанное баллистически стойкое изделие согласно настоящему изобретению, число волокнистых слоев, составляющих указанное множество волокнистых слоев, может быть выбранным квалифицированными специалистами в данной области техники, которым известно настоящее изобретение. Для многих ситуаций с баллистическими ударами достаточное число волокнистых слоев предпочтительно составляет от 2 до 250 (более предпочтительно от 10 до 100).

В пределах объема настоящего изобретения термин «сеть волокон» означает некоторое множество волокон, распределенных в заданной конфигурации, или некоторое множество волокон, совместно сгруппированных для образования крученой или некрученой пряжи, причем указанные виды пряжи распределены в заданной конфигурации. Сеть волокон может иметь разнообразные конфигурации. Например, волокнам или пряже может быть придана форма войлока или других нетканых, трикотажных или вытканных в виде сети материалов, или им может быть придана форма сети, изготовленной любой традиционной техникой.

Согласно особо предпочтительной сетчатой конфигурации, указанная сеть волокон представляет собой однонаправленно упорядоченное расположение волокон, т.е. волокна являются однонаправленно упорядоченно расположены, так что они являются существенно параллельными одно другому в общем направлении волокон.

Прочность волокон, применимых для образования указанной сети волокон в баллистически стойком изделии согласно настоящему изобретению, составляет, по меньшей мере, 800 мН/текс (1100 МПа) по стандарту ASTM D 7269-07. Среди указанных волокон предпочтительными являются арамидные волокна. В пределах объема настоящего изобретения термин «арамидные волокна» означает волокна, произведенные из ароматического полиамида в качестве волокнообразующего полимера. В указанном волокнообразующем полимере, по меньшей мере, 85% амидных связей (-CO-NH-) являются прямо связанными на два ароматических кольца. Особо предпочтительными ароматическими полиамидами являются п-арамиды. Наиболее предпочтительным из п-арамидов является поли-(п-фенилентерефталамид). Поли-(п-фенилентерефталамид) является результатом полимеризации п-фенилендиамина и дихлорида терефталевой кислоты в соотношении моль:моль. Волокна, состоящие, например, из мультифиламентной пряжи, изготовленной из поли-(п-фенилентерефталамида), можно получать в виде продукта c торговым наименованием Twaron^® у Teijin Aramide (NL).

Другую группу арамидных волокон, применимых для образования сети волокон в баллистически стойком изделии согласно настоящему изобретению составляют волокна, образованные из ароматического сополимера в качестве волокнообразующего полимера. В указанном ароматическом сополимере п-фенилендиамин и/или дихлорид терефталевой кислоты являются частично или полностью замещенными другими ароматическими диаминами и/или хлоридами дикарбоновых кислот.

В пределах объема настоящего изобретения термин «матричный материал» означает материал, который, в частности, в единичном волокнистом слое связывает волокна друг с другом и тем самым стабилизирует этот единичный волокнистый слой.

Матричный материал баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению представляет собой матричный материал, который содержит смесь, содержащую

- по меньшей мере, одну самосшивающуюся акриловую смолу и/или, по меньшей мере, одну сшиваемую акриловую смолу и

- по меньшей мере, один усилитель клейкости.

В дополнение к этому, указанная смесь может содержать вспомогательные вещества той рецептуры, которую применяют изготовители указанной, по меньшей мере, одной самосшивающейся акриловой смолы, указанной, по меньшей мере, одной сшиваемой акриловой смолы и указанного, по меньшей мере, одного усилителя клейкости. Например, указанная, по меньшей мере, одна самосшивающаяся акриловая смола и/или указанная, по меньшей мере, одна сшиваемая акриловая смола, и/или указанный, по меньшей мере, один усилитель клейкости могут содержать одно или более поверхностно-активных веществ. Кроме того, указанная, по меньшей мере, одна самосшивающаяся акриловая смола и/или указанная, по меньшей мере, одна сшиваемая акриловая смола, и/или указанный, по меньшей мере, один усилитель клейкости могут содержать небольшие количества смачивающего средства, пеногасителя, антиоксидантов, УФ-стабилизаторов и поглотителей свободных радикалов.

