RU2367569C2 - Способ изготовления изогнутых объектов - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу изготовления объекта, изогнутого в одном или более направлении, и к объекту, изогнутому в одном или более направлении, полученному этим способом. Техническим результатом является создание способа, позволяющего производить объекты, изогнутые в одном или более направлении, из плоских волокнистых слоев без заметной морщинистости, даже используя волокнистые слои с низкой внутренней и/или взаимной деформируемостью и без управляемого затягивания материала в штамп. Технический результат достигается способом изготовления объекта, изогнутого в одном или более направлении, из пакета путем его деформирования при повышенной температуре. Пакет содержит по меньшей мере один уложенный в стопку слой, содержащий полимерные волокна. При этом к волокнам прикладывают растягивающее напряжение при температуре между точкой плавления волокон при приложенном напряжении и температурой, на 20°С ниже этой точки плавления. При этом растягивающее напряжение достаточно велико, чтобы вытягивать волокна. 3 н. и 12 з.п. ф-лы.

Description

Настоящее изобретение относится к способу изготовления объекта, изогнутого в одном или более направлении, из пакета из по меньшей мере одного уложенного в стопку слоя, содержащего полимерные волокна, путем его деформирования при повышенной температуре. Настоящее изобретение также относится к объекту изогнутому в одном или более направлении, полученному способом по настоящему изобретению.

Такой способ известен из публикации “The Smart Blankholder as a Development Tool for Rubber Forming Process of Continuous Fiber Reinforced Thermoplastics”, C.A.J.R. Vermeeren et al., Proceedings of the ICCM held in San Diego, California on 14-18 July, 2003.

В этой публикации рассматривается проблема морщинистости при изготовлении объектов, изогнутых в одном или более направлении, таких как каски, из уложенных в стопку плоских слоев, содержащих полимерные волокна, далее кратко именуемые волокнистыми слоями. В качестве решения предлагалось управляемо прижимать границу волокнистых слоев к верхней стороне полости пресс-формы, используемой так, чтобы материал втягивался в пресс-форму в нужных положениях и в нужных количествах при смыкании пресс-формы. В качестве механизмов деформации плоских слоев в изогнутый объект в источнике, помимо управляемой подачи дополнительного материала в локализованные участки пресс-формы, упоминается усилие сдвига или сдвиг, который возникает между разными слоями и внутри них. Кроме того, в случае волокнистых слоев, таких как ткань или трикотаж, очевидно, что играет роль и их удлинение, вызванное их строением.

Управляемая регулировка прижима, т.е. зажимного механизма, является сложной и требующей много времени задачей. Более того, согласно статье возможная степень указанного усилия сдвига и сдвига ограничена и в материале, втягиваемом в пресс-форму, все равно в некоторой точке возникнет морщинистость.

Из NL 8802114А известно применение прижима, имеющего круглое углубление. В этой публикации также указано, что деформируемость волокнистых слоев является критическим требованием и прижим выполнен так, чтобы на волокнистые слои воздействовало большее усилие в том направлении, в котором деформируемость является наибольшей. Соответственно, в этом способе направление волокон во всех слоях предпочтительно является по существу одинаковым. Из этого следует, и здесь материал втягивается в пресс-форму управляемо, и используется усилие сдвига и сдвиг, возникающие в стопке волокнистых слоев.

В NL 9000079А используется прижим, сравнимый с описанным в предыдущем документе, который устанавливается на пресс-форму для управляемого зажима детали. И здесь в процессе формования используется деформируемость пакета волокнистых слоев.

Таким образом, способы по обоим патентам имеет тот же вышеописанный недостаток.

Настоящее изобретение направлено на создание способа, который не имеет указанного недостатка или который проявляется в меньшей степени.

Эта цель достигается по настоящему изобретению тем, что способ содержит стадию, при которой к волокнам прилагают растягивающее напряжение при температуре, лежащей между точкой плавления волокон при приложенном растягивающем напряжении, и точкой, расположенной на 20°С ниже указанной точки плавления, при этом растягивающее напряжение достаточно велико для вытягивания волокон.

