專利名稱:防彈制品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種有效的防彈制品，該防彈制品包括由紗線制成的織物層，該紗線由按照ASTM D-885強度至少為IlOOMpa的纖維組成。
背景技術：
由織物層制成的有效的防彈制品眾所周知。在JP 612 75 440A中公開了一種由織物層制成的防彈背心，其中紗線的織紋為緞紋組織。與例如織紋為平紋組織的紗線相比，緞紋組織的紗線在織物層中的固定程度較差。由此，根據JP 612 75 440A，這種背心在射擊試驗時的能量吸收相比于平紋組織的織物層的背心的能量吸收得以改進。然而，緞紋組織的織物層的缺點在于其較差的可處理性。例如，在制造防擊穿物體時，切割和層迭這種織物層花費昂貴。WO 02/14588 Al公開了用于防彈物體的疊層織物層的應用，其中織物層具有緞紋組織。然而，使用疊層的緞紋組織織物層的缺點在于，大孔/松散(OfTenen)緞紋組織的高能量吸收能力由于疊層而消失。此外，不利的是，在射擊試驗時，緞紋組織的織物層具有較大的創傷。因此，防彈織物中的緞紋組織除了織物層的可處理性較差之外，還具有較差的創傷值。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種前述類型的有效的防彈制品，其至少避免了現有技術的缺點，而且還能獲得良好的防彈性能。
該目的通過一種有效的防彈制品實現，該有效的防彈制品包括由按照ASTM D-885強度至少為IlOOMpa的纖維組成的紗線形成的多個織物層，其中在至少一個單獨的織物層中存在至少兩組具有不同織物密度的區域，其中第一組區域的根據Walz的織物密度為8%至31%，而第二組區域的根據Walz的織物密度為32%至80 %。
按照下面的公式確定根據Walz的織物密度
DG= (dk+ds)2 XfkXfs
其中
dk =經紗的實際直徑(mm)；
ds =緯紗的實際直徑(mm)；
fk =每厘米的經紗根數
fs=每厘米的緯紗根數
如下計算紗線的實際直徑dk或ds :


d

~88.5xVSS
其中d表示dk或ds，而相應紗線的纖度以dtex為單位，紗線的密度以g/cm3為單位。
根據公式算出的織物密度適用于平紋組織的織物。如果存在與平紋組織不同的織紋，那么在計算中必須引入織紋修正因子。例如對于具有特殊織紋類型的織物而言，下述數值用于該織紋修正因子
巴拿馬組織2: 2 0.56
斜紋組織2: I0.70
斜紋組織2: 20.56
斜紋組織3: I0.56
斜紋組織4: 40.38
緞紋組織I: 40.49
緞紋組織I: 50.44
按照公式算出的根據Walz的織物密度DG乘以上述修正因子。織物密度以％表示。
第一組區域的根據Walz的織物密度優選為8%至25%，尤其優選為8%至20%，而第二組區域的根據Walz的織物密度優選為32%至70%，尤其優選為32%至50%。因此，有利的是能夠把獲得的高織物密度或低織物密度的優勢用在織物層中需要的地方。例如，織物層的邊緣區域的織物密度會比織物層的中間區域相對較高。
第一組區域優選具有第一類型的織紋，而第二組區域優選具有第二類型的織紋。尤其優選的是，第一類型的織紋與第二類型的織紋不同。因此，有利地，通過第一組區域內相對于第二組區域的不同織紋類型實現了第一組區域相對于第二組區域的不同織物密度。例如，盡管在兩個區域內使用了具有相同紗線纖度的紗線，還可以有利地形成不同的織物
山/又ο
第一組區域尤其優選具有作為第一類型的織紋的緞紋組織。該緞紋組織優選為1/5或1/4緞紋組織。
此外，第二組區域尤其優選具有作為第二類型的織紋的1/1平紋組織或斜紋組織。當第一組區域中的緞紋組織為1/5織紋時，斜紋組織尤其優選為2/1織紋。當第一組區域中為1/4緞紋組織時，第二組區域優選具有2/3或1/4斜紋組織或者1/1平紋組織。
