CN112313376B - 高性能纤维的弹道转换效率 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于改善纤维强度向复合材料强度的转换效率的方法。在温和条件下对单一单向带材、单一单向纤维网或由部分取向的纤维/带材形成的单向纤维网/单向带材层片的叠堆进行打底，之后通过穿过压缩设备使该打底的层片在每个纤维层片的轴向纤维方向上经受轴向延伸应力。该轴向延伸应力延伸所述纤维，强化所述纤维，同时还将所述层片压实在一起，从而形成具有改善的强度的复合材料。通过避免最大纤维拉伸并因此避免典型制造损失来改善生产产量，并且实现具有增加的强度的低重量复合装甲。

Description

高性能纤维的弹道转换效率
背景技术
技术领域
本技术涉及防弹复合材料的改进，并且具体地涉及用于增强纤维复合材料的拉伸特性的有效方法。
相关技术描述
高性能热塑性纤维诸如聚烯烃纤维广泛用于复合结构的制造。用于制造高强度热塑性纤维的各种方法是已知的并且已例如在以下专利中进行描述：美国专利4,413,110；4,536,536；4,551,296；4,663,101；5,032,338；5,578,374；5,736,244；5,741,451；5,958,582；5,972,498；6,448,359；6,746,975；6,969,553；7,078,099；7,344,668；7,846,363；8,361,366；8,444,898；8,747,715；和9,365,953，这些专利的公开内容在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。
这些专利中的每份专利描述了用于制造高强度原丝的凝胶纺丝技术，其中这些原丝被牵伸(即，拉伸)经过一系列牵伸辊以改善其拉伸强度特性。例如，美国专利4,413,110、4,663,101和5,736,244描述了聚乙烯凝胶前体的形成和由此获得的低孔隙度干凝胶的拉伸以形成高韧度、高模量纤维。美国专利5,578,374和5,741,451描述了对已经通过在特定温度和牵伸速率下牵伸来取向的聚乙烯纤维进行后拉伸。美国专利6,746,975描述了经由如下方式由聚乙烯溶液形成的高韧度、高模量复丝纱线：通过多孔喷丝头挤出到错流气体流中以形成流体产物。使流体产物胶凝、拉伸并形成为干凝胶。然后使干凝胶经受双级拉伸以形成期望的复丝纱线。美国专利7,078,099描述了分子结构更加完美的牵伸的凝胶纺丝复丝聚乙烯纱线。通过改进的制造工艺来生产纱线，并且在专门的条件下牵伸这些纱线以实现具有较高的分子和结晶有序度的复丝纱线。美国专利7,344,668描述了用于在强制对流空气烘箱中牵伸基本上无稀释剂的凝胶纺丝聚乙烯复丝纱线的工艺及由此生产的牵伸的纱线。牵伸比、拉伸速率、停留时间、烘箱长度和进给速度的工艺条件按照彼此的具体关系来选择，以便实现增强的效率和生产率。美国专利7,846,363；8,361,366；8,444,898；8,747,715；和9,365,953各自提出了对本领域的已知方法的改进，其改善了纤维拉伸特性并因此改善了由此形成的装甲复合材料的防弹特性。
所有以上引用的方法所需的共同加工步骤是纤维牵伸，通常已知纤维牵伸能改善纤维强度并且对于高效复合装甲的制造很重要。然而，在使用任何此类牵伸方法牵伸原丝的过程中，当纤维接近其拉伸极限时，原丝偶尔会断裂。断裂的原丝往往会缠绕在牵伸辊之一周围，并且当它们缠绕在牵伸辊周围时，它们通常会干扰相同牵伸辊上的相邻未断裂的原丝，从而引起这些相邻原丝也断裂。最终这可引起整个纱线的断裂。一旦纱线断裂，就可引起由相同牵伸设备同时牵伸的其他纱线也断裂，从而导致工艺失效和大量产品废物。鉴于这些问题，最大程度牵伸纤维以使其韧度最大化可能是低效的并且产生相对较低的产品产量。因此，如果存在用于改善纤维拉伸特性的另选装置而不需要在其初始制造之后进行显著纤维牵伸以避免此类纤维断裂和废物，则这在本领域中将是有利的。
使纤维拉伸特性最大化对于有效复合装甲的制造很重要，基质(粘结剂)(如果存在的话)的强度也一样重要，特别是在由非织造、单向纤维复合材料制造有效装甲中，其中粘结剂用于将单向带材的纤维保持在一起。然而，复合材料的强度不严格遵守混合法则，即，复合材料的强度并不单单是纤维和基质组分的强度的直接衡量。具体地讲，在将单独组分加工成织物期间，复合材料的强度相对于原材料组分的强度会出现一些损失，本领域中称为转换效率。发生这种现象可能有一系列原因，诸如因加工条件引起的材料劣化或在纤维向复合材料转化期间不完美的加工结果(诸如纤维未对准、空隙形成或涂层的不均匀涂敷)。这引发了两个重大问题。第一，强度损失的程度不可预测，从而使复合材料的强度不可预测。第二，为了补偿此类不良纤维与复合材料强度转换效率，在将复合材料转换为装甲制品时需要更多材料层来保持期望等级的防弹性能，这不利地增加了装甲的重量、庞大性和成本。需要解决方案来解决该问题。
已出乎意料地发现，本技术通过另选加工来限制纤维拉伸的程度并使纤维强度最大化，由此解决了上述的两种制造低效，即，因制造产品损失引起的低纤维产量及低纤维与复合材料强度转换效率的问题。
发明内容
已特别地发现，通过以下方式改善了纤维和粘结剂强度向复合材料强度的转换效率：首先对单层片单向预浸纤维网、多个邻接/堆叠的单向预浸纤维网、预浸单向带材(单离散预浸层片)或多个邻接/堆叠的预浸层片进行打底(priming)(即，在温和条件下(诸如通过湿层压)轻轻压制)，然后使打底的纤维网、离散层片或多个层片/纤维网穿过等压压机(双带压机)。当对多个层片和/或纤维网进行打底时，打底步骤将这些层片/纤维网粘附在一起，通常形成包括2、4、6或8个或更多个层片(薄层)的预浸组合纤维网/织物(本文中也称为“多层片织物”或“多层片预浸织物”)，或包括总共2、4、6或8个单向纤维网的组合纤维网(本文中也称为“多层片纤维网”或“多层片预浸纤维网”)，其中每个单独纤维网是单一纤维网薄层/纤维网层片。多层片预浸织物或多层片预浸纤维网可通过等压压机单独地加工，或与一个或多个其他多层片预浸织物或单向预浸纤维网一起加工，或与先前尚未与另一个纤维网/离散层片组合或附接的单一预浸单向带材(单一离散层片)一起加工。
在每个实施方案中，预浸纤维网/单向单离散预浸层片/多层片预浸织物包含涂覆有聚合物粘结剂的纤维，或另选地包含任选地涂覆有聚合物粘结剂的纤维带材(包含纤维)或非纤维带材(不包含纤维)。在纤维网/离散层片/织物在压缩设备(诸如压实传送机)中经受轴向延伸之前进行粘结剂涂覆。通过对纤维网/一个或多个离散层片进行打底，使组分纤维/带材的单向对准更均匀，以使得所有组分纤维/带材为笔直的并在相同轴向方向上更均匀地对准，并且改善纤维或带材上的粘结剂涂层均匀性(如果存在的话)。就这一点而言，纤维/带材可在用树脂涂覆时轻微移动。对该层进行打底有助于将此类纤维/带材拉直成更理想的对准。这使单向纤维层片中的纤维/带材覆盖范围最大化并且还调节过大粘结剂浓度的区域，从而使射弹与纤维/带材的接合最大化，而且拉直纤维/带材，使之准备好轴向延伸。在打底之后，随后使打底的单向纤维网/离散层片/多层片织物在每个纤维网/离散层片的轴向纤维方向上经受轴向延伸应力。通过在压缩设备中轴向地延伸纤维/带材而不是通过常规牵伸来完成纤维的拉伸，避免了与最大程度牵伸纤维相关联的产量损失问题。另外，在压缩设备中在本文所述条件下对纤维/带材的轴向延伸避免了纤维/带材的劣化，从而与常规制造方法诸如在例如平板层压机、高压釜或模塑设备中在5psi或更大的压力下固结相比，实现了纤维/带材的拉伸特性与最终复合材料的拉伸特性的增强转换效率。
更具体地讲，提供了包括一个或多个单向纤维层片的纤维制品，每个单向纤维层片包含涂覆有聚合物粘结剂的多个单向取向的纤维，其中所述纤维制品已被打底并且其中纤维已在压缩设备中轴向地延伸，其中所述纤维在轴向地延伸之前具有初始断裂伸长率值并且在轴向地延伸之后具有减小的断裂伸长率值，其中初始断裂伸长率值大于减小的断裂伸长率值，并且其中减小的断裂伸长率值为约2.0％至约3.9％。
还提供了用于增强纤维预浸复合材料的纤维拉伸特性的方法，该方法包括：
a)提供包括一个或多个单向纤维层片的至少一种纤维预浸复合材料，每个所述层片包含涂覆有聚合物粘结剂的多个单向取向的纤维，所述纤维具有7克/旦尼尔或更大的韧度和150克/旦尼尔或更大的拉伸模量及至少2.0％的断裂伸长率，其中所述纤维具有软化温度和熔融温度；
b)将所述复合材料的所述纤维加热到高于所述纤维的所述软化温度但低于所述纤维的所述熔融温度的温度；以及
c)使所述复合材料经受轴向延伸应力，同时所述纤维处于高于所述纤维的所述软化温度但低于所述纤维的所述熔融温度的所述温度，由此通过所述轴向延伸应力来使每个纤维层片中的所述纤维轴向地延伸，从而使每个层片中的每个纤维的所述韧度增加至少1％并且使每个纤维的所述断裂伸长率减小至少1％。
还提供了根据所述方法形成的复合材料和防弹制品。