Способ позволяет производить объекты, изогнутые в одном или более направлении, из плоских волокнистых слоев без заметной морщинистости, используя даже волокнистые слои с низкой внутренней и/или взаимной деформируемостью и без необходимости в управлении затягиванием материала в пресс-форму.

Используя вытягиваемость волокон в волокнистых слоях, а не полагаясь целиком на деформируемость волокнистых слоев и управляемое добавление материала, достигается возможность требуемой степени изменения формы при переходе от плоской формы к изогнутой в объекте, за счет требуемого изменения длины в каждой точке, достигаемого вытягивание имеющихся в слоях волокон.

Другим преимуществом способа по настоящему изобретению является то, что волокна в слоях пакета могут быть ориентированы более чем в одном и даже во всех направлениях, благодаря чему получается не имеющий морщинистости объект с более гомогенными свойствами.

В указанной выше статье Vermeeren et al. деформационное поведение прогнозируется с помощью компьютерной программы, именуемой Drape. Эта программа полностью основана на эффекте деформационных механизмов, таких как усилие сдвига, сдвиг и, факультативно, низкое упругое напряжение или удлинение, обусловленное конструкцией.

В тезисах E.A.D. Lamers, Technical University of Twente (NL) от апреля 2004, озаглавленных “Shape distortions in fabric reinforced composite products due to processing induced fibre orientation”, также используется деформационная модель, основанная на усилии сдвига, при этом напряжение волокон считается пренебрежимо малым.

Таким образом, возможность использования вытягиваемости волокон в качестве деформационного механизма для пакета волокнистых слоев совершенно не рассматривалась в предшествующем уровне техники.

Настоящий способ направлен на изготовление объектов, изогнутых в одном или более направлении. К примерам таких объектов относятся обтекатели антенн радиолокаторов, каски, панели баллистической защиты для плеч или другие средства защиты, например, солдат и броневые панели автомобилей или военных вертолетов.

Объект формируют из пакета, содержащего по меньшей мере один слой, содержащий полимерные волокна. Подходящими полимерными волокнами являются волокна, выполненные из полимерного материала, макромолекулы которого обладают определенной степенью проскальзывания цепочек (chain slip) при температуре ниже точки плавления, т.е. в твердой фазе, под влиянием приложенного напряжения. Примерами являются разные полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен и их сополимеры, необязательно с другими мономерами, поливиниловый спирт, и полиамиды и полиэфиры, особенно полиамиды и полиэфиры, которые содержат по меньшей мере одно алифатическое мономерное звено. Предпочтительно используется полиолефиновое волокно, в частности, полиэтиленовое волокно. Полиэтиленовое волокно предпочтительно выполнено из линейного полиэтилена, т.е. полиэтилена с менее чем 1 боковой цепочкой, содержащей по меньшей мере 10 атомов углерода, на 100 атомов углерода, предпочтительно с менее чем одной боковой цепочкой на 300 атомов углерода.

В способе по настоящему изобретению можно использовать волокна разной формы. «Волокно» содержит тело, длина которого значительно превышает его поперечный размер, и содержит мононить, многонитевую пряжу, полосу, ленту и т.п. К подходящим волокнам относится многонитевая пряжа, при этом количество и толщина нитей не критичны. Подходящая пряжа имеет титр, например, от 100 до 4000 децитекс. Толщина нитей, из которых получена пряжа, может меняться, например от 0,2 до 20 децитекс/нить. Можно также использовать пряжу, изготовленную из коротких нитей или штапельное волокно. Предпочтительно, однако, используется многонитевая пряжа.

Предпочтительно используется так называемая пряжа с высокими характеристиками, к которой относятся волокна с хорошими механическими свойствами, в частности с пределом прочности на разрыв по меньшей мере 2 ГПа и с модулем упругости при растяжении по меньшей мере 50 ГПа. Более предпочтительно, предел прочности на разрыв составляет 2, 5 или даже 3 ГПа, а модуль упругости при растяжении - по меньшей мере 70 или даже 90 ГПа. Свойства волокон на растяжение определяются способом, указанным в стандарте ASTM D855M. Применение волокон с такими высокими показателями модуля упругости при растяжении и предела прочности на разрыв позволяют получить объекты с очень хорошими механическими и баллистическими свойствами и с высокой стойкостью к внешнему воздействию, например каски.