同樣優選的是，第一組區域的紗線具有第一紗 線纖度，而第二組區域具有第二紗線纖度。在此尤其優選的是，第一紗線纖度與第二紗線纖度不同。然而同樣優選的是，第一紗線纖度與第二紗線纖度基本相當。當在第一組區域內相對于第二組區域使用不同的紗線纖度時，即使第一組區域和第二組區域使用相同的織紋類型，也會造成第一組區域和第二組區域之間的織物密度差異。第一紗線纖度和第二紗線纖度可以在IOOdtex至8000dtex的范圍內。如果這兩個區域具有不同的織紋類型，那么還可以通過在不同的區域中應用不同的紗線纖度來有利地進一步增加由此引起的織物密度差異。
第一組區域優選具有IOOdtex至IOOOdtex的紗線纖度，而第二組區域優選具有1050dtex至8000dtex的紗線纖度。[0025]此外有利的是，第一組區域中的織物層具有第一織物經緯密度，而第二組區域中的織物層具有第二織物經緯密度。第一織物經緯密度和第二織物經緯密度可以相同或者不同，并且在2線/cm至50線/cm的范圍內。尤其優選的是，第一組區域中的織物層具有2線/cm至10線/cm的第一織物經緯密度，而第二組區域中的織物層具有10. I線/cm至50線/cm的第二織物經緯密度。
顯而易見，第一組區域中和第二組區域中根據Walz的織物密度會受到織紋類型、紗線纖度/類型和織物經緯密度等因素的影響。當第一組區域和第二組區域僅在這些因素中的一個上有所區別時，就已經可以在第一組區域和第二組區域之間獲得不同的根據Walz的織物密度。當然，第一組區域和第二組區域也可以在兩個或所有因素上有所區別。
—般來說，用于形成根據本發明的制品的(多個)織物層和/或一個織物層的紗線的紗線纖度可以在約IOOdtex至約SOOOdtex之間，不管第一組區域和第二組區域中存在 的織紋或織物經緯密度如何。此外，用于形成根據本發明的制品的(多個)織物層和/或一個織物層的織物經緯密度可以在2線/cm至50線/cm之間，不管第一組區域和第二組區域中存在的織紋或紗線纖度如何。當然，用于形成根據本發明的制品的織物層的第一組區域和第二組區域中可以具有平紋組織或斜紋組織或緞紋組織，不管存在的織物經緯密度或紗線纖度如何。
優選地，第二組區域形成織物層總面積的面積份額的至少20%、至多80%。尤其優選地，第二組區域占織物層的總面積的30 %至60 %，更特別優選地占40 %至50 %。第二組區域在織物層內優選不應為相連的。相反地，優選織物層具有多個第二組區域，其中例如通過多個第一組區域把第二組區域彼此隔開，然而第二組區域之間存在接觸點。因此，在織物層內也可以存在多個不相連的第一組區域。此外，在織物層內也可以存在多于兩組的區域一其具有不同的根據Walz的織物密度。優選地，第一組區域和第二組區域分別延伸為使得所選織紋至少重復一次。
優選地，根據本發明的制品的織物層的纖維抗拉出性能為下述織物的絲線抗拉出性能的200%至700%:該織物與第一組區域具有相同的織紋類型以及相同的紗線纖度和相同的織物經緯密度。此外，織物層的絲線抗拉出性能可以為下述織物的絲線抗拉出性能的20%至70% :該織物與第二組區域具有相同的織紋類型以及相同的紗線纖度和相同的織物經緯密度。因此，通過第二組區域可以有利地改變織物層的性能。
優選地，第一組區域和第二組區域相對于彼此以條紋圖案或棋盤形圖案布置。當然也可以是其它圖案，如菱形圖案或三角形圖案。此外，也可以使第一組區域或第二組區域主要位于織物層的邊緣區域(例如與窗框類似)，而其它組的區域位于織物層的中心區域。對有效的防彈制品的兩個彼此相鄰的織物層來說，彼此相鄰的織物層可以彼此結構基本相同或不同。對彼此結構不同的情況而言，例如第一織物層可以在邊緣區域具有第一組區域而在中心區域具有第二組區域，反之第二織物層可在邊緣區域具有第二組區域而在中心區域具有第一組區域。
