CN101325887B - 防弹用多轴向纺织品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多轴向的纺织品，其包含：含有大量基本平行于第一方向的第一纱线的第一层；含有大量基本平行于第二方向的第二纱线的第二层，且该层纱线相对于第一纱线有偏移；含有大量基本平行于第三方向的第三纱线的第三层，该层纱线相对于第一和第二纺线纱线有偏移；含有大量基本平行于第四方向的第四纱线的第四层，该层纱线且相对于第一、第二和第三纱线有偏移；至少一个纤维网络层；以及一个在多轴向布内横向交错分布的横向纱线，其中每一层均能以任何有序的顺序排列且可选择性地经高粘性聚合物涂覆，该组合物的玻璃转变温度Tg范围在大约-40至大约0℃且在20℃时的零剪切熔融粘度为大约2×106至大约1013泊。

Description

防弹用多轴向纺织品 
相关申请的交叉引用 
本发明要求2005年12月8日提交的美国申请No.60/748,758的权益，该申请通过参考引入本文。 
技术领域
本发明涉及一种防弹用多轴向纺织品。 
背景技术
个人防弹人体装甲，特别是背心、头盔及其它衣物通常由用于防止子弹或其它射弹物以及任何其它会强烈刺到装甲上的物体(如刀)穿透的材料组成。这些衣物主要用于武装军队，也用于警方或平民。对改善战斗环境中士兵和警察所用装甲***的耐磨性能和整体效能的需求不断增加。装甲***的整体厚度和重量对耐磨性能有影响，但是在当前公知的***内降低这些参数会削弱装甲抗穿透的能力。 
已知的用于防弹应用的纺织品包括那些包含至少两层单向纤维的纺织品，其中位于第二层的纤维相对于第一层纤维是斜的。参见，如美国专利申请Nos.2002/0164911，2003/0228815及2005/0081571。 
相似的结构已经用粘合材料浸入。参见，美国专利申请No.2004/0045428和美国专利No.6,238,768。美国专利No.5,160,776公开了一种包含至少一个层的复合物，该层为基底材料中的某种高强度细丝(filament)的网络。美国专利No.4,183,993公开了层合板在单向增强纺织品中的用途，该纺织品包括由大量纬编针织方法形成的纬编纱线纤维和大量含在纬编纱线纺织品中的经向平行扩展的经丝填充物。 
美国专利No.5,935,678公开了一种层状的防弹薄片结构，该结构包括第一和第二列单向纤维束。纤维束的第二列以某一角度与第一列交叉。在这种结构中，在纤维束的第一和第二列交叉排列之间存在一个聚合物薄层以便将纤维束的第一和第二列粘合在一起而基本不使薄层穿透进入到纤维束中。美国专利No.5,677,029公开了一种防弹衣，其具有至少一个纤维层和至少一个与上述纤维层的整体或部分接触并粘结的 聚合物层。 
某些同时包含纺织层和无纺层的纺织品也是公知的。参见美国专利申请No.2004/0132368。 
目前仍需要对防弹纺织品和衣物的性能进行改善。 
发明内容
本发明涉及多轴向的纺织品，其包含： 
含有大量基本平行于第一方向的第一纱线的第一层； 
含有大量基本平行于第二方向的第二纱线的第二层，且该层纱线相对于第一纱线有偏移(skew)， 
至少一个纤维网络层； 
含有大量基本平行于第三方向的第三纱线的第三层，该层纱线相对于第一纱线和第二纱线有偏移； 
含有大量基本平行于第四方向的第四纱线的第四层，该层纱线且相对于第一、第二和第三纱线有偏移偏差；和 
在多轴向纺织物内横向交错分布的横向纱线， 
其中每一层均能以任何有序的顺序排列且可选择性地经高粘性聚合物涂覆，该聚合物的玻璃转变温度范围在大于-40至大约0℃且在20℃时的零剪切熔融粘度为大约2×106至大约1013泊。 
本发明还涉及包含这种纺织品的衣物和制品以及制造这种纺织品的方法。 
前面的一般性描述和下面的详细描述只是实例性和解释性的说明，并不是对如随附的权利要求所限定的本发明进行限制。 
附图说明
结合附图对实施方案进行说明以便加深对本发明所述内容的理解。 
图1是在多轴向纺织品的结构中使用多个单向层和横切纤维的图示说明。 
本领域技术人员能理解的是，附图中的物体仅是进行简单且清晰的说明，而无需按比例画出。例如，为帮助理解实施方案，附图中某些物体的尺寸相对于其它物体的尺寸可能有所放大。 