В пределах объема настоящего изобретения термин «по меньшей мере, одна самосшивающаяся акриловая смола» означает, по меньшей мере, один полиакрилат, имеющий аутореактивные центры, встроенные в цепь акрилового полимера, которые будут поперечно сшиваться при повышенных температурах. Таким образом указанные аутореактивные группы соседних полимерных цепей реагируют друг с другом и химически связывают указанные соседние полимерные цепи, образуя поперечно-сшитый полимер. Для ускорения реакции поперечного сшивания можно добавлять кислотный или латентно-кислотный катализатор.

В пределах объема настоящего изобретения термин «по меньшей мере, одна сшиваемая смола» означает, по меньшей мере, один акриловый полимер (предпочтительно, по меньшей мере, один акриловый гомополимер), который не содержит аутореактивных групп и поэтому нуждается в добавлении внешнего сшивающего средства (такого, как азотсодержащая термореактивная смола) для достижения факультативно желательной реакции поперечного сшивания.

Баллистически стойкое изделие согласно настоящему изобретению содержит смесь (предпочтительно, состоит из смеси), которая содержит:

- по меньшей мере, одну самосшивающуюся акриловую смолу и/или, по меньшей мере, одну сшиваемую акриловую смолу и

- по меньшей мере, один усилитель клейкости.

Таким образом, с учетом компонентов, представляющих собой акриловые смолы, указанное баллистически стойкое изделие имеет несколько вариантов осуществления, которые описаны ниже.

В первом варианте осуществления указанная смола содержит одну самосшивающуюся акриловую смолу.

Во втором варианте осуществления указанная смола содержит две, три или более самосшивающихся акриловых смол.

В третьем варианте осуществления указанная смола содержит одну сшиваемую акриловую смолу.

В четвертом варианте осуществления указанная смола содержит две, три или более сшиваемых акриловых смол.

В пятом варианте осуществления указанная смола представляет собой смесь, по меньшей мере, одной самосшивающейся акриловой смолы, по меньшей мере, с одной сшиваемой акриловой смолой. В этом варианте осуществления с указанными смолами может быть достигнута высокая плотность поперечного сшивания.

Указанная, по меньшей мере, одна самосшивающаяся акриловая смола и/или указанная, по меньшей мере, одна сшиваемая акриловая смола, которые (наряду с указанным, по меньшей мере, одним усилителем клейкости) применяют для изготовления матричного материала баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению, демонстрируют температуры стеклования, которые находятся, предпочтительно в диапазоне от -70°С до 100°С (более предпочтительно, в диапазоне от -50°С до 30°С и, наиболее предпочтительно, в диапазоне от -30°C до 20°C).

В пределах объема настоящего изобретения термин «по меньшей мере, один усилитель клейкости» означает, по меньшей мере, один химический компонент, присутствующий в матричном материале баллистически стойкого изделия и равномерно распределенный в указанном матричном материале, придавая тем самым клейкость этому матричному материалу. При этом в пределах объема настоящего изобретения термин «равномерно распределенный в указанном матричном материале» означает, что концентрация указанного, по меньшей мере, одного усилителя клейкости в каждом элементе объема матричного материала является одной и той же.

В предпочтительном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению усилитель клейкости является выбранным из группы, состоящей из:

- смол на основе канифоли, которая получена либо из стволов деревьев (древесная экстракционная канифоль), живицы (живичная канифоль) или побочных продуктов процесса производства бумаги (канифоль таллового масла),

где указанные смолы на основе канифоли могут быть

- сложными эфирами канифоли, полученными по реакции между кислотами канифоли и спиртами,

- гидрогенизированными сложными эфирами канифоли, полученными посредством гидрогенизации неочищенного материала кислот канифоли, или

- димеризованными смолами канифоли, полученными димеризацией кислот канифоли, или

- терпеновыми смолами, произведенными из терпенового сырья, источниками которого являются либо древесина, либо цитрусовые плоды, или

- углеводородными смолами, доступными у Neville Chemical Company, US в виде продуктов нескольких марок, таких как NП-10, NП-25, и FN-175.