用于形成有效的防彈制品的織物層的紗線優選為芳族聚酰胺紗線或由具有超高分子量的聚乙烯或具有超高分子量的聚丙烯或聚苯并噁唑或聚苯并噻唑形成的紗線。尤其優選的是例如Teijin Aramid公司以TWARON 為商標銷售的聚對苯二甲酰對苯二胺纖維制成的紗線。當然在織物層中也可以存在不同的紗線，其有利于織物密度的局部變化。[0032]用于形成有效的防彈制品的織物層的紗線的纖維優選地具有按照ASTM-D885大于2000Mpa的強度。
根據獨立權利要求
的有效的防彈制品和根據從屬權利要求
的實施例優選地用于制造防護服，例如防彈防護背心。當然根據本發明的制品也可以通過織物層的相應設計確保擊穿防護。


根據兩幅附圖進一步進行描述以解釋本發明。
圖I示意性地示出用于形成根據本發明的有效的防彈制品的織物層的織紋設計。
圖2示意性地示出比較織物層的織紋設計。
具體實施方式

圖I示意性示出用于制造根據本發明的制品的織物層的織紋設計。織物層在區域A中具有根據Walz的織物密度例如為37%的平紋組織1/1。織物層在區域B中具有緞紋組織1/5 (飛數2，2，3，4，4)，其中根據Walz的織物密度例如可以為16%。因此，區域B是根據本發明的第一組區域，且和作為第二組區域的區域A—起處于棋盤形圖案布置中。圖I示出的織紋設計的織物層形成用于隨后的射擊試驗的根據示例I的組件。
圖2示意性地示出由具有相同的緞紋組織以及相應反紋(negative)形成的織物的織紋設計。織物層在示出的區域C中具有5/1緞紋組織(飛數2，2，3，4，4)，而區域C’具有1/5緞紋組織(飛數2，2，3，4，4)。盡管區域C和C’的織紋類型不同，這兩個區域中根據Walz的織物密度例如為16%。在圖2的實施例中，1/5緞紋組織(區域C’)具有兩個花紋重復而5/1緞紋組織(區域C)具有一個花紋重復。圖2示出的織紋設計的織物層形成用于隨后的射擊試驗的根據比較例3的組件。
示例
用于制造織物層的紗線在示例和比較例中為芳族聚酰胺復絲，該復絲按照ASTMD-885 的強度為 3384Mpa 且有效纖度為 960dtex，Tei jin Aramid 公司以 TWAR0N 930 dtexΠ000為商標銷售該復絲。芳族聚酰胺的密度為1.44g/cm3。
測試了分別由多個織物層形成的多個組件。
比較例I
根據比較例I的制品-或者組件-由26個依次的織物層組成，其中每個織物層具有平紋組織1/1和10. 5線/厘米X 10. 5線/厘米的織物經緯密度(Fd)。每個織物層的根據Walz的織物密度為37%。
比較例2
根據比較例2的組件同樣由26個織物層組成，然而其中每個織物層具有緞紋組織1/5(飛數2，2，3，4，4)。織物經緯密度為10.5線/厘米X10. 5線/厘米。每個織物層的根據Walz的織物密度為16%。
示例 I
根據本發明示例I的制品由26個織物層組成，織物層具有織物密度不同的兩組區域。用于形成根據本發明的制品的每個織物層具有作為第一組區域的區域，該區域具有緞紋組織1/5 (飛數2，2，3，4，4)且其織物經緯密度為10. 5線/厘米X 10. 5線/厘米。該第一組區域的根據Walz的織物密度為16%。第二組區域的織物層內的區域具有平紋組織1/1和10. 5線/厘米X 10. 5線/厘米的織物經緯密度。該第二組區域的根據Walz的織物密度為37%。平紋組織區域和緞紋組織區域的比例為I : 1，其中沿經紗-緯紗方向具有兩個緞紋花紋重復以及沿經紗-緯紗方向具有六個平紋花紋重復。根據下述公式如下計算出根據Walz的織物密度
DG[第二組平紋 1/1，960dtex, 10. 5X 10. 5 線 /cm] = 37%
06[第一組緞紋1/5，960也61，10.5父10.5線/011] = 37% X0. 44(修正因子)=16%
利用多臂織機通過輸入紗線分組——其為片梭織機上的多臂織品——來制造根 據本發明的制品的織物層。制造時需要六個棕片來供給用于制造平紋組織區域的紗線，以及需要六個棕片來供給用于制造緞紋組織區域的紗線。
比較例3
