专利名称：抗针刺、穿透和切割的织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗针刺、穿透及切割的织物。特别是涉及一种由松动连接的薄层形成柔性网的织物，其可用于外衣，如医疗和牙科治疗过程所用的手套及外衣，或其它经常使用尖锐工具的场合，还可用于耐子弹穿透和耐刀具切透的防身具。本发明进一步涉及了使用抗针刺、穿透和切割的织物制备保护外衣的方法。
背景技术：
随着艾滋病的传播，在医疗和牙科过程中，由于人们经常亲自接触尖锐的器具，如手术刀、缝合和注射液体的针头、牙科和整形外科用的钻头，因而对抗针刺、穿透及切割的材料的强烈需要越来越明显。虽然，艾滋病一直是研究预防血液感染的主要动力，但还有许多类似的感染。肝炎和Ebola感染正是两种威胁生命的血液感染。
随着枪伤和刀伤数量的增加，迫切需求有效的、舒适的抗穿透、和/或切透的防护用具日益明显。
外科用手套是由一种弹性聚合材料构成，作为病人与医护者之间液体流动和细菌传输的阻碍。手套一般由一层薄乳胶制成。乳胶手套能使外科医生保留高水平的触知感觉和易于触诊，但易被手术刀割损或被针头刺穿。
防身具是由无孔的，因而是不透气的材料(如Kevlar)制成。这些材料已被验证对投射物(如子弹)穿透体内的阻止作用是有效的，但对刀伤无效。目前所用的防身具还有一个缺点，即这种材料对穿用者的出汗没有蒸发的能力，不能被常常穿用。
曾经有数种努力制备一种外衣。这种外衣如外科用手套，要即能抗切割、穿透及针刺，又能保留完成复杂的外科手术过程的必要特性。特别是，这种手套必须使穿用者能感觉到他表面上的工作。换句话说，它必须具有触知的敏感性。这种手套还必须是可伸展的，可弯曲的和可扭曲的。常用的乳胶手套除了不能抗切割和针刺外，具备了上述所有的特性。
已有许多方法试图提供一种具有目前所需的抗针刺，穿透和切割的外科用手套。例如1988年5月10日授予塞德(Seid)的美国第4,742,578号专利。该专利提供了由许多纤维或高强度单纤维密织的薄层柔性材料形成的罩面来加强外科用手套。据说，这种方法能提高手套的抗穿透性，但对血液感染的安全系数太低。1989年5月30授予韦尔什(Welch)的美国第4,833,733号专利，该专利利用一种合成纤维如尼龙和aramid编织网使手套增加了抗切割性，但由于编织固有的多孔性使它不能抗针刺。1989年9月12日授予金贝尔(Gimbel)的美国第4,864,661号专利，该专利提供了抗针刺性，但不能抗切割。金贝尔(Gimbel)使用编好的纤维织物固定在手套的高险区，如手指部位。这种织物带有针头能通过交织物的截面空隙而刺入的可能性。1991年12月10日授予贝特彻特(Bettchert)的美国第5,070,540号专利。该专利使用数股电缆和纤维增强了手套的抗切割性，但由于手套是整股纤维，不能抗针刺，而且，电缆和纤维股限制了外科医生的主要要求既手套的柔性。1994年6月7日授予皮尔斯(Pierce)的美国第5,317,759，号专利，这是一种带有支柱的手套，支柱垂直于手套的平面，置于一种乳胶材料手套的里外层之间。支柱可以减少缝合针刺透手套的机会，因为当缝合针通过手套，它最可能先接触的是支柱。这种手套设计不能阻止外科整形针在接近于垂直手套平面的角度刺穿手套，它也不能抗切割，用刚性内置的支柱实质上降低了手套的柔性。1994年11月29日授予桑普尔(Samples)的美国第5368,930号专利，这是一种具有增强耐针刺的弹性材料。该材料内埋层状的非弹性颗粒。这种材料至少有两个缺陷，它不能抗切割，埋入的板使得材料非常坚硬。1995年4月18日授予古尔斯(Gould)的美国第5,407,612号专利，是一种类似于桑普尔(Samples)的材料。它将平行于弹性手套材料的平板埋入到手套材料中，它具有的作用就如水泥内的增强筋。手套结果没有柔性。还有许多其它的试图制备防切割，或防针刺的外科医生用手套方法，但它们都不能满足外科手术过程中所要求的组合特性。
如前所述，回顾已获得专利的手套或手套材料，一直试图解决的是寻求一种有效和可靠的阻碍材料，用于阻止健康职业人员与病人之间的液体传输。然而，这种需要必须是能满足保证健康的医务人员实行或完成他或她的外科手术任务的能力。对于一种有效的外科用阻挡材料，目前每一可用的手套或阻碍材料缺少一种或多种做为有效外科手术所需的必要特征；这些特征包括，(1)抗切割(2)抗针刺或穿透(3)，柔性，(4)弯曲性(5)扭曲性，(6)保留使用者的触知敏感性。(7)对于液体传输的有效阻碍。
本发明的目的是提供一种有效的能抗切割，针刺和穿透的障碍，与常用的液体阻挡材料一起使用，用于医疗，牙科治疗过程和其它的领域中，具有所需要的全部必要特征，使医护人员与病人之间的液体传输完全消除。
本发明的进一步目的是提供一种有效的抗切割，针刺和穿透的障碍，它能够阻挡投射物如子弹，刀具等的穿透，并具有蒸发穿用者出汉的能力。
发明概要本发明前述的目的和其它的目的以及优点的实现，是靠提供一种抗切割，针刺，穿透的材料制成的织物。织物系由许多小薄层通过接头钩在一起形成的松动连接的阵列，具有二维方向。这种结构使得本发明织物具有柔性的必要特性，包括弯曲性，伸展性及扭曲性。在最佳实施例中，接头是薄层整体的一部分。接头从每一个薄层的每条边伸出，相邻薄层的接头连接为松动连接。每个薄层的基板非常薄但带有一定的厚度。这个厚度比它外层材料尺寸小得多。薄层采用坚硬和强韧的材料而不是脆性材料。薄层材料的类型和厚度根据使用的对象如防身具或其它的用途所必须经受的压力而不同。
