压实聚合物粉末并拉伸以形成带是公知的。其一个例子从wo2009/153318a1中已知，其中描述了使用等压压机压实超高分子量聚乙烯的方法。wo2009/153318a1教导必须除去空气以产生高理论密度的均匀带。这可以消除带中的缺陷，缺陷可能妨碍拉伸。尤其教导施加至少6mpa的压力以实现具有高拉伸强度的带。然而，为了保持拉伸强度，关键的是，在聚合物加工过程中的任何时刻都不能将其温度升高到高于其熔点。
现有技术中的长期教导是不将带加热到制造它们的聚合物粉末的熔点以上。当使用解缠的(disentagled)或高度解开的聚合物(例如超高分子量聚乙烯)时，这尤其是一个问题。在那些情况下，熔融会引起聚合物链缠结(entangle)，导致体积迅速且不可逆转的增加且密度降低。熔融的聚合物在冷却时可重结晶，但晶体结构中的不均匀性将保持不变。这种不均匀性导致包含这种缠结链的带的可拉伸性降低。
本领域存在的问题是压实和拉伸的聚合物带不表现出对彼此高的粘附性。为了容易地处理由所述带制造的单层，要求在相邻的带层之间具有粘附性。这在包括带的单层的层叠物的防弹板材的生产和性能方面也是有益的。在生产常规聚合物带时，聚合物粉末通常被压实和拉伸以形成相对均匀的带材，并且只有在熔融或只有使用粘合剂时，才会形成对其他带的强结合。然而，已知熔融会降低所产生的带的拉伸强度。这在防弹应用中是不希望的。
wo2006/002977a1描述了一种柔性防弹组件，其中相邻的层通过包括缝合的各种方法在其表面上的多个点处连接。当组件后侧上5至50质量％的层连接时，发现背面变形减少。wo2006/002977a1没有描述通过聚合物带的熔融或部分熔融来使相邻的层结合。
通常，使用粘合剂将带彼此粘合。然而，粘合剂的存在也有缺点。wo2013/131996a1描述了一种复合板，其中板的相邻层具有作为粘合剂施加的塑性体。通过在热和压力下压制各层来形成板。它可以被用作防弹材料。这种板的缺点是添加了额外重量的塑性体，其不提供额外的拉伸强度。因此，对于给定重量的板来说能量吸收减少。这种方法的另一个缺点是多层材料片材的制造方法的复杂性。
us5628946描述了一种生产聚合物片材的方法，其中取向的聚合物的纤维集合体在一定温度下被热压实，该温度使得纤维中一部分材料熔融。在冷却时，这再结晶成较低熔点的相，其起作用使纤维粘合在一起成为连贯的聚合物片材。纤维的核心保持完整。因此，片材通过如下来形成：首先生产强纤维，然后使它们熔融，以使它们结合在一起。为了获得良好的结合，要求熔融的最小比例为5％，优选为10％。此量是在压实时填充纤维之间的空间并因此生产出不含有残存空气的产品所需要的。基质可以再次熔融以使多层材料中的相邻聚合物带结合。该方法的缺点是纤维的熔融部分以不同的非扩链的晶体形式重结晶，因此纤维显示出拉伸强度的显著降低。
像用于压实聚合物粉末的其他已知方法一样，wo2009/153318的方法在实现聚合物粉末的均匀压实方面效率低。进一步观察到，用已知方法获得的压实的聚合物粉末显示出压实的粉末密度较低的区域。这种较低密度的区域可能以有害的方式影响通过进一步加工压实的聚合物粉末而获得的各种产品的机械性能。例如，它们可以在拉伸聚合物带时引起开裂。这种开裂会导致带中的弱的点或者甚至破裂。
本发明的一个目标可以是提供以较小的程度显示出所提到的缺点的聚合物带。
本发明人已经开发了一种生产没有显示出上述缺点的非纤维拉伸聚合物带的方法。这些带显示出良好的粘附性，而不需要添加粘合剂或熔融以形成粘合基质。因此，可以容易地制造包含本发明带的单层和多层材料片材。此外，本发明的带显示降低的裂纹形成的可能性。本发明的带具有高拉伸强度。此外，包含本发明带的防弹制品具有令人惊讶的高能量吸收，并且相对于能量吸收具有令人惊讶的低面密度。
因此，本发明提供一种用于生产非纤维拉伸聚合物带的方法，所述方法包括如下步骤：
a)将聚合物粉末在压机中压实以形成压实的聚合物床；