根據比較例3的組件由26個織物層組成。利用示例I描述的方法制造織物層，使得每個織物層具有兩種不同的織紋組織。然而盡管織紋組織不同，每個織物層中根據Walz的織物密度是相同的。采用的織紋組織為緞紋組織1/5(飛數2，2，3，4，4)和緞紋組織5/1 (飛數2，2，3，4，4)，所有區域中根據Walz的織物密度為16%。
在用于形成比較例I至3和示例I中的制品的織物層上確定抗拉出性能(Ausziehwiderstand)。為此,從一個織物層準備五條織物帶,各織物帶沿經紗_諱紗方向。織物帶的長度為30cm，織物帶的寬度在6到8cm之間，取決于織物類型。每條織物帶被梳刷(ausgeriffelt)到織物寬度為5cm。待測試的紗線位于織物帶的中央,且分別從織物帶的上表面和下表面中從織物帶中移去10cm，從而IOcm的該紗線留在多層織物中。然后在織物帶下側上把移去的紗線切到Icm的自由長度。織物帶然后在下側夾緊于壓布器中，使得之前被移去和受切的紗線保持自由。在頂部被暴露出的紗線盡可能不緊張地夾緊在壓紗器中。測量用于把紗線從IOcm長的多層織物中抽出所需的以牛頓為單位的最大力。總共測得的10個測試值的數學平均值作為抗拉出性能。紗線拉出速度為50mm/min。
表I示出抗拉出性能的測量結果。
表I

比較例I 比較例2 示例I 比較例3
抗拉出性能(N) 313. 5 28 8109Ι 1
因此，根據上述方法測得的織物密度為37% (比較例I)的織物的抗拉出性能約比織物密度為16% (比較例2)的織物的抗拉出性能高10倍。盡管比較例3中織物層的根據Walz的織物密度與比較例2中的Walz織物密度相當，但是由于使用了交替的織紋，所以比較例3中織物層的抗拉出性能的值大約為一半。用于形成示例I中根據本發明的制品的織物層的抗拉出性能高于織物密度較小的織物(比較例2)、但是低于織物密度較大的織物(比較例I)。因此，使用不同的織物密度影響了不同的抗拉出性能，因此抗拉出性能-與織物密度類似地-是織物層中紗線的移動性的度量。[0058]在紗線抗拉出性能為109N的情況下，示例I中根據本發明的制品的織物層的抗拉出性能為比較例2中織物層的抗拉出性能的378%，比較例2中的織物與第一組區域——即緞紋組織1/5區域一具有相同的織紋類型以及相同的織物纖度和相同的織物經緯密度。在紗線抗拉出性能為109N的情況下，根據本發明的制品的織物層的抗拉出性能為比較例I中的織物層的抗拉出性能的35%，比較例I中的織物與第二組區域一即平紋組織區域一具有相同的織紋類型以及相同的織物纖度和相同的織物經緯密度。
防彈性能比較
對于比較例I至3中的每一個和對示例I而言，每種彈藥類型分別測試三個組件，其中每個組件( 5. 2kg/m2)分別具有26個織物層，且每種彈藥類型從IOm距離遠處射擊8次，以測出V5tl值和吸收的能量。在此，V5tl值表示在該給定的子彈速度下穿透可能性為50%。在組件后方分別設置了 Weible膠泥塊(Plastilinblock)。在此,通過l/2mv2算出能量吸收，其中m對應于子彈重量(單位為kg)以及V對應于測得的V5tl速度(單位為m/s)。在用于測量背景變形(以下稱為創傷)的第二試驗中，使用了如前所述的Weible膠泥塊。眾所周知，創傷的程度表現為由射擊所導致的與威脅側(射擊側)背對的一側的隆起。為了確定創傷，每個組件設置在Weible膠泥塊前方且以大致恒定的、在434m/s至443m/s范圍內的子彈速度從5m距離遠處被射擊8次。在此，四次射擊對準組件的外側區域，四次射擊對準組件的內側區域。在選定的子彈速度的情況下，沒有導致擊穿，而僅是子彈嵌入/不擊穿。針對每種設計和彈藥類型，由這8次射擊算出創傷均值——其為射入膠泥的穿透深度(單位為_)。
射擊試驗的結果的各個均值在表2和3中匯總。
射擊試驗I
用O. 44Magnum JHP Remington (15. 6g)射擊
表 2
權利要求
