纤维带的制作方法

这种带由WO2013/131996已知。WO2013/131996公开了具有3.54N/tex的韧度和约35g/m²的面密度的纤维带，其由多种融合的高韧度UHMWPE长丝制成。WO2013/131996中所公开的带进一步与面密度为0.2-15g/m²的塑料层接触。

虽然根据WO2013/131996的带在例如防弹板材的应用中显示出令人满意的强度和性能，但它们在带和/或包含所述带的片材的处理期间显示出缺点，所述缺点通过由于不想要的带裂开而出现在带中的缺陷来表示。此外，带在弹道应用中的性能可进一步改善。

本发明的一个目标是提供具有优化的处理性质的纤维带，从而导致较少的裂开的带缺陷。本发明的另一个目标可以是提供具有改善的防弹性能的带。

根据本发明通过提供具有至少0.5MPa的横向强度的带实现了该目标。观察到具有这种改善的横向强度的带可提供改善的处理性质。看起来根据本发明的带可被更容易地处理且可被加工成缺陷大幅减少的防弹板材和防弹片材。还观察到，根据本发明的带可提供具有优化的防弹性能的防弹片材和板材。

纤维带还由其他专利申请例如WO2012/080274和WO2013/130160已知。其中所公开的纤维带也具有高韧度，而且展示出上述缺点。

术语“纤维带”在本文中被理解为通过其中包含聚合物的纤维被用作前体材料的方法而得到的带。纤维带在结构上不同于非纤维带，非纤维带通常是通过压制聚合物粉末或溶液纺丝或聚合物的熔体而得到。如果用显微镜观察，则根据本发明的纤维带的横截面在形成带的纤维之间具有边界。前体纤维的可观察边界可以被识别为纤维带中的前体纤维之间基本直的界线，所述前体纤维可具有大体多边形的横截面，例如六边形横截面、五边形横截面或矩形横截面。

纤维带包含具有一定纤维长度的邻接的聚合物纤维，其中所述邻接的纤维可在邻接长度内彼此融合。优选地，使用多种纤维(即，多于一种纤维)来制造这种带，所述多种纤维可由包含纤维的单一纱线或多于一种纱线来提供。优选地，邻接长度为纤维长度的至少50％，更优选至少70％，最优选至少90％。更优选的是，聚合物纤维的邻接长度与纤维长度大致相同。其中邻接的聚合物纤维长度可彼此融合的邻接长度是纤维融合程度的量度。可以调整纤维融合的程度，这在下文中将详细说明，可以用显微镜测量邻接长度，优选地该显微镜设有可调节的景深和/或对比度增强装置。两个(至少部分)融合的纤维与两个非融合的纤维之间的区别为，在使纤维保持接触的融合部分，融合的纤维相互之间的移动受到阻碍。因此，在本发明的语境中，纤维带在结构上不同于本领域已知的单层，所述单层包含纤维和包封纤维并使纤维结合在一起的聚合物基质或者弹性树脂。与本领域已知的所述单层相比，本发明的带的纤维实质上通过邻接的纤维的上述相互作用结合在一起。本发明的纤维带基本上没有位于形成带的纤维之间的粘合剂或树脂。优选地，所述纤维带基本上没有粘合剂或树脂。“基本上没有”被理解为：纤维带包含少于5重量％、优选地少于3重量％、更优选地少于2重量％、最优选地少于1重量％的粘合剂或树脂。

“带”在本文中被理解为具有纵向、宽度、厚度和横截面纵横比(即厚度与宽度之比)的细长体。所述横截面被定义为基本垂直于带的纵向。带的纵向或机器方向实质上对应于融合纤维的取向。本发明的带的长度尺寸未特别限定。长度可超过10km且主要取决于用于生产带的工艺和聚合物纤维。然而，为了方便起见，根据预期应用的需求，可将所述带制造成较小的尺寸。

在优选的实施方式中，本发明的带的平均横截面纵横比(厚度：宽度)为至多1∶50、优选地至多1∶100、更优选地至多1∶500、甚至更优选地至多1∶1000。纤维带的宽度为优选地2mm-3000mm、更优选地10mm-2500mm、甚至更优选地20mm-2000mm、甚至更优选地50mm-1800mm、最优选地80mm-1600mm。纤维带的厚度为优选地1μm-200μm、更优选地3μm-120μm、甚至更优选地5μm-100μm、甚至更优选地8μm-80μm、最优选地10μm-50μm。宽度在本文中被理解为带的横截面周界上的两点之间的最大尺寸，所述横截面正交于带的长度。厚度在本文中被理解为所述横截面周界上的两点之间的距离，所述距离垂直于带的宽度。带的宽度和厚度都可以通过现有技术中已知的方法测得，例如分别借助于尺子和显微镜或千分尺。观察到，与现有技术的带相比，根据本发明的带可被生产为在上述优选的宽度和厚度内，同时一旦加工成防弹制品后维持少量带缺陷。