b)将所述压实的聚合物床压延以形成取向的聚合物带；和
c)将所述取向的聚合物带拉伸以形成高度取向的聚合物带；
其特征在于步骤a)包括在一定温度和压力下将聚合物粉末压实，所述温度和压力使得通过dsc测量0.1至20重量％的聚合物粉末是熔融的。
本发明还提供通过上文所限定的方法能够获得的非纤维拉伸聚合物带。
“带”在本文中被理解为，具有长度(l)、宽度(w)和厚度(t)的细长体，其中长度远远大于宽度；并且宽度远远大于厚度。因此，带可以被描述为单向的，即在其长度轴的方向上是单向的。带可以具有至少5:1、更优选地至少20:1、甚至更优选地至少100:1且还甚至更优选地至少1000:1的横截面纵横比。“纵横比”在本文中被理解为带的宽度(即在带的横截面的周长上两点之间的最大距离)与其平均厚度之间的比例。带的厚度在本文中被理解为横截面的周长上两个相对的点之间的距离，这两个相对的点被选择为使它们之间的距离垂直于带的所述宽度。“平均厚度”在本文中被理解为优选地至少10个厚度值的平均值。带的厚度可以通过例如用光学或电子显微镜拍摄的照片或者通过用千分尺或游标卡尺来测量。宽度可以通过大多数常规技术测量，例如用尺子或卷尺或游标卡尺测量。
带的宽度优选地大于2毫米，更优选大于5毫米，最优选大于10、20、30、50、75或100毫米。带的面密度可以在很大范围内变化，例如在3和200g/m2之间。优选的面密度在5和120g/m2之间，更优选在10和80g/m2之间，最优选在15和60g/m2之间。如果带的聚合物是超高分子量聚乙烯(uhmwpe)，则面密度优选小于50g/m2。
本文所使用时，带包括现有技术中有时称为膜或纤维的物质，但是本领域技术人员会从上文中关于带的定义来进行理解。
非纤维是指带本身不是由纤维构成。
带被拉伸或伸长。拉伸用于使取向的带中的聚合物分子进一步取向，以形成高度取向的带。这增加了带的韧性。在这方面，术语“高度取向的”是相对于“取向的”。其意味着比取向的带多至少1％地取向；优选多至少5％地取向；更优选多至少10％地取向；最优选比取向的带多至少20％地取向。取向可以通过任何合适的光谱技术来测量。
取向通常通过拉伸来增加。拉伸步骤的拉伸比至少为1.01；优选地至少1.05；更优选至少1.1；最优选至少1.2。
dsc是差示扫描量热法。根据dineniso11357-3测定dsc，其中样品质量为1-5mg，以50mlmin-1的速率吹扫氮气并且在0-200℃范围内以10k/min的速率加热(或加热-冷却-加热周期)。
熔融聚合物的％是通过如下程序将在压实前聚合物粉末的dsc曲线与压实的粉末床的dsc曲线进行比较来计算的：
i.进行聚合物粉末的dsc
ii.进行压实的粉末床的dsc
iii.绘制对于i和ii来说熔融材料的％对温度的曲线，针对每个样品的100％质量归一化
iv.ii的曲线减去i的曲线，以得出熔融材料的％差异
v.在低于聚合物粉末的熔融温度下存在的峰处读取材料的增加％。对于超高分子量聚乙烯，这种增加通常发生在125至137℃之间。
本发明的一个优点是所产生的聚合物带在固结以形成单层或多层结构时显示出改善的粘附性。不受任何特定理论的束缚，对这种效果的一种解释是，在带的形成期间熔融的聚合物粉末部分以具有较低熔点的形式重结晶，即其被熔融重结晶。这小部分的熔融重结晶的聚合物改善了粉末的压实。由于在压实之后拉伸带，熔融对带的最终机械性能(例如拉伸强度和拉伸模量)的负面影响非常有限。在熔融再结晶的聚合物软化或熔融但剩余聚合物粉末保持完整的条件下使带固结意味着熔融再结晶的聚合物结合到相邻的带，而剩余的粉末保持带的结构。当两个相邻的带是相同的聚合物时，这种结合相对较强，因为熔融重结晶的聚合物对两个相邻带的本体聚合物都具有良好的亲和力。在现有技术中，带没有表现出这样的熔融再结晶，并且没有显示这种增加的粘附性且没有显著损失机械性能的效果。