附图说明
图1是单向纤维层片的形成的顶部透视图示意性表示。
图2是单向纤维阵列的示意性透视图，该单向纤维阵列通过穿过浸涂机而被粘结剂树脂涂覆，然后将涂覆的阵列与防粘膜连接。
图3是等压带压机和其中形成的复合材料的示意性剖视图。
图4是2层片0°/90°纤维网的制造的示意性透视图。
具体实施方式
提供了用于由一个或多个单向纤维层片制造高性能复合制品的方法，其中每个单独“单向纤维层片”可呈单向取向(对准)的纤维的连续纤维网的形式或呈具有一定长度的单一离散单向层片/单向带材的形式，如下所述。在压缩设备中压制之前，单向纤维层片在本文中也称为预浸料。预浸料(单一单向预浸纤维网、单一离散预浸单向带材(单一离散层片)或多层片预浸料(即，包括多个单向纤维网和/或多个单向带材)最初由尚未完全牵伸的单向对准的纤维/带材形成，其中纤维/带材具有至少2.0％、通常至少2.1％或至少2.2％或至少2.3％或至少2.4％或至少2.5％或至少2.6％或至少2.7％或至少2.8％或至少2.9％或至少3.0％的断裂伸长率，最多至约4.0％或5.0％或甚至更大的断裂伸长率。随后使形成预浸料的纤维/带材经受轴向应力，这会减小所述纤维/带材的断裂伸长率，增加其韧度，从而改善由纤维/带材形成的复合材料的特性。
如本文所用，术语“取向”和“牵伸”是指纤维/纱线的拉伸并且这两个术语可互换使用。这不同于如“单向取向的纤维”的语境中使用的术语“取向”，其是指纤维的对准方向，而不是纤维的拉伸。如本文所用，“纤维”是材料的长股线诸如聚合物材料的股线，其长度尺寸比宽度和厚度的横向尺寸大得多。所述纤维优选地是长的、连续的(但具有一定长度的)股线，而不是本领域称为“短的”或“短纤维”的股线的短段。通常定义的“股线”为单条、细长的物体诸如线或纤维。本文使用的纤维的横截面可以变化很大，并且它们可以是圆形的、椭圆形的、平的或长方形的横截面。它们也可以是不规则的或规则的多瓣形横截面，其具有从原丝的线性(轴向)轴线突出的一个或多个规则的或不规则的凸角。因此术语“纤维”包括具有规则或不规则的横截面的原丝、丝带、条带等。如本文所用，术语“复合材料”是指多个纤维和/或带材(通常带有聚合物粘结剂材料)的组合。
单个纤维可仅由一根原丝或由多根原丝形成。仅由一根原丝形成的纤维在本文中称为“单根原丝”纤维或“单丝”纤维，并且由多根原丝形成的纤维在本文中被称为“复丝”纤维。如本文所定义的，复丝纤维优选地包括2至约3000根原丝，更优选地2至1000根原丝，还更优选地30至500根原丝，还更优选地40至500根原丝，还更优选地约40根原丝至约240根原丝，并且最优选地约120至约240根原丝。复丝纤维在本领域也常常被称为纤维束或原丝束。如本文所用，术语“纱线”被定义为由多根原丝组成的单股线，并且与“复丝纤维”互换使用。如本文所用，术语“韧度”是指以未受应力的样本的每单位线性密度(旦尼尔)的力(克)表示的拉伸应力，并且根据ASTM D2256来测量。纤维的“初始模量”是代表其抗变形性的材料的性质。术语“拉伸模量”是指以克力/旦尼尔(g/d)表示的韧度变化和以原始纤维长度(in/in)的分数表示的应变变化的比率。术语“旦尼尔”是线性密度单位，等于每9000米纤维/纱线的质量(以克为单位)。就这一点而言，本公开的纤维可具有任何合适的纤度。例如，纤维可具有约50至约5000旦尼尔、更优选地约200至5000旦尼尔、还更优选地约650至约3000旦尼尔、并且最优选地约800至约1500旦尼尔的纤度。选择由防弹效果和成本的考虑因素控制。更细的纤维制造和编织成本更高，但每单位重量可产生更大的防弹效果。同纤维一样，带材可具有任何合适的纤度，优选地具有约50至约30,000旦尼尔，更优选地约200至10,000旦尼尔，还更优选地约650至约2000旦尼尔，并且最优选地约800至约1500旦尼尔。
用于制造超高分子量聚乙烯(UHMW PE)纤维的工艺是现有技术中已知的，诸如共同拥有的美国专利7,846,363；8,361,366；8,444,898；8,747,715和9,365,953中已知的，这些专利中的每一个均在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。例如，在美国专利8,747,715和9,365,953的工艺中，通过以下方式由超高分子量聚乙烯制成凝胶纺丝纱线：将UHMW PE和纺丝溶剂的浆液添加到挤出机中，由挤出机中的所述浆液形成液体混合物，之后使液体混合物穿过受热容器以形成包含UHMW PE和纺丝溶剂的均匀溶液。随后将该溶液从受热容器提供到喷丝头以形成溶液纱线，然后以约1.1:1至约30:1的牵伸比牵伸从喷丝头流出的溶液纱线以形成牵伸的溶液纱线。随后将该牵伸的溶液纱线冷却到低于UHMW PE聚合物的胶凝点的温度以形成凝胶纱线，然后在一个或多个阶段中牵伸凝胶纱线一次或多次。随后从凝胶纱线去除纺丝溶剂(通过蒸发或提取)以形成干燥的纱线，然后将干燥的纱线牵伸以形成部分取向的纱线，之后在后牵伸操作中进一步牵伸以形成高取向的纱线。在本公开的上下文中，已由该方法制造的可用于本文的纤维是部分取向或高取向的纤维。纤维的断裂伸长率值将根据取向程度而变化，对于高取向的纤维而言一般在2.9％至3.9％的范围内并且对于部分取向的纤维而言为约4.0％或更大。出于本公开的目的，对于形成预浸纤维网/单一离散层片(UDT)/多层片织物的纤维(或带材)而言没有强制性最大或最小断裂伸长率，但在压缩设备中轴向延伸之后形成每个预浸纤维网/单一离散层片(UDT)/多层片织物的纤维中具有约2.0％至约3.9％的优选断裂伸长率，并且在本文所述的条件下单次穿过压缩设备将使断裂伸长率减小至少约1％至约5％或更多。
根据用于增强本公开的复合材料拉伸特性的方法，通过以下方式形成单向取向的纤维(或带材)的非织造纤维网：将连续纤维/带材并排布置成平行阵列，最通常之后用聚合物粘结剂材料(本文中也称为“树脂”或聚合物“基质”)涂覆纤维/带材并且干燥粘结剂材料以使得纤维/带材粘附在一起。连续平行、粘附的纤维的该纤维网在本文中称为“预浸纤维网”。如本文所用，“阵列”描述纤维或纱线的有序布置，并且“平行阵列”描述纤维/带材或纱线的有序、并排、共面的平行布置。如本文所用，术语“预浸料”更具体地是指纤维或带材的组合，它们彼此以一个或多个纤维层片或者一个或多个纤维网的形式连接，例如以粘接方式连接，但尚未在等压压机中固结/压缩。当层片/纤维网包含纤维时，这些纤维涂覆/浸渍有聚合物粘结剂(诸如图1中制造)，并且当层片/纤维网包含带材时，聚合物粘结剂是任选的。未涂覆有聚合物粘结剂的带材在被打底之前在高热量下并且任选地在压力下熔合在一起。因此，“预浸料”是将用作随后形成的材料/制品的组成部分的前体，并且因此出于本公开的目的，“预浸纤维网”是指如上所述涂覆有粘结剂/树脂的、非织造平行纤维/带材的连续单向纤维网。“预浸单向带材”是在经受压缩设备中的压缩工艺(如下文更详细描述的工艺)之前从预浸纤维网切下(并因此具有一定长度)的非织造平行纤维的离散、单一薄层/层片。这种具有一定长度的平行纤维/带材的离散、单一单向非织造层片在本领域中也称为“单向带材(unitape)”、“UD”或“UDT”，它们是与“单向带材(unidirectional tape)”和“单向带材层片”同义的术语。就这一点而言，“单向带材”不同于如上所述的“带材”，其中“带材”(纤维或非纤维)是像纤维一样的细长主体，其可与其他“带材”一起按平行布置来分组以形成“单向带材”的离散层片，就像多个纤维(或带材和纤维的组合)可按平行布置来分组以形成“单向带材”一样。如上所述，“多层片织物”或“多层片预浸织物”是多个离散、非织造的单向带材的组合，这些带材各自具有一定长度(例如，已从连续预浸单向纤维网切下)并且已诸如通过打底(诸如通过低压下的湿层压将它们连接在一起)来使彼此粘附。通常(但不是必需)，这种多层片预浸织物将具有偶数的层片，例如2或4或6或8个，并且应旋转每个层片以使得每个层片的纵向/轴向纤维方向相对于相邻层片成一定角度。就这一点而言，每个离散单向带材层片将具有外顶部表面和外底部表面。这些层片铺设在彼此之上以使得一个离散层片的底部表面与下一个离散层片的顶部表面接触，其中旋转这些层片以使得相邻层片中的纤维的纵向/轴向方向不相同。此类旋转的单向对准通常是防弹复合装甲领域中已知的，并且描述于例如美国专利4,457,985；4,748,064；4,916,000；4,403,012；4,623,574；和4,737,402中，这些专利均在不与本文不一致的范围内以引用方式并入本文。最通常，单向层片正交地交叠以使得所有相邻层片的纤维以相对于彼此成0°和90°的角度进行取向，但是相邻层片事实上可相对于另一个层片的纵向/轴向纤维方向以约0°和约90°之间的任何角度对准。形成此类多层片非织造预浸织物的方法是本领域中熟知的，并且可手动地完成或者可用常规堆叠或交叠设备、例如使用诸如美国专利5,173,138(该专利在与本文一致的范围内以引用方式并入本文)中提出的交叠设备来自动化，前提条件是形成多层片织物的层片按照本文所述的打底条件在低压下邻接，因为正是打底步骤形成了多层片结构。