纤维在本文中被理解为长度远大于其横向尺寸的细长体。纤维可以具有规则的圆形横截面，例如椭圆形或圆形；或者具有不规则的横截面，例如叶状、C-型或U-型。纤维可以具有连续的长度(在本领域称之为长丝)或者不连续的长度(在本领域称之为短切纤维)。短切纤维通常是通过切割或拉断长丝而得到的。为了本发明的目的，纱线是含有许多纤维的细长体。纤维具有横截面纵横比，即纤维的横截面周界上两点之间的最大尺寸与相同周界上两点之间的最小尺寸之比。优选地，纤维的横截面纵横比为至多10∶1、更优选至多5∶1、甚至更优选至多3∶1。

适用于本发明的聚合物纤维的例子包括但不限于由以下材料制成的纤维：聚酰胺和聚芳酰胺，诸如聚(对亚苯基对苯二甲酰胺)(亦称为)；聚(四氟乙烯)(PTFE)；聚{2，6-二咪唑并-[4，5b-4’，5’e]吡啶-1，4(2，5-二羟基)苯撑}(亦称为M5)；聚(对-苯撑-2，6-苯并二噁唑)(PBO)(亦称为)；聚(己二酰己二胺)(亦称为尼龙6，6)、聚(4-氨基丁酸)(亦称为尼龙6)；聚酯，例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，4-亚环己基二亚甲基酯)；聚乙烯醇；热致液晶聚合物(LCP)，如从例如US4384016中已知的；聚烯烃，诸如聚乙烯和/或聚丙烯的均聚物和共聚物；及其组合。

当聚合物纤维是聚烯烃、优选地聚乙烯时，可以得到良好的结果。优选的聚乙烯是高分子量聚乙烯或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。可以通过本领域已知的任何技术来制备聚乙烯纤维，优选地通过熔融纺丝或凝胶纺丝工艺。最优选的纤维是凝胶纺丝的UHMWPE纤维，例如由DSM Dyneema，NL以商品名出售的那些。如果使用熔融纺丝工艺，则用于制造纤维的聚乙烯起始材料优选地为重均分子量优选地介于20000g/mol和600000g/mol之间，更优选地介于60000g/mol和200000g/mol之间的高分子量聚乙烯。在EP1350868(通过引用包含在本文中)中公开了熔融纺丝工艺的实例。如果使用凝胶纺丝工艺来制造所述纤维，则优选使用固有粘度(IV)为优选至少5dl/g、更优选至少8dl/g、最优选至少12dl/g的UHMWPE。优选地，IV为至多40dl/g、更优选至多30dl/g、更优选至多25dl/g。优选地，UHMWPE每100个C原子具有少于1个侧链，更优选每300个C原子具有少于1个侧链。优选地，所述UHMWPE纤维根据多个出版物中描述的凝胶纺丝工艺来制造，所述出版物包括US 4413110、GB 2042414 A、GB-A-2051667、WO 01/73173 A1。

聚合物纤维的韧度或抗张强度为优选地至少1.2N/tex、更优选地至少2.5N/tex、最优选地至少3.5N/tex。当聚合物的纤维是韧度为至少2N/tex、更优选地至少3N/tex的UHMWPE纤维时，得到最好的结果。

本发明的带的韧度为优选地至少1.5N/tex、优选地至少2.0N/tex、更优选地至少2.5N/tex、甚至更优选地至少3.0 N/tex、最优选地至少3.5N/tex。观察到，可以获得韧度提高的带、弹道性质进一步改善的片材和板材。

本发明的纤维带的横向强度为至少0.5MPa。获得这样的横向强度出乎发明人的意料，因为本领域已知，带的横向强度提高通常以其它机械性能(例如韧度)为代价。可以认为发明人的成就是找到了一种方法，该方法首次允许生产横向强度超过0.5MPa、同时基本维持所用纤维的韧度的纤维带。优选地，本发明的带的横向强度为至少0.6MPa、更优选地至少0.7MPa、甚至更优选地至少0.8MPa、最优选地至少0.9MPa。观察到，将横向强度提高至这种优选的水平进一步改善了带的处理性质并且可进一步减少由其制成的防弹制品中缺陷的量。在本发明的语境中，纤维带的横向强度表示沿着垂直于带的宽度方向的横截面积破坏带所需的力(以牛顿(N)计)除以所述横截面积的表面积(以mm²计)。因此，所述横向强度以MPa或者以N/mm²表达。关于测量横向强度的更多细节可在测量方法中找到。