改善带之间的粘附性意味着可以容易地从带形成单层，并且其处理得到改善。此外，需要更少或甚至不需要粘合剂来从单层生产多层材料片材。对于给定的防弹性能，根据本发明生产的防弹制品具有减小的质量，因为它们需要较少的粘合剂。当不存在粘合剂时，生产过程也被简化。带还可以显示与其它材料(例如下面描述的用于制造防弹制品的材料)的粘附性增加。
与现有技术的带相比，本发明聚合物粉末的压实可以应用更高的温度。因此，对于给定的材料，可以使用较低的压力。这是本发明的另一个优点，因为在较低压力下，设备更高效且更容易操作并且更容易维护。设备可以按照较低的规格制造，所以成本较低。
如通过dsc测定，优选地0.2至10重量％的聚合物粉末被熔融。更优选地0.5-5重量％的聚合物粉末被熔融。最优选地1至4重量％的聚合物粉末被熔融。
“压实聚合物粉末”或“将聚合物粉末压实”在本文中理解为聚合物粉末在升高的温度下被压实或压缩以形成压实的聚合物床。典型地，聚合物粉末通过在输送它们的同时暂时将聚合物粉末保持在环形带之间来被压实。这例如可以通过提供与环形带相连接的压台和/或辊子或压垫来完成。优选地，聚合物粉末在双带压机中被压实。
可以使用各种压机来进行聚合物粉末的压实，例如等容压机或等压压机。优选的等容或等压压机是双带压机，它是一种其中聚合物粉末的压实在两条环形带之间进行的压机。“等压压机”在本文中理解为其中施加到聚合物粉末床的压力与所述床的厚度分布无关的压机。这与等容压机相反，在等容压机中施加到聚合物粉末床的压力随所述床的厚度分布而变化。
wo2009/153318中描述了合适的等压压机。等压压机可以例如从德国的hymmengmbh购得。
应该注意的是，压机可以包括不止一个压缩区域，压缩区域可以在不同的压力和不同的温度下运行。
施加在聚合物粉末上的压实压力应该足以产生均匀的压实的聚合物床。优选地，聚合物粉末在至少0.2mpa、更优选至少1mpa、甚至更优选至少2mpa且最优选至少3mpa的压力下压实。
技术人员通过常规实验可以确定在具体温度下压实具体的聚合物粉末床所需的最小压力。
优选地，在压实聚合物粉末时施加的最大压力为7mpa；更优选地6mpa；还更优选5mpa；最优选地4mpa。技术人员通过常规实验可以确定在具体温度下压实具体的聚合物粉末床所需的最大压力。
压实发生在升高的温度下，使得聚合物发生部分熔融。该温度可以通过实验来确定，并且尤其取决于压实的压力和带式压机的速度等。
聚合物粉末暴露于温度和压力下的停留时间足以产生所需量的熔融。技术人员将根据其他条件选择适当的停留时间。
在压实之后，压实的聚合物床被主动或被动地冷却至由dsc测定的对于压实的聚合物床中存在的所有晶型来说低于开始熔融温度的温度。通常在聚合物粉末仍被压制时发生冷却。例如，双带压机内的温度降低。一旦温度低于对于压实的聚合物床中存在的所有晶型来说的熔融温度的开端(onset)，压实的聚合物床在物理上稳定。
“压实的聚合物床”在本文中被理解为仅被压实成粘合材料的聚合物粉末，即没有被进一步加工(例如通过辊压和/或拉伸)。然后可以对压实的聚合物床进行进一步的处理步骤，例如辊压和/或拉伸或伸长。
压延或辊压压制聚合物床以形成取向的聚合物带，包括使压实的聚合物床在压力下穿过一对相对的辊。辊可以处于升高的温度。在进入压延的辊隙之前，可以例如通过使用热靴(hotshoe)来对带进行预热。在低于压实的聚合物床的熔点的温度下进行压延。压延是在带长度的方向上进行的。压延使聚合物链沿聚合物带的长度方向进一步取向。在压实过程中熔融再结晶的聚合物也是取向的，但比在压实过程中不熔融的聚合物的程度小。由此形成取向的聚合物带。压延的典型条件可以由本领域技术人员选择。
在本发明的上下文中，取向的聚合物带是在粉末压实后进行了取向(定向)步骤的带。因此，排除了直接离开粉末压实步骤a)的聚合物带。本发明方法的步骤b)中定义的取向步骤是压延。