1.一種防彈制品，包括由按照ASTM D-885強度至少為IlOOMpa的纖維組成的紗線形成的織物層，其特征在于，在至少一個單獨的織物層中存在至少兩組具有不同織物密度的區域，其中第一組區域的根據Walz的織物密度為8%至31%，而第二組區域的根據Walz的織物密度為32%至80%。
2.根據權利要求
I所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域的根據Walz的織物密度為8%至25%，且所述第二組區域的根據Walz的織物密度為32%至70%。
3.根據權利要求
I所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域的根據Walz的織物密度為8%至20%，且所述第二組區域的根據Walz的織物密度為32%至50%。
4.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域具有第一類型的織紋，且所述第二組區域具有第二類型的織紋；且所述第一類型的織紋和第二類型的織紋彼此不同。
5.根據權利要求
4所述的防彈制品，其特征在于，所述第一類型的織紋是緞紋組織。
6.根據權利要求
5所述的防彈制品，其特征在于，所述緞紋組織是1/5或1/4織紋。
7.根據權利要求
4所述的防彈制品，其特征在于，所述第二類型的織紋是平紋組織或斜紋組織。
8.根據權利要求
7所述的防彈制品，其特征在于，所述斜紋組織是2/1斜紋組織或1/4 斜紋組織，且所述平紋組織是1/1平紋組織。
9.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域的紗線具有第一紗線纖度，且所述第二組區域的紗線具有第二紗線纖度；且一個織物層中的所述第一紗線纖度和第二紗線纖度彼此不同。
10.根據權利要求
4所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域的紗線具有第一紗線纖度，且所述第二組區域的紗線具有第二紗線纖度；且一個織物層中的所述第一紗線纖度和第二紗線纖度彼此相同或不同。
11.根據權利要求
9所述的防彈制品，其特征在于，所述第一紗線纖度和所述第二紗線纖度在IOOdtex至8000dtex的范圍內。
12.根據權利要求
10所述的防彈制品，其特征在于，所述第一紗線纖度和所述第二紗線纖度在IOOdtex至8000dtex的范圍內。
13.根據權利要求
9所述的防彈制品，其特征在于，所述第一紗線纖度為IOOdtex至 IOOOdtex,且所述第二紗線纖度為1050dtex至8000dtex。
14.根據權利要求
10所述的防彈制品，其特征在于，所述第一紗線纖度為IOOdtex至 IOOOdtex,且所述第二紗線纖度為1050dtex至8000dtex。
15.根據權利要求
11所述的防彈制品，其特征在于，所述第一紗線纖度為IOOdtex至 IOOOdtex,且所述第二紗線纖度為1050dtex至8000dtex。
16.根據權利要求
12所述的防彈制品，其特征在于，所述第一紗線纖度為IOOdtex至 IOOOdtex,且所述第二紗線纖度為1050dtex至8000dtex。
17.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域具有第一織物經緯密度，且所述第二組區域具有第二織物經緯密度；且一個織物層中的所述第一織物經緯密度和第二織物經緯密度彼此不同。
18.根據權利要求
4所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域具有第一織物經緯密度，且所述第二組區域具有第二織物經緯密度；且一個織物層中的所述第一織物經緯密度和第二織物經緯密度彼此相同或不同。
19.根據權利要求
17所述的防彈制品，其特征在于，所述第一織物經緯密度和所述第二織物經緯密度在2Fd/cm至50Fd/cm的范圍內。
20.根據權利要求