还发现，如果用于制备根据本发明的带的纤维含有介于10ppm和1重量％之间的溶剂(用于用来制备纤维的聚合物)，其中所述重量百分比以单位总重量的纤维中溶剂的重量来表达，则可以进一步改善横向强度和韧度之间的平衡。因此，本发明的带的优选实施方式为：包含聚合物且用于制备带的纤维包含至少10ppm、优选地20ppm、最优选地50ppm的聚合物溶剂。高于1重量％的含量不再实质有助于改善横向强度，或者甚至损害横向强度。由于上述原因，纤维中的溶剂含量为优选地从10ppm至1重量％、更优选地从20ppm至0.5重量％、甚至更优选地介于50ppm和0.1重量％之间、最优选地介于0.01重量％和0.1重量％之间。

溶剂在本文中被理解为能够溶解所谈论的聚合物的物质。聚合物的合适溶剂是本领域技术人员所已知的。它们可以，例如，选自J.Brandrup和E.H.Immergut的′Polymer Handbook′，第三版，第VII章，第379-402页。聚烯烃(尤其是聚乙烯)的合适溶剂的实例有单独的或组合的以下物质：十氢化萘、四氢化萘、甲苯、低级正烷烃(例如己烷)、(对)二甲苯、石蜡油、角鲨烷、矿物油、石蜡、环辛烷。由于上述原因，溶剂最优选地为石蜡油、石蜡或十氢化萘。

优选地，溶剂为高沸点溶剂，例如石蜡油。观察到，这种溶剂提供横向强度进一步改善的纤维带。优选地，这些溶剂是沸点比聚合物的熔融温度实质高优选地至少50K、更优选地高至少100K的溶剂。可通过DSC使用在WO 2009/056286的第13页所述的方法测定纤维的熔融温度。

纤维中存在的溶剂可具有多种来源。例如，纤维中存在的溶剂可以是纤维的纺丝工艺期间使用的溶剂的剩余物或者其可以在制造纤维带或者纤维的纺丝工艺之前、期间或之后有意加入。

在本发明的语境中，高度取向聚合物的纤维被定义为：聚合物链的走向基本上与纤维的方向平行。优选地，取向度F为至少0.95、更优选地至少0.97、甚至更优选地至少0.98。通过式F＝(90°-H°/2)90°来定义取向度，其中H°为沿中纬线上最强反射的Debye环的散射强度的高度的一半时的宽度。

纤维带或由其生产的片材和/或本发明的防弹制品还可包含粘合剂或基质材料。所述粘合剂或基质材料可存在于聚合物纤维之间或者纤维带之间。可用使用各种粘合剂或基质，其实例包括热固性材料和热塑性材料。多种热固性材料能够获得，但环氧树脂或聚酯树脂是最常见的。例如WO 91/12136A1(第15-21页)(通过引用包含在本文中)中列举了合适的热固性材料和热塑性材料。在热固性材料组中，乙烯基酯、不饱和聚酯、环氧化物或酚树脂是优选的。在热塑性材料组中，聚氨酯、聚乙烯基类、聚丙烯酸类、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚烯烃或热塑性弹性体嵌段共聚物例如聚异丙烯-聚乙烯-丁烯-聚苯乙烯或者聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物是优选的。

但更优选的是，纤维带基本上不含位于聚合物纤维之间的任何粘合剂或基质材料。观察到，在不存在粘合剂或基质材料时，可改善本发明的材料的弹道性质。

然而在优选的实施方式中，粘合剂或基质材料存在于纤维带之上和之间，如例如WO2013/131996中(尤其是在第9、11和12页)所公开，其通过引用包含在本文中。

本发明还涉及制造本发明的带的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供包含高度取向聚合物的纤维，所述纤维的韧度为至少1.2N/tex；