拉伸或伸长取向的聚合物带以形成高度取向的聚合物带可以通过本领域中已知的方式进行。这种方式包括在合适的拉伸单元上进行拉伸伸长，例如包含热靴、加热辊和单道和多道烘箱的拉伸单元。在带的长度方向上，拉伸是单轴的。拉伸在低于聚合物熔点的温度下进行，优选低于熔融重结晶的聚合物的熔点。为了获得增加的机械强度和刚度，可以在多个不连续的步骤中进行拉伸。在优选的聚合物(超高分子量聚乙烯)带的情况下，拉伸通常在许多拉伸步骤中进行。第一拉伸步骤可以例如包括拉伸至3的伸长倍数。多次拉伸通常可以导致在至多120℃的拉伸温度下伸长倍数为9，至多140℃的拉伸温度下伸长倍数为25，在至多150℃的拉伸温度下伸长倍数为50。通过在升高的温度下多次拉伸，可以达到约50以上的伸长倍数。拉伸步骤可以是在线的，即连续过程的一部分，也可以是离线的，即不连续过程的一部分，其中带在加工步骤之间被卷绕和展开。带可以在卷绕和展开之间被储存或运输。
拉伸导致高强度带，因此对于超高分子量聚乙烯的带来说，可以容易地获得1.2gpa至3gpa及以上的拉伸强度。步骤c)中产生的高度取向的聚合物带典型地是本发明的非纤维拉伸聚合物带。然而，可选地，高度取向的聚合物带可以经受进一步的加工步骤，例如用粘合剂涂布或其他表面处理。任何进一步的加工步骤可以是在线的，即连续过程的一部分，或者离线的，即不连续过程的一部分，其中带在加工步骤之间被卷绕和展开。
优选的聚合物粉末是聚烯烃粉末，更优选聚乙烯粉末。优选地，聚合物粉末包含超高分子量聚乙烯(uhmwpe)。优选地，uhmwpe粉末具有优选地至少2dl/g，更优选至少3.5dl/g；还更优选至少4dl/g，最优选至少5dl/g的特性粘度(iv)。优选地，所述uhmwpe粉末的iv为至多40dl/g，更优选至多25dl/g，更优选至多15dl/g。优选地，uhmwpe具有每100个c原子少于1个侧链，更优选每300个c原子少于1个侧链。优选地，uhmwpe粉末包含特性粘度大于5的聚乙烯。用于制造聚乙烯的合适方法可以在例如wo2001/021668和us2006/0142521中找到。特别优选的uhmwpe粉末是根据使用wo2010/007062中描述的条件的方法能够获得的高度解缠的uhmwpe的粉末。
优选的uhmwpe粉末的无约束(unconstrained)熔融温度为138-145℃。这可以由本领域技术人员容易地确定，例如作为使用dsc的熔融峰值温度。
根据本发明的方法，所使用的聚合物是粉末形式。优选地，聚合物粉末包含平均颗粒尺寸至多1000μm的颗粒。更优选地，聚合物粉末包含平均颗粒尺寸至多500μm的颗粒，还更优选地至多300μm的颗粒。颗粒的平均尺寸优选地是至少1μm，更优选地至少10μm。颗粒尺寸分布和颗粒的平均尺寸可以通过众所周知的激光衍射方法(psd，sympatecquixel)如下地测定：将聚合物粉末样品分散到含表面活性剂的水中并超声处理约30秒钟，以去除不同颗粒之间的团聚或缠结；使样品泵浦穿过激光束并检测散射光；散射光的量是颗粒尺寸的量度。
优选地，聚合物粉末具有根据astm-d1895测定的低于0.6g/cm3、更优选低于0.4g/cm3、最优选低于0.3g/cm3的堆积密度。为了改善粉末的处理，优选地所述聚合物粉末具有至少0.05g/cm3、更优选至少0.1g/cm3的粉末堆积密度。
可选地，粉末载体在压实期间支撑聚合物粉末。
本发明带的优点是它们具有非常高的拉伸强度，使得它们特别适用于轻质防弹制品。由生产过程中的部分熔融引起的带的高均匀性导致拉伸过程中的开裂减少并因此改善了可拉伸性。由于拉伸强度与拉伸比有关，所以带具有比现有技术所预测的拉伸强度更高的拉伸强度。优选地，本发明的非纤维状聚合物带具有至少约1gpa，更优选至少约1.2gpa，甚至更优选至少约1.5gpa；还更优选至少约2.0gpa，最优选至少约2.5gpa的拉伸强度。优选地，本发明的非纤维状聚合物带具有至少40gpa；更优选至少60gpa；最优选至少80gpa的拉伸模量。