В предпочтительном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению усилитель клейкости присутствует в матричном материале в количестве, которое, выраженное в процентах от массы смолы матричного материала, составляет от 1% по массе до 20% по массе (более предпочтительно, от 1,5% по массе до 10% по массе, наиболее предпочтительно, от 2% по массе до 6% по массе). Если указанные массовые процентные доли усилителя клейкости составляют менее 1% по массе, становится более сложным обращение с единичным волокнистым слоем при изготовлении баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению. Например, если волокнистый слой имеет однонаправленное расположение волокон, указанное расположение в единичном слое может стать нестабильным. Если указанные массовые процентные доли усилителя клейкости превышают 20% по массе, баллистическое изделие может стать слишком жестким и может произойти утрата выгодных свойств самосшивающейся и/или сшиваемой акриловой смолы.

Смесь

- по меньшей мере, одной самосшивающейся и/или, по меньшей мере, одной сшиваемой акриловой смолы и

- по меньшей мере, одного усилителя клейкости,

которую применяют для изготовления матричного материала баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению, можно наносить в форме эмульсии или в форме дисперсии (например, в виде латексной дисперсии). Средой такой эмульсии или дисперсии может быть органическая среда или, предпочтительно, водная среда.

Если смесь:

- по меньшей мере, одной самосшивающейся и/или, по меньшей мере, одной сшиваемой акриловой смолы и

- по меньшей мере, одного усилителя клейкости,

применяют в форме эмульсии, такую эмульсию можно получать, применяя эмульгатор, выбранный из группы, включающей в себя анионный эмульгатор, катионный эмульгатор, неионный эмульгатор, эмульгатор, представляющий собой жирные кислоты, и эмульгатор, представляющий собой мыло на основе канифольных кислот.

При практическом приготовлении указанной смеси предпочтительно применять следующую последовательность смешивания:

Стадия 1: Самосшивающуюся или сшиваемую акриловую смолу предоставляют, например, в виде эмульсии.

Стадия 2: Необязательно, другую самосшивающуюся или сшиваемую акриловую смолу, например, в виде эмульсии смешивают с самосшивающейся или сшиваемой акриловой смолой стадии 1.

Стадия 3: По меньшей мере, один усилитель клейкости, например, в виде водной дисперсии или эмульсии добавляют к акриловой смоле (одной или более) при перемешивании.

Стадия 4: Необязательно, по меньшей мере, одно поперечно-сшивающее средство добавляют к смеси акриловой смолы (одной или более) с усилителем клейкости (одним или более).

Если указанную, по меньшей мере, одну сшиваемую акриловую смолу наносят в форме водной дисперсии, то можно применять поперечно-сшивающее средство Cymel^® 385, доступное у Cytec (Woodland Park, NJ, USA).

Кроме того, эмульсия или дисперсия указанной, по меньшей мере, одной самосшивающейся акриловой смолы и/или, по меньшей мере, одной сшиваемой акриловой смолы и, по меньшей мере, одного усилителя клейкости может содержать небольшие количества смачивающего средства, пеногасителя, антиоксидантов, УФ-стабилизаторов и поглотителей свободных радикалов.

В следующем предпочтительном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению матричный материал (кроме, по меньшей мере, одного усилителя клейкости) может содержать первую самосшивающуюся акриловую смолу, имеющую первую температуру стеклования, T_g(1^st sc), и вторую самосшивающуюся акриловую смолу, имеющую вторую температуру стеклования, T_g(2^nd sc), причем T_g(1^st sc)>T_g(2^nd sc). В этом случае

- T_g(1^stsc) может быть в диапазоне, который, предпочтительно, составляет от -20°C до 40°C (более предпочтительно, в диапазоне от -10°C до 30°C и, наиболее предпочтительно, в диапазоне от 0°C до 20°C), и

- T_g(2^ndsc) может быть в диапазоне, который, предпочтительно, составляет от -50°C до -10°C (более предпочтительно в диапазоне от -40°C до -10°C и, наиболее предпочтительно, в диапазоне от -30°C до -20°C).