(b)形成包含所述纤维的层；

(c)向所述层中的纤维施加纵向张力；

(d)以至少1.01的牵伸比拉伸所述纤维层以形成经拉伸的层；

(e)向压缩装置提供处于加工温度T_p的所述经拉伸的层；

(f)通过使经拉伸的纤维层经受具有温度T_c的压缩装置的压缩，来压缩该层以形成纤维带；

(g)任选地，以至多1.1的牵伸比拉伸所述纤维带；和

(h)在足以避免机械性能损失的张力下，将所述纤维带冷却至最高80℃的温度；

其中T_m为所述聚合物的熔融温度，其中T_m＞T_p≥T_m-30K，且其中T_c≤T_p-3K。

利用本发明的方法时，观察到，可以获得相较于已知的纤维带具有提高的横向强度的带。

还观察到，根据本发明所述方法制造的纤维带的机械性能与用于制造该带的纤维的机械性能类似。这同样令人感到惊讶，因为迄今为止由聚合物纤维制成的带的机械性能通常远远低于聚合物纤维的机械性能。因此，本发明还涉及通过本发明的方法能够获得的纤维带。优选地，通过本发明的方法能够获得的纤维带的韧度比用于制造所述纤维带的聚合物纤维的韧度低至多20％、更优选至多10％、最优选至多5％。优选地，本发明的带的拉伸模量比用于制备该带的聚合物纤维的拉伸模量低至多20％，更优选低至多10％，最优选低至多5％。如果使用具有不同韧度和模量的多种聚合物纤维来制造本发明的带，则聚合物纤维的韧度或模量被视为各种聚合物纤维的平均韧度和模量。

优选地，在本发明方法的步骤(a)中，多根高度取向聚合物纤维作为至少一根纱线、更优选地多于一根纱线(其可以是加捻的或无捻的)提供。优选地，所述纱线每100cm纱线具有少于1个捻、更优选地每200cm纱线具有少于1个捻、甚至更优选地每400cm纱线具有少于1个捻。最优选地，纱线基本上是无捻的。如果向该方法提供加捻纱线，则本领域技术人员知道在形成包含纤维的层(步骤(b))之前或者期间从所提供的纱线中去除捻的方法。

根据本发明的方法，在步骤(b)中，使聚合物纤维形成包含纤维的层、优选地纤维层。所述层可以是以多种类型的结构排列的纤维，其可包含随机或有序取向的纤维(例如以平行方式排列)。最优选的纤维层是单向网络，其中大部分纤维(例如，形成层的纤维的总质量的至少50质量％、更优选地至少75质量％、甚至更优选地至少95质量％、最优选地约100质量％)被排列成沿着共同的方向基本平行地延伸。聚合物纤维的单向排列可通过本领域已知的且能产生基本直的单向排列纤维列的多种标准技术而实现，从而使邻近的纤维重叠，并且优选地它们之间基本上没有间隙。这种技术的实例在WO2009/0056286(通过引用包含在本文中)中有所描述，其中包含邻接且单向排列的聚合物纤维的层可以通过下列方法适当地形成：在张力下使聚合物纤维从退卷站(unwinding station)进料，穿过对准装置(例如簧片)，随后穿过多个平压机。观察到，层中纤维的这种基本平行排列提供横向强度进一步改善的带。

优选地，选择包含聚合物纤维的层的厚度，从而在步骤(d)的拉伸和压缩步骤(f)之后产生期望的带厚度。层的最小厚度可以约为纤维的直径。优选地，层厚度为纤维厚度的至少2倍。

优选地，本发明的方法包括附加的步骤(b1)，其中在于步骤(d)中拉伸层之前或之时，将纤维预热至低于T_m的温度。可以通过使层在设为预热温度的烘箱中保持停留时间、使层经受热辐射或者使层与热媒(例如加热流体或热表面)接触而进行预热。优选地，预热温度介于T_m-2K和T_m-30K之间、更优选地介于T_m-3K和T_m-20K之间、最优选地介于T_m-5K和T_m-15K之间。优选地，停留时间为2-100秒、更优选地3-60秒、最优选地4-30秒。

在本发明的方法期间，在步骤(d)中，以至少1.01的牵伸比拉伸层。更优选地，牵伸比为至少1.03、甚至更优选地至少1.05、最优选地至少1.08。可应用在层上的最大牵伸率可实质上受限于方法中使用的纤维的可拉伸性。然而，观察到，压缩步骤(f)之前应用于层的牵伸率过高可导致所产生带的不想要的缺点，例如加工纤维带期间或之后带的原纤化或裂开。因此，步骤(d)中的牵伸优选地限于小于2.0、优选地小于1.8、更优选地小于1.5、最优选地小于1.3的牵伸比。在仍然优选地实施方式中，层的牵伸比可以为1.01-2.0、优选地1.03-1.8、更优选地1.05-1.5、最优选地1.08-1.3。观察到，以这种限制的牵伸比可以获得具有进一步改善的性质的纤维带。