术语“粘合剂”是指不是带本身的任何材料，其将非纤维聚合物带一起结合或保持在单层中，或者将相邻单层一起保持在多层材料片材或防弹制品中。本发明的效果是减少所需粘合剂的量；优选地消除为产生物理稳定的单层或物理稳定的多层材料片对粘合剂的要求。尽管如此，在一些应用中，期望应用粘合剂。粘合剂可以将非纤维聚合物带整体或部分地包围，使得在处理和制造预成型片期间保持单层的结构。粘合剂可以以各种形式和方式施用；例如作为膜(通过熔融，至少部分地覆盖防弹纤维)，作为横向结合条或作为横向纤维(相对于单向纤维来说是横向的)，或通过用基质材料(例如用聚合物熔体、聚合物材料在液体中的溶液或分散体)浸渍和/或包埋非纤维聚合物带。优选地，如果存在的话，粘合剂均匀地分布在单层的整个表面上，而结合条或结合纤维可以局部施加。合适的粘合剂描述于例如ep0191306b1、ep0683374b1和ep1144740a1。
优选地，单层包含小于8重量％的粘合剂；更优选地小于6重量％的粘合剂；还更优选地小于4重量的％；还更优选地小于2重量％的粘合剂。最优选地，单层不包含粘合剂。优选地，多层材料片材包含小于8重量％的粘合剂；更优选地小于6重量％的粘合剂；还更优选地小于4重量％；还更优选地小于2重量％的粘合剂。最优选地，多层材料片材不包含粘合剂。当作为防弹制品的一部分时，这对于给定的重量产生最佳的弹道性能
本发明的带典型地被排列成单层。在本发明的上下文中，术语“单层”是指包含多个根据本发明的方法生产的非纤维拉伸聚合物带和可选的粘合剂的层。优选地，不存在粘合剂。单层可以是机织的或非机织的。
本发明还提供包含多个上文所限定的非纤维聚合物带的单层，其中所述多个非纤维聚合物带是单向排列的。单层内的相邻带可以沿着它们的纵向边缘的至少一部分部分地重叠，或者它们可以沿着它们的纵向边缘的至少一部分邻接，或者在它们的纵向边缘之间可以存在间隙。优选地，所述带沿着它们的纵向边缘的至少一部分部分地重叠，或者沿着它们的纵向边缘的至少一部分邻接。以这种方式，单层的厚度大于单个带的厚度。在一个实施方式中，带彼此重叠，使得当在长度的横截面上观察时，它们形成砖状结构，使得单层的厚度是两个带的厚度。优选地，相邻的带沿着它们的纵向边缘的至少一部分邻接。
为了形成单层，将带对齐排列，与相邻带之间部分地重叠或邻接或者存在间隙。基材可用于生产单向排列的单层。如果相邻的单层带在它们之间具有间隙，则基材是必需的。然后将该单层在压力下固结，优选在升高的温度下。
本发明还提供生产单层的方法，其包括将上文中所限定的非纤维拉伸聚合物带平行地排列，以使相邻带部分地重叠，并在一定温度和压力下将所述排列固结，温度和压力使得通过dsc测定时，至少一部分聚合物熔融。
本发明还提供包含多个上文中所限定的非纤维聚合物带的单层，其中多个非纤维聚合物带是机织的。纺织可以是任何合适的模式，例如平纹纺织、方平纺织、斜纹纺织或缎纹纺织。优选地，使用平纹纺织。优选地，机织的单层包含作为经线和纬线的非纤维拉伸聚合物带。由于经纱和纬纱的交叉，单层具有两个带的厚度。用于纺织聚合物带的设备在本领域中是已知的。然后将该单层在压力下固结，优选地在升高的温度下。
本发明还提供生产单层的方法，其包括：通过纺织来排列多个上文中所限定的非纤维拉伸聚合物带，并在一定温度和压力下将所述排列固结，所述温度和压力使得通过dsc测定时，至少一部分聚合物熔融。
本发明的拉伸聚合物带具有比现有技术的粘附性增加的优点。在不存在粘合剂的情况下，粘附性通常比无聚合物熔融而制造的对比带所显示的粘附性高至少10％。更优选地，粘附性比无聚合物熔融而制得的对比带所显示的粘附性大至少20％；更优选高至少40％；还更优选地高至少80％；还更优选至少两倍；最优选至少大三倍。