当制造预浸料时，理想的纤维舒展将导致单独纤维或甚至单独原丝彼此相邻地定位在单个纤维平面中，从而形成基本上单向的平行纤维阵列，其中最小量的纤维彼此重叠(如果有的话)。通常，预浸纤维网或单一预浸单向带材将包含每英寸宽度约3至55个纤维端部(每cm约1.18至约21.65个端部)，更优选地每英寸约5至约45个端部(每cm约1.97至约17.72个端部)，还更优选地每英寸约5至约20个端部(每cm约1.97至约7.87个端部)，并且最优选地每英寸约6至约16个端部(每cm约2.36至约6.30个端部)，其中根据纤维类型，典型纤维束(纱线)具有约30至约2000个单独原丝，且优选的聚乙烯纤维束最通常具有约120至约240个单独原丝。
如上所述，图1中示出了如上所引用的示例性预浸料制造工艺。如图所示，由线轴架供应多原丝纤维束，将这些多原丝纤维束引导穿过准直梳/综片以使纤维按适当平行布置来对准，用粘结剂材料/树脂进行涂覆，然后通过一对舒展杆/辊来压制以展开纤维束的原丝并且展开粘结剂。随后干燥或固化粘结剂以完成预浸料的制造，然后将预浸料卷在储存辊上以供稍后使用或可将预浸料切成一定长度的离散层。该方法仅仅是例示性的，并且可根据需要来改变。例如，实际上可在制造工艺中的任何时间点(包括在将多个纤维束布置成平行阵列之前或之后的任何时间)施加粘结剂。在这种另选工艺中，纤维可替代地在穿过舒展杆之后被粘结剂涂覆。在图2所示的另一个另选实施方案中，未涂覆的纤维阵列(已如上所述的那样由线轴架所供应并且通过综片/梳对准的纤维束来形成)诸如在常规浸渍和挤压涂覆机中被聚合物粘结剂涂覆，其中过量的粘结剂被挤出并且纤维穿过附加辊而被进一步舒展。然后，将涂覆的阵列与防粘膜/纸(例如，有机硅防粘纸)合并，任选地干燥并且发送以便进一步加工成例如期望长度的单向带材。
在形成预浸纤维网并且将纤维网任选地切成期望长度的一个或多个离散单向预浸层片之后，随后对纤维网和/或一个或多个单一单向带材进行打底。在最优选的实施方案中，将多个连续纤维网或多个单层片单向带材堆叠在一起(松散邻接)并且打底，以使得它们彼此粘附。根据本公开，“打底”是指在有或没有热量的情况下在极低压力下在两个压板之间(例如，穿过设定为极低压力的常规平板层压机)或通过本领域熟知的技术穿过一对层压辊的辊隙来轻轻压制纤维网或一个或多个单向带材层片。这种打底步骤具体地包括可任选地在涂覆机组件上(诸如在图2所示的组合辊处)在线进行的层片的一起湿层压，以及湿层压与穿过平板层压机/双压板/辊的辊隙的组合。这种打底还包括压制单一离散层片或单一单向纤维网，其中这种单一离散层片或纤维网不附接到另一个离散层片或纤维网。无论打底方法如何，在打底期间向预浸纤维网或一个或多个离散预浸单向带材层片施加的压力都优选地小于5psi(0.0345MPa)，优选地为约0.01psi(68.9Pa)至2.0psi(0.0138MPa)，更优选地为0.01psi(68.9Pa)至1.0psi(0.00689MPa)，并且最优选地为0.1psi(689Pa)至0.5psi(0.00345MPa)。当在有热量的情况下进行打底时，该热量通常非常低，即在恰好高于室温(20-22)℃至约50℃、优选地在约20℃至约50℃、更优选地约25℃至约50℃、并且最优选地约25℃至约40℃的范围内的温度下，但也可在更高温度(例如，约90℃至约100℃)下进行。预浸纤维网/单向带材层片(或彼此尚未粘附且将在打底后变成多层片结构的纤维网/单向带材层片的组合)将仅在约0.01秒至约30秒的短暂持续时间内经受打底条件，由此将纤维压制成更理想的对准。
打底还可使用现有技术中固结多个层片所用的相同交叠设备来进行，诸如美国专利5,173,138的设备。美国专利5,173,138的设备包括用于层压堆叠的层片的装置，该装置可被设定为较低的温度和压力并且用于对如本公开所提供的预浸料进行打底。打底还可使用任何其他常规层压设备来完成，其中纤维网/UDT/纤维网叠堆和/或UDT层片根据上述温和条件来处理。
一旦被打底，纤维网、单一UDT层片或粘附的多个纤维网和/或粘附的多个UDT层片(多层片预浸纤维网/织物)就被加热并且在合适的压缩设备中在实质压力下压缩，该压力足够显著以对形成纤维网或每个UDT层片的每个纤维施加轴向延伸应力，由此使形成纤维网或每个UDT层片的每个纤维/带材轴向地延伸，即通过在轴向纤维方向上经受轴向压缩应力来轴向地拉伸。如果预浸料是多层片预浸织物或多层片纤维网，则多层片预浸织物/纤维网被多轴向地延伸，因为每个纤维网/UDT层片中的纤维/带材将在形成单独组分纤维网/UDT层片的交叠的纤维/带材的每个相应轴向方向上轴向地延伸(例如，2层片织物将被双轴向地延伸)。根据压力，所述轴向延伸应力足以有效地使组分纤维的韧度增加约1％或更大，优选地约1％至约5％，由此每个纤维的断裂伸长率也减小至少约1％、或约1％至约5％，其中越大的压力产生越大的轴向延伸。
单一预浸UDT层片、多层片织物和/或纤维网被加热到的温度必定会根据形成预浸料的纤维类型和聚合物粘结剂类型(如果存在的话)而变化。就这一点而言，合适的纤维是这样的合成热塑性纤维，其具有在23℃(室温)下测量时至少0.1W/(m·K)至约300W/(m·K)，更优选地约0.1W/(m·K)至约125W/(m·K)，还更优选地约0.1W/(m·K)至约105W/(m·K)，还更优选地约50W/(m·K)至约105W/(m·K)，并且最优选地约80W/(m·K)至约105W/(m·K)的轴向(线性)热导率，如通过常规已知的方法诸如根据ASTM C-177的防护热板方法(用于测量最多至100W/(m·K))或根据ASTM C518的防护热流传感器方法(用于测量高于100W/(m·K)的值)来测量的。这些聚合物类型既具有软化温度(如通过ASTM D1525/ISO306确定的维卡软化温度)又具有熔融温度。合适的合成热塑性聚合物非排他性地包括聚烯烃纤维(诸如延长链聚乙烯和延长链聚丙烯纤维)、聚酯纤维(包括聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)、尼龙纤维、聚乙酸乙烯酯纤维和聚丙烯腈纤维。除UHMW PE之外的所有热塑性纤维类型的熔点可通过ASTM D7138来确定。UHMW PE具有如此高的分子量，因此要按照不同的方法ASTM F2625来确定其熔点。例如，具有至少0.96的c-轴取向函数并且在通过ASTM D1601-99在135℃下于十氢化萘中测量时具有约7dl/g至40dl/g的特性粘度的UHMW PE纤维具有80℃的维卡软化温度和如通过ASTM F2625确定的大约136℃的熔融温度。因此，在打底之后且准备压缩时将UHMW PE纤维加热到约80℃至约136℃的温度，优选地加热到约90℃至约136℃、或约115℃至约136℃的温度。具有更低分子量的聚乙烯纤维将具有本领域技术人员可易于确定的更低软化温度和熔融温度。具有小于0.1W/(m·K)的轴向(线性)热导率的纤维类型诸如芳族聚酰胺纤维、石墨(碳)纤维、玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维将不表现出韧度的增强，但仍可受益于类似加工。例如，已被打底的复合材料类型(包含任何纤维和粘结剂类型)将受益于因复合材料穿过压实传送机而引起的复合材料中增强的压实度和气隙减少。
用于加热单一UDT、多层片预浸织物/纤维网的方法在本领域中是常规的并且包括使预浸纤维网或切割的单向层片穿过一个或多个烘箱，优选地强制空气对流烘箱，诸如美国专利7,344,668中所述的那些，其中烘箱停留时间的选择在本领域的普通技术人员的技能范围之内，以及使用受热压板加热所述预浸纤维网或切割的单向层片。另选地，如果压缩设备具有加热能力(这是最优选的)，则可由压缩设备加热预浸料而不是在进入之前加热预浸料。
一旦加热到适当的温度(前提条件是对其进行预热)，就使打底的预浸纤维网/离散层片/多层片织物(它们中的每一者在本文中也称为穿过压缩设备的“材料”或“打底的材料”)在能够向预浸材料施加显著的均匀压力的压缩设备中压缩，优选地同时还将复合材料输送穿过压缩设备。另外，如果根据期望的最终用途应用而期望更厚的材料，则可将多个所述轻轻粘附、打底的单向带材叠堆在相同压缩设备中同延地组合并且一起压缩。具体地意在压缩设备是压实传送机，最具体地双带压机或钢带压机。最优选地，双带压机是等压双带压机或等压钢带压机(在带包含钢时)。双带压机是包括两个压力施加元件(通常是如刚才指出的钢带)的压实传送机类型。在压力施加元件之间压缩这些材料，由此所述压力施加元件同时使复合材料经受轴向延伸应力，此时复合材料同时被输送穿过所述压缩设备。