发明详述 
在一些实施方案中，本发明涉及多轴向纺织品，其包含： 
含有大量基本平行于第一方向的第一纱线的第一层； 
含有大量基本平行于第二方向的第二纱线的第二层，且该层纱线相对于第一纱线有偏移， 
至少一个纤维网络层； 
含有大量基本平行于第三方向的第三纱线的第三层，该层纱线相对于第一和第二纺线纱线有偏移； 
含有大量基本平行于第四方向的第四纱线的第四层，该层纱线且相对于第一、第二和第三纱线有偏移； 
以及一个在多轴向纺织品内横向交错分布的横向纱线， 
其中每一层均能以任何有序的顺序排列且可选择性地经高粘性聚合物涂覆，该聚合物的Tg范围在大于-40至大约0℃且在20℃时的零剪切熔融粘度为大约2×106至大约1013泊。 
在某些实施方案中，第一、第二、第三和第四层纱线的至少一层包含芳族聚酰胺纤维。一种优选的选芳族聚酰胺纤维是聚(对苯二甲酰对苯二胺)。 
在一些实施方案中，第一、第二、第三和第四层纱线的至少一层包含聚哒唑(polypyridazole)纤维。一种优选的聚哒唑是聚(吡啶并二咪唑)。一种优选的聚哒唑是聚[二咪唑并[4，5-b：4，5-e]-吡啶-2，6-二基-(2，5-二羟基)苯-1，4-二基]。 
在一些实施方案中，所述的至少一种纤维网络层是芳族聚酰胺毡状物。在一些实施方案中，所述芳族聚酰胺是聚(对苯二甲酰对苯二胺)。在某些实施方案中，所述芳族聚酰胺毡状物包含聚(对苯二甲酰对苯二胺)人造短纤维(staple fiber)。 
合适的横向纱线包括那些含有聚酯、聚乙烯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚芳烃唑(polyareneazoles)、聚哒唑或聚吡啶并双咪唑纤维的纱线。 
在一些实施方案中，所述的至少一个纤维网络层是纺织的、无纺的或编织结构。 
本发明还涉及包含发明中所述纺织品的衣物和制品。 
在一些实施方案中，本发明还涉及生产一种纺织品的方法，该方法包含： 
提供含有大量基本平行于第一方向的第一纱线的第一层； 
提供含有大量基本平行于第二方向的第二纱线的第二层，且该层纱线相对于第一纱线有偏移， 
提供至少一个纤维网络层； 
提供含有大量基本平行于第三方向的第三纱线的第三层，该层纱线相对于第一和第二纺线纱线有偏移； 
提供含有大量基本平行于第四方向的第四纱线的第四层，该层纱线且相对于第一、第二和第三纱线有偏移； 
将上述的层紧缩成紧缩(consolidated)的片材结构并 
将多个紧缩的片材结构结合到一起。 
通过参考下面针对示例性和优选实施方案的详细描述可以更容易理解本发明，这些实施方案也是本发明所要公开的部分。需要理解的是权利要求的保护范围不应局限于本发明所述和/或所示的特定的设备、方法、条件或参数，而且本发明所用的术语只是出于例证性描述特定实施方案的目的，因而不能理解为是对本发明的限制。另外，正如在说明书和随附权利要求中所用的那样，所出现名词的看似单数形式的“a”、“an”和“the”也包括复数形式，及对某个特定数值的引用至少包括该特定数值，除非上下文明确指出相反的情况。当给出数值的一个范围时，另外一个实施方案包括从该特定数值和/或到其它特定的数值。类似地，当通过给出前缀“大约”来表明数值为近似值时，应理解为该特定的数值形成另外一个实施方案。所有的范围都是包括界限的而且可以紧缩。 
正如本发明所用，术语“偏差(off-set)”简单地指不直接在上面。术语“偏移(skew)”当针对两组纱线时的意思是这两组纱线彼此处于互不相同的角度。任何能提供所需性能的角度都是可以使用的。本领域技术人员能够针对某特定的结构测定出优化的偏移。例如，对于两个层，两组纱线可以在0度和90度。其它例子有0度/45度/90度和0度/45度/90度/45度。 
可在各层内使用的合适的纤维的实例包括那些由聚合物制备的纤维，如聚烯烃(例如，聚乙烯或聚丙烯)、聚酰亚胺、聚酯、聚(乙烯醇)、聚苯唑，如聚苯并咪唑(PBI)、聚芳酰胺，如E.T.du Pont de Nemoursand Company(DuPont)，Wilmington，DE出售的名为KEVLAR 
Figure S2006800460121D00041