粘附性通常通过剥离测试来测量。将样品置于拉伸测试仪中并在固定长度上进行t-测试；例如50mm或100mm。
可以使用剥离测试来确定在本发明的带、单层或多层材料片材的固结期间是否一部分聚合物已经熔融。如果与其中带不包含熔融重结晶聚合物的对比体系相比，显示粘附性增加，则发生熔融。
本发明还提供包含上文中所限定的单层的固结叠层的多层材料片材。
根据本发明的多层材料片材优选地包含至少2个单层，优选地至少4个单层，更优选地至少6个单层，甚至更优选地至少8个单层且最优选地至少10个单层。增加本发明多层材料片材中单向单层的数量简化了从这些材料片材制造制品(例如防弹板)。柔性防弹服装可以有利地通过层叠根据本发明的4至8个单层来制备。
当在多层材料中两个相邻的单层包含单向排列的聚合物带时，这两个单层优选地相对于彼此以45°至135°的角度取向。优选地，相邻单层以相对于彼此85°至95°；更优选地约90°的角度排列。优选地，这样的排列在整个层叠物中发生，使得层叠物中的交替层具有约0°和约90°的取向。
优选地，各单层在层叠物内偏移，这意味着当垂直于单层的平面观察时，一个单层中的间隙或重叠的区域不叠加在另一个单层上。通过这种方式，单层薄弱区域不会叠加在层叠物中其他单层薄弱区域上。
在升高的温度下压力下将单层的层叠物固结。温度在熔融重结晶的聚合物的熔点和带的未熔融聚合物的熔点之间。对于uhmwpe，温度优选地大于134℃；更优选地大于136℃；还更优选地大于138℃。对于uhmwpe，温度优选地小于150℃；更优选地小于146℃；还更优选地小于142℃。优选地大约140℃。通过将单向单层固结，它们彼此充分互相连接，这意味着单向单层在正常使用条件下不会分层，例如，在室温下。
本发明还包含生产多层材料片材的方法，其包括将将多个上文中所限定的单层进行层叠，并在一定温度和压力下将所述单层的层叠物固结，所述温度和压力使得通过dsc测定时至少一部分聚合物熔融。用于制备多层材料片材的替代方法涉及在多层材料片材中原位制备单层。所述方法包括以下步骤：
(a)提供多个根据本发明的拉伸的超高分子量聚乙烯带，其排列成使得每个带平行于相邻的带取向，并且其中相邻的带部分重叠；
(b)将所述多个拉伸的超高分子量聚乙烯带放置在基材上，从而形成第一未固结单层；
(c)将多个根据本发明的拉伸的超高分子量聚乙烯带放置到第一未固结单层上，从而形成第二未固结单层，其中第二未固结单层的方向相对于第一未固结单层成α角度；并且
(d)在压力下、优选地在升高的温度下，将由此形成的层叠物固结以使其单层固结。
根据本发明的多层材料片材尤其合适用于制造防弹制品，例如背心或装甲板。弹道应用包括对抗若干种射弹的弹道威胁的应用，包括对抗穿甲弹(所谓的ap子弹)、简易爆炸装置和硬质颗粒(例如碎片和弹片)。
本发明还提供防弹制品，共包含上文中所限定的多层材料片材和其他材料片材，所述其他材料片材选自钢、铝、镁、钛、镍、铬、铁及其合金；陶瓷；玻璃；石墨；和它们的组合。尤其优选的是金属。在这种情况下，金属片材中的金属优选地具有至少350℃、更优选地至少500℃、最优选地至少600℃的熔点。合适的金属包括铝、镁、钛、铜、镍、铬、铍、铁和铜，包括它们的合金，例如钢和不锈钢以及铝与镁的合金(所谓的铝5000系列)以及铝与锌和镁的合金或铝与锌、镁和铜的合金(所谓的铝7000系列)。在所述合金中，例如铝、镁、钛和铁的量优选为至少50重量％。优选的金属片材包含铝、镁、钛、镍、铬、铍、铁及其合金。更优选地，金属片材基于铝、镁、钛、镍、铬、铁及其合金。这导致具有良好耐久性的轻型防弹制品。虽然其他材料片材可以位于单层的层叠物中的任何位置，但优选的防弹制品的特征在于其他材料片材位于单层的层叠物的外侧，最优选地至少在其击打面处。
根据本发明的防弹制品典型地包含至少2个单层，优选地至少10个单层，更优选地至少20个单层，甚至更优选地至少40个单层且最优选地至少80个单层。
防弹制品可以是板材、防弹背心或者防护罩。
上文中所限定的多层材料片材也可以被用作防弹材料，而不添加其他材料片材。上文中所限定的多层材料片材也可以被用于其他抗冲击应用中，例如天线罩中。
本发明还涉及生产防弹制品的方法，其包括将上文中所限定的多个单层与其他材料片材一起进行层叠，所述其他材料片材包含选自钢、铝、镁、钛、镍、铬、铁及其合金；陶瓷；玻璃；石墨；和它们的组合的材料，并在一定温度和压力下将这种层叠物固结，所述温度和压力使得通过dsc测定时，至少一部分聚合物熔融。
当制造包含超高分子量聚乙烯的单层的防弹制品时，典型的压缩温度范围为100至153℃，优选地120至140℃。典型的压缩压力范围为10mpa至30mpa，优选地12mpa至16mpa，而压缩时间典型地为40至180分钟。
用于上文中所描述的所有方法的固结可以适当地在液压机中完成。固结旨在表示单层彼此相对牢固地连接以形成粘合性制品。固结过程中的温度通常通过压机的温度来控制。固结过程中压力优选为至少7mpa，更优选地至少15mpa，甚至更优选地至少20mpa，最优选地至少35mpa。以这种方式获得了坚硬的防弹制品。固结的最佳时间通常为5到120分钟，这取决于温度、压力和部件厚度等条件，并且可以通过常规实验进行验证。
在要生产弯曲的防弹制品的情况下，可以有利地首先将其他材料片材预成形为期望的形状，随后与单层和/或多层材料片材固结在一起。
优选地，为了获得高防弹性，在高温下固结之后的冷却也在压力下进行。优选地至少保持压力直到温度足够低以防止松弛。该温度可以由本领域技术人员确定。
将借助附图和实施例进一步解释本发明，但不限于此。
图1显示了在压实之前的uhmwpe粉末和根据实施例1生产的带之间的对比dsc曲线。温度在x轴上绘制并且熔融材料的％在y轴上绘制。在大约5％的熔融材料处显示在约130℃处的峰。
实施例
测试方法
·根据本发明的粘合性带和带以及膜的拉伸性质(例如拉伸强度和拉伸模量)由拉伸试验确定。测量带的宽度和厚度，使用具有1μm的精确度的测微计测量厚度，并且使用具有100μms的精确度的游标卡尺测量宽度。横截面积通过将宽度和厚度乘积获得并表示为平方毫米(mm2)。以防止夹紧损伤的方式进行夹紧，例如，通过将带的端部缠绕在圆棒上来进行，从而允许通过绞盘(capstan)效应引入负载。围绕圆棒180度，然后用机械手段夹住棒。选择440mm的带的公称标距长度和50mm/min的十字头速度。通过测量断裂力来获得拉伸强度，用牛顿表示，并将断裂力除以横截面积。得到的以n/mm2表示的断裂应力与以mpa表示的应力(1mpa＝1n/mm2)相同。通过在带上添加反射标记并用光学手段测量伸长率(标记之间的距离的增加)来获得模量。然后通过将距离增加除以原始距离来获得应变。通过将应力差除以相应的应变来获得模量。典型地，在约0.15％的应变下获得模量，在约0.15％的应变下完成夹具中的试样的初始设定和矫直，但在较高应变下出现的非线性物尚不存在。
·特性粘度(iv)根据astm-d1601/2004通过在135℃下萘烷中将在不同浓度下测量的粘度外推至零浓度来测定，溶解时间为16小时，采用用量为2g/l溶液的dbpc作为抗氧化剂。iv和mw之间有几种经验关系，但这种关系高度依赖于摩尔质量分布。基于等式mw＝5.37×104[iv]1.37(参见ep0504954a1)，4.5dl/g的iv将相当于约422kg/mol的mw。
·差示扫描量热法(dsc)根据dineniso11357-3使用mettlertoledo的标准热流量dsc进行。用精密天平称量1-5mg质量的样品并封装在已知质量的(卷曲的)铝盘中。使用一个相同的空盘作为参考。以50mlmin-1的速率吹扫氮气。以10k/min的速率施加在0-200℃范围内的加热-冷却-加热循环。
·熔融聚合物的％是通过如下程序将在压实前聚合物粉末的dsc曲线与压实的粉末床的dsc曲线进行比较来计算的：