合适的双带压机可例如从以下公司商购获得：密歇根州大急流城(Grand Rapids,Michigan)的惠门国际公司(Hymmen International,Inc.)；德国埃平根(Eppingen,Germany)的迪芬巴赫公司(Dieffenbacher GmbH&Co.)；德国特罗辛根(Trossingen,Germany)的黑尔德技术公司(Held Technologie GmbH)；新泽西州托托瓦(Totowa,NewJersey)的山特维克传动***公司(Sandvik Process Systems LLC)；以及佐治亚州玛丽埃塔(Marietta,Georgia)的辛北尔康普公司(Siempelkamp LP)等等。
图3中示出了示例性等压双带压机2。参考图3，示出了这种合适的双带压机2，该双带压机包括第一带10、第二带12、支撑第一带10的多个第一辊4、支撑第二带12的多个第二辊6以及温度单元8。如图所示，多个第一辊4在顺时针方向上旋转并且定位在多个第二辊6上方。相反，多个第二辊6在逆时针方向上旋转，这与多个第一辊4的顺时针旋转相组合来推进打底的材料14穿过压机2。
当打底的材料14进入等压压机2时，第一带和第二带10、12被配置为在打底的材料14推进穿过等压压机2时向该打底的材料施加约45巴(约600psi)至约80巴(1100psi)的连续压力。连续高压均匀地施加到打底的材料14并且引起纤维经历轴向延伸应力，从而使每个纤维沿其相应轴向纤维方向(即，纤维/带材在每个组分单向纤维网/UDT层片中取向/延伸的纵向方向)轴向地延伸或拉伸。该双轴向延伸引起在两个方向上该材料整体的特性增加。如上所述，如果打底的材料在压制时仅是单一离散UDT层片或单向纤维网，则延伸应力是单轴向的。如果打底的材料是多个交叠的UDT层片或交叠的多纤维网预浸料的粘附组合，则延伸应力是双轴向或多轴向的，其中单独地在每个纤维网/UDT层片的轴向纤维方向上施加轴向应力。打底的材料在压机内的停留时间持续一定时间，该时间足以使每个纤维的韧度增加至少约1％、优选地1％至约5％，并且每个纤维的断裂伸长率将减小至少1％、优选地1％至约5％，这在本文所述的压制条件下实现。
除了被第一带和第二带10、12压制之外，材料14还穿过温度单元8，该温度单元包括加热部分8a和冷却部分8b。因此，材料14从第一带和第二带10、12接收连续高压，同时先被加热(第一)再被冷却(第二)。由于在该材料在压机内受到压力的同时纤维发生该主动冷却而不是允许纤维在离开压机后自然地冷却到室温，因此延伸的纤维结构得以保持(即，被锁定)，而如果织物自然地冷却，则热纤维表现出一定收缩程度，逆转一些纤维延伸，从而至少部分地逆转对纤维特性的改善。很明显，压机对材料施加的压力约束纤维，从而防止通常会发生的纤维收缩，该纤维收缩伴随纤维分子结构从更有序的状态向不太有序的状态逆转，这会降低纤维/纤维材料的拉伸特性。
强烈压力与加热和冷却两者的该组合另外引起所压缩的材料中的高压实度和气隙减少以及该材料中的其他间隙的去除，从而提供平滑且基本上均匀的表面，与仅允许自然地冷却到室温而不是在冷却区中主动地冷却的压制的材料相比，该表面更耐受腐蚀和降解条件，包括耐受诸如汽油、盐水、湿度等(这被认为会劣化此类纤维复合材料的材料特性)的环境条件。
在一个优选的实施方案中，通过张力装置将穿过压机的材料保持在连续且恒定的轴向张力下，该张力装置可为压制的材料卷在其上的储存辊(未示出)，该储存辊主动地转动以在材料穿过压机时向该材料施加张力。在该实施方案中，打底的材料通常是单一纤维网或多层片纤维网。还通过以下方式施加反张力：将材料卷从输送辊(即，储存要向压机供应的卷起、打底的材料的辊；未示出)提供到压机，该输送辊在低于储存辊的速率下主动地卷绕(从而展开打底的材料以便穿过压机)；或在存在或不存在储存辊的情况下，将所述输送辊的辊速度限制于比材料穿过压机的速率更低的速率，诸如通过为输送辊配备制动器或另一种类型的张紧器，诸如盘式张紧器、销式张紧器、松紧调节臂张紧器(dancer armtensioner)等，如本领域技术人员将确定的。在该实施方案中，打底的材料通常也是单一纤维网或多层片纤维网。通常，期望在该材料穿过压机时每个纤维上的总轴向张力在约100至约1000克-力的范围内，更优选地在约200至约800克-力的范围内，其中张力优选地为连续且恒定的，特别是当穿过压实传送机的材料呈材料的连续纤维网的形式时，而不论该压实的纤维网是包括连续纤维的一个单向阵列，还是为由多个打底的纤维层片形成的连续多层片纤维网。
在另一个实施方案中，当穿过压机的材料包括超过一个离散纤维层片，诸如一个或多个2层片预浸织物时，可通过将该材料安装在诸如美国专利3,153,812中公开的轴向或双轴向拉伸框架中来对该材料施加同时轴向和横向轴向张力，该专利在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。
就压机中的停留时间而言，对于具有1.5米加热区且后面直接跟随邻接1.0米冷却区的典型等压带压机，材料将在约2米/分钟至约10米/分钟的速率下，最优选地在约4米/分钟至约8米/分钟的速率下行进经过压机。在材料以约6米/分钟穿过压机的示例性工艺中，加热区中的停留时间将为大约15秒并且冷却区中的停留时间将为大约10秒。当材料在这些速率下以约45巴(约600psi)至约80巴(1100psi)的所施加的压力以及本文所述的其他加工条件(包括随后在如本文所述的连续、保持、恒定压力下冷却到室温)穿过压机时，每个纤维的韧度增加至少约1％并且每个纤维的断裂伸长率在本文中将减小至少1％。另外，相对于未通过等压、双带压机加工的对比材料而言，打底且压缩的材料将表现出更高的剪切强度特性和更低的摩擦系数。
在最优选的实施方案中，打底的材料在一定速率下穿过压机，该速率足以使打底的材料经受在约90℃至约125℃的温度下具有至少约1磅/线性英寸(PLI)材料宽度至约30-PLI的量值的轴向延伸应力，至少对于包含超高分子量聚乙烯纤维的纤维网而言，这预期会使拉伸特性增加至少5％。
当输送穿过压机的打底的材料呈连续单层片或多层片纤维网的形式时，优选的是纤维网以卷形式提供，诸如从如图1和图4所示的第一储存辊提供，其中纤维网在离开压机之后被类似地卷在第二储存辊上。当从这种第一储存辊到这种第二储存辊输送穿过压机时，这些储存辊可主动地旋转以便在纤维网输送穿过压机时向该纤维网施加张力。用于旋转此类储存辊的机构和方法是本领域已知的，并且本领域技术人员将易于布置这些机构和方法。如果向纤维网施加这种张力，则该张力将优选地在约2牛顿/厘米至约50牛顿/厘米或约5牛顿/厘米至约50牛顿/厘米的范围内，其中2N/cm至约25N/cm的张力是更优选的并且2N/cm至约13N/cm是最优选的。
当一个或多个多层片织物(例如，多个2层片织物)或一个或多个多层片纤维网(例如，多个2层片纤维网)穿过压机时，压机的显著压力引起织物/纤维网一起完全固结成复合材料，该复合材料是单个整体层或单个整体纤维网，其中组分层/纤维网彼此不再可分开(在不破坏至少被去除的材料的情况下)。它们转变成单一固结的整体多层片构造。并入的单向带材或纤维网的总数同样将取决于复合材料的最终用途并且本领域技术人员将易于确定。例如，在装甲应用中，复合装甲制品可包括2至约100个2层片UDT，更优选地约2至约85个并且最优选地约2至约65个。在本公开的上下文中，优选地通过以下方式形成这些多层片材料：从已在本公开的压缩设备中压缩的多层片纤维网切下多个离散长度，然后是另一个固结步骤，诸如缝编或常规纤维复合材料模塑技术。总层片的数量越多，转换为越大的防弹性，但重量也越大。用于军事用途的身体装甲防弹性的最小等级按照本领域熟知的国家司法研究所(NIJ)威胁等级分类。例如，如果2层片织物(在本文中也称为“纤维层”)具有约60g/m2至约130g/m2的面密度，则为了生产具有1.0lb/ft2(psf)(4.88kg/m2(ksm))的面密度的装甲制品，必须在压机中组合总数为约38至约81个的2层片织物。
穿过等压压机的单一纤维网层片或单一UDT层片或多UDT/多纤维网材料的面密度不旨在进行严格限制，但每个单一单向纤维网层片或单一单向带材层片通常将具有在约10g/m2至约95g/m2、或约15g/m2至约95g/m2、或约30g/m2至约95g/m2范围内的面密度，并且优选的是，穿过压机的多单向带材或多纤维网叠堆包括总共2至8个层片(纤维网和/或单向带材)，每个层片包含涂覆有聚合物粘结剂/基质的纤维，该聚合物粘结剂/基质优选地为高柔性、低模量聚合物，诸如具有小于6,000psi、更优选地4,000psi或更小并且最优选地2,000psi或更小的初始拉伸模量的弹性体和/或热塑性聚合物粘结剂。