在替代性的本发明方法中，所述方法可形成高韧度纤维的制造方法的主要部分，且其中拉伸步骤(b)是纤维所经受的牵伸操作的最后一个拉伸步骤。取决于牵伸步骤的数目和所述牵伸步骤中各自的牵伸比，步骤(d)的牵伸比可以为2.0-10、优选地2.5-9.0、更优选地3.0-8.0、最优选地4.0-7.0。观察到，牵伸步骤(d)与生产高韧度纤维的组合具有重大效率优势，同时所产生带的横向强度保持基本不受影响。

在步骤(e)中，向压缩装置提供处于温度T_p的层。温度T_p可通过利用本领域技术人员已知的方法加热或冷却层来实现。优选地，温度T_p介于T_m-1K和T_m-30K之间、更优选地介于T_m-1K和T_m-15K之间、最优选地介于T_m-1K和T_m-5K之间。

在本发明方法的步骤(f)中，通过压缩装置压缩包含聚合物纤维的层。优选地，压缩装置可以是压延机(calender)、平滑单元(smoothing unit)、双压带机(double belt press)、交替压力机(alternating press)。压缩装置形成间隙，层将通过该间隙被加工。优选地，所述层以至少1m/min、更优选地至少2m/min、最优选地至少3m/min的流线速度(inline speed)被引入所述间隙中。取决于压缩装置的几何形状，可以以N/mm或N/mm²表示层所经受的横向压力。在压缩装置是压延机或者向狭窄的表面区域施加压缩的可比较压缩装置的情况下，线压(line pressure)为至少100N/mm、更优选地至少200N/mm、甚至更优选地至少300N/mm、最优选地至少500N/mm。如果压缩装置是压力机，即向宽表面施加压缩，则表面压为至少1N/mm²、更优选地至少5N/mm²、甚至更优选地至少10N/mm²、最优选地至少20N/mm²。观察到，各自的压力越高，纤维带的横向强度越高。本领域公知：压延机包含至少两个反向旋转的压延辊，它们例如在辊彼此邻接之处形成辊隙，这是通过在所述辊上施加(优选恒定的)闭合力而实现的。通常通过测力计来测量闭合力。因此，通过用测力计测量的闭合力除以包含纤维网络的层的宽度可以很容易地确定压延线压。本领域还公知，压力机包含至少两个反向作用的压缩表面，这是通过在所述压缩表面上施加(优选恒定的)闭合力并因此在至少两个压缩表面之间向材料施加压力(以N/mm²计)而实现的。

以温度为T_c的压缩装置进行方法的步骤(f)，其中T_c比进料至压缩装置的包含聚合物纤维的层的温度低。优选地，压缩装置的温度比层的T_p低至少3K、优选地至少5K、更优选地至少10K、更优选地至少20K、甚至更优选地至少30K、最优选地至少50K。发明人出乎意料地发现，通过应用较低的压缩装置温度，可提供具有机械性能的优化平衡的带。观察到，操作根据本发明的方法可提供具有优化的韧度和横向强度的纤维带。可通过使用内部加热的或冷却的压缩装置来设置压缩装置的温度。除其他之外，所述温度受到下列因素的影响：压缩装置的尺寸(例如，压延辊的直径)、提供层时的温度、流线速度和任选的应用于压缩装置之外的空间的温度(例如离开压缩装置的所产生纤维带的强制冷却)。压缩装置的温度(T_c)在本文中被理解为与压缩层接触的压缩装置的表面温度。如果对于压缩装置的不同位置，所述表面温度不同，则在从压缩装置释放纤维带的位置测量T_c。如果压缩装置是压延机，则压延辊的直径优选地为100mm-1000mm、更优选地200mm-700mm、最优选地300mm-600mm。

在任选的实施方式中，以至多1.1的牵伸率在步骤(g)中拉伸纤维带。优选地，纤维带的牵伸率为至多1.05、更优选地至多1.03、最优选地至多1.01。出乎意料地观察到：将聚合物纤维压缩成带之后，对牵伸率的这种限制可提供横向强度进一步提高的纤维带。

本发明的方法利用高度取向的聚合物纤维。这种纤维可以是全牵伸纤维，这表示纤维已被牵伸至为制造纤维产品所选择的程度。由于纤维制造商通常将产品设计为具有安全裕度，所以全牵伸纤维可被进一步牵伸，但过度的进一步牵伸通常导致纤维失效。本发明方法的优选实施方式为：在步骤(a)和(f)之间拉伸包含聚合物纤维的层达到总牵伸比为1.02-3.0、优选地1.03-2.0、更优选地1.05-1.5、最优选地1.08-1.3。观察到，制造带期间这些优选地牵伸范围将优化带强度和横向强度的平衡。虽然较高的牵伸率可导致带韧度提高，但其可负面影响横向强度。如果应用过低的牵伸率，则可负面影响带的横向强度和韧度二者。