i.压实前进行聚合物粉末的dsc
ii.进行压实的粉末床的dsc
iii.绘制对于i和ii来说熔融材料的％对温度的曲线，针对每个样品的100％质量归一化
iv.从ii的曲线中减去i的曲线，以得出熔融材料的％差异
v.在低于聚合物粉末的熔融温度下存在的峰处读取材料的增加％。
对于超高分子量聚乙烯粉末(在实施例中所使用的聚合物粉末)来说，这种增加发生在125至137℃之间。
实施例1
uhmwpe粉末gur2014从德国ticona获得。如方法部分中所描述，在粉末上进行dsc。
uhmwpe粉末的粉末床在双带压机中在4mpa的压力下和高于142℃的温度下压实。粉末床的空中密度(aerialdensity)为每平方米1kg。如方法部分所述，将压实的粉末床样品进行dsc。如方法部分所述，将dsc曲线与聚合物粉末的dsc曲线进行比较，并计算熔融聚合物的％。在约130℃处在对比dsc曲线中的峰处显示出5％熔融聚合物的增加。
将得到的压实的聚合物床在135℃的温度下在两个压延辊之间压缩至270μm的厚度，随后在147℃的烘箱中以10倍的倍数进行拉伸，然后将其在150℃的温度下在另一个烘箱中以2.5倍的倍数再次进行拉伸。所得的取向的带具有42μm的厚度、1.7gpa的拉伸强度、115gpa的拉伸模量和35cm的宽度。将带切成2毫米宽。
实施例2和3
将25厘米长的2毫米宽的带放置在用硅油纸覆盖的25×30厘米的金属板上。将第二个相同的带放在顶部，使得第一带的表面的100％被覆盖。制备两个这样的样品并在4mpa的压力和127℃的温度下固结15分钟。将固结的样品移除。
通过剥离测试来测量粘附性。将样品放置在拉伸试验机中，并在100mm的长度上进行t-测试。拉力测试仪是zwickz005，使用82532.5kn夹具，夹持15mm，由于曲线，夹持接触点之间的距离为30mm。速度为50毫米/分钟。结果总结在表1中。
对比实验1和2
购买了荷兰teijin的
表1：
结果表明，根据实施例生产的带通过与聚合物粉末的dsc比较显示在聚合物粉末床中具有5％的粉末熔融，其粘附性是对比实验(即代表现有技术)的带的粘附性的大约两倍。
对比实验3
uhmwpe粉末gur168从德国ticona获得。如方法部分中所描述，在粉末上进行dsc。
通过将15.6g聚合物粉末置于40*180mm模具中来制备压实的聚合物床。将粉末置于fontijnet1000压机中，其中温度在30分钟内增加，使得在117℃下测量材料的温度，然后关闭压机并使材料经受350kn的压力5分钟。压制后，将模具冷却至35℃。如方法部分所述，在压实的聚合物床上进行dsc。通过与gur168聚合物粉末的dsc比较来计算％熔融材料。
在通过压延机之前，将压实的聚合物床预热至130℃持续3分钟，以生产厚度约为500μm的带，保持40mm宽度。
将压延的带切割成条，并将两个条以重叠50mm长度来放置。测量重叠部分的厚度，并且将比重叠的带薄50μm的金属条置于任一侧，使得在压制期间仅压制重叠的部分。在130℃(预热至123℃)下以800kn压制条的重叠部分60分钟，然后在受力下冷却至50℃。
通过剥离测试来测量粘附性。将样品放置在拉伸试验机中，并在100mm的长度上进行t-测试。拉力测试仪是z1474-2，使用1kn气动夹具，预载荷为1n，速度为5mm/min。结果总结在表2中。
实施例4和5
重复比较实验3，除了在fontijnet1000压机中，材料的温度在128℃下(实施例4)和138℃(实施例5)下测量，而不是在117℃下测量。采用与对比实验5中相同的方式计算每个实施例的％熔融材料。以与对比试验5相同的方式对每个实施例进行剥离试验。
表2：
结果表明，通过在聚合物粉末床的压实期间施加更高的温度，发生更大程度的熔融。结果，分离两条被固结在一起的经压延的材料所需的剥离力也增加了。