如上所述，本文优选的纤维类型是导热的合成热塑性纤维，其具有至少0.1W/(m·K)的热导率。此类纤维通常还既表现出软化温度(如通过ASTM D1525/ISO306确定的维卡软化温度)又表现出熔融温度。这包括诸如以下的纤维类型：聚烯烃纤维(诸如延长链聚乙烯和延长链聚丙烯纤维)、聚酯纤维(包括聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)、尼龙纤维、聚乙酸乙烯酯纤维和聚丙烯腈纤维。还可接受的是熔纺聚乙烯纤维，诸如美国专利7,935,283中提出的那些，该专利在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。还可用的是如描述于例如共同拥有的美国专利8,263,119；8,697,220；8,685,519；8,852,714；8,906,485；9,138,961和9,291,440中的聚乙烯带材，这些专利中的每一个均在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。就这一点而言，术语“带材”是指平坦、狭窄的单一材料条带，该条带具有大于其宽度的长度和至少约3:1的平均横截面长径比(即沿着带材制品长度的横截面的最大与最小尺寸的比率的平均值)。带材可为纤维材料或非纤维材料，其中纤维材料包含一个或多个原丝，诸如以上引用的专利中描述的那些。非纤维带材材料可例如由聚合物条带形成，而该聚合物条带通过切断聚合物膜来形成。带材与具有平坦或矩形横截面的纤维的区别在于纤维具有小于3:1的长径比，通常具有1:1至2:1的长径比。
不可熔融加工并且在23℃(室温)下测量时表现出极低热导率(<0.1W/(m·K))的纤维类型诸如芳族聚酰胺纤维、纤维、石墨(碳)纤维、玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维等可类似地受益于类似加工，但不与其他纤维/带材类型一样表现出韧度的增强，即，它们在穿过压机时经历很少伸长或不经历伸长，因此不实现至少5％的韧度增加和至少5％的断裂伸长率减小，但可受益于如上所讨论的增强的压实。
就聚乙烯而言，优选的纤维是具有至少300,000、优选地至少5000,000、更优选地至少一百万并且甚至更优选地在两百万与五百万之间的重均分子量的延长链聚乙烯，其中具有至少1,000,000的重均分子量的延长链聚乙烯通常被称为超高分子量聚乙烯。此类延长链聚乙烯(ECPE)纤维可在诸如美国专利4,137,394或4,356,138中所述的溶液纺丝工艺中生长，所述专利以引用方式并入本文，或者可从溶液中纺丝以形成凝胶结构，诸如在美国专利4,413,110；4,536,536；4,551,296；4,663,101；5,006,390；5,032,338；5,578,374；5,736,244；5,741,451；5,958,582；5,972,498；6,448,359；6,746,975；6,969,553；7,078,099；7,344,668；7,846,363；8,361,366；8,444,898；8,747,715和9,365,953中所述，这些专利全部以引用方式并入本文。特别优选的纤维类型是以商标从霍尼韦尔国际股份有限公司(Honeywell International Inc.)出售的任何聚乙烯纤维。/>纤维在本领域是众所周知的。其他可用的聚乙烯纤维类型还包括可从荷兰海尔伦市(Heerlen,The Netherlands)皇家帝斯曼集团(Royal DSM N.V.Corporation)商购获得的UHMW PE纱线。上文更详细描述的美国专利8,747,715和9,365,953的UHMWPE制造方法仅仅是示例性的。
用于形成UHMW PE纤维的特别优选的方法是能够生产具有至少35克/旦尼尔的韧度的UHMW PE纤维的工艺，最优选地，其中所述纤维是复丝纤维。最优选的方法包括共同拥有的美国专利7,846,363；8,361,366；8,444,898；8,747,715；和9,365,953中所述的那些方法，这些专利的公开内容在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。这些工艺能够制造极高韧度的UHMW PE纤维。此类工艺称为“凝胶纺丝”工艺，也称为“溶液纺丝”，其中形成超高分子量聚乙烯和溶剂的溶液，然后通过多孔喷丝头喷出溶液以形成溶液原丝，将溶液原丝冷却为凝胶原丝，并且萃取溶剂以形成干燥的原丝。这些干燥的原丝被分组成束，其在本领域中称为纤维或纱线。然后可将纤维/纱线拉伸(牵伸)至最大牵伸能力以增加其韧度。当牵伸纤维时，断裂伸长率百分比减小，这意味当牵伸纤维时，纤维可被进一步牵伸到的程度固有地降低。
用于形成其他合适的纤维类型以及合适的聚乙烯带材的方法是本领域熟知的。可用于本文的所有纤维/带材的牵伸应被限制到其断裂伸长率仍为至少2.0％的点，但牵伸应足以实现具有至少7克/旦尼尔的最小韧度、至少约150克/旦尼尔的优选拉伸模量以及优选地至少约8J/g的断裂能(它们各自通过ASTM D2256测量)的纤维。然而，本公开的复合材料旨在用于高性能应用，诸如防弹材料或耐冲击纺织物，因此形成每个单向纤维层片(纤维网和UDT)的纤维应基本上大于7克/旦尼尔。就这一点而言，优选的是，每个形成纤维层片的纤维在经受轴向延伸应力(例如，在双带压机中)之前具有大于25克/旦尼尔的韧度，更优选地约28克/旦尼尔至约50克/旦尼尔、还更优选地约33克/旦尼尔至约50克/旦尼尔、还更优选地39克/旦尼尔或更大、还更优选地至少39克/旦尼尔至约50克/旦尼尔、还更优选地40克/旦尼尔或更大、还更优选地43克/旦尼尔或更大、或至少43.5克/旦尼尔、还更优选地约45克/旦尼尔至约50克/旦尼尔、还更优选地至少45克/旦尼尔的韧度。在经受轴向延伸应力(例如，在双带压机中)后，纤维将具有比经受轴向延伸应力之前的原始纤维韧度大至少1％、优选地至少2％、更优选地至少5％、还更优选地10％或更大并且最优选地至少15％的增加的韧度。最终压缩的复合材料的这些轴向地延伸的纤维优选地具有大于27克/旦尼尔、更优选地约28克/旦尼尔至约60克/旦尼尔、还更优选地约33克/旦尼尔至约60克/旦尼尔、还更优选地39克/旦尼尔或更大、还更优选地至少39克/旦尼尔至约60克/旦尼尔、还更优选地40克/旦尼尔或更大、还更优选地43克/旦尼尔或更大、或至少43.5克/旦尼尔、还更优选地约45克/旦尼尔至约60克/旦尼尔、还更优选地至少45克/旦尼尔、至少约48克/旦尼尔、至少约50克/旦尼尔、至少约55克/旦尼尔或至少约60克/旦尼尔的韧度，并且纤维带材具有类似韧度范围。尽管具有这些韧度范围的纤维可通过常规牵伸来实现而无需使纤维在压缩设备中经受轴向延伸，但是当通过牵伸和压缩延伸(即，压缩设备中的轴向延伸)的组合而非单独的牵伸实现纤维/带材的峰值韧度(原因如上所述)时，实现了更大的结果。
与在压缩轴向延伸之后相比，本公开的纤维在压缩轴向延伸之前将具有更大的纤度。就这一点而言，压缩延伸前的纤维优选地具有2.0至10.0的旦尼尔/原丝，更优选地约2.0dpf至约9.0dpf，还更优选地约2.0dpf至约8.0dpf，并且最优选地约2.0dpf至约7.0dpf。压缩延伸后的纤维具有已减小至少1.0的旦尼尔/原丝，从而其dpf(取决于起始dpf)为约1.0至约9.0dpf，更优选地约1.0dpf至约8.0dpf，还更优选地约1.0dpf至约7.0dpf，还更优选地约1.0dpf至约6.0dpf，还更优选地约1.0dpf至约5.0dpf，并且最优选地约1.0dpf至约4.0dpf。
聚合物粘结剂材料(如上所述，通常在本领域中称为聚合物“基质”材料或“树脂”)是经由其固有粘合特性或在经受熟知的热量和/或压力条件之后将纤维(和带材，如果存在的话)粘结在一起的材料。如本文所用，“聚合物”粘结剂或基质材料优选地(但不是必需)为热塑性塑料并且包括树脂和橡胶。当存在时，聚合物粘结剂/基质材料部分地或基本上涂覆单独纤维/带材，优选地基本上涂覆形成预浸料的每个单独原丝/纤维/带材。
合适的聚合物粘结剂材料包括低拉伸模量弹性体材料和高拉伸模量刚性材料。如本文全文所用，术语拉伸模量意指就聚合物粘结剂材料而言通过ASTM D638来测量的弹性模量。低或高模量粘结剂可包含各种聚合物和非聚合物材料。出于本公开的目的，低模量弹性体材料具有根据ASTM D638测试程序测量的约6000psi(41.4MPa)或更小的拉伸模量。低模量聚合物优选地为具有约4000psi(27.6MPa)或更小、更优选地为约2400psi(16.5Mpa)或更小、还更优选地为1200psi(8.23Mpa)或更小、并且最优选地为约500psi(3.45MPa)或更小的拉伸模量的弹性体。低模量弹性体材料的玻璃化转变温度(Tg)优选地小于约0℃，更优选地小于约-40℃，并且最优选地小于约-50℃。低模量弹性体材料还具有至少约50％、更优选地至少约100％、并且最优选地至少约300％的优选的断裂伸长率。无论是低模量材料还是高模量材料，聚合物粘结剂还可包括填料，例如炭黑或二氧化硅，可与油一起延伸，或可通过硫、过氧化物、金属氧化物或本领域所熟知的辐射固化体系而硬化。