18所述的防彈制品，其特征在于，所述第一織物經緯密度和所述第二織物經緯密度在2Fd/cm至50Fd/cm的范圍內。
21.根據權利要求
17所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域具有2Fd/cm至 10Fd/cm的織物經緯密度，且所述第二組區域具有10. lFd/cm至50Fd/cm的織物經緯密度。
22.根據權利要求
18所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域具有2Fd/cm至 10Fd/cm的織物經緯密度，且所述第二組區域具有10. lFd/cm至50Fd/cm的織物經緯密度。
23.根據權利要求
19所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域具有2Fd/cm至 10Fd/cm的織物經緯密度，且所述第二組區域具有10. lFd/cm至50Fd/cm的織物經緯密度。
24.根據權利要求
20所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域具有2Fd/cm至 10Fd/cm的織物經緯密度，且所述第二組區域具有10. lFd/cm至50Fd/cm的織物經緯密度。
25.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，所述第二組區域占織物層總面積的面積份額的至少20%、至多80%。
26.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，存在至少兩組具有不同織物密度的區域的所述至少一個單獨的織物層的絲線抗拉出性能為下述織物的絲線抗拉出性能的200%至700%:該織物與所述第一組區域具有相同的織紋類型以及相同的紗線纖度和相同的織物經緯密度。
27.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，存在至少兩組具有不同織物密度的區域的所述至少一個單獨的織物層的絲線抗拉出性能為下述織物的絲線抗拉出性能的20%至70%:該織物與所述第二組區域具有相同的織紋類型以及相同的紗線纖度和相同的織物經緯密度。
28.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域和所述第二組區域相對于彼此以棋盤形圖案布置。
29.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，所述第一組區域和所述第二組區域相對于彼此以條紋圖案布置。
30.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，所述紗線是芳族聚酰胺紗線或由具有超高分子量的聚乙烯或具有超高分子量的聚丙烯或聚苯并噁唑或聚苯并噻唑形成的紗線。
31.根據前述權利要求
I至3中任一項所述的防彈制品，其特征在于，所述紗線的纖維具有按照ASTM-D885大于2000Mpa的強度。
32.根據權利要求
I至31中任一項所述的防彈制品在防護服制造中的應用。
專利摘要
本發明涉及一種有效的防彈制品，包括由按照ASTM D-885強度至少為1100Mpa的纖維組成的多個織物層，其中在至少一個織物層中存在至少兩組具有不同織物密度的區域。在此第一組區域的根據Walz的織物密度為8％至31％，而第二組區域的根據Walz的織物密度為32％至80％。
文檔編號D03D13/00GKCN102046863 B發布類型授權 專利申請號CN 200980119259
公開日2013年1月16日 申請日期2009年5月20日
發明者C·伯特格爾, R·哈特爾特 申請人:帝人芳綸有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),