按照本发明的另一方面，许多铆钉被插入到空隙中，空隙是由相邻薄层接头的互相连接而形成的。插入的铆钉与织物的平面成直角。在一实例中，铆钉可以完全覆盖由互连的接头围绕的空隙，以便制备出一个完全坚硬的织物。它可以锁住针刺或穿刺物(如外科整形针、缝合针或子弹)的路径。在其它的应用中，铆钉覆盖面可以小于全空隙。例如，防身具带有部分未覆盖的空隙仍可完成达到所希望的，阻止子弹或刀具的穿透目的，只要未覆盖空隙部位小于投射物的端面(冲击面)。
对于防身具带有一定的未覆盖空隙是为了实现本发明的第二个目的，使穿用者的出汗可以通过形成的未覆盖空隙的织物孔蒸发出去，而不影响阻止投射物穿透人体的主要功能。
从薄层边伸出的接头与薄层基板同一平面，接头包括从薄层基板到接头的终端，接头的终止为钩部，钩从薄层的基面向外延伸。
在本发明的一个实例中，接头的宽度小于薄层基板的边长。
本发明还包括，薄层具有四条相等边。当然，其它具有相等边的多边形也可以形成一个合适的织物。
为了提供一种适合于规模生产(经济制造)的织物。所有的薄层都是相同的。从每一个薄层伸出的接头与薄层是一个整体。然而，本发明实际上，还可以使用一个接头与薄层基板分离的薄层。这种情况可以利用任何合适的常规方法将接头与薄层的边互相连接。
接头与薄层边的互相连接可以是柔性连接也可以是刚性连接。无论如何最好要适于应用。
本发明织物的安装是将每一薄层的接头与相邻薄层的接头相连接，相邻薄层的基面围绕平行于和通过薄层基面的轴旋转180度，因而，构成织物的薄层阵列中每一个薄层接头的钩体与邻近薄层的钩体是反向的。即每一邻近薄层的顶部是倒转的。以便顶面向下取代顶面向上。
形成的织物是一个行和列都为顶向上的薄层与顶向下的薄层交替出现的阵列。
本发明织物是由许多薄层通过薄层的接头松动的互相连接而成的二维薄层结构。当嵌入二层弹性材料之间时，可形成一种抗切割和刺穿的材料。用于制备外科或牙科用手套及其它的穿用外表，使用在手术室或其它的当需要隔绝液体的体触传输和被刺穿，切割的高险场合。
本发明选用合适的材料，强度及尺寸制成的抗切割，抗穿透织物，可做为防身用具。适用于阻止某些子弹投射物和刀具的穿透。
本发明其它的目的和发明优点通过下面的详细描述，对于那些技术熟练的人是显而易见的。为了说明本发明，将对最佳实施例进行详细的说明或描述。然而，应当认识到，只要不违背本发明专利权利要求所规定的精神，对本发明各方面可以进行修改。当然，附图和详细描述只是作为说明本发明的实质，不仅仅局限于此。
附图的简要说明
图1A是本发明第一种类型织物的立体1B是图1A中A-A截面的侧视1C是本发明第一种类型织物的阵列型式图2A是薄层顶部的立体2B是薄层底部的立体2C是薄层顶部的平面2D是薄层底部的平面2F是薄层的立视图，钩向下。
图2E是薄层的立视图，钩向上。
图3A是第一种类型的铆钉的平面图。
图3B是图3A中铆钉的立视图。
图3C是图3A中铆钉的立体图。
图3D是图3A中铆钉与一端截锥头分离的立体图。
图3E是图3A中铆钉与一端截锥头分离的立视图。
图3F是图3D中分离的截锥头的平面图。
图4A是放大的薄层顶部立体图。
图4B是放大的薄层底部立体图。
图5是一行松散连接的薄层单向局部剖视图。
图6A是本发明织物的平面图，其中虚线A-A表示将织物分成两部份的虚构面。
图6B是图6A中A-A截面的织物的部份立体图。
图6C是图6A中A-A截面的织物的另一部分立体图，其中，截去铆钉的截锥端。
图7A是织物的平面图，其中，未用铆钉，薄层处于全压缩形状，具有最小表面积。
图7B是织物的平面图，其中，未用铆钉，薄层处于全伸展形状，具有最大表面积。
图8A是使用织物构造的外科手套立体图，其中，手套局部的外层被截去，以示织物的结构。
图8B是图8A中显示织物结构的局部扩大图。
图9A是一行全面伸展的薄层的平面图。
图9B是一行全面压缩的薄层的平面图。
图9C是图9A中一行薄层的横截面。
图9D是图9B中一行薄层的横截面。
图10A和图10B是本发明织物的弯曲能力的示意。
图11是本发明织物的扭曲性示意。
图12A和图12B是表示薄层的实际扭曲形状，以示本发明织物的扭曲力。
图13A是织物在全压缩时，因铆钉端太小，不能覆盖全缝隙的示意。
图13B是织物结构中，铆钉端覆盖不同形式缝隙的示意图。
图14A-F分别是带有端头和顶头的薄层的立体图，平面图，侧视图。
图15是本发明第二种类型的织物的平面示意，其中，铆钉已被走。
图16是本发明第二种类型的织物的平面示意，其中，已固定铆钉。
图17A是本发明第二种类型的织物的示意图，其中，未用铆钉，织物承受最大限度的压缩，接头端和接头间有坡口。
图17B是图17A中所示织物需用的铆钉的立体图。
图18是图17所示类型的织物的示意图。其中，未用铆钉，织物承受最大限度的伸展。
图19与图18相似，只不过是插入了另一种类型的铆钉的示意。其铆钉销的截面为正方形。
图20是图17所示类型的织物在承受最大限度的压缩，所用平端铆钉的示意图，其铆钉端面为正方形。
图21是图20中所示织物在承受最大限度的伸展，所用平端铆钉的示意图，其铆钉端面为正方形。
图22是第二种类型的织物构造中，不同位置的铆钉平板端覆盖不同形式缝隙的示意图。