的聚对苯二甲酰对苯二胺，以及聚哒唑如Magellan Systems International， Richmond VA出售的名为M5 
Figure S2006800460121D00051
的聚吡啶并二咪唑。根据ASTM D-885，纤维的韧性应至少为大约900MPa以提供更优越的防弹抗穿透能力。优选地，纤维还具有至少大约10GPa的模量。 
当聚合物为聚酰胺时，优选芳族聚酰胺。这里“芳族聚酰胺”是指一种聚酰胺，其中至少85％的酰胺基(-CO-NH-)连接链直接与两个芳香环连接。合适的芳族聚酰胺纤维在Man-Made Fibers-Science andTechnology，第2卷，所在部分名为Fiber-Forming Aromatic Polyamides，297页，W.Black等人.，Interscience Publishers，1968中描述。芳族聚酰胺纤维还公开在美国专利Nos.4,172,938；3,869,429；3,819,587；3,673,143；3,354,127和3,094,511中。芳族聚酰胺可以与添加剂同时使用，据研究发现多达10％(按重量)的其它聚合物原料可以与芳族聚酰胺混合使用，或者可以使用其中芳族聚酰胺中二元胺被其它二元胺取代了多达10％的共聚物或其中二酰氯或芳族聚酰胺被其它二酰氯取代了多达10％的共聚物。 
优选的芳族聚酰胺是对芳族聚酰胺，而聚对苯二甲酰对苯二胺(PPD-T)是一种优选的对芳族聚酰胺。PPD-T是指对苯二胺和对苯二甲酰氯以摩尔比大致1∶1进行聚合反应得到的均聚物，或者指代少量其他二元胺与对苯二胺以及少量其它二酰氯与对苯二甲酰氯相互反应得到的共聚物。作为通常的规则，其它二元胺和其它二酰氯可以使用的量至多为对苯二胺或对苯二甲酰氯总摩尔量的大约10％，或者稍高，条件是其它的二元胺和二酰氯不含有妨碍聚合反应的反应基团。PPD-T也指代其它芳族二元胺和其它芳族二酰氯(如，2，6-萘甲酰氯或者氯-或二氯对苯二甲酰氯或3，4′-二氨基二苯醚)反应得到的共聚物。 
当聚合物是聚烯烃时，聚乙烯或聚丙烯为优选的。聚乙烯是指主体线性聚乙烯材料，优选分子量超过100万，而且可以包含少量支链或包含每100个主链碳原子不超过5个修饰单元的共聚单体；还可以包含随后与之混合的重量比不超过约50％的聚合物添加剂如烯烃-1-聚合物，特别是低密度聚乙烯、丙烯及其它类似物，或低分子量添加如抗氧化剂、润滑剂、抗紫外线剂、着色剂及其它类似的常用添加剂。这样的聚合物通常被认为是伸直链聚乙烯(ECPE)。类似地，聚丙烯优选为主体线性聚丙烯，分子量超过100万。高分子量线性聚烯烃商业上有售。聚烯烃纤维的制备在美国专利No.4,457,985中有所讨论。 
聚芳烃唑(Polyareneazole)聚合物，如聚苯唑和聚吡啶唑，可以通过使干燥成分混合物与多磷酸(PPA)溶液反应来制备。所述干燥成分可以包含唑(azole)形成单体和金属粉末。这些干燥成分的精确重量份可以由实施本发明优选实施方案中的至少一些得到。 
唑形成单体的例子包括2，5-二巯基-对苯二胺，对苯二甲酸，双-(4-苯甲酸)，氧基-双-(4-苯甲酸)，2，5-二羟基对苯二甲酸，间苯二甲酸，2，5-吡啶二甲酸，2，6-萘二甲酸，2，6-喹啉二甲酸，2，6-双(4-羧苯基)吡啶并二咪唑，2，3，5，6-四氨基吡啶，4，6-二氨基间苯二酚，2，5-二氨基对苯二酚，1，4-二氨基-2，5-二硫苯，或它们任何组合。优选地，所述唑形成单体包括2，3，5，6-四氨基吡啶和2，5-二羟基对苯二甲酸。在某些实施方案中，优选的唑形成单体经磷酸化。优选地，磷酸化的唑形成单体在多磷酸和金属催化剂的存在下聚合。 
金属粉末可以用来帮助增加最终聚合物的分子量。所述金属粉末典型地包括铁粉、锡粉、钒粉、铬粉和它们的任意组合。 
将所述唑形成单体和金属粉末混合，然后令混合物与多磷酸反应产生聚芳烃唑聚合物溶液。如需要可向聚合物中再加入多磷酸。聚合物溶液典型地通过模头或喷丝头挤压或抽丝来制备或纺成细丝。 
聚苯并噁唑(PBO)和聚苯并噻唑(PBZ)是两种合适的聚苯唑聚合物。这些聚合物在PCT申请No.WO 93/20400中描述。聚苯并噁唑和聚苯并噻唑优选地由具有下述结构的重复单元构成： 