多种材料和制剂可用作低模量聚合物粘结剂。代表性示例包括聚丁二烯、聚异戊二烯、天然橡胶、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯二烯三元共聚物、多硫聚合物、聚氨酯弹性体、氯磺化聚乙烯、聚氯丁二烯、增塑聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈弹性体、聚(异丁烯-共-异戊二烯)、聚丙烯酸酯、聚脂、聚醚、含氟弹性体、硅橡胶、乙烯共聚物、聚酰胺(用于某些纤维类型)、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯以及它们的组合，以及在纤维的熔点以下可固化的其他低模量聚合物和共聚物。还可用的是不同弹性体材料的共混物，或弹性体材料与一种或多种热塑性材料的共混物。
特别可用的是共轭二烯和乙烯基芳族单体的嵌段共聚物。丁二烯和异戊二烯是优选的共轭二烯弹性体。苯乙烯、乙烯基甲苯和叔丁基苯乙烯是优选的共轭芳族单体。掺入聚异戊二烯的嵌段共聚物可被氢化，以制备具有饱和烃弹性体链段的热塑性弹性体。该聚合物可为简单的A-B-A类型的三嵌段共聚物、(AB)n(n＝2-10)类型的多嵌段共聚物或R-(BA)x(x＝3-150)类型的径向构型共聚物；其中A是来自聚乙烯基芳族单体的嵌段，并且B是来自共轭二烯弹性体的嵌段。这些聚合物中的许多由德克萨斯州休斯敦的科腾聚合物公司(Kraton Polymers,Houston,TX)商业生产，并且在公告“Kraton Thermoplastic Rubber”，SC-68-81中有所描述。以商标出售且可从总部位于德国杜塞尔多夫的汉高科技(Henkel Technologies,Düsseldorf,Germany)商购获得的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物的树脂分散体也是可用的。防弹复合材料中采用的常规低模量聚合物粘结剂聚合物包括由科腾聚合物公司(Kraton Polymers)商业生产的以商标/>出售的聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物。
虽然低模量聚合物粘结剂材料对于柔性耐冲击材料的形成是优选的，但高模量聚合物粘结剂材料对于刚性耐冲击制品的形成是优选的。高模量刚性材料通常具有大于6,000psi的初始拉伸模量。可用的高模量刚性聚合物粘结剂材料包括聚氨酯(基于醚和酯的聚氨酯)、环氧树脂、聚丙烯酸酯、酚醛/聚乙烯醇缩丁醛(PVB)聚合物、乙烯基酯聚合物、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物以及聚合物的混合物，诸如，乙烯基酯和邻苯二甲酸二烯丙酯或苯酚甲醛和聚乙烯醇缩丁醛。特别可用的刚性聚合物粘结剂材料是热固性聚合物，其可溶于碳-碳饱和溶剂，诸如甲基乙基酮，并且当被固化时拥有通过ASTM D638测量的至少约1×106psi(6895Mpa)的高拉伸模量。特别可用的刚性聚合物粘结剂材料是美国专利6,642,159中所述的那些，该专利的公开内容以引用方式并入本文。
本文最具体优选的是极性树脂或极性聚合物，特别是拉伸模量在约2,000psi(13.79MPa)至约8,000psi(55.16MPa)范围内的在软材料和刚性材料范围内的聚氨酯。优选的聚氨酯作为水性聚氨酯分散体施加，其最优选地但非必须地不含共溶剂。此类包括水性阴离子聚氨酯分散体、水性阳离子聚氨酯分散体和水性非离子聚氨酯分散体。特别优选的是水性阴离子聚氨酯分散体；水性脂族聚氨酯分散体，并且最优选的是水性阴离子脂族聚氨酯分散体，所有这些均优选地为不含共溶剂的分散体。此类包括水性的基于阴离子聚酯的聚氨酯分散体；水性的基于脂族聚酯的聚氨酯分散体；和水性的基于阴离子脂族聚酯的聚氨酯分散体，所有这些分散体优选地为不含共溶剂的分散体。此类还包括水性＝阴离子聚醚聚氨酯分散体；水性的基于脂族聚醚的聚氨酯分散体；和水性的基于阴离子脂族聚醚的聚氨酯分散体，所有这些分散体优选地为不含共溶剂的分散体。同样优选的是水性阳离子和水性非离子分散体的所有对应的变型(基于聚酯；基于脂族聚酯；基于聚醚；基于脂族聚醚的等)。最优选的为在100％伸长率下具有约700psi或更大模量(特别优选的范围为700psi至约3000psi)的脂族聚氨酯分散体。更优选的在100％伸长率下具有约1000psi或更大模量并且还更优选地具有约1100psi或更大模量的脂族聚氨酯分散体。最优选的具有1000psi或更大模量、优选地1100psi或更大模量的基于脂族聚醚的阴离子聚氨酯分散体。
形成本公开的预浸料/复合材料的粘结剂的总重量按重量计优选占纤维重量加粘结剂重量的约2％至约50％，更优选地约5％至约30％，更优选地约7％至约20％，并且最优选地约13％至约16％。最优选的粘结剂量将根据最终用途应用的需求而变化。粘结剂的量还将取决于组分层片是否由纤维或带材形成。在层片由带材形成时通常使用更低量的粘结剂，因为粘结剂保留在表面上。通常，当粘附由带材形成的两个层片时，粘结剂含量占组合层片的重量的小于10％，最通常占组合层片的重量的约4％至约8％，任选地相邻带材彼此熔合并且带材之间不存在粘结剂。
向纤维/带材施加聚合物粘结剂材料以形成粘结剂浸渍的预浸料的方法是本领域技术人员所熟知的并且容易确定的。术语“浸渍”在本文中被认为与“嵌入”、“涂覆”或者以其他方式施加聚合物涂层同义，其中粘结剂材料扩散到纤维网/UDT层片中而不仅仅扩散在纤维网/UDT层片的表面上。可利用任何适当的施加方法来施加聚合物粘结剂材料，并且具体使用的术语(诸如“涂覆”)并不旨在限制将其施加到原丝/纤维/带材上的方法。可用的方法包括例如将聚合物或聚合物溶液喷涂、挤出或辊涂到纤维/带材上，以及将纤维/带材传送通过熔融聚合物或聚合物溶液。最优选的方法是基本上涂覆或包封每个单独纤维/带材，并且用聚合物粘结剂材料覆盖全部或基本上全部纤维//带材表面区域。
在穿过压缩设备(例如，压实传送机/压机)来制造复合制品之后或另选地在使一个或多个纤维网和/或一个或多个单向带材层片穿过压缩设备之前，可将一个或多个热塑性聚合物膜附接到材料纤维网/层片(压制前)或压实的复合材料(压制后)的最外表面。当在压缩之前附接到纤维网/层片时，将膜简单地放置到最外纤维网/层片的外表面上并且在该组合穿过压机时将膜与纤维网/层片合并，诸如以下实施例中所描述。当在纤维网/UDT层片/多个UDT层片在压机中压缩之后附接时，可根据本领域的常规热层压条件将膜层压到压实的复合材料上。通常，通过在足够的热量和压力条件下，将各个层定位在彼此之上以使各层组合成一体结构来实现层压。层压可在约95℃至约175℃、优选地约105℃至约175℃的温度范围内并且在约5psig(0.034Mpa)至约100psig(0.69MPa)的压力范围内进行，持续约5秒至约36小时，优选地约30秒至约24小时。此类热塑性膜可另选地用热熔胶或热熔纤维粘结到复合材料表面，如本领域技术人员所理解的。
用于热塑性聚合物层的合适聚合物非排他性地包括聚烯烃、聚酰胺、聚酯(尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和PET共聚物)、聚氨酯、乙烯基聚合物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯辛烷共聚物、丙烯腈共聚物、丙烯酸类聚合物、乙烯基聚合物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、含氟聚合物等，以及它们的共聚物和混合物，包括乙烯乙酸乙烯酯(EVA)和乙烯丙烯酸。还可用的是天然橡胶和合成橡胶聚合物。其中，聚烯烃和聚酰胺层是优选的。优选的聚烯烃为聚乙烯。可用的聚乙烯的非限制性示例为低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、线性中密度聚乙烯(LMDPE)、线性极低密度聚乙烯(VLDPE)、线性超低密度聚乙烯(ULDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和共聚物以及它们的混合物。同样可用的是可从俄亥俄州凯霍加福尔斯的Spunfab公司(Spunfab,Ltd,Cuyahoga Falls,Ohio)商购获得的聚酰胺纤维网(商标注册到Keuchel Associates公司(Keuchel Associates,Inc.))，以及可从法国塞尔奈的永立公司(Protechnic S.A.,Cernay,France)商购获得的THERMOPLASTTM和HELIOPLASTTM纤维网、网和膜。
任何热塑性聚合物层优选地非常薄、具有约1μm至约250μm、更优选地为约5μm至约25μm、并且最优选地为约5μm至约9μm的优选层厚度。不连续纤维网(诸如非织造纤维网)优选地以6g/m2的基重施加。虽然此类厚度是优选的，但应当理解，可产生其他厚度以满足特定需要，并且仍落在本公开的范围内。
最后，实现了特定优点，其中形成预浸纤维网/UDT层片/多层片织物的纤维/带材是在经受所述轴向延伸应力之前具有3.0％或更大的初始断裂伸长率、或更优选地4.0％或更大的初始断裂伸长率且在所述轴向延伸应力之后具有2.0％至3.9％的初始断裂伸长率的纤维/带材。例如，可根据美国专利9,365,953的方法来生产可用于本文的UHMW PE纤维，但其中限制纤维的后牵伸以保持大于4.0％的断裂伸长率，其中在后牵伸操作(即，已去除/蒸发纺丝溶剂并干燥纤维之后的牵伸操作，如美国专利9,365,953中所规定)中执行这些纤维的牵伸，但在纤维的断裂伸长率大于4.0％时终止牵伸。在后牵伸终止之后，纤维将在本文所述的压缩设备(例如，双带压机)中进一步轴向地延伸，由此断裂伸长率百分比进一步减小至少1％。最终断裂伸长率百分比将取决于穿过压缩设备之前的起始断裂伸长率百分比。优选的纤维将因压缩设备中轴向地延伸而具有2.0％至3.9％、优选地2.9％至3.9％的最终断裂伸长率，其中每个纤维的断裂伸长率因在上述条件下穿过压缩设备而减小至少1％。当提早终止形成预浸纤维网/UDT层片/多层片织物的纤维的后牵伸(例如，根据美国专利9,365,953中所述的方法或任何其他形成高韧度UHMW PE纤维的方法)使得在进入压缩设备后其断裂伸长率仍然高于4.0％时，将实现与最大程度牵伸纤维相关联的产量损失问题的优异最小化。然而，可根据本公开的工艺压缩并且轴向地延伸具有任何断裂伸长率％的纤维/带材，其中在进入压缩设备后每个纤维的断裂伸长率将减小至少1％，而不论其断裂伸长率/伸长系数如何。
虽然已参照优选的实施方案特别示出和描述了本技术，但本领域的普通技术人员将容易理解，在不脱离本公开的实质和范围的情况下可作出各种改变和修改。旨在将权利要求解释为覆盖所公开的实施方案、已经在上面讨论的那些替代方案及其所有等同形式。例如，并不是在使它们穿过压机之前通过打底(诸如通过各自从单向纤维网切下，然后表面对表面同延地堆叠在一起，之后打底)使两个单向正方形/矩形彼此附接，而是可使用另选方法，其中首先将诸如图4所示的两个单向纤维网一起打底来形成2层片纤维网，诸如2层片0°/90°纤维网。在该实施方案中，形成0°轴向取向的纤维的第一单向预浸纤维网(诸如上文更详细描述，诸如在图1所示的方法中)(步骤1)，之后通过以下方式将轴向取向的纤维的该纤维网转换成以90°(或任何其他期望的角度，例如±45°)取向的纤维的纤维网：将0°纤维网切割成区段，旋转这些切割的区段以使得纤维以期望的角度进行取向，然后用胶带将这些切割的区段粘在一起以形成诸如图4所示的新的纤维网(步骤2)。然后该新的纤维网(例如，如图4所示的90°纤维网)可与另一个0°单向预浸纤维网邻接(步骤3)，该邻接诸如通过湿层压进行，任选地与中间和/或表面聚合物膜一起，并且与纤维或任选聚合物膜上的现有树脂/粘结剂涂层一起湿层压，该现有树脂/粘结剂涂层用作粘合剂以有助于使纤维网彼此粘附。然后，2层片纤维网或多个所述2层片纤维网(例如，表面对表面同延地邻接的多个2层片0°/90°纤维网)穿过压缩设备，诸如上述的那些(步骤未在图4中示出)。
以下非限制性实施例用于示出本公开的优选的实施方案。
比较例1-13
由购自霍尼韦尔国际股份有限公司(Honeywell International Inc.)的超高分子量聚乙烯原丝束/纤维(1332旦尼尔单向原丝束；5.5旦尼尔/原丝(dpf)；约36.6克/旦尼尔(g/d)的韧度)制造连续四层片复合纤维网。在每个纤维网层片中，用/>B7137HV粘结剂(可从总部设在德国杜塞尔多夫(Düsseldorf,Germany)的汉高技术公司(Henkel Technologies)商购获得)涂覆纤维，该粘结剂是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯树脂嵌段共聚物(/>D1107)的水基分散体，其中组合结构包含15重量％的B7137HV粘结剂(基于2层片纤维网的总重量)。
为了形成多层片复合纤维网，由纤维/原丝束的平行阵列(包括380个1332旦尼尔纤维/原丝束)形成单向原丝束的第一64英寸(162.5cm)宽连续、非织造单向(轴向)纤维网。由诸如图1所示的工艺形成该阵列，其中每个丝束从安装在线轴架上的线轴退绕，之后使这些丝束穿过准直梳/综片而将它们布置成平行阵列。然后使平行丝束阵列穿过诸如图2所示的B7137HV分散体的水性粘合剂浴以用该粘合剂涂覆原丝束(以及通常形成这些丝束的每个单独原丝)。然后使经涂覆的原丝束的阵列穿过也诸如图2所示的舒展杆，以实现一些部分原丝舒展。然后使经涂覆、部分舒展的原丝穿过辊隙以去除一些过量粘结剂组合物涂层，随后将经涂覆的纤维阵列施加到有机硅防粘纸(在图2中示出为任选的)的一侧上并且干燥(例如，通过将纤维网加热到约100℃以从水性粘结剂组合物蒸发掉水)。然后将该干燥的纤维网切成多个64英寸×64英寸正方形。然后转动这些正方形以使得在制造纤维网时组分原丝以相对于原始轴向原丝取向成90°进行取向(诸如图4所示)，随后使多个这些正方形以共面的方式并排铺设在彼此旁边并且用胶带粘在一起且铺设的层片之间没有间距，从而形成连续横向纤维网(以90°取向的原丝的连续纤维网)。
然后以与第一纤维网相同的方式制造第二64英寸宽连续、非织造单向(轴向)纤维网，其中相同1332旦尼尔、36.6g/d UHMW PE原丝束/纤维形成为另一个阵列，随后根据诸如图2所示的涂覆方法用相同水性B7137HV分散体进行涂覆。该纤维网未被切割而是保持为轴向纤维网，其中其组分原丝在原丝束从线轴架初始提供并且穿过准直梳时所处的相同纵向方向(即，0°方向)上取向。此时，并非将经涂覆的轴向阵列与诸如图2所示的有机硅防粘纸组合，而是将其与已经制造的横向纤维网组合，其中在0°轴向纤维网上的粘结剂组合物涂层仍为湿的时组合这两个纤维网。在该工艺(通过湿层压来打底)期间，在纤维网穿过组合辊时向该纤维网施加约1psi的压力并且向组合的纤维网施加热量以从水性粘结剂中蒸发水(加热到约100℃的温度)，从而形成干燥的2层片纤维网，其中这些层片的原丝方向以0°/90°正交地取向。
然后形成完全如上面刚刚描述的那样制造的第二2层片纤维网。随后使这两个2层片纤维网同延地邻接(一者在另一者的顶部上，且它们的全部表面彼此完全覆盖)，从而保持所邻接的原丝纤维网的0°/90°/0°/90°取向。然后，这两个2层片纤维网与线性低密度聚乙烯(LLDPE)的连续膜/片材松散邻接，组合纤维网的每个外表面上各有一个连续膜/片材(每个膜具有大约0.35密耳(8.9μm)的厚度)。
然后将两个连续2层片纤维网的堆叠与纤维网上的两个外LLDPE膜一起转移到平板层压机，其中它们通过湿层压在热量和压力下固结以形成4层片复合纤维网。层压温度为110℃，并且向邻接的纤维网施加的连续压力为大约200磅/平方英寸。所得结构是整体、单一4纤维层片复合纤维网，其包括(膜/0°纤维网/90°纤维网/0°纤维网/90°纤维网/膜)。然后从该4层片复合纤维网切下多个正方形/矩形测试样品，并且测试其拉伸、剪切和摩擦特性。
比较例1-5
拉伸特性测试
通过按照ASTM D3019和ASTM D5034/5035的准则使用MTS 647.10A液压夹持件在标准Instron 1332负载框架机上获得张力特性。将测试样品直接附接到夹持件，并且通过用夹持件拉开样品直至失效来施加张力。所有测试均在室温(72℉)下以0.1英寸/分钟的拉伸加载速率进行。通过使用DIC(数字图像相关)设备获得数字图像来获得位移和应变数据，然后使用购自关联***公司(Correlated System Inc.)的VIC3D软件分析该数据。测试拉伸试样直至失效。
表1
样品ID 杨氏模量(GPa) 拉伸强度(GPa) 失效伸长率(％)
1 25.04 0.718 3.9
2 23.64 0.670 3.0
3 26.60 0.683 2.9
4 25.35 0.689 2.8
5 29.47 0.784 2.8
平均值 26.02 0.709 3.08
比较例6-9
剪切特性测试
使用ASTM D8067的测试方法获得剪切特性。并非如比较例1-5中那样将测试样品直接附接到液压夹持件，而是将测试样品安装在保持于标准Instron 1332负载框架机中的矩形相框型夹具上。然后用与比较例1-5中相同的MTS 647.10A液压夹持件夹持矩形框架。在准静态、极小负载(剪切应变)下测试该材料的剪切特性，其中按照ASTM D8067方法在两个对角拐角处施加负载。该测试的剪切应变速率为0.1英寸/分钟并且加载这些试样直至它们屈曲。如上文针对比较例1-5所描述的那样使用DIC设备获得位移和应变数据，并且使用购自关联***公司(Correlated System Inc.)的VIC3D软件分析该数据。