图23是另一种类形具有水平钩的薄层的结构图。
图24A和图24B分别是本发明织物由带有水平钩薄层构成的局部结构立视图，其中图24A表示压缩状态，图24B表示伸展状态。
图25表示由截锥促发的弯曲状态。
图26A和图26B是使用带有互反截锥端铆钉的第三种类型织物的具体结构立视图。
图27A是图26A和图26B中所示铆钉的立体图。
图27B是图26A和图26B中所示铆钉的立视图。
图28A是本发明第四种类型织物的结构示意，其中，接头和接头的斜坡口末端之间为圆边，织物处于压缩形状。
图28B是图28A所示的织物处于伸展形状。
最佳实施例的详细描述下列对用于外衣的一种抗切割，穿刺和针刺的织物的描述，是为了使任何技术熟练的人能进行制造和使用本发明。并陈述和给出发明人用于实施本发明的最佳模式。显然，技术熟练的人对本发明进行各种修改是不难的，由此应当懂得本发明所包括的基本原则。
图IA表示的是本发明织物11的立体结构图。图1B是图1A中沿A-A线的剖面图。图1C表示的是本发明织物的阵列形式，包括薄层12，交替出现的薄层底部22和薄层顶部21及铆钉13。本发明织物11是由非常薄且坚硬的薄层12和铆钉13构成，用做耐受与医疗过程中皮下注射针刺力或投弹穿透力和刀具切割力相同的压力。从本说明书的图1A,B,C及其它的图中，可以看出，结构11的表面难以发现不被薄层12和铆钉所覆盖，因而可以阻止针头的刺穿力和其它的冲击力。这也说明了一种材料如能阻止针头的刺穿，也能阻止来自于医疗现场中的仪器(如手术刀)的切割力。本发明织物在医疗和牙科中的应用如图8A的外科手套所示。将本发明织物夹在手套上层28和下层29之间，做为液体传输的阻碍。图8B是图8A的局部结构扩大图。本例中，手套所选用的材料是弹性聚合物如乳胶。手套上层材料不必是防水材料。(当然，最好选用防水材料)。典型的乳胶手套厚0.2cm。这个厚度足以容纳上下层之间的本发明织物11。以最小限度将织物11夹在上层28和下层29之间。织物11不与上、下层附着，其在各个方向能自由移动。为了进一步促进独立于手套内外层织物11的自由移动，织物11的表面和与织物11接触的手套上下层(28,29)边缘需进行润滑，如使用硅铜(silicone)。硅铜起两个作用，它能辅助织物11自由地弯曲，伸展及扭曲，它还能靠传递给织物的抗粘特性分离织物和手套内外层。对于织物与手套上下层28,29的附着点必须保持在最小量。这些附着点在沿袖口的周围，手指端部，手背上一点，手掌一点，以免织物11与手套上下层28,29滑落。本发明织物还可用于其它的医疗外衣如袖子和围裙。
本发明织物还可用于保护外装如护身具及用于个人(如机械师或屠夫)的工作场合。由于织物承受力与其所用材料的不同而变化，因而，对于其它领域和医疗及牙科用的外装需要不同类型的材料，厚度和不同尺寸的薄层及铆钉。用做防身具的织物材料的类型，尺寸的变化远远大于其它场合的应用，因其所承受的压力与其它场合所受的压力相比大出几个数量级。
即使本发明应用外科手套42的例子，材料尺寸和类型也可以变化。因为外科手术和正常的抽血是在不同的条件下完成。而且。也不必使用本发明织物加固整个手套，可策略地将其置入高险区。对于医用手套42，不锈钢薄层12的尺寸大约是1cm，铆钉13的直径大约是0.2cm。
本发明织物不依靠特殊的材料和尺寸，可满足广泛地变化应用。根据应用对象和常规的工程计算可选择织物的材料和尺寸。制造薄层12和铆钉13的钢性材料可用市场成品，构成本发明织物的薄层12和铆钉的材料可以是金属(如不锈钢，钛金属或金属合金)，陶制材料，塑料(如Teflon，或Kevlar)高强度复合材料(如碳纤复合物)或是任何其它能抗特殊的针刺，穿刺或切割力材料，选定的厚度必须能达到应用对象所希望的特性。最好不选用任何易碎(脆性)材料。将薄层和铆钉装配成本发明织物的安装工艺采用的是目前使用的生产技术。
图2A至图2F是本发明织物的基本标准部件-薄层结构的各向视图。图2A是薄层的顶部透视图。图2B是底部透视图。图2C是顶部平面图，图2D是底部平面图。图2E和图2F分别是薄层的侧面图。图2A至2F描述的薄层带有与薄层一体的接头15(详细结构见图4)。而本发明其它的实例中，薄层与接头是分离的。这种接头可以采用任何合适的方法将其与薄层的基板(详细结构见图4)连接。
图3A至图3D是织物唯有的另一标准部件-铆钉结构的各向视图。图3A是铆钉的俯视图，它包括铆钉销23和销两端的截锥头24。图3F表示了铆钉销23的顶部与连接的截锥头24的顶部中心同轴。使用铆钉13装配织物11的方法如图3D所示，其中，一个截锥头24与铆钉是分离的。一端附有截锥头24的铆钉销23被插入到空隙26中，如图7A和图7B所示。利用焊接或其它的方法将分离的截锥头24与铆钉销23的另一端熔接，使其固定。
图4A和图4B，是薄层12的具体结构扩大图，专门说明如何识别薄层的各个部位。为此目的，图上建立了上下的标识。图4A是薄层顶部21的俯视图，图4B是薄层底部22的视图。虚线内的面积是作为薄层的基面14。基面14是一个水平面。从薄层基边17垂挂的薄层部位是接头15。图4B较清楚地表明了接头15的部位，位于图4B中a-a线的右边。图4A及图4B所示的具体结构中，接头终止在薄层基边17的末端为弧19。弧19垂直于薄层基面，从薄层的基面向外延伸。如图2A至图2F所示，接头15的弧19与接头部位的臂18是一致的。薄层12的部位钩16是由弧19和接头的反向部位20构成。反向部位20是钩16在薄层的基边17的反向部位。接头15的臂18与薄层的基面14在同一平面。接头15的宽度小于薄层基边17的长度。如前所述，接头15可以是与薄层的基面脱离的，而不是如本发明中图4和其它图所示，是薄层的不可分割的部分。根据使用的需要，分离的接头15与基板14的连接可以是刚性连接也可以是柔性连接。在最佳实施例中，薄层14的基面是具有四条相等边的多边形(正方形)。