Figure S2006800460121D00061
Figure S2006800460121D00071
尽管所示的与氮原子相连接的芳香族基团可以是杂环，但其优选为碳环；而且尽管它们可以是稠环的或非稠环的多环结构，但它们优选为单六元环。尽管所示的位于双唑主链上的基团优选为对苯基，但该基团可以用任何不影响聚合物制备的二价有机基团替代，或根本就不带有基团。例如，该基团可以是最多具有12个碳原子的脂肪族基团，亚苄基，亚联苯基，二苯醚及其它类似基团。 
本发明中用来制备所述纺织品所用的聚苯并噁唑和聚苯并噻唑应具有至少25、优选至少100个重复单元。该聚合物的制备以及所述聚合物的抽丝均在前面提到的PCT专利申请No.WO 93/20400中公开。 
由聚(哒唑)聚合物制备的纤维适合用于本发明。这些聚合物包括聚(吡啶并咪唑)(poly(pyridimidazle))，聚(吡啶并噻唑)，聚(吡啶并噁唑)，聚(吡啶并二咪唑)，聚(吡啶并二噻唑)和聚(吡啶并二噁唑)。 
聚(吡啶并二咪唑)是一种高弹性的刚性棒状聚合物。聚(吡啶并二咪唑)纤维可以具有至少20dl/g或至少25dl/g或至少28dl/g的特性粘度。这类纤维包括PIPD纤维(也称作M5 
Figure S2006800460121D00072
纤维以及由聚[2，6-二咪唑并[4，5-b:4，5-e]-亚吡啶基-1，4(2，5-二羟基)亚苯基)制备的纤维)。PIPD纤维基于如下结构： 
Figure S2006800460121D00081
聚(吡啶并二咪唑)与公知的市售PBT纤维或聚(苯并咪唑)纤维的区别在于聚(苯并咪唑)是一种聚(双苯并咪唑)。与聚(吡啶并二咪唑)相比较，聚(双苯并咪唑)不是一种刚性棒状聚合物，而且纤维强度和拉伸模量较低。 
据报道称PIPD纤维可能具有大约310GPa(2100克/丹尼尔)的平均模量以及至多大约5.8GPa(39.6克/丹尼尔)的平均韧性。这些纤维已在Brew，等人，Composites Science and Technology 1999，59，1109；Van der Jagt和Beukers，Polymer 1999，40，1035；Sikkema，Polymer 1998，39，5981；Klop和Lammers，Polymer，1998，39，5987；Hageman等人，Polymer 1999，40，1313中描述。 
所述纺织品、制品、衣物及其它类似物可以具有附加层或带有与本发明所述的与其它纺织品或布相邻接的纺织品。高性能纤维结构可以具有很多形式如针织物、纺织物、单织结构、单向布、多向布(例如指那些具有以大约20至90度之间某一角度交叉的纤维的布)、无纺层(如毡状物)、甚至单纤维。一种纤维结构可以具有超过10、20、40或60个本发明所述单独的纤维结构。 
一些层可以用聚合物来处理。处理过的层可以置于身体装甲的背部，远离受打击点，或置于中间或以任何其它样式放置，以便优化装甲的性能。对每一个处理过的层，所用聚合物浓度可以是相同的也可以因层的不同而变化，从而为整个封装包带来所需要的硬度变化。处理过的层可以用在由各种类型的纺织品结构组成的封装包中，这些纤维结构层与层之间都不同。 
本发明的一个主要应用是保护性身体装甲。高性能纤维结构可以通过标准的衣服制作过程如缝制而制成身体装甲。生产厂商生产身体装甲以满足抗刺穿、钝性损伤及其它由美国国家司法协会经NIJ 100-98制定的要求。根据NIJ 100-98，将防弹面板装配到一个单独单元的方式因厂商的不同而不同。在一些情况下，所述纤维层沿面板的整个边缘斜线缝 合；在其它情况下，所述纤维层在几个位置上用大头钉钉和在一起。一些生产厂商通过一些纵行或横行针脚来装配纺织物；一些厂商甚至可能会缝制整个防弹面板。无证据表明缝合会削弱面板的防弹属性。相反，缝合往往能提高整体性能，特别是对钝性损伤，这依赖于所使用的纺织物类型。 