在上文提到的步骤(h)中，冷却纤维带以使得带的温度降低至少25℃，优选地将带冷却至室温。

因此，在本发明方法的优选实施方式中，T_p和T_c被选择为遵守以下条件：T_m＞T_p≥T_m-15K，且其中≤T_p-15K。在进一步优选的实施方式中，T_p和T_c被选择为遵守以下条件：T_m＞T_p≥T_m-5K，且其中T_c≤T_p-30K。观察到，如果在以上界线内操作本发明的方法，则获得的纤维带具有韧度和横向强度的优化平衡并且将提供缺陷数大幅减少的防弹制品。

在根据本发明的优选方法中，纤维包含UHMWPE作为聚合物，优选地所述UHMWPE的IV(在135℃下在十氢化萘中测量)为5dL/g-40dL/g、更优选地8dL/g-30dL/g、更优选地10dL/g-25dL/g。观察到，UHMWPE的这种固有粘度范围提供防弹性能进一步改善的由其制成的纤维带。

此外，本发明的方法能够制造之前从未得到的带，即具有独特的机械性能组合的带，即具有弹道性能和处理缺陷之间的平衡的带。更具体地，本发明能够提供韧度(TS)为至少1.2N/tex且横向强度(S_tr)为至少0.5MPa的纤维带。在优选的实施方式中，带的韧度和横向强度遵守式1的关系：

S_tr＝2MPa-a*ρ*TS 式(1)

其中S_tr以MPa表示，p是纤维的密度(以g/mm³计)，TS以N/tex表示且系数a为至多6.5x 10^-3，更优选地a为至多5.0 x 10^-3，甚至更优选地a为至多4.0x 10^-3，最优选地a为至多3.0 x 10^-3。出乎意料地，这种带在用于制造防弹产品时产生卓越的性能。在防弹产品领域中，这种高性能是意料之外的。

本发明还涉及包含本发明的纤维带的产品，例如片材和防弹制品。特别地，本发明涉及片材，其包含至少两个含有根据本发明的纤维带的单层或者至少一个根据本发明的编织纤维带的层。优选地，所述单层包含单向排列的纤维带。

片材还可以包含介于形成所述片材的带之间的粘合剂。粘合剂的目的可以是将所述纤维带固定在恰当的位置，从而改善单层或包含单层的片材的操作方便性。在例如EP 0191306 B1、EP 1170925 A1、EP 0683374 B1和EP 1144740 A1中描述了合适的粘合剂。观察到，当单层或片由其制成的板材基本上不含任何粘合剂或用于将纤维带固定在一起的任何其他材料时，可以得到良好的结果。

单向排列的纤维带的单层在本文中被理解为片材中大部分纤维带(例如，所述单层中纤维带的总质量的至少70质量％、更优选地至少90质量％、最优选地约100质量％)沿着共同的方向延伸。在包含至少两个单层的片材中，一个单层中纤维带的方向与邻近单层中纤维带的方向呈角度α。在包含纬编织带和经编织带的编织纤维带层中所述纬编织带和经编织带的取向的方向呈角度β，其中α和β分别优选地为20-90°、更优选地45-90°、最优选地75-90°，最优选地角度α和β为约90°。

在优选的实施方式中，通过机械融合纤维带来压紧本发明的片材。优选地，在基本上不产生熔融粘合的压力、温度和时间的组合下，进行所述机械融合。优选地，没有能通过DSC(10K/min)检测到的可检测的熔融粘合。没有可检测的熔融粘合表示，样品被一式三份进行分析时，没有检测到与部分熔化再结晶的纤维相一致的可见的吸热效应。业已发现，在适当地低于纤维熔点的温度下施加高压，能够产生不存在可检测量的熔融再结晶的纤维，这与基本上不存在熔融粘合相一致。

因此，本发明还涉及包含本发明的纤维带的压缩片材。观察到，所述压缩片材相较于由本领域已知的纤维带制成的压缩片材具有更均匀的外观。如前所示，本领域已知的纤维带在处理后易于纵向裂开。在由所述现有技术中的纤维带制成的片材中，可以观察到呈裂缝形式的瑕疵。带中存在裂缝可导致局部缺陷，这归因于带中的间隙或重叠。因此，本发明还涉及包含纤维带的片材，其中带中的裂缝长度小于5m/m²片材、优选地小于2m/m²片材、甚至更优选地小于1m/m²片材、最优选地小于50cm/m²片材。观察到，包含带的片材中如此低的裂缝长度能够改善由所述片材制成的制品的防弹性能。

本发明还涉及包含根据本发明的片材的防弹制品。优选地，所述防弹制品包含至少2个、优选地至少4个、更优选地至少8个片材。观察到，包含这种数目的片材的防弹制品相较于包含本领域已知的纤维带的片材具有改善的防弹性能。

在优选的实施方式中，防弹制品的面密度为0.25Kg/m²-250Kg/m²、优选地0.5Kg/m²-100Kg/m²、更优选地1Kg/m²-75Kg/m²、、最优选地2Kg/m²-50Kg/m²。

在仍然优选的实施方式中，本发明的防弹制品是板材。板材在本文中被理解为各个片材已被压缩，任选地已在高温下被压缩，从而形成单个单片结构。优选地，在低于聚合物纤维的T_m的温度下、更优选地在介于所述T_m和T_m-100K之间的温度下并利用至少100bars、更优选地至少150bars的压强压缩本发明的板材，以获得板材。

观察到，相较于包含现有技术中已知的纤维带的板材，包含根据本发明的带的板材具有提高的结构均匀性并因此提供防弹性质波动较小的板材。发明人观察到，具有裂缝的带可导致局部纤维和/或带被部分邻近带取代，其中在模塑条件下，所述部分邻近带挤入中间带的所述裂缝中。部分带的这种迁移导致防弹板材的结构均匀性降低。结构不均匀性可例如通过显微镜检查压紧板材的横截面而观察到，其中所述横截面垂直于单向排列的纤维带的共同方向。在这种横截面(图1和图2)中，单向排列的纤维带可以以独特、基本平行的条带(1)的形式被观察到。由于单层带(2)的裂缝，替代可呈现为所述横截面中的位置，其中最初由中间层的带(2)隔开的2个邻近的单层的带(3和4)彼此接触(5)。本发明的目的是提供结构均匀性提高的板材，即这种带接触的数目减少的板材。因此，本发明还涉及防弹制品，其包含一些介于由至少一个中间带(或者称为分割带)隔开的两条带之间的接触，其中每单位宽度的1米所述中间带，接触数目小于20，同时接触对应于通过中间带的裂缝存在的由中间带隔开的两条带的带间相互作用。当分析如图1和图2中所示的所述板材的横截面时，本领域技术人员能够容易地计算这种接触。

本发明还涉及包含本发明的板材的装甲。装甲的实例包括但不限于，头盔、胸甲、车辆壳体和车门。

本发明还涉及用于汽车应用(例如汽车部件等)、航海应用(例如舰、船、板等)、航空领域(例如飞机、直升机、板等)、防御/生命保护应用(例如弹道防护、防弹衣、防弹背心、盾牌、防弹头盔、防弹车辆的保护等)、建筑应用(例如窗户、门、墙壁、假墙壁、货物门、货物壁、雷达天线罩、防护罩等)的产品，其中所述产品包含本发明的带、片材或板材。

图1和图2显示了在2个不同比例尺下的光学显微镜图片，其示出了穿过包含根据本发明纤维带的单层的板材的横截面(1)的一部分。相较于纤维基本垂直于横截面延伸的纤维的单层(2)，纤维基本平行于横截面延伸的纤维的单层的色调较浅(3和4)。图中的位置(5)指示单层带(2)的裂缝，所述裂缝已被各个邻近单层的带(3)和(4)填充。

借助于下面的实施例进一步解释本发明，但本发明不限于此。

实验

测量方法

·通过测量优选为0.4m×0.4m的样品的重量(误差为0.1g)来测定板材或片材的面密度(AD)。通过测量优选为1.0m x 0.03m的样品的重量(误差为0.1g)来测定带的面密度。

·根据ASTM-D1601/2004测定固有粘度(IV)，测试条件为：在135℃下，在十氢化萘中，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，将在不同浓度下测量的粘度外推得到零浓度下的粘度。IV和Mw之间存在一些经验关系，但这种关系高度依赖于分子质量分布。基于等式M_w＝5.37*10⁴[IV]^1.37(参见EP 0504954 A1)，IV为4.5dl/g相当于M_w为约422kg/mol。

·通过FTIR在2mm厚的压塑膜上测定聚乙烯或UHMWPE样品的侧链，其中使用基于NMR测量的校准曲线确定1375cm^-1处的吸收的量(如例如EP0269151中所述)。

·按照ASTM D885M的规定，使用名义标定长度为500mm的纤维、50％/min的十字头速度和Fibre Grip D5618C型Instron 2714夹具，在多丝纱线上测定纤维的抗张性能，即强度和模量。为了计算强度，将所测量的张力除以纤度(通过称重10米的纤维来确定)；通过假设聚合物例如UHMWPE的天然密度(p)为0.97g/cm³来计算GPa值。

在宽度为2mm、每米扭转40圈的的带上测定膜和带的抗张性能。

·在带有1kN测力计和手工G13T和G13B带夹具的Zwick Z005抗张强度测定仪上测量带的横向强度。通过将带手动切割成250mm的条来制备试验样品。在制备试验样品期间，应该注意避免带的无意局部裂开。证明不能被切割成连贯的250mm条的样品被指定为0MPa的横向强度。样品的夹具长度为60mm且夹具之间的距离为20mm。预载荷为0.1N，且试验以50mm/min的速度发生。最大力决定横向强度。通过将最大力(以牛顿计)除以样品的宽度和厚度(以mm计)来计算强度(以MPa计)。因此获得了以N/mm²计的破坏应力，其与以MPa计的破坏应力相同。报告了5个样品的平均值。

·在用铟和锡校准的功率补偿的PerkinElmer DSC-7仪上、以10K/min的加热速率、基于5mg样品，通过DSC来测定长丝的熔融温度(T_m)。为了校准(两点温度校准)DSC-7仪器，使用约5mg铟和约5mg锡，二者都以至少两个小数位称量。铟被用于温度和热流校准；锡仅被用于温度校准。

·通过使板材经受用进一步指示的弹药进行的射击试验来测量防弹性能。第一次射击以弹丸速度(V₅₀)开火，V₅₀的弹丸速度是预计50％的射击将停止的速度。在冲击之前在很短的距离内测量实际的子弹速度。如果得到停止，则下一次射击将以比之前的速度高出10％的预期速度开火。如果发生穿孔，则下一次射击将以比之前的速度低10％的预期速度开火。实验获得的V50值的结果是两次最高停止和两次最低穿孔的平均值。将子弹在V₅₀(E_kin＝1/2.m.V₅₀²，其中m是弹丸的质量)的动能除以装甲的面密度疑获得所谓的E_abs值。E_abs反映了装甲相对其重量/厚度的阻滞力。E_abs越高，装甲越好。

·用与弹丸轨道垂直的一对Drello红外光(IR)屏(型号：LS19i3)测量弹丸的速度。在弹丸穿过第一光屏的瞬间，由于红外光束的干扰将产生第一电脉冲。当弹丸穿过第二光屏时，将产生第二电脉冲。记录第一和第二电脉冲产生的时间，并且知道第一光屏和第二光屏之间的距离，可以立即确定弹丸的速度。

·通过光学显微镜检查板材的抛光横截面来测定板材中的带与带之间间的接触。在至少1×5mm²的横截面上对接触数目计数。通过将0.005m横截面长度乘以可见的横截带的数目(即，高度除以带厚度)来计算所述1×5mm²的横截面上存在的横截带的总宽度(以m计)。

一般实验设置

铺展8根复丝UHMWPE纱线以形成均匀的长丝层，该层具有约50μm的总厚度和接近3cm的宽度。长丝层穿过一组两个反向旋转的压延机辊延伸，所述辊各自具有40cm的直径和4em的宽度。经温度受控的辊设定成速度为530cm/min并向长丝层施加1750N/mm的压强。放置在压延机辊之后的另外的辊架向离开压延机辊的辊隙的带施加约80N的张力并任选地对形成的纤维带在空气冷却至低于80℃的温度之前进行后牵拉并缠绕在线筒上。

对比试验A

使韧度为3.1N/tex且石蜡溶剂水平为约50ppm的复丝UHMWPE纱线经受上述一般试验设置。将压延机辊加热至161℃。获得的纤维带A具有47.2μm的平均厚度、28mm的宽度、957dtex的纤度和3.01N/tex的韧度。带的横向强度为0.39MPa。

对比试验B

重复对比实验A，差别在于：将位于向长丝施加张力的两个辊架之间的温度为143℃的强制对流型烘箱放置在压延机辊之前。调节张力以向进入温度设置为160℃的压延机辊之前的长丝层施加1.12的牵伸率。获得的纤维带B具有47μm的平均厚度、29mm的宽度、968dtex的纤度和2.83N/tex的韧度。带的横向强度为0.41MPa。

实施例1

重复对比实验B，并加上：进入温度设置为139℃的压延机辊之前，使经牵伸的长丝层通过157℃的加热表面，与加热表面的接触轨迹的长度为约3cm。获得的纤维带1具有39.6μm的平均厚度、30mm的宽度、751dtex的纤度和3.19N/tex的韧度。带的横向强度为0.60MPa，这表示相较于带B的横向强度有约50％的改善。