Волокна с высокими характеристиками, основанные на полимерах, демонстрирующих лиотропическое или термотропическое жидкокристаллическое поведение, такие как ароматические полиамиды (арамиды), полибензимидазолы или полибензоаксозолы, оказались непригодными или менее пригодными для использования в способе по настоящему изобретению. Такой тип волокон имеет требуемую высокую механическую жесткость и прочность, и могли бы использоваться в таких объектах как каски, но они не обладают или почти не обладают свойством необратимой деформации при температурах ниже точки плавления. По этой же причине в процессе по настоящему изобретению нельзя использовать высокопрочное стекловолокно.

Неожиданно было обнаружено, что некоторые волокна, также имеющие прекрасные механические свойства, могут использоваться в способе по настоящему изобретению, особенно волокна, основанные на ультравысокомолекулярном полиэтилене.

Такие прочные волокна предпочтительно изготавливают из полиэтилена с ультравысоким молекулярным весом (УВПЭ). Под УВПЭ подразумевается предпочтительно линейный полиэтилен с собственной вязкостью (СВ, определяется на растворах в декалине при 135°С) по меньшей мере 4 дл/г, предпочтительно по меньшей мере 8 дл/г. Способ изготовления и свойства таких волокон описаны в разных публикациях, включая GB 204214 A и WO 01/73171 A1, и такие волокна являются коммерчески доступными, например, под торговым наименованием Dyneema® от компании DSM (NL)или Spectra® от компании Honeywell (US).

Слои, содержащие волокна или волокнистые слои, предпочтительно содержат непрерывные волокна. Это значит, что 90% волокон проходят через весь слой и начинаются и заканчиваются или меняют направление на внешней границе слоя. Подходящие слои могут принимать форму ткани, но могут иметь форму и так называемых нетканых материалов, например, однонаправленных слоев, где волокна в слое расположены параллельно, или форму матов, где волокна проходят в произвольных направлениях. Волокна основы и утка могут быть одинаковыми или подобными, но в любом направлении можно также применять волокна с высокими характеристиками, а в другом направлении - волокна с несколько сниженными механическими характеристиками. Ткань может быть сбалансированной, что означает, что в обоих направлениях проходит приблизительно одинаковое количество волокон, но может быть и несбалансированной или иметь структуру однонаправленного характера. Подходящие примеры приведены, например, в ЕР 11144740 В1. Волокна могут присутствовать в форме мононитей или в форме пучков крученой или некрученой пряжи.

Предпочтительно, работу начинают с пакетом из множества уложенных в стопку волокнистых слоев. Когда используются однонаправленные слои, направление волокон в каждом слое предпочтительно разворачивают на угол, например, 90° относительно направления волокон в примыкающем слое или слоях. В специальном варианте направление волокон в пакете распределено равномерно. Это позволяет получить в процессе формовки более изотропное распределение прилагаемых сил и, следовательно, объект с более гомогенными свойствами.

Волокнистый слой может состоять только из волокон или из волокон и связующего в количество до 50% по массе, например, подходящего полимера, выполняющего роль матрицы, в которую внедрены волокна. Термин «связующее» здесь относится к материалу, который полностью или частично охватывает волокна и удерживает их связанными друг с другом во время обработки и после нее. Связующим может быть материал матрицы, но им может быть и полоса клея, расположенная под углом к направлению волокон. Связующее может наноситься в одной из различных форм, например, как пленка, или как расплав полимера, суспензия или раствор. Связующее распределяется между волокон лишь в некоторых участках или гомогенно. Можно использовать комбинацию разных связующих. Подходящие связующие описаны, например, в EP 0191306 В1, ЕР 1170925 А1 и ЕР 0683374 В1.

Предпочтительно, связующее является термореактивным или термопластичным полимерным материалом или их смесью, и деформация при разрыве материала больше, чем максимальная деформация при растяжении волокон, когда слои подвергаются формовке для получения изогнутого объекта. Примером такой максимальной деформации может служить следующий факт: при формировании полусферы из плоских слоев волокна будут деформироваться не более чем на коэффициент 1/2π, что приблизительно соответствует коэффициенту растяжения 1,6.