在本发明的一些实施方案中，一种或多种具有低玻璃化转变温度的高粘性聚合物粘合剂被涂于或浸到纤维结构中。该高粘性聚合物粘合剂可以称为聚合物或粘合剂。另外，当使用术语“浸入”时，应理解为其还指环绕涂层。当抗钝性损伤性能改善时，良好的防弹性能依然保留。背面变形(BFD)是钝性损伤的一个衡量指标，也就是说BFD越小，穿着防护器具的人所受到的损伤越小。浸入到纤维结构中的少量液体粘合剂被认为本质上是在弹道撞击条件下通过改变织物中细丝的滑动摩擦而起到摩擦增强剂的作用。此外，这种材料减小了背面变形，同时保持或轻微改善衣物如身体装甲的防弹抗刺穿能力。BFD以毫米(mm)为单位表示。 
在一些实施方案中，本发明还涉及含有一层或多层高性能纤维结构的衣物，该纤维结构浸入(或涂覆)了大约1至15重量％、Tg在大约-40℃至0℃之间的高粘性粘合剂。所述玻璃化转变温度是采用差示扫描量热法(DSC)以10℃/分钟的加热速度测得的。该转化的中心点选作Tg。在本规范中，Tg以℃表示。 
通常情况下，液体粘合剂优于固体粘合剂。固体粘合剂会导致防弹抗刺穿能力的减弱，其它的硬添加剂和体系也会造成同样结果，这些添加剂因大约15重量％或更多粘合添加剂的加入而太硬或摩擦太高。正如下面讨论，当多个层被高速射弹撞击时，这种经浸入过的纺织物的高摩擦和硬度是需要的。 
关于具有低Tg粘合剂的纺织物在撞击时的反应，重要的是要考虑这种体系的应变速率依赖性。实验上理解这种反应的一个方式是施用频变依赖性动态力学方法。出于测试目的，将聚(丙酸乙烯酯)(PVP)或聚(甲基丙烯酸己酯)(PHM)浸入到惰性玻璃支撑纺织物中。所述PHM是从甲苯的溶液沉淀出来的，并除去甲苯。上述样品用于频变依赖性动态力学分析(DMA)中。所述实验和装备都是标准的，公开在″Useof a Dynamical Mechanical Analyzer to Study Supported Polymers″ Starkweather，H.W.，Giri，M.R.，J.Appl.Polym.Sci.1982，27，1243中。上述频变依赖性玻璃化转变在失去信号时转化达到最大。使用极端频率，在0.1Hz和30Hz时PHM中的Tg范围分别为-18.5℃至-2℃。在与上述相同的频率范围内，PVP的Tg范围为3℃至12.5℃。这分别与PHM的40kcal/mol和PVP的65kcal/mol的活化能量相对应。这种弹道事件的高应变有助于高等价变形频率(＞＞105Hz)。这种提高过的应变很容易将PVP和PHM从液体转化为玻璃化固体相。例如，在105Hz时，基于PHM活化能的Tg会变化至25℃。该数值表示即使在室温条件下，PHM会因弹道撞击引入的高应变而转化为玻璃相。 
本发明所用的高粘性粘合剂的Tg范围在大约-40至大约0℃，优选为大约-35至大约-10℃。对于这些材料，弹道事件引入的高应变足以将频变依赖性Tg提升到高于室温以上，进而将粘稠的粘合剂转化为玻璃样固体。由于这些粘合剂的Tg低且具有“流体”属性，所以为制造在静置条件下穿着舒适的防护背心提供了柔软的纺织物。如果玻璃化转变低于约-40℃，应变率不够高，不能将所述结构转化为玻璃化相。 
如上所示，在一些优选的实施方案中，所用粘合剂应该是高粘性聚合物流体。该粘合剂不应是弹性固体、非常高分子量聚合物、半晶体弹性固体或交联的弹性固体。例如这类的聚合物可能削弱抗穿透能力而且会很僵硬，因此减小了舒服性。进一步，特别是在施用的固体粘合剂量少时不能自愈，而且一旦纺织物完全变形将失去原有的功效。 
这些高粘性粘合剂带来中等至相对较高的摩擦。对于那些Tg温度范围在大约-40℃至大约0℃的高粘性粘合剂，干燥纺织物对照样本的摩擦的增加与BFD关系密切并且使性能得到增强。所浸入的添加剂的粘度还与纺织物的硬度有关。 
除Tg外，本发明所用粘合剂的特征还可以用它们的分子量(Mw)和粘度来表征。分子量为重均分子量，典型地通过凝胶渗透色谱法来确定。本发明所述的粘性流体聚合物的分子量可能的范围，如大约20,000至大约400,000g/mol(在一些实施方案中为20,000至100,000)。对于粘性流体聚合物，期望其粘度范围在大约2×106至大约1013泊。粘度典型地在室温下测得，但是通常情况下，本发明所给出的对象粘合剂的粘度在室温条件下太高而不能用标准的技术测得。在这种情况下，粘度通过高温熔融粘度、熔体流动指数特征或其它定性的流变特征来推断估计得 出。一个用于测量聚合物流体的零剪切粘度特征的典型方法是锥板(cone-and-plate)流变仪或毛细管测粘法。在上述范围之外的低粘度将典型地使性能降低，比如具有低Tg的硅氧烷流体，甚至那些具有高Mw的流体。这些材料会由于润滑作用而降低摩擦。这种情况与低防弹性能有关，参见Briscoe，B.J.，Motamedi，F.″The ballistic impact characteristicsof aramid fabrics：the influence of interface friction″，Wear 1992 158(1-2)，229)。 