将若干个薄层12和铆钉13以阵列的形式互相连接，可以装配具有二维方向的，任意长度和宽度的本发明织物11。如图1A，图1B和图6A至图6C所示。制备本发明织物的每一薄层12和铆钉13是相同的。邻近薄层12的方向是互反的，以便每个薄层的钩16可以互相连接。参见图5。图5所示的是一维方向的薄层12的侧面剖视图。实际的结构如图1A，图1B及图6C所示。每个相邻薄层12的接头互连的四边是邻近薄层具有底部22向上的反向钩16与具有顶部21向上的薄层钩的配合。相邻薄层12的方向不同仅在于周围的薄层旋转到使底部22向上，如图1至图6所示。相邻薄层12的方向互不相同，邻近薄层的底部22朝上。
铆钉销23以垂直于本发明织物11平面的角度插入到缝隙26中，如图7A和图7B所示。缝隙26的产生是由于接头边25，与周围薄层12的基边构成交叉的凹形弧27，周围互相连接的薄层12的接头边25及凹形弧27形成的。铆钉销23被截锥头24垂直地锁定在织物11上，如图6A，图6B及图6C所示。稍长的铆钉销23可使铆钉在垂直织物11的方向做轻微运动。铆钉销23的直径几乎与缝隙26的直径相同。当织物11完全被压缩成如图7A所示的形状，铆钉销23和缝隙26之间形成了通常所说的插入配合。即使织物11处于全压缩状态，铆钉的插入配合，仍使织物具有柔性及其通过织物的触知力的传输，以便穿戴者能保留感觉外科手术过程的能力。
要考虑柔性，其包括伸展性，弯曲性，扭曲性的特性。钩16必须是以合适的尺寸与周围的钩16连接。铆钉13也必须以合适的尺寸与其所插入的缝隙26相配。虽然，一般都能理解伸展性，弯曲性，扭曲性的含义。但参考图9，图10，图11，及图12，有助于理解织物11能达到上述要求的唯一手段和与缝隙相关的铆钉及钩体尺寸的重要性。图9A表示了按照本发明连接的一行薄层12的结构图。图9A是薄层12的最大间隔连接形状图。图9B表示了最小间隔连接薄层12的形状图。图9C是沿图9A a-a线的截面图。图9C表示了钩16被拉到外端而不脱钩是由于钩的正向接合。每一薄层12的钩16可以沿着与它啮合的薄层底部滑动直到一行薄层达到了最大的伸展点或长度。图9D表示了钩16是怎样朝着每一薄层12的中心滑动，达到最小伸展点或长度。
本发明织物11的弯曲性由图10A至图10B所示，其中，每一方格表示一薄层12，图10A表示的织物11是薄层的平面阵列。图10B表示的织物11呈曲线弯曲。弯曲的特性是由于钩16允许一个薄层相对于另一个薄层的弧形运动。钩16的弧19促进了这种径向运动。但是，一个具有钩爪的平面钩38，如图24所示，从接头15的臂18向下伸出，也允放做适当的径向运动。
图11表示了一个扭曲的织物11，每一个方块也表示一个薄层12。图12A和图12B表示了实际的薄层扭曲的形状。
利用钩16的构造和配接的特性，使一个薄层12(顶部22朝上)相对于每一个相邻的薄层(底部22向上)运动。这种配接造成了薄层的弱偶合。这种弱藕合使得织物11具有接近于弹性材料的柔性特征。钩16允许薄层12在平行于薄层12的方向和垂直于接头的方向相对于另一个薄层的滑动。为了考虑薄层相对于另一个薄层的互反方向的滑动。反向接头部位20的长度要小于臂18的长度。钩16也允许相对于薄层平面的向上向下方向的运动。如图25所示，它是本发明织物的被铆钉固定的薄层12的截面图。图25表示了另一种类型的薄层12，既带有平面钩38的交替的薄层结构。这个方向的运动随铆钉的长度变化而不同。钩16也允许对接头15的横向运动。然而，横向运动会受到与铆钉13接触的接头边25的约束。铆钉销23在织物11的压缩状态，几乎充满空隙。因而，实质上没有横向运动。织物在压缩和伸展的状态中，若不与铆钉13相接触，啮合的钩16也许会脱开，织物11也许会出现空隙或孔的等同物。但当织物11全伸展时，有很大范围的薄层之间的横向运动。因为织物伸展时的空隙面比织物压缩时的空隙面大很多。将图7A压缩状态与图7B伸展的状态相比较，可以得出理由。由于铆钉销的直径是一个常量。薄层12上的钩16被允许移动，去充填空隙26附加的空间。
若不是截锥头24的端部31，缝隙26和销23之间的空间也许大到足以使针头或投射物穿透织物11。因而，如图3B所示，截锥头24的端部31的直径必须足够大，当织物11完全伸展，销23在它最坏的情况下已移动到缝隙26的周边时，端部31仍能覆盖缝隙26的全表面或至少覆盖面的程度是末覆盖面足够小，以便设计的阻止投射的织物不能被击穿。最好的情况是，当织物11全伸展时，销23都能位于缝隙26的中心。这种情况下，截锥24的端部31的直径只需稍大于缝隙26的直径。然而，实际上，这种形状从末出现过。实践中，假定销23在缝隙26中的分布是随意的。图13A表示了织物11处于全伸展状态。图13A中，四个截锥头24的端部的直径相同，由于该直径不够大，未能完全覆盖一些铆钉13和缝隙26形成的空间32。而其它铆钉13的端部31完全覆盖缝隙26。当织物11被完全压缩后又伸展时，销23在缝隙26中的新分布将造成缝隙和销23间的新空间32。为了改变图13A中的形势，端部的尺寸必须增大。图13B表示了在一个完全伸展的织物中，销23在缝隙26中不同的位置分布。铆钉销的端部31的尺寸要足够大，以至于它总是能覆盖缝隙26，不管铆钉销位于缝隙26中哪个位置。当织物被全压缩时，铆钉13的端部31的尺寸受到要求的限定。端部31互相之间不能重叠，依次地当织物完全伸展时，端部26的尺寸取决于织物11伸展性的程度。它随接头15的臂18的长度变化而不同。铆钉13销23的直径对铆钉13的端部31的尺寸也有影响，销23的横截面越小，端部31必须覆盖空隙的尺寸越大。
织物11的组装可参见图1B的截面图和图1A的立体图。沿薄层顶部21的透视图，表示了不平的表面。它可能对于一些应用不是随意任选的，或可选择的。为了缓和薄层12的不平面，如图14，图15和图16所示，在薄层基面顶部21有一向上凸起的端头33和在薄层12的底部有一向下伸出的顶头34。端头33的结构如图14A所示，它与薄层的基板14同轴。它的面40为截锥面，可与铆钉部位的截锥头24相配合。端头33的顶面是水平面，与薄层12的水平基面相平行。端头高出薄层基板的高度与铆钉部位的截锥头24高出薄层基板的高度是相同的。图14B和图14C进一步表示了端头33的形状。
顶头34的结构，如图14D所示，它与薄层基板底面14的底部22的中心同轴。它的面44的半径与截锥头24半径相等。当织物11全压缩时，与截锥头24的顶部31形成松动接合。图14C和图14F从侧面显示了分别固定在薄层顶部21的端头33和底部22的顶头34。
图15和图16描述了带有端头33和顶头34的具体结构。图15中，移去铆钉13的截锥头24是为了较好地说明铆钉13与端头33和顶头34的空间关系。图16中，使铆钉与截锥顶部31复位。图16表示了截锥头24的顶端如何与端头33，顶头34相互接合，而允许相对运动。例如，铆钉的回转运动。织物11处于全压缩位置时，也接近于密封密度或强度，如图15和图16所示。如图16所示，端部33的平顶面提高到与截锥端31相等的水平，当截锥端31给出全等面时，仍然还会有些不平面，因为，端部33和顶头34不可能完全填满织物11，尤其是当织物11全伸展时。然而，不平的表面被大大地减少了，可以满足要求平面应用的需要。
本发明已述的平方形的薄层12具有一个从基板14伸出的接头15。这种形状是一个最佳实例，但当薄层为各种不同的构造形式时，本发明织物也有使用价值。例如，一个相等边的矩形薄层也是有效的。在它形成的织物中，具有所希望的三轴柔性等，使用一个改变的铆钉，显示了织物没有缝隙，可以阻止针头或其它的投射物刺穿织物11。
本发明第二种类型的织物由图7至图23所示。图17A表示了织物11是由一个改变了的薄层12和改变的铆钉13构成。改变的薄层12在每一接头15的末端有一斜角35，处于接头边25和接头15的末端相接处。同一薄层12的接头15的边25由一直边36连接，直边36与薄层12基板14(如图17A虚线所示)的边17有一相交点。直边36一端终止在直边36与一个接头15的边25相交处，另一端终止在与邻近接头15的边25相交处，以便边25的长度相等。铆钉13的铆钉销23由平方形取代圆形，平方销23每边长度与薄层12的直边36的长度相等。这种结构使得薄层的装配比使用圆形销密集。在本例中，如图17所示，当充分压缩时，薄层12和铆钉销的连接紧密。图17B表示了本例中铆钉平方销23的平方端37。
图18表示了这种类型的织物在没有铆钉插入时，充分伸展的状态。没有销23的插入，显见地，缝隙26是六边形。图19表示当固定铆钉销23后，这种类型的织物处于全伸展时的状态。铆钉13的销23是松动的固定到邻近薄层12围绕的缝隙中。图20表示了织物11处于全压缩时，铆钉13被迫压成直线型的形状，图20表示了织物11处于全压缩时的形状，铆钉13采用平方形的铆钉端取代了截锥头24。这种外形(结构)可以促进伸展性。因为较大面积的平方板铆钉销，提供了最大量的覆盖面(织物11被最大限度地伸展，而形成大空隙26)还不妨碍织物17的压缩，因为它的构造织密。
图21表示了织物11的伸展模式，表示所有的空隙26被全覆盖，提供了一种能抗穿透的连续紧密的织物网11。图22是图21带有平方板铆钉端37和平方销23的织物11的局部示意。图22中的左上方位置的铆钉13，销23，已移动到邻近空隙26的边界，而其它的铆钉移动到其它的自由位置。即使是在这些自由扩散的位置，即使不是在一个直线中的方向，而是随意的形状。平方板铆钉端也可覆盖空隙。
另一种类型的薄层12如图23所示。薄层接头15的臂18，位于图23D中的虚线A-A和B-B内，终止为平面钩38，见图23A中的虚线圆38。平面钩以垂直于薄层基面的角度从臂18的平面和薄层12的基面14向下延伸。图23A表示织物结构的仰视图。所示的平面钩38的厚度大于薄层基板14的厚度。这种附加的厚度可以满足一些特殊的应用要求，用于平行于织物平面的撕拉强度必须很高的场合，如用做防身具。附加的厚度也许会增加一些制造成本。但对于大部分的应用，平面钩部位的厚度与薄层12的基板14的厚度相同就可以了。图23D表示了薄层12的俯视图。图23B至图23F是这种类型薄层的平面图和立视图。这种类型薄层12的结构制造和安装成本较低。图24A表示了插入铆钉的薄层在充分压缩状态时的截面图。图24B表示的是全伸展状态。
图25表示了具有平面钩38的薄层与截锥24如何促进织物的弯曲。使用具有钩16和反向接头20的薄层与截锥24也可以促进织物的弯曲。
图26A至图26B表示了第三种类型的织物11。本例中，铆钉13上的截锥24是反向的。如图26A所示，当织物11伸展时，薄层12分开，直到被平面钩38的搭接部位所限制。如果织物11必须弯曲时，截锥24和反向的截锥45互相滑动允许弯曲。当织物11压缩时，如图26B所示，截锥24和反向的截锥45完全地套装一起。截锥24和反向的截锥45，如图26A和图26B所示，不论在全压缩状态，还是全伸展状态，对穿透工具都显现出坚硬的表面。当织物11延伸时，图26A中，截锥24的直径和反向截锥45的直径要足够大，以便产生屏蔽，阻止投射物或尖锐工具的穿透。图27A是铆钉结构的立体图，其中，铆钉一端为反向截锥。图27B是铆钉结构的立视图，其中，铆钉一端为反向截锥。
图28A和图28B分别表示了第四种类型的织物11在压缩时的形状和在伸展时的形状。其中，薄层12在接头15与接头末端的接头坡口35之间有一圆边25。
上述对本发明实施例的说明和描述，应当明白本发明可以是修改的，因而不局限于本发明陈述的细节。本发明还包括下列权利要求范围内的变化和替换。
权利要求
1．一种织物，包括由许多薄层排列构成的薄板，每一薄层的各边垂有接头，相邻薄层的接头滑动地相互连接。
2．一种织物包括(a)许多薄层排列构成的薄板，每一薄层的各边垂有接头，相邻薄层的接头滑动地相互连接。(b)在每一互相连接薄层的接头而形成的空隙中，插入铆钉，形成表面由薄层和铆钉覆盖的柔性阵列。
3．权利要求2所述的织物中，薄层的基板是平面。
4．权利要求3所述的织物中，从薄层伸出的接头，与薄层的基板同一平面。
5．权利要求4所述的织物中，薄层接头臂的末端为由薄层基面向外延伸的弧。
6．权利要求5所述的织物中，接头的弧垂挂于薄层基板的顶部，与接头一致。
7．权利要求6所述的织物中，终止在弧的接头形成了钩状。
8．权利要求2所述的织物中，接头的宽度小于薄层基板的边长。
9．权利要求2所述的织物中，薄层的基面是一个等边的多边形。
10．权利要求9所述的织物中，薄层的基面是一个具有4条相等边的多边形。
11．权利要求3所述的织物中，薄层以阵列的方式设置，每一顶部向上的薄层连接相邻的底部向上的薄层。
12．权利要求11所述的织物中，每一相邻薄层的互相连接为相邻薄层的反向钩的啮合。
13．权利要求8所述的织物中，薄层基板邻接边的截面为凹弧形。
14．权利要求12所述的织物中，当织物被全压缩时，薄层以水平基面的某一角度向薄层趋于不藕合方向的移动受到反向钩部位的长度和相邻薄层反向钩搭接部位的限制。
15．权利要求12所述的织物中，背向薄层基板反向钩部位的长度小于接头臂的长度，使连接的薄层在相反的方向做自由滑动。
16．权利要求12所述的织物中，钩部位半径要足够大，能使相邻两薄层的钩部做相对的弧形移动。
17．权利要求16所述的织物中，垂挂接头边与薄层基面构成了某一角度，使薄层可做自由地横向滑动。
18．权利要求2所述的织物中，许多铆钉通过由互相连接的接头的反向边和薄层边形成的空隙，被垂直地插入到织物的平面，形成全表面被薄层和铆钉覆盖的柔性阵列。
19．权利要求18所述的织物中，每一铆钉包括铆钉销和铆钉销一端固定的截锥头，铆钉销被锁入到织物的阵列。
20．权利要求19所述的织物中，当织物全压缩时，铆钉销的截面小于缝隙的截面，铆钉可在垂直于织物的方向移动。
21．权利要求2所述的织物，可被夹在材料的上下层之间。
22．权利要求21所述的织物中，材料至少一层是弹性聚合物。
23．权利要求20所述的织物中，嵌入织物的弹性体被加工成医用外形。
24．权利要求2所述的织物中，薄层是由薄板形成，薄板材料可选自金属，金属合金，塑料，和陶瓷材料。
25．权利要求19所述的织物中，当织物全伸展时，不管铆钉销处于缝隙的何种位置，铆钉端截锥的表面覆盖缝隙。
26．权利要求24所述的织物中，薄层是由一薄板形成，薄板材料可选自金属，金属合金，塑料和陶瓷材料，薄板具有能有效阻止特殊的刺穿力和切割力的厚度。
27．权利要求11所述的织物中，所有薄层和铆钉是相同的。
28．权利要求2所述的织物中，铆钉所用的材料选自金属，金属合金，塑料和陶瓷材料。
29．一种制作耐针刺和切割的复合手套的方法包括(a)制作由液体阻碍材料组成的手套内层，(b)将织物置在手套内层上，织物包括(ⅰ)许多相同的具有相等边的多边薄层，(ⅱ)每一薄层具有垂在薄层各边的接头并与作为薄层主体的基板同一平面，从薄层基板伸出接头的末端终止在由薄层基面向外延伸的钩，(ⅲ)相同的薄层以阵列的方式安装，在行和列上每一相隔的薄层顶部是倒置的，以便薄层的底部向上，(ⅳ)相互连接的每一相邻薄层接头的钩部，(ⅴ)铆钉通过由互连接头的边形成的缝隙，垂直插入织物中，(ⅵ)每一铆钉端具有铆钉帽，不管铆钉销在缝隙的何种位置，铆钉帽的表面尺寸要覆盖织物全伸展时的缝隙，(c)将手套外层罩在织物上。
30．权利要求29所述的方法中，进一步包括将织物附在手套的内外层选定点。
31．权利要求29所述的方法中，进一步包括在织物上使用一种润滑剂。
32．权利要求3所述的织物中，薄层基板的顶部具有一端头，与薄层基板的中心同轴。
33．权利要求32所述的织物中，端头为塔顶被截去的形状，端头的每个侧面由一反向的截锥所界定，与相邻铆钉的截锥匹配。
34．权利要求32所述的织物中，薄层基板的底部具有一顶头，与薄层基面的中心同轴。
35．权利要求34所述的织物中，顶头为塔顶被截去的形状，顶头的侧面由一反向的截锥所界定，与相邻铆钉的截锥匹配。
36．权利要求5所述的织物中，接头臂的末端终止为平面钩。
37．权利要求36所述的织物中，平面钩垂挂于薄层基板的顶部与接头成一致。
38．一种织物包括(a)由许多相同的薄层构成的基板，薄层基面的每一边垂有接头，每一接头垂有钩，钩与基面成某一角度向下延伸，(b)许多具有铆钉销和端部的铆钉，(c)薄层形成的阵列中，每一顶部面朝上的薄层与底部面朝下的薄层连接，(d)薄层阵列的互相连接的钩。(e)铆钉固定在由相邻接头形成的缝隙中，(ⅰ)铆钉端的尺寸为当织物全伸展时，能覆盖缝隙的整个表面，当织物被全压缩时，铆钉不会与其它的铆钉重叠，(ⅱ)当织物被充分压缩时，铆钉销的尺寸与缝隙的尺寸大体相同，(ⅲ)铆钉长度的尺寸应使相邻薄层的钩在与织物垂直的方向不脱开，(ⅳ)当织物全伸展时，铆钉销截面的尺寸应使相邻的薄层在与接头相反的方向不脱开。
39．权利要求18所述的织物中，每一铆钉包括一铆钉销，和固定在销两端的平板端头。
40．权利要求18所述的织物中，每一铆钉包括一端有一截锥端的销和销另一端的反向截锥端。
41．权利要求2所述的织物中，薄层基板相邻边的交叉线是接头间的直边。
42．权利要求18所述的织物中，铆钉的销是一个圆柱体。
43．权利要求18所述的织物中，铆钉的销是一个平方体。
44．一种由许多薄层相互连接构成的薄板。
45．权利要求44所述的薄板中，每一薄层具有与相邻薄层相互连接的方式。
46．权利要求45所述的薄板中，所用的相邻薄层相互连接的方式是滑动连接。
47．权利要求44所述的薄板中，相邻薄层互连的方式是每一薄层基板的各边垂挂接头的相互连接。
48．一种使表面免受针刺，穿透和切割的保护方法包括(a)制作由相互连接薄层组成的织物，(b)用织物包住要保护的表面。
49．权利要求44所述的薄板中，还包括连接薄层的联锁方式。
50．权利要求49所述的薄板中，互锁相互连接薄层的方式是松动联锁。
51．权利要求50所述的薄板中，许多铆钉通过薄板的每一缝隙，对相互连接的薄层进行联锁。
52．权利要求51所述的薄板中，铆钉由一铆钉销和销两端的截锥端组成。
53．权利要求52所述的铆钉中，铆钉销的横截面小于或等于薄板被全压缩时缝隙的横截面，以便当薄板伸展时，薄层相对于另一薄层在薄板平面和与薄板平面成某一角度的方向可转动。
54．权利要求52所述的铆钉中，铆钉销截锥末端的截面大于当薄板被全伸展时缝隙的截面，铆钉销固定在缝隙周围内的任一点。
55．权利要求52所述的铆钉中，铆钉的长度是预定的，以限制薄层在大致垂直薄板方向的移动。
56．一种织物包括由许多薄层排列而成的薄板，每一薄层垂有接头，接头是采用一种连接方法连接到每一薄层的各边，薄层之间的连接是滑动连接。
57．一种织物包括(a)许多薄层排列而成的薄板，每一薄层具有采用一种连接方法连接到薄层各边的接头，相邻薄层之间的连接是滑动连接。(b)在薄层之间互连的接头所形成的缝隙中，插入铆钉，形成柔性阵列。
58．权利要求57所述的织物中，薄层的基面是平面。
59．权利要求57所述的织物中，从薄层边伸出的接头与薄层基面同一平面。
60．权利要求57所述的织物中，薄层接头臂的末端终止在由薄层基面向外延伸的弧部。
61．权利要求60所述的织物中，接头臂垂挂于薄层的顶部，与接头一致。
62．权利要求61所述的织物中，终止在弧部的接头形成了钩。
63．权利要求57所述的织物中，接头的宽度小于薄层基板的边长。
64．权利要求57所述的织物中，薄层的基面是一个等边的多边形。
65．权利要求64所述的织物中，薄层的基面是一个具有四条相等边的多边形。
66．权利要求57所述的织物中，薄层排列成阵列，每一顶朝上的薄层与相邻底朝上的薄层连接。
67．权利要求66所述的织物中，每一相邻薄层接头的互相连接是相邻薄层的反向钩的啮合。
68．权利要求63所述的织物中，薄层基板相邻边的截面是一凹形弧。
69．权利要求67所述的织物中，当织物被全压缩时，薄层以与水平基面的某一角度移向脱钩的移动受到薄层反向接头部位的长度，相邻薄层反向钩搭接部位的限制。
70．权利要求67所述的织物，反向背对着薄层基边的钩部位的长度小于接头臂的长度，以使薄层在互反的方向上做相对自由地滑动。
71．权利要求67所述的织物，钩半径要大到能使两个相邻的薄层做相对的弧形移动。
72．权利要求67所述的织物中，垂挂的接头边与薄层基面构成了某一角度，使薄层之间可做自由地横向滑动。
73．权利要求57所述的织物中，许多铆钉通过由互相连接的接头的反向边和薄层边形成的缝隙，垂直插入织物的平面，构成柔性阵列。
74．权利要求73所述的织物中，每一铆钉包括一铆钉销与销两端固接的截锥端，以使销被固定到柔性阵列中。
75．权利要求74所述的织物中，铆钉销的截面小于当织物被全压缩时缝隙的截面，以使铆钉能在垂直于织物的方向移动。
76．权利要求57所述的织物中，织物被夹在材料的上下层之间。
77．权利要求76所述的织物中，材料的一层至少是弹性聚合物。