Соответствующими полимерными связующими, например, являются упомянутые в WO 91/12136 А1 (стр. 15-21). Виниловые эфиры, ненасыщенные полиэфиры и эпоксидные смолы используются предпочтительно как термореактивные полимеры. Предпочтительно, термопластичными связующими являются, например, полиуретан, полимеры винила, полиакрилаты, полиолефины или термопластичные блок-сополимеры, такие как блок-сополимеры полиизопрен-полиэтилен-бутен-полистирола или полистирол-полиизопрена. В особом варианте связующее состоит по существу из термопластичного эластомера, который предпочтительно покрывает отдельные нити в волокнах и имеет модуль упругости при растяжении (определяемый по стандарту ASTM D638 при 25^оС) менее 40 МПа. Такое связующее позволяет получить слой с высокой гибкостью и объект, в котором соединяются жесткость и прочность. Для формирования таких объектов как каски, которые должны обеспечивать защиту от разных объектов, такие как пули, предпочтительно используется связующее с большей жесткостью; альтернативно, в пакет добавляется материал, повышающий жесткость изогнутого объекта.

В качестве связующего в слое волокон можно использовать пленку, предпочтительно из термопластичного материала, например, полиолефина, полипропилена или их сополимеров, политетрафторэтилена, полиэфиров, полиамидов или полиуретанов, предпочтительно из полиэтилена, точка плавления которого предпочтительно ниже точки плавления волокон, и эта пленка плавится при температуре, при которой происходит изготовление объекта, при этом материал пленки полностью или частично охватывает или покрывает волокна. Подходящие пленки имеют толщину менее чем 20, 15 или даже 10 мкм. Такие пленки также могут наноситься на внешние слои стопки однонаправленных волокнистых слоев, которые уже содержат связующее, например материал матрицы.

Предпочтительно, количество связующего в волокнистом слое не превышает 30% по массе, более предпочтительно, не превышает 25, 20 или даже 15% по массе, поскольку наибольшее влияние на механические или баллистические свойства объекта оказывают волокна.

В особом варианте волокнистый слой содержит только волокна, которые до или во время осуществления способа по настоящему изобретению частично плавятся и сплавляются поверхностями. Этот процесс также известен как спекание. Такие волокна остаются натянутыми, что позволяет не утратить или существенно не ухудшить их хорошие механические свойства в результате молекулярной релаксации. Такие объекты со спеченными волокнистыми слоями обладают высокой прозрачностью для радарного излучения и, следовательно, пригодны для использования в качестве обтекателей антенн РЛС, которые также сильно изогнуты в двух направлениях.

Пакет может состоять из множества волокнистых слоев так, чтобы получить требуемую толщину. В способе по настоящему изобретению в принципе возможно множество различных конфигураций и комбинаций волокон в этих волокнистых слоях. К возможным вариантам относятся ткани, нетканый материал с произвольно или однонаправлено ориентированными волокнами. Это является преимуществом перед известным способом, где формовку осуществляют почти исключительно за счет плоскостного сдвига, что становится трудным, когда в исходном материале имеется более чем одно направление волокон. Особенно, когда в отдельных слоях, которые составляют пакет, имеется более двух направлений волокон, становится почти невозможно получить не имеющие морщинистости объекты известным способом. В способе по настоящему изобретению нет ограничений на количество направлений волокон. Наоборот, многочисленность направлений волокон является преимуществом, поскольку в результате получается объект с гомогенными свойствами.

Для так называемых баллистических объектов, например касок, которые предназначены для остановки пуль, предпочтительно использовать относительно тонкие индивидуальные волокнистые слои, например однонаправленные слои. По существу, более тонкие слои дают лучшие результаты, чем пакет из меньшего числа более толстых слоев при равном общем весе. Предпочтительно, отдельный волокнистый слой тоньше, чем 0,1 мм, более предпочтительно, тоньше, чем 0,05 мм, и еще более предпочтительно, тоньше, чем 0,03 мм.