具有适当属性的流体粘合剂可以多种方式存在，包括作为悬浮液、乳状液或熔融聚合物以及采用共混或共聚物形式。可用作本发明所描述的高粘性粘合剂的聚合物实例包括聚(丙酸乙烯酯)、聚(甲基丙烯酸己酯)、聚(丙烯酸异丙酯)及乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(其中乙烯含量为38重量％，丙烯酸甲酯的含量为62重量％)。 
将具有与固态弹性体完全不同的流动和模量特性的高粘性粘合剂浸入到防弹纺织物中。当芳香聚酰胺纺织品中添加剂量的范围在大约1至大约15wt％时(根据被处理的层数)，会实现高水平的防弹抗刺穿和背面变形(衡量钝性损伤)能力。通常认为与当前所用的能使纺织品背心具有令人满意的钝性损伤保护所需要的表面密度相比，这种结构能使重量降低大约20-30％。本发明所用的高粘性粘合剂的玻璃化转换温度Tg能够使得该粘合剂为本发明提供了需要的液体粘合剂性能，并且通过在纤维结构中的粘度和摩擦控制背面变形。 
出于本发明的目的，术语“纤维”被定义为相对柔软的、长度与跨过垂直于该长度的横截面区域的宽度的比例高的宏观均匀体。纤维的横截面可以是任何形状，但典型地为圆形。本发明中，术语“细丝”或“连续细丝”可与术语“纤维”互换使用。 
在本发明中，术语“人造短纤维”是指被切割成所需要长度的纤维，或指那些与细丝相比其长度与跨过垂直于该长度的横截面区域的宽度的比例低的自然形成的纤维。长度可以从大约0.1英寸至几英尺。在一些实施方案中，长度为0.1英寸至大约8英寸。将人造的人造短纤维按某一长度切割以适合于在棉线、毛线或精纺纱的纺纱装备上处理。 
所述人造短纤维可以具有(a)基本均一的长度，(b)可变的或随机的长度，或(c)某些人造短纤维簇(subset)具有基本均一的长度而其它的簇具有不同的长度，其中各簇中混合的人造短纤维形成基本均匀 的分布。 
在一些实施方案中，合适的人造短纤维具有1至30厘米的长度。通过人造短纤维处理方法得到的人造短纤维长度为1至6厘米。 
所述人造短纤维可用任何方式制备。人造短纤维可以通过连续纤维拉断制备，得到的人造短纤维具有弯曲的变形部分，用作卷纤维。人造短纤维可以用旋转刀头或切割机切断连续的直纤维制得，得到直(即：不弯曲)的人造短纤维，或从沿人造短纤维纵向从有锯齿状弯曲的弯曲连续纤维上切下，这样得到的人造短纤维每厘米内弯曲(或重复弯折)数不超过8。 
拉断的人造短纤维可以通过折断一束或一捆连续细丝的方式制备，该拉断操作过程具有一个或多个预置距离的断裂区域，产生质量随机变化的纤维，其平均切割长度由断裂区域调节器控制。 
本发明所述的人造短纤维可以使用传统的长和短的人造短纤维环锭纺过程转化为纱线，该过程在本领域是公知的。对于人造短纤维，棉纺***采用的纺纱纤维长度为3/4英寸至2-1/4英寸(即：1.9至5.7cm)。对于长的人造短纤维，精纺或毛纺***采用的纺纱纤维的是长度至多为6-1/2英寸(即：16.5cm)。然而，这并不是要将纺纱工艺限制在环锭纺纱，这是因为纱线也可以通过喷气纺纱、自由端纺纱及众多其它的可将短纱线转化为可用纱线的纺纱工艺纺织而成。 
典型地，拉断的人造短纤维的长度至多7英寸(即：17.8cm)，可以用传统的纤维拉断制造上等切割纤维的工艺制成长度15的纤维。可以利用如PCT专利申请No.WO 0077283中所描述的过程可以得到最大长度至多为大约20英寸(即：51cm)的人造短纤维。由此通过喷射利用具有韧性的每分特3至7克的缠结长丝将紧缩纤维制成纱线。这些纱线可以具有次级弯曲，也就是说它们可以在成型后被扭曲以便给纱线增加韧性，这种情况下韧性可以达到10至18克/丹尼尔(即：9至17克/分特)。拉断的人造短纤维正常情况下不在需要卷曲，因为制备过程中已在纤维中引入了一定程度卷曲。 
术语“连续细丝”是指具有相对较小直径且长度比人造短纤维更长的柔韧性纤维。对于本领域技术人员来说，连续细丝纤维可以利用本领域内公知的过程转化为复丝。 
本发明所述的纺织物可以呈现各种构型，包括(但不局限于)编织 或纺织纤维或无纺结构。这些纺织品构型在本领域内也是公知的。 
术语“无纺”纺织物的意思是一种纤维网络，包括单向性的(如果包含在基体树脂内)、毡状物、纤维绒及其它类似物。 
术语“纺织”织物是指用任何织物编织的纺织物，如平纹编织、斜纹编织、方平编织、缎纹编织、斜纹编织及其它类似。平纹和斜纹编织被认为是商业上最常用的编织方法。 
本发明通过如下的实施例举例说明，但这些实施例并不是要限制本发明的范围。 
实施例 
对比实施例1
在对比实施例1中，多轴向纺织品均由930分特的高韧性聚(对苯二甲酰对苯二胺)连续纤维纱线制成，该纱线的线性密度为每根细丝1.66分特，E.I.DuPont de Nemours and Company有售，商标为Kevlar 
Figure S2006800460121D00131
129。纺织物的每一层均由四组平行纱线以每厘米7.1个头按不同角度排列组成，它们用一组低丹尼尔且低韧性的成圈聚乙烯纱线绑定在一起。每一多轴向纺织品层的面积密度为大约0.28kg/m2。多轴向纺织品中使用的四组丝线的抗张强度为24.3克/分特，而纤维的密度为1.44克/cm3。多轴向纺织品层的稳定性差。多轴向纺织品层的纱线可能因锋利物体的刺入而被扭弯并推到一边。将面积大约为15″×15″的17层多轴向纺织品用大头针绕边缘钉在一起并用十字交叉法钉成总面积密度为大约4.8kg/m2的复合结构。对该复合结构针对V50弹道和背面变形进行357麦格型子弹测试每个级II的NIJ防弹标准0101.04。如预想的一样，实验结果很差，特别是本实施例中所述复合结构的背面变形，这是因为纺织物层的低结构稳定性。 
对比实施例2 
在对实施例2中，纺织物层由930分特的高韧性聚(对苯二甲酰对苯二胺)连续细丝纱线制成，所述细丝线性密度为每根细丝1.66分特，E.I.DuPont de Nemours and Company有售，商标为Kevlar 
Figure S2006800460121D00132
129。纺织物的每一层包含均由经向和纬向上每厘米7.1个头的平纹编织构成。纺织物层的面积密度为大约0.132kg/m2。在纺织物中所用的纱线的抗张强度 为24.3克/分特，纤维的密度为1.44克/cm3。纺织物层的稳定性相对较差。在纺织物层中的纱线可因锋利物体的刺入而被扭弯并推到一边。面积大约为15″×15″的36层纺织物用大头针绕边缘钉在一起并用十字交叉法钉成总面积密度为大约4.8kg/m2的复合结构。对该复合结构针对V50弹道和背面变形进行357麦格型子弹测试每个级II的NIJ防弹标准0101.04。如预想的一样，实验结果差，特别是本实施例中所述复合结构的背面变形，这是因为纺织物层的低结构稳定性。 
实施例1 
在实施例1中，本发明所述的复合层由930分特的高韧性聚(对苯二甲酰对苯二胺)连续细丝纱线制成，所述细丝线性密度为每根细丝1.66分特，E.I.DuPont de Nemours and Company有售，商标为Kevlar 
Figure S2006800460121D00141
129。纺织物的每一层均包含第一和第二组平行纱线(这些纱线每厘米7.1个头按不同角度排列)，由经向和纬向每厘米7.1个头的纺织纤维的纺织物纤维网络组成的第三组纱线，和以不同角度排列的每厘米7.1个头的第四和第五组平行纱线，并随后将它们用一组低丹尼尔且低韧性的成圈聚乙烯纱线绑定在一起。本发明中该复合层的面积密度为大约0.412kg/m2。在上述复合层中所用的四组纱线的抗张强度为24.3克/分特，纤维的密度为1.44克/cm3。本发明中该复合纺织物层的结构稳定性很好。将本发明中面积大约为15″×15″的12层复合层用大头针绕边缘钉在一起并以十字交叉法钉成总面积密度为大约4.9kg/m2的复合结构。对该复合结构针对V50弹道和背面变形进行357麦格型子弹测试每个级II的NIJ防弹标准0101.04。如预想的一样，弹道V50的结果很好，而本实施例中复合结构的背部面形则低于44mm，与比较实施例1和2中公开的结果相比要好很多。 
实施例2 
在实施例2中，本发明所述的复合层由930分特的高韧性聚对(苯二甲酰对苯二胺)连续细丝纱线制成，所述细丝线性密度为每根细丝1.66分特，E.I.DuPont de Nemours and Company有售，商标为Kevlar 
Figure S2006800460121D00142
129。纺织物的每一层由如下构成：第一和第二组平行纱线以每厘米7.1个头按不同角度排列，由经向和纬向每厘米7.1个头的纺织物 的纤维网络的第三组纱线和以不同角度排列的每厘米7.1个头的第四和第五组平行纱线，并随后将它们用一组低丹尼尔且低韧性的成圈聚乙烯纱线绑定在一起。本发明中该复合层的面积密度为大约0.412kg/m2。在上述复合层中所用的四组纱线的抗张强度为24.3克/分特，纤维的密度为1.44克/cm3。该复合层进一步用大约5wt％的高粘性聚合物涂覆，该聚合物Tg范围在-40℃至大约10℃、20℃时零共融粘度在2×106至大约1013泊、分子量为大约20,000至100,000。每一涂覆复合层的面积密度为约0.432kg/m2。本发明中复合纺织物层的结构稳定性非常好。本发明中面积大约为15″×15″的11层组合物用大头针绕边缘钉在一起并十字交叉法钉成总面积密度为大约4.8kg/m2的复合结构。对该复合结构针对V50弹道和背面变形进行357麦格型子弹测试每个级II的NIJ防弹标准0101.04。如预想的一样，试验结果非常好，特别是本实施例中复合结构的背部面形远低于44mm，与比较实施例1和2中公开的结果相比要好很多。 
应该意识到为了表述清楚，将某些特征分别在不同的实施方案中描述，它们也可以组合到单一实施方案中说明。相反地，为了简便而在单一实施方案中描述的各种特征也可以单独或以任何子组合来说明。 

Claims (10)

1.多轴向纺织品，其包含：
含有大量基本平行于第一方向的第一纱线的第一纱线层；
含有大量基本平行于第二方向的第二纱线的第二纱线层，且该层纱线相对于第一纱线有偏移或偏差；
至少一个纤维网络层，其为毡状物、纺织结构或编织结构；
含有大量基本平行于第三方向的第三纱线的第三纱线层，且该层纱线相对于第一纱线和第二纱线有偏移或偏差；
含有大量基本平行于第四方向的第四纱线的第四纱线层，且该层纱线相对于第一、第二和第三纱线有偏移或偏差；以及
在多轴向纺织品内横向交错分布的横向纱线，
其中，选自前述第一纱线层、第二纱线层、第三纱线层、第四纱线层和纤维网络层的每一层均可以任何有序的顺序排列且一个或多个选自第一纱线层、第二纱线层、第三纱线层、第四纱线层和纤维网络层的层经高粘性聚合物浸入或涂覆，该聚合物的玻璃化转变温度Tg范围在-40至0℃且在20℃时的零剪切熔融粘度为2×106至1013泊。
2.根据权利要求1所述的纺织品，其中第一纱线层、第二纱线层、第三纱线层和第四纱线层中的至少一层包含芳族聚酰胺纤维。
3.根据权利要求2所述的纺织品，其中所述的芳族聚酰胺纤维是聚(对苯二甲酰对苯二胺)。
4.根据权利要求1所述的纺织品，其中第一纱线层、第二纱线层、第三纱线层和第四纱线层中的至少一层包含聚哒唑纤维。
5.根据权利要求4所述的纺织品，其中聚哒唑是聚吡啶并双咪唑。
6.根据权利要求4所述的纺织品，其中所述聚哒唑是聚[二咪唑并[4，5-b：4，5-e]-吡啶-2，6-二基-(2，5-二羟基)苯-1，4-二基]。
7.根据权利要求1所述的纺织品，其中所述至少一个纤维网络层是芳族聚酰胺毡状物，且所述芳族聚酰胺毡状物包含聚(对苯二甲酰对苯二胺)人造短纤维。
8.根据权利要求1所述的纺织品，其中所述的横向纱线包含聚酯、聚乙烯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚芳烃唑、聚哒唑或聚吡啶并二咪唑的纤维。
9.包含权利要求1所述纺织品的衣物。
10.包含权利要求1所述纺织品的制品。
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