В особенно предпочтительном варианте осуществления баллистического изделия согласно настоящему изобретению первая самосшивающаяся акриловая смола имеет T_g(1^stsc)>0, а вторая самосшивающаяся акриловая смола имеет T_g(2^ndsc)<0.

В еще одном особенно предпочтительном варианте осуществления баллистического изделия согласно настоящему изобретению первая самосшивающаяся акриловая смола имеет T_g(1^stsc)<0, а вторая самосшивающаяся акриловая смола имеет T_g(2^ndsc)<0.

В еще одном особенно предпочтительном варианте осуществления баллистического изделия согласно настоящему изобретению первая самосшивающаяся акриловая смола имеет T_g(1^stsc)>0, а вторая самосшивающаяся или сшиваемая акриловая смола имеет T_g(2^ndsc)>0.

В еще одном особенно предпочтительном варианте осуществления баллистического изделия согласно настоящему изобретению первая самосшивающаяся акриловая смола имеет T_g(1^stsc)<0, а вторая самосшивающаяся или сшиваемая акриловая смола имеет T_g(2^ndsc)<0.

И еще в одном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению матричный материал может содержать первую сшиваемую акриловую смолу, имеющую первую температуру стеклования, T_g(1^stcl), и вторую сшиваемую акриловую смолу, имеющую вторую температуру стеклования, T_g(2^ndcl), причем T_g(1^stcl)>T_g(2^ndcl). В этом случае:

- T_g(1^stcl) может быть в диапазоне, который, предпочтительно, составляет от -20°C до 40°C (более предпочтительно, в диапазоне от -10°C до 30°C и, наиболее предпочтительно, в диапазоне от 0°C до 20°C), и

- T_g(2^ndcl) может быть в диапазоне, который, предпочтительно, составляет от -50°C до -10°C (более предпочтительно, в диапазоне от -40°C до -10°C и, наиболее предпочтительно, в диапазоне от -30°C до -20°C).

В особенно предпочтительном варианте осуществления баллистического изделия согласно настоящему изобретению первая сшиваемая акриловая смола имеет T_g(1^stcl)>0, а вторая сшиваемая акриловая смола имеет T_g(2^ndcl)<0.

В еще одном особенно предпочтительном варианте осуществления баллистического изделия согласно настоящему изобретению первая сшиваемая акриловая смола имеет T_g(1^stcl)<0, а вторая сшиваемая акриловая смола имеет T_g(2^ndcl)<0.

В еще одном особенно предпочтительном варианте осуществления баллистического изделия согласно настоящему изобретению первая сшиваемая акриловая смола имеет T_g(1^stcl)>0, а вторая сшиваемая акриловая смола имеет T_g(2^ndcl)>0.

Самосшивающиеся акриловые смолы и сшиваемые акриловые смолы доступны, например, у Rohm and Haas, Midland, MI, (USA) под торговыми наименованиями Rhoplex^® (торговая марка в США) и Primal Eco^®.

В баллистически стойком изделии согласно настоящему изобретению волокна имеют массу w_f, матричный материал имеет массу w_m и массовая процентная доля матричного материала относительно (w_f+w_m), предпочтительно, составляет от 5% по массе до 50% по массе (более предпочтительно, от 10% по массе до 30% по массе и, наиболее предпочтительно, от 12% по массе до 20% по массе).

В еще одном предпочтительном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению поверхностная плотность волокон в единичном волокнистом слое составляет от 10 г/м² до 250 г/м² (более предпочтительно, от 60 г/м² до 200 г/м² и, наиболее предпочтительно, от 100 г/м² до 160 г/м²).

В еще одном предпочтительном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению общая поверхностная плотность единичного волокнистого слоя составляет от 11 г/м² до 350 г/м² (более предпочтительно, от 60 г/м² до 280 г/м² и, наиболее предпочтительно, от 111 г/м² до 230 г/м²).

В еще одном предпочтительном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению множество волокнистых слоев формуют в панель и эту панель соединяют с пластиной из металла или керамики, результатом чего является изделие с повышенной устойчивостью к баллистическому воздействию, которое демонстрирует вышеописанные полезные свойства. Однако полезные свойства баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению можно также увидеть, если панель, сформованную из множества волокнистых слоев без соединения с пластиной из металла или керамики, подвергнуть баллистическому удару: в указанной панели наблюдается высокая степень структурной целостности - от отсутствия или очень слабой выпуклости до слабой выпуклости с некоторым расслоением.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению между волокнистыми слоями помещают сетчатую прокладку, которая содержит термопластичный материал (предпочтительно, состоит из термопластичного материала).

В первом предпочтительном альтернативном варианте указанная прокладка представляет собой сетку, в которой процентная доля площади отверстий в расчете на общую площадь сетки составляет от 40% до 98% (более предпочтительно, от 65 до 90% и, наиболее предпочтительно, от 75 до 85%). Предпочтительно, термопластичный полимер, из которого состоит сетка, представляет собой полиолефин, сополиамид или полиуретан. Предпочтительно, сетка имеет поверхностную плотность от 1 г/м² до 20 г/м² (более предпочтительно, от 1 г/м² до 10 г/м² и, наиболее предпочтительно, от 2 г/м² до 6 г/м²).

Во втором предпочтительном альтернативном варианте сетчатая прокладка представляет собой флис из термопластичного материала, который, предпочтительно, представляет собой термопластичный полимер, например полиолефин, сополиамид или полиуретан.

В указанных предпочтительных вариантах осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению, содержащего сетчатую прокладку между волокнистыми слоями, количество указанного, по меньшей мере, одного, усилителя клейкости может быть уменьшено - например, до степени, при которой адгезия между соседними волокнистыми слоями является такой же, как и без прокладки.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению матричный материал (в дополнение, по меньшей мере, к одной самосшивающейся акриловой смоле и/или, по меньшей мере, к одной сшиваемой акриловой смоле и, по меньшей мере, к одному усилителю клейкости) может содержать, по меньшей мере, одну смолу, представляющую собой карбоксилированный и/или некрабоксилированный стохастический сополимер стирола с бутадиеном, по меньшей мере, с одним усилителем клейкости или без него.

Способ изготовления баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению будет объяснен для предпочтительного варианта осуществления, в котором каждый волокнистый слой из множества волокнистых слоев состоит из сети волокон, что представляет собой однонаправленное выравнивание пряжи. В этом случае указанный способ, по меньшей мере, включает в себя стадии (1)-(3), описанные ниже. С помощью представленного описания квалифицированные специалисты в данной области будут способны перенести этот способ на изготовление баллистически стойкого изделия согласно настоящему изобретению с включением сетей волокон с расположением, отличным от однонаправленного (например, войлока или других нетканых материалов, как и трикотажных или тканых полотен).

(1) Изготовление единичного волокнистого слоя с однонаправленными волокнами:

Нити с прочностью не менее 800 мН/текс (1100 МПа) по ASTM D 7269-07, однонаправленно укладывают так, чтобы они были существенно параллельны одна другой вдоль общего направления волокон. Затем нити покрывают матричным материалом, который содержит смесь (предпочтительно, состоит из смеси), которая содержит:

- по меньшей мере, одну самосшивающуюся акриловую смолу и/или, по меньшей мере, одну сшиваемую акриловую смолу и

- по меньшей мере, один усилитель клейкости,

для того чтобы в единичном волокнистом слое связать волокна преимущественно одно с другим и тем самым стабилизировать единичный однонаправленный слой с помощью матричного материала. В предпочтительных вариантах изготовления единичного однонаправленного волокнистого слоя нити пряжи могут быть размещены либо прежде покрытия матричным материалом, либо во время его нанесения, либо после него. Нанесение покрытия можно осуществлять, например, применяя реверсивный валик, погружение, разбрызгивание или любую другую технику, способную стабилизировать единичный волокнистый слой, т.е. склеить волокна матричным материалом внутри однонаправленного слоя. Матричное покрытие может представлять собой частичное или полное инкапсулирование волокон, которое может не быть однородным по поперечному сечению однонаправленного слоя. Например, концентрация матрицы в верхней и нижней частях однонаправленного слоя может быть более высокой, чем в его середине. Количество матричного материала в верхней части однонаправленного слоя может быть большим, чем в его нижней части (или наоборот). После создания однонаправленного волокнистого слоя проводят реакцию поперечного сшивания самосшивающейся акрилатной смолы и/или сшиваемой акрилатной смолы - например, повышая температуру для индуцирования поперечного связывания реакционно-способных центров в соседних полимерных цепях самосшивающейся акрилатной смолы и/или для дополнительного связывания соседних полимерных цепей сшивающим средством, присутствующим в сшиваемой акриловой смоле. Однако указанную реакцию поперечного сшивания (одну или более) можно проводить не на стадии (1), а на одной из последующих стадий (2) и (3) (или на них обеих).

(2) Изготовление склеенной перекрестной сборки, по меньшей мере, из двух однонаправленных волокнистых слоев:

Два однонаправленных волокнистых слоя, полученных на стадии (1), перекрестно помещают один на другой с углом поворота, составляющим от 0° до 90° (последнее предпочтительно). Затем эти два однонаправленных слоя, сложенных перекрестно, склеивают один с другим - например, посредством ламинирования, прессования или любой другой процедуры, способной создавать адгезию между двумя однонаправленными волокнистыми слоями, в результате чего получается склеенная двухслойная перекрестная сборка. Для этой цели можно воздействовать температурой в диапазоне от 50°C до 225°C и давлением в диапазоне от 0,5 до 10 бар в течение времени в диапазоне от 5 секунд до 200 секунд в зависимости, например, от степени клейкости нанесенного матричного материала и выбранного усилителя клейкости. В качестве альтернативы, для изготовления склеенной перекрестной сборки можно использовать более двух однонаправленных волокнистых слоев. Например, можно склеивать друг с другом четыре однонаправленных волокнистых слоя, и получаемая в результате этого склеенная перекрестная сборка может иметь последовательность углов поворота, составляющих, например, (0°/90°/0°/90°) или (0°/90°/90°/0°) или 90°/0°/0°/90°) или (0°/0°/90°/90°).

При изготовлении склеенной перекрестной сборки, реакцию поперечного сшивания можно проводить, как описано для стадии (1). В пределах объема способа согласно настоящему изобретению термин «во время поперечного сшивания» означает «на любой подходящей стадии процедуры поперечного сшивания» - например, во время процедуры ламинирования или во время процедуры прессования.

(3) Изготовление соединенной панели и, необязательно, изделия с повышенной устойчивостью к баллистическому воздействию:

Некоторое число склеенных (например, двухслойных) перекрестных сборок, полученных на стадии (2), достаточное для того, чтобы выдержать предполагаемый баллистический удар, складывают в виде стопки, которую соединяют в панель - например, с помощью пресса, получая в результате соединенную панель. Такое соединение может иметь место, например, при прессовании в изостатическом прессе при температурах от 60°C до 300°C (более предпочтительно, от 120°C до 170°C) при давлении, поддерживаемом при значении, составляющем, например, от 25 бар до 500 бар (предпочтительно, от 25 бар до 100 бар) в течение времени, составляющего, например, от 15 минут до 100 минут. Если реакция поперечного сшивания будет проводиться так, как описано для стадии (1), выбранные значения температуры, давления и времени должны быть такими, чтобы давать возможность для осуществления реакции поперечного сшивания в желаемой степени. Необязательно, панель, находящуюся в прессе, охлаждают приблизительно до 50°С, продолжая поддерживать давление. Соединенная панель, получаемая в результате этого, имеет сторону, предназначенную для приема баллистического удара, и внутреннюю сторону. Соединение можно проводить, применяя одинаковые или разные склеенные перекрестные сборки. Если применяют разные склеенные перекрестные сборки, то те склеенные перекрестные сборки, которые помещают на сторону, предназначенную для приема баллистического удара, могут содержать смолу, с другими механическими свойствами (например, другую T_g), отличными от свойств склеенных перекрестных сборок, помещаемых на более далеком расстоянии от стороны, предназначенной для приема баллистического удара. В последнем варианте осуществления настоящего изобретения более твердые и жесткие склеенные перекрестные сборки (т.е. склеенные перекрестные сборки, имеющие самосшивающуюся акриловую смолу и/или сшиваемую акриловую смолу с более высокой T_g) можно помещать на сторону, предназначенную для приема баллистического удара, тогда как менее твердые и более гибкие склеенные перекрестные сборки (т.е. склеенные перекрестные сборки, имеющие самосшивающуюся акриловую смолу и/или сшиваемую акриловую смолу с более низкой T_g) можно помещать на более далеком расстоянии от стороны, предназначенной для приема баллистического удара (например, на внутренней стороне соединенной панели).