Пакет волокнистых слоев может быть свободной стопкой, в которой слои не связаны друг с другом, а также может быть листом, в котором слои прикреплены друг к другу, например, в результате предшествующей стадии, на которой свободные слои соединяют друг с другом, например, клеем, и/или спрессовывая слои при повышенной температуре ниже точки плавления волокон. В последнем случае способ по настоящему изобретению также предпочтительно содержит стадию, на которой слои спрессовывают при повышенной температуре ниже точки плавления волокон. Эта стадия может следовать непосредственно за стадией приложения растягивающего напряжения или может полностью или частично совпадать с ней. Скрепление свободно уложенных в стопку волокнистых слоев может осуществляться за счет связующего, имеющегося в этих слоях, за счет упомянутого выше спекания или за счет наличия в пакете дополнительных слоев, например, клеевого слоя, например, в форме пленки, как описано выше.

Требуемому количеству уложенных в стопку волокнистых слоев с требуемым направлением волокон придают требуемую форму путем деформирования ее при повышенной температуре (термическая деформация). Такая деформация может осуществляться с использованием подходящих известных технологий, например, формование в нагретой пресс-форме и, при необходимости, на дополнительной мастер-модели. Здесь волокнистые слои размещают над отверстием в поддерживающей поверхности, в частности, над отверстием пресс-формы, и прижимают для предотвращения проскальзывания снаружи отверстия к опорной поверхности с помощью прижима с замкнутой границей. «Прижимание без проскальзывания» здесь означает прижимание к опорной поверхности с такой силой, что при усилиях, воздействующих на прижатые волокнистые слои и создающих растягивающее напряжение в волокнистых слоях, как будет описано ниже, эти волокнистые слои остаются в положении и, в отличие от известных процессов, почти не втягиваются в пресс-форму или вообще не втягиваются в нее. Предпочтительно, максимальное втягивание таково, что не более 30%, предпочтительно, не более 20% удлинения, которому должны подвергнуться волокнистые слои при термической деформации, возникает за счет выскальзывания волокнистых слоев из-под прижима, и, следовательно, по меньшей мере 70%, предпочтительно 80% удлинения возникает за счет вытягивания волокон.

Затем штамп требуемой формы подводят к волокнистым слоям под прямым углом и вталкивают в отверстие, при этом штамп прилагает силу к той части слоев, которая находится внутри замкнутой границы прижима, по существу перпендикулярно плоскости, определенной этой границей. Таким образом, волокна подвергаются растягивающему напряжению.

Перед зажатием в прижиме волокнистые слои доводят до температуры, например, в печи, которая ниже точки плавления полимера волокон; альтернативно, волокна доводят до требуемой температуры после зажатия, например, инфракрасным нагреванием или горячим воздухом. Предпочтительно, эта температура равна температуре штампа и пресс-формы, если они используются, как будет определено ниже.

Штамп и пресс-форма, если они используются, доведенные до температуры, которая находится между температурой не более чем на 10°С выше точки плавления полимера волокон и температурой не более чем на 20°С, предпочтительно, не более чем 15°С ниже этой точки плавления. Благодаря контакту нагретого штампа с внешним волокнистым слоем этот слой и следующие слои принимают температуру между точкой плавления полимера волокон и температурой не более чем на 20°С ниже этой точки.

Штамп может иметь более высокую температуру, чем точка плавления полимера волокон, поскольку точка плавления полимера волокон растет при их натяжении, что и происходит, когда штамп с усилием проталкивают в отверстие.

Сила, приложенная штампом к волокнистым слоям, создает растягивающее напряжение волокон, которое, если оно достаточно велико, инициирует необратимую деформацию или вытягивание волокон в указанном диапазоне температур. Для этого приложенное напряжение должно составлять 5-90% от предела прочности на разрыв волокон. Таким образом, сила, которая должна прилагаться штампом к пакету, определяется количеством волокон в слоях и их пределом прочности на разрыв. Предпочтительно, приложенное напряжение составляет 10 или даже 20% от предела прочности на разрыв волокон и не более 80% или даже 70% от этого предела. Более высокое напряжение препятствует релаксации волокон.

Процесс вытягивания будет проходить тем быстрее, чем ближе температура к реальной точке плавления полимера волокон, которая является температурой плавления при приложенном напряжении, и чем выше приложенное к волокнам напряжение. Соответственно, чем медленнее происходит процесс вытягивания, тем больше риск молекулярной релаксации в волокнах, которая оказывает вредное влияние на прочность и модуль упругости волокон и, следовательно, на свойства формируемого объекта. Температура, превышающая реальную точку плавления, приводит к утрате волокнами высоких свойств, а приложенное напряжение, превышающее предел прочности на разрыв волокон, приводит к разрыву волокон.

В конкретном варианте способа по настоящему изобретению волокнистые слои защищают от втягивания в пресс-форму, наматывая волокна в разных направлениях вокруг прочной рамы для формирования разных слоев. Если рама не деформируется, приложенное растягивающее напряжение приведет лишь к вытягиванию намотанных волокон и дополнительного прижима не требуется.

Вышеприведенные сведения позволят специалисту выбрать подходящую комбинацию температуры и натяжения волокно так, чтобы адекватно вытянуть волокна за адекватный период времени. Требуемая деформация и вытягивание обычно занимают 1-40 мин, предпочтительно 2-30 мин, для пакета, содержащего волокна, выполненные из ультравысокомолекулярного полиэтилена, в зависимости от температуры, растягивающего напряжения и степени требуемой деформации.

Если пакет, применяемый в способе по настоящему изобретению, является панелью слоев, прикрепленных друг к другу, например, предварительно спрессованным пакетом, использование штампа и пресс-формы, имеющих ответную форму, является факультативным. Преимуществом использования пресс-формы и обработки давлением является дополнительное улучшение свойств полученного объекта. Если используется пакет в форме свободной стопки слоев, предпочтительно использовать имеющую ответную форму пресс-форму так, чтобы на следующей стадии, которая также может частично совпадать со стадией вытягивания волокон растягивающим напряжением, этот пакет обрабатывался давлением в комбинации штампа и пресс-формы при повышенной температуре, не превышающей точки плавления волокон, в результате чего будет получен объект, в котором волокнистые слои скреплены или соединены друг с другом. Давление, прилагаемое к пакету, может меняться в широких пределах, например от приблизительно 0,1 МПа до приблизительно 30 МПа. Чем выше давление, тем лучше результаты.

После формовки и факультативной обработки давлением, во избежание нежелательных процессов релаксации волокон и для достижения улучшенной размерной точности объекта, объект предпочтительно охлаждают, удерживая штамп на месте, предпочтительно, пока температура объекта не опустится ниже приблизительно 80°С.

Дополнительным преимуществом способа по настоящему изобретению является то, что процесс вытягивания еще более повышает механические свойства волокон, особенно, если не допускать релаксации.

Еще одним преимуществом является то, что способ по настоящему изобретению легко позволяет одновременно изготавливать множество продуктов из одного пакета с помощью составных штампа и пресс-формы. В известном способе волокнистые слои интенсивно смещаются во время движения штампа. Если из одного пакета одновременно изготавливать несколько изделий, деформация слоев в пакете окажет негативное влияние на качество сформированного объекта. Таким образом, способ по настоящему изобретению позволяет одновременно изготавливать несколько объектов из одного пакета с более высоким качеством и с меньшими краевыми потерями материала.

Объект, изготовленный способом по настоящему изобретению, отличается от объектов, изготовленных известным способом, где в качестве механизмов деформации используются затягивание в пресс-форму, усилие сдвига и сдвиг, более гомогенной структурой. Объект не имеет морщинистости, что означает, что он не имеет или почти не имеет морщин, и углы между волокнами в двух смежных слоях меньше отличаются друг от друга в разных точках объекта. В известных объектах можно наблюдать отчетливые различия в этих параметрах, вызванные неравномерным вытягиванием и деформацией волокнистых слоев в пресс-форме под прижимом и в результате сдвига и проскальзывания, которые приводят к отсутствию гомогенности в свойствах объекта.

Следовательно, настоящее изобретение также относится к объекту, изогнутому в одном или более направлении, полученному способом по описанному выше изобретению.