表2
样品ID 最大剪切(千克/英寸2)(ksi)
6 0.382
7 0.43
8 0.494
9 0.480
平均值 0.430
比较例10-13
摩擦系数测试
还测试这些样品以确定其摩擦系数，其中根据ASTM G115方法测量摩擦特性。在GCTS双轴向测试框架(由亚利桑那州坦佩(Tempe,AZ)的国际测试设备公司(InternationalTest Equipment)制造)上进行摩擦测试，该双轴向测试框架配有使样品移动的剪切致动器和以恒定位移在样品上施加法向力的法向致动器。使用如下两个负荷传感器从该***获得摩擦数据：垂直法向致动器和剪切致动器。
表3
样品ID 摩擦系数轴向 摩擦系数横向
10 0.231 0.179
11 0.255 0.187
12 0.209 0.267
13 0.180 0.218
平均值 0.219 0.218
实施例14-26
由相同材料(相同纤维、粘结剂和膜类型)制造新的连续4纤维层片复合纤维网(膜/0°纤维网/90°纤维网/0°纤维网/90°纤维网/膜)，其中两个2层片0°/90°连续纤维网以与如针对以上比较例1-13所描述的完全相同的方式制造，但并非在平板层压机中在高压下将这两个2层片连续纤维网和LLDPE膜固结在一起，而是在诸如图3所示的等压钢带压机(双钢带压机)中固结这两个2层片纤维网和膜。就这一点而言，将这两个2层片纤维网和这两个外LLDPE膜邻接，然后一起一次性地进给到等压钢带压机中，其中该组合以4米/分钟的速率穿过压机。压机具有加热区，该加热区被设定为110℃并且被设定为向穿过压机受热区的堆叠的纤维网和膜施加80巴(1160-psi)的压力，从而使它们经受轴向延伸应力，与此同时对其进行加热。在穿过受热区之后，随后将该材料(即，组合的纤维网和膜)在被设定为约40℃的温度的压机的冷却区中冷却到小于50℃，同时仍然在该材料上保持与加热区中相同的80巴压力，从而继续使该材料经受轴向延伸应力以使得其保持在连续且恒定的压力下，由此连续地压缩/压实该材料。在4层片材料穿过压机的全长之后，使该材料冷却到室温(大约72℃)，同时仍保持在相同压力下。一旦处于或大约处于室温，就从压机设备去除压实的材料。所得结构是整体、单一4纤维层片复合纤维网，其包括(膜/0°纤维网/90°纤维网/0°纤维网/90°纤维网/膜)。然后从该4层片复合纤维网切下多个正方形/矩形测试样品，并且测试其拉伸、剪切和摩擦特性。
实施例14-18
拉伸特性测试
通过按照ASTM D3019和ASTM D5034/5035的准则使用MTS647.10A液压夹持件在标准Instron 1332负载框架机上获得张力特性。将测试样品直接附接到夹持件，并且通过用夹持件拉开样品直至失效来施加张力。所有测试均在室温(72℉)下以0.1英寸/分钟的拉伸加载速率进行。通过使用DIC(数字图像相关)设备获得数字图像来获得位移和应变数据，然后使用购自关联***公司(Correlated System Inc.)的VIC3D软件分析该数据。测试拉伸试样直至失效。
表4
样品ID 杨氏模量(GPa) 拉伸强度(GPa) 失效伸长率(％)
14 28.56 0.755 3.0
15 28.78 0.854 3.8
16 29.42 0.878 3.7
17 31.80 0.734 2.6
18 30.39 0.867 3.3
平均值 29.78 0.818 3.3
实施例19-22
剪切特性测试
使用ASTM D8067的测试方法获得剪切特性。并非如比较例1-5中那样将测试样品直接附接到液压夹持件，而是将测试样品安装在保持于标准Instron 1332负载框架机中的矩形相框型夹具上。然后用与比较例1-5中相同的MTS 647.10A液压夹持件夹持矩形框架。在准静态、极小负载(剪切应变)下测试该材料的剪切特性，其中按照ASTM D8067方法在两个对角拐角处施加负载。该测试的剪切应变速率为0.1英寸/分钟并且加载这些试样直至它们屈曲。如上文针对比较例1-5所描述的那样使用DIC设备获得位移和应变数据，并且使用购自关联***公司(Correlated System Inc.)的VIC3D软件分析该数据。
表5
样品ID 最大剪切(ksi)
19 0.694
20 0.664
21 0.750
22 0.816
平均值 0.731
实施例23-26
摩擦系数测试
还测试这些样品以确定其摩擦系数，其中根据ASTM G115方法测量摩擦特性。在GCTS双轴向测试框架(由亚利桑那州坦佩(Tempe,AZ)的国际测试设备公司(InternationalTest Equipment)制造)上进行摩擦测试，该双轴向测试框架配有使样品移动的剪切致动器和以恒定位移在样品上施加法向力的法向致动器。使用如下两个负荷传感器从该***获得摩擦数据：垂直法向致动器和剪切致动器。
表6
样品ID 摩擦系数轴向 摩擦系数横向
23 0.072 0.149
24 0.097 0.175
25 0.168 0.195
26 0.186 0.197
平均值 0.131 0.179
结论：
作为在压机中向纤维施加轴向延伸应力的结果，每个纤维层片中的纤维轴向地延伸。每个层片中的每个纤维的韧度增加至少1％，并且每个纤维的断裂伸长率减小至少1％，其中所述减小的断裂伸长率值为约2.0％至约3.9％。另外，相对于未通过压机加工的对比材料而言，本公开的新材料表现出更高的拉伸特性、更低的伸长率、更大的剪切强度和更低的摩擦系数。

Claims (9)

1.一种包括一个或多个单向纤维层片的纤维制品，每个单向纤维层片包含涂覆有聚合物粘结剂的多个单向取向的纤维，其中所述纤维制品已通过在小于0.0345MPa(5psi)的压力下压制所述制品被打底并且其中所述纤维已在压缩设备中轴向地延伸，其中所述压缩设备是包括两个压力施加元件的压实传送机，其中所述纤维在轴向地延伸之前具有初始断裂伸长率值并且在轴向地延伸之后具有减小的断裂伸长率值，其中所述初始断裂伸长率值大于所述减小的断裂伸长率值，并且其中所述减小的断裂伸长率值为2.0％至3.9％，其中所述断裂伸长率值根据ASTMD2256来测量。
2.根据权利要求1所述的纤维制品，其中所述初始断裂伸长率值为3.0％或更大。
3.根据权利要求1所述的纤维制品，其中所述初始断裂伸长率值为4.0％或更大。
4.一种用于增强纤维预浸复合材料的纤维拉伸特性的方法，所述方法包括：
a)提供包括多个单向纤维层片的至少一种纤维预浸复合材料，其中所述纤维层片彼此粘附，每个所述层片包含涂覆有聚合物粘结剂的多个单向取向的纤维，所述纤维具有6.174cN/dtex(7克/旦尼尔)或更大的韧度和132.3cN/dtex(150克/旦尼尔)或更大的拉伸模量及至少2.0％的断裂伸长率，其中所述韧度、拉伸模量和断裂伸长率值根据ASTMD2256来测量，其中所述纤维具有软化温度和熔融温度；和其中所述纤维预浸复合材料已通过在小于0.0345MPa(5psi)的压力下压制所述复合材料被打底；
b)将所述复合材料的所述纤维加热到高于所述纤维的所述软化温度但低于所述纤维的所述熔融温度的温度；以及
c)使所述复合材料穿过压实传送机，由此使所述复合材料经受轴向延伸应力，同时所述纤维处于高于所述纤维的所述软化温度但低于所述纤维的所述熔融温度的所述温度，由此通过由所述压实传送机施加的所述轴向延伸应力来使每个纤维层片中的所述纤维轴向地延伸，从而使每个层片中的每个纤维的所述韧度增加至少1％并且使每个纤维的所述断裂伸长率减小至少1％。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述复合材料在穿过压实传送机时经受所述轴向延伸应力，并且其中所述轴向延伸应力为至少0.25千克-力(2.45牛顿)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述压实传送机包括两个压力施加元件，其中在所述压力施加元件之间压缩所述复合材料，由此所述压力施加元件同时使所述复合材料经受轴向延伸应力，此时所述复合材料同时被输送穿过所述压实传送机。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述复合材料作为连续纤维网穿过所述压实传送机，其中所述纤维网保持在连续且恒定的轴向张力下。
8.根据权利要求5所述的方法，其中每种复合材料包括已固结在一起的两个交叠的单向纤维层片，其中所述复合材料在穿过压实传送机时经受多轴向延伸应力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中多个所述复合材料***到所述压实传送机中，其中所述复合材料在***到所述压实传送机中后彼此不附接。
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