(4) В любом случае, соединенную панель, получаемую в результате, можно применять саму по себе в качестве баллистически стойкого изделия, или на необязательной стадии (4) данного способа ее можно соединять с пластиной из металла или керамики, получая изделие с повышенной устойчивостью к баллистическому воздействию.

Реакцию поперечного сшивания, описанную выше, можно проводить только на стадии (1) или только на стадии (2), или только на стадии (3) способа согласно настоящему изобретению.

Однако в еще одном варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению реакция поперечного сшивания может иметь место на стадии (1) и на стадии (2) способа согласно настоящему изобретению. В этом варианте осуществления, на стадии (1) проводят частичное поперечное сшивание самосшивающейся акриловой смолы и/или сшиваемой акриловой смолы, завершая его на стадии (2).

И еще в одном варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению реакция поперечного сшивания может иметь место и на стадии (1), и на стадии (2), и на стадии (3) способа согласно настоящему изобретению. В этом варианте осуществления, на стадии (1) проводят частичное поперечное сшивание самосшивающейся акриловой смолы и/или сшиваемой акриловой смолы, дополнительно увеличивая степень поперечного сшивания на стадии (2) и завершая поперечное сшивание на стадии (3).

Настоящее изобретение более подробно объясняется в нижеследующих примерах и сравнительных примерах.

Сравнительный пример 1

a) Изготовление единичного однонаправленного волокнистого слоя (1L-UD)

Мультифиламентную пряжу из поли-(п-фенилентерефталамида) (Twaron^® типа 1000; 3360 dtex f2000; изготовитель - Teijin Aramid, NL) отбирали со шпулярника и пропускали сквозь бердо, тем самым выравнивая нити практически параллельно одну с другой. Эти практически параллельные нити покрывали предварительно разбавленной водной эмульсией акриловой смолы (Rhoplex^® E-358; содержание твердого вещества - 60,0% по массе; pH 7,0; вязкость - 300 сПз (по Брукфильду, шпиндель LV-3, 60 об/мин, 25°C); T_g=+8°C; неионная эмульгирующая система; изготовитель - Rohm and Haas, Midland, MI, USA), используя машину для нанесения покрытия реверсивным валиком. Предварительно разбавленную эмульсию получали, разбавляя Rhoplex^® E-358 водопроводной водой, доводя содержание твердого вещества до 25% по массе. Разложенную пряжу с нанесенным покрытием перекладывали на покрытую силиконом выстилочную бумагу и сушили, пропуская над горячей плитой с температурой 120°С, получая единичный однонаправленный волокнистый слой (1L-UD).

Концентрация смолы в слое 1L-UD составляла 13±1% по массе в расчете на общую массу пряжи и матрицы без влаги, т.е. в расчете на массу слоя 1L-UD, высушенного до состояния, при котором содержание воды равнялось практически 0% по массе, что означает, что содержание воды было намного ниже 0,5% по массе. Поверхностная плотность мультифиламентной пряжи из п