Отличительным признаком настоящего изобретения является то, что волокна растягиваются во время процесса формовки. Во время этого растяжения диаметр волокна уменьшается, поскольку объем волокна остается неизменным. Отличительным признаком объекта, полученного способом по настоящему изобретению, является то, что средний диаметр волокон в объекте меньше, чем средний диаметр волокон в исходном пакете. Диаметр волокон обычно имеет статистический разброс. Средний диаметр здесь определяется как диаметр, общий для большинства волокон. Другими словами, это диаметр, при котором пик на графическом представлении статистического распределения диаметров волокон является наивысшим (гистограмма диаметров нити). Распределение диаметров нити волокна можно определить, например, оптическими технологиями в комбинации с анализом изображений, например, на автоматизированном проекционном микроскопе OFDA 100, в соответствии с инструкциями поставщика Hornik Fibertech (CH). В случае прессованной панели волокнистых слоев или сформированного объекта можно подготовить дисковидный образец, на котором в сечении в микроскопе, например в оптическом или электронном микроскопе, видны диаметры волокон.

Объект, изогнутый в одном или более направлении, полученный способом по настоящему изобретению, в разных местах имеет разные средние диаметры в соответствии с вышеприведенным определением, при этом разница между наибольшей и наименьшей средними величинами составляет по меньшей мере 7% (что соответствует 15% разнице в удлинении). Наибольшая измеренная величина в этом случае практически равна исходной величине среднего диаметра волокон в пакете слоев волокон. Это особенно относится к случаю, когда объект получен из стопки волокнистых слоев, которые перед приложением растягивающего напряжения содержали волокна одного определенного среднего диаметра. Таким образом, настоящее изобретение относится также к изогнутому объекту, содержащему волокна с такой разницей в диаметрах. Предпочтительно эта разница составляет более 10%, более предпочтительно - более 15% (что соответствует приблизительно 30% разнице в удлинении), а наиболее предпочтительно - более 25%.

Claims (15)

1. Способ изготовления объекта, изогнутого в одном или более направлении, из пакета, содержащего по меньшей мере один уложенный в стопку слой, содержащий полимерные волокна, путем его деформирования при повышенной температуре, отличающийся тем, что к волокнам прикладывают растягивающее напряжение при температуре между точкой плавления волокон при приложенном напряжении и температурой на 20°С ниже этой точки плавления, при этом растягивающее напряжение достаточно велико, чтобы вытягивать волокна.

2. Способ по п,1, в котором температура лежит между точкой плавления волокон при приложенном растягивающем напряжении и температурой на 15°С ниже этой точки плавления.

3. Способ по п.1 или 2, в котором растягивающее напряжение составляет 5-90% от предела прочности волокон на разрыв.

4. Способ по п.1, в котором волокнами являются полиэтиленовые волокна с пределом прочности на разрыв по меньшей мере 2 ГПа и модулем упругости при растяжении по меньшей мере 50 ГПа.

5. Способ по п.4, в котором волокна в слое расположены по существу параллельно.

6. Способ по п.5, в котором волокна в слое ориентированы под углом к направлению волокон в смежном слое.

7. Способ по п.6, в котором пакет содержит по меньшей мере три слоя, и направления волокон равномерно распределены по 360°.

8. Способ по п.1, в котором слои содержат от 0 до 50% по массе связующего для волокон относительно общего количества волокон и связующего.

9. Способ по п.8, в котором количество связующего не превышает 25% по массе.

10. Способ по любому из п.8 или 9, в котором связующим является полиэтиленовая пленка.

11. Способ по п.1, в котором объектом является каска или куполообразный предмет.

12. Способ по п.1, в котором растягивающее напряжение прикладывают путем крепления границы пакета, при этом к участку слоев, расположенных внутри внешней границы, прикладывают силу, направленную перпендикулярно плоскости, определенной внешней границей.

13. Объект, полученный способом по любому из предшествующих пунктов.

14. Объект по п.13, представляющий собой каску.

15. Не имеющий морщинистости объект, изогнутый в одном или более направлениях, содержащий по меньшей мере один слой с полимерными волокнами, при этом в разных участках указанного объекта волокна имеют разную величину среднего диаметра, причем разница между наибольшей и наименьшей средними величинами составляет по меньшей мере 7%.