78．权利要求76所述的织物中，将嵌入织物的弹性体制成医用外表。
79．权利要求57所述的织物中，薄层由一薄板形成，薄层材料选自金属，金属合金，塑料，陶瓷材料。
80．权利要求74所述的织物中，当织物全伸展时，不管铆钉销处于缝隙的何种位置，铆钉端截锥的表面覆盖缝隙，形成表面被薄层和铆钉覆盖的柔性阵列。
81．权利要求79所述的织物中，薄层是由薄板形成，具有一定的足够阻止专门刺穿或切割力的厚度，薄层材料选自金属，金属合金，塑料和陶瓷材料。
82．权利要求66所述的织物中，薄层和铆钉是相同的。
83．权利要求57所述的织物中，铆钉的材料选自金属，金属合金，塑料和陶瓷材料。
84．一种抗针刺和切割的复合手套制作方法包括(a)将防液体材料形成手套内层，(b)将权利要求56所述的织物置在手套内层上，(c)将手套外层罩在织物上面，
85．权利要求84所述的方法中，进一步包括将织物贴在手套的内层和外层的选定点。
86．权利要求84所述的方法中，进一步包括在织物上使用一种润滑剂。
87．权利要求58所述的织物中，薄层基板的顶部具有一端头，与薄层基板的中心同轴。
88．权利要求87所述的织物中，端头为塔顶被截去的形状，端头的侧面被一反向的截锥所限定，与相邻铆钉的截锥相匹配。
89．权利要求89所述的织物中，薄层基板的底部具有一顶头，与薄层基板的中心同轴。
90．权利要求90所述的织物中，顶头为塔顶被截去的形状，顶头的侧面被一反向的截锥所限定，与相邻铆钉的截锥相匹配。
91．权利要求60所述的织物中，接头臂的末端终止为一平面钩。
92．权利要求91所述的织物中，从薄层基板顶部垂挂的平面钩与接头一致。
93．一种织物包括(a)许多相同的薄层构成的基板，薄层的每一边垂有接头，每一接头垂有一钩，钩与基板面成一定角度向下延伸，(b)许多相同的铆钉，铆钉由销和销两端的端部组成，(c)由薄层组成的薄层阵列，其中，每一顶面向上的薄层与一底面向下的薄层相互邻接，(d)薄层阵列中相互连接的钩，(e)铆钉被置入到由相邻接头边形成的空隙中(ⅰ)当织物全伸展时，预定的铆钉端尺寸大体上要能覆盖空隙的整个表面，当织物全压缩时，它不与其它的铆钉相叠，(ⅱ)当织物全压缩时，预定的铆钉销尺寸大体上要与空隙的尺寸相同，(ⅲ)预定的铆钉长度尺寸要满足相邻薄层的钩在垂直于薄层的方向不会脱开，(ⅳ)当织物全伸展时，预定的铆钉销截面尺寸应满足相邻的薄层在与接头横向的方向不会脱开。
94．权利要求18所述的织物中，每一铆钉包括一销和销两端固定的平方板端。
95．权利要求18所述的织物中，每一铆钉包括一销和销一端的截锥端及销另一端倒置的截锥端。
96．权利要求57所述的织物中，薄层基板的相邻边的交叉线为接头间的直边。
97．权利要求18所述的织物中，铆钉的销是圆柱体。
98．权利要求18所述的织物中，铆钉的销是方形的。
99．一种抗穿透物及切割力的防身具的制作方法，包括(a)将权利要求56所述的织物构成一种外衣，(b)将外衣罩在保护体上。
100．权利要求99所述的抗穿透物及切割力的防身具的制备方法中，还包括(a)计算最大的承受力(b)根据最大的承受力选择织物的材料(c)根据最大承受力和选用的材料计算薄层和铆钉的尺寸。
101．权利要求99所述的抗穿透物及切割力的防身具的制备方法中，还包括(a)计算最大的承受力(b)根据最大承受力计算薄层和铆钉的尺寸，(c)根据最大承受力及薄层和铆钉的尺寸选择织物的材料。
102．一种由许多相互连接的薄层构成的薄板。
103．权利要求102所述的薄板中，每一薄层与相邻薄层具有一连接方式。
104．权利要求103所述的薄板中，薄层之间的相互连接方式采用的是滑动连接。
105．权利要求103所述的薄板中，薄层间的相互连接方式包括每一薄层边垂挂的接头与相邻薄层的接头相互连接。
106．一种保护表面免于针刺，穿透及切割的方法包括(a)形成由相互连接的薄层阵列构成的织物，(b)用织物覆盖要保护的表面。
107．权利要求102所述的薄板中，还包括互连薄层的联锁方法。
108．权利要求107所述的薄板中，互连薄层的联锁方式为松动联锁。
109．权利要求108所述的薄板中，互连薄层的联锁方式是许多铆钉通过薄板的每一空隙。
110．权利要求109所述的薄板中，铆钉是由一销和销两端的截锥头组成。
111．权利要求110所述的铆钉中，当薄板被全压缩时，铆钉销的截面小于或等于空隙的截面，以便薄板被伸展时，薄层之间在薄板的平面或与薄板平面成一定角度的方向可以转动。
112．权利要求110所述的铆钉中，当织物全伸展时，铆钉销末端的截锥头的截面大于空隙的截面，销被固定在空隙周围内任一点。
113．权利要求110所述的铆钉中，铆钉的长度是预定的，以限制薄层在大体垂直薄板基面方向的移动距离，保持相邻薄层平面钩的搭接。
全文摘要
一种抗针刺,穿透和切割的织物,由相同的薄层(12)和铆钉(41)以阵列的方式排列构成,相邻薄层的顶部是反向的以便每一薄层的接头(15)滑动地连接相邻薄层的接头,薄层接头的互连是接头钩部的啮合,铆钉置入由接头形成的缝隙(26)中。它是一种能抗切割,刺穿的用于医疗或牙科及其它场合的薄层结构材料,易于使用。
文档编号A41D31/00GK1222059SQ97195618
公开日1999年7月7日 申请日期1997年1月22日 优先权日1997年1月22日
发明者凯姆·杨格·华 申请人:美国海尔·迪门森研究公司