MX2008007115A - Tela multiaxial para aplicaciones balisticas - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con telas multiaxiales quecomprendes una primera capa que comprende una pluralidad de primeros hilos que están substancialmente paralelos en una primera dirección;una segunda capa que comprende una pluralidad de segundos hilos que están substancialmente paralelos en una segunda dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos;por lo menos una capa de red de fibra;una tercera capa de hilo que comprende una pluralidad de terceros hilos que están substancialmente paralelos en una tercera dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos y los segundos hilos;una cuarta capa de hilo que comprende una pluralidad de cuartos hilos que están substancialmente paralelos en una cuarta dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros, segundos y terceros hilos;y un hilo transversal entrelazado transversalmente dentro de la tela multiaxial en donde cada capa puede ser arreglada en cualquier orden secuencial y estar cubierta opcionalmente con un polímero de alta viscosidad que tiene una Tg en el intervalo de aproximadamente -40 hasta aproximadamente 0ºC, y una viscosidad de fusión de esquileo cero de aproximadamente 2x106 hasta aproximadamente 1013 poises a 20ºC.

Description

TELA MULTIAXIAL PARA APLICACIONES BALÍSTICAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una tela multiaxial útil en aplicaciones balísticas. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Blindajes balísticos corporales personales, particularmente chalecos, cascos, y otros artículos, están formados generalmente de materiales que sirven para prevenir la penetración de una bala u otro proyectil, y de cualquier otro objeto que sean aplicados enérgicamente al blindaje, tal como un cuchillo. Estos artículos son utilizados principalmente por las fuerzas armadas, pero también tienen aplicaciones policíacas y civiles. Hay una demanda creciente para mejorar el desgaste y la eficacia total de los sistemas de blindajes utilizados por soldados y oficinas de policía en ambientes agresivos. El grosor y peso total de sistemas de blindajes pueden ocasionar desgaste , pero la reducción de estos parámetros en sistemas conocidos actualmente puede comprometer la eficacia del blindaje contra la penetración. Las telas conocidas para aplicaciones balísticas incluyen aquellas que tienen por lo menos dos capas que tienen fibras unidireccionales de manera que las fibras en la segunda capa son oblicuas a las fibras en la primera capa. Ver, por ejemplo, Solicitud de Patente Norteamericana Nos. 2002/0164911, 2003/0228815, y 2005/0081571. Ref.: 192529 Construcciones similares se han impregnado con un material de unión. Ver, solicitud de Patente Norteamericana No. 2004/0045428 y Patente Norteamericana No. 6,238,768. La patente Norteamericana 5,160,776 describe un compuesto que tiene por lo menos una capa que es red de ciertos filamentos de alta resistencia en un material de matriz. La Patente Norteamericana No. 4,183,993 describe el uso de laminados en una tela de refuerzo unidireccional que incluye una tela de hilo tejida de punto por trama formado de una multiplicidad de puntos de tejido de punto por trama y una multiplicidad de inserciones de urdimbre que extienden longitudinalmente paralelas sostenidas en la tela tejida de punto por trama. La Patente Norteamericana 5,935,678 describe una estructura de laminado balístico en forma de hoja que incluye un primero y un segundo arreglos de fibras atadas orientadas unidireccionalmente . El segundo arreglo de fibras atadas es doblado transversalmente en un ángulo al primer arreglo de fibras atadas. En esta construcción, una película polimérica reside entre el primero y segundo arreglos doblados transversalmente de fibras atadas para adherir el primero y segundo arreglos de fibras atadas juntas sin penetración substancial de la película dentro de las fibras atadas. La patente Norteamericana No. 5,677,029 describe un artículo de balística que tiene por lo menos una capa fibrosa y por lo menos una capa polimérica que está en contacto con y se a une a toda o una porción de la capa fibrosa. Ciertas telas que contienen ambas capas tejidas y o tejidas también son conocidas. Ver, solicitud de Patente Norteamericana No. 2004/0132368. Existe una necesidad por telas y artículos balísticos con funcionamiento mejorado. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se proporcionan telas multiaxiales que comprenden: una primera capa que comprende una pluralidad de primeros hilos que están substancialmente paralelos en una primera dirección, una segunda capa que comprende una pluralidad de segundos hilos que están substancialmente paralelos en una segunda dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos, por lo menos una capa de red de fibra, una tercera capa de hilo que comprende una pluralidad de terceros hilos que están substancialmente paralelos en una tercera dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos y los segundos hilos, una cuarta capa de hilo que comprende una pluralidad de cuartos hilos que están substancialmente paralelos en una cuarta dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros, segundos y terceros hilos, y un hilo transversal entrelazado transversalmente dentro de la tela multiaxial en donde cada capa puede ser arreglada en cualquier orden secuencial y estar cubierta opcionalmente con un polímero de alta viscosidad que tiene una Tg en el intervalo de aproximadamente -40 hasta aproximadamente 0°C, y una viscosidad de fusión de esquileo cero de aproximadamente 2xl06 hasta aproximadamente 1013 poises a 20°C. También se proporcionan prendas y artículos que comprenden tales telas y el método de hacer tales telas. La descripción general anterior y la descripción detallada siguiente son ejemplares y explicativas solamente y no son restrictivas de la invención, de acuerdo a lo definido en las reivindicaciones anexas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las modalidades se ilustran en la figura anexa para mejorar la comprensión de conceptos de acuerdo a lo presentado aquí . La FIG. 1 incluye una ilustración del uso de múltiples capas unidireccionales y fibras transversales en la construcción de una tela multiaxial. Las personas experimentadas en la técnica aprecian que los objetos en la figura son ilustrados por simplicidad y claridad y no han sido necesariamente presentados a escala.

Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los objetos en la figura se pueden exagerar en relación con otros objetos para ayudar a mejorar la comprensión de las modalidades. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En algunas modalidades, la invención se refiere a una tela multiaxial que comprende: una primera capa que comprende una pluralidad de primeros hilos que están substancialmente paralelos en una primera dirección, una segunda capa que comprende una pluralidad de segundos hilos que están substancialmente paralelos en una segunda dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos, por lo menos una capa de red de fibra, una tercera capa de hilo que comprende una pluralidad de terceros hilos que están substancialmente paralelos en una tercera dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos y segundos hilos, una cuarta capa de hilo que comprende una pluralidad de cuartos hilos que están substancialmente paralelos en una cuarta dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros, segundos y terceros hilos, y un hilo transversal entrelazado transversalmente dentro de la tela multiaxial en donde cada capa puede ser arreglada en cualquier orden secuencial y estar cubierta opcionalmente con un polímero de alta viscosidad que tenga una Tg en el intervalo de aproximadamente -40 hasta aproximadamente 0°C, y una viscosidad de fusión de esquileo de aproximadamente 2xl06 hasta aproximadamente 1013 a 20°C. En ciertas modalidades, por lo menos una de las primera, segunda, tercera y cuarta capas de hilo comprende fibra de aramida. Una fibra de aramida preferida es poli (p-fenilen tereftalamida) . En algunas modalidades, por lo menos una de las primera, segunda, tercera y cuarta capas de hilo comprende fibra de polipiridazol . Un polipiridazol preferido es in polipiridobisimidazol . Un polipiridazol preferido es poli [2, 6-diimidazo [4, 5-b: 4, 5-e] -piridinileno-1, 4- ( 2 , 5-dihidroxi) fenileno) . En algunas modalidades, por lo menos una capa de la red de fibra es fieltro de aramida. En ciertas modalidades, la aramida es poli (p-fenilen tereftalamida) . En ciertas modalidades, el fieltro de aramida comprende fibras discontinuas de poli (p-fenilen terftalamida) . Los hilos transversales apropiados incluyen los que comprenden poliéster, polietileno, poliamida, aramida, poliareneazoles, polipiridazoles, o fibra de polipiridobisimidazol . En algunas modalidades, por lo menos una capa de red de fibra tejida es una estructura reticulada, o tejida o no tejida.

También se proporcionan prendas y artículos que comprenden una tela descrita aquí. En algunas modalidades, la invención también se relaciona con un método de producir una tela que comprende: proporcionar una primera capa que comprende una pluralidad de primeros hilos que están substancialmente paralelos en una primera dirección, proporcionar una segunda capa que comprende una pluralidad de segundos hilos que están substancialmente paralelos en una segunda dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos, proporcionar por lo menos una capa de red de fibra, proporcionar una tercera capa de hilo que comprende una pluralidad de terceros hilos que están substancialmente paralelos en una tercera dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos y a los segundos hilos, proporcionar una cuarta capa de hilo que comprende una pluralidad de cuartos hilos que están substancialmente paralelos en una cuarta dirección y desviados o descentrados con respecto al primero, segundo y tercer hilos, consolidar las capas dentro de una estructura de hoja consolidada y unir múltiples estructuras de hoja consolidadas juntas. La presente invención puede ser entendida más fácilmente por referencia a la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas e ilustrativas que forman una parte de esta descripción. Debe ser entendido que el alcance de las reivindicaciones no está limitado a los dispositivos, métodos, condiciones o parámetros específicos descritos y/o mostrados aquí, y que la terminología utilizada aquí es con el fin de describir modalidades particulares a modo de ejemplo solamente y no está previsto para ser limitante de la invención reivindicada. También, de acuerdo a lo utilizado en la especificación incluyendo las reivindicaciones anexas, las formas singular "un," "una" y "la" incluye el plural, y la referencia a un valor numérico particular incluye por lo menos ese valor particular, a menos que el contexto dicte claramente lo contrario. Cuando un intervalo de valores es expresado, otra modalidad incluye desde un valor particular y/o hasta el otro valor particular. De forma similar, cuando se expresan los valores como aproximaciones, mediante el uso del antecedente "aproximadamente," será entendido que el valor particular forma otra modalidad. Todos los intervalos son inclusivos y combinables. De acuerdo a como se ha utilizado aquí, el término "descentrado" significa simplemente no directamente sobre la parte superior. El término "desviado" cuando se refiere a dos pluralidades de hilo significa que las pluralidades se encuentran en diferentes ángulos en relación uno con otro. Cualquier ángulo que proporcione funcionamiento aceptable puede ser utilizado. Una persona experimentada en la técnica es capaz de determinar desviación óptima para una construcción particular. Por ejemplo, con dos capas, las pluralidades pueden estar en 0 grados y 90 grados. Otros ejemplos son 0 grados/45 grados/90grados y 0 grados/45 grados/90 grados/45 grados . Ejemplos de fibras apropiadas para el uso en las capas incluyen las elaboradas de un polímero tal como un poliolefina (por ejemplo, polietileno o polipropileno), poliimida, poliéster, poli (vinil alcohol), polibenzazoles, tales como polibenzimidazol (PBI), poliaramida, tal como poli (parafenileno tereftalamida) vendida por E. I. du Pont de Nemours and Company (DuPont), Wilmington, DE bajo el nombre comercial KEVLAR®, y polipiridazoles, tales como el polipiridobisimidazol disponible de Magellan Systems international, Richmond VA bajo el nombre comercial M5®. La tenacidad de una fibra debe ser por lo menos aproximadamente 900 MPa de conformidad con ASTM D-885 con el fin de proporcionar resistencia de penetración balística superior. Preferiblemente, una fibra también tiene un módulo de por lo menos aproximadamente 10 GPa. Cuando el polímero es poliamida, se prefiere aramida. "Aramida" significa una poliamida en donde por lo menos 85% de los enlaces de amida (-CO-NH-) se unen directamente a eos anillos aromáticos. Las fibras apropiadas de aramida se descrien en Man-Made Fibers - Science and Technology, volumen 2, sección titulada Fiber-Forming Aromatíc Polyamides página 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968. Las fibras de Aramida, también, se describen en las Patentes Norteamericanas No. 4,172,938; 3,869,429; 3,819,587; 3,673,143; 3,354,127; y 3,094,511. Se pueden utilizar aditivos con la aramida y se ha encontrado que hasta tanto como 10 por ciento, en peso, de otro material polimérico puede ser mezclado con la aramida o que los copolímeros se pueden utilizar teniendo tanto como 10 por ciento, en peso, de otra diamina substituida para la diamina de la aramida o tanto COTLO 10 por ciento de otro cloruro de diácido substituido para el cloruro de diácido o la aramida. La aramida preferida es una para-aramida y poli (p-fenilen tereftalamida) (PPD-T) se prefiere la para-aramida. PPD-T significa el homopolímero que resulta aproximadamente de la polimerización mol-por-mol de p-fenilen diamina y cloruro de tereftaloil y, también, copolímeros que resultan de la incorporación de cantidades pequeñas de otras diaminas con la p-fenilen diamina y de cantidades pequeñas de otros cloruros de diácido con el cloruro de tereftaloil. Como regla general, otras diaminas y otros cloruros de diácido se pueden utilizar en cantidades hasta tanto como aproximadamente 10 por ciento mol de la p-fenilen diamina o el cloruro de tereftaloil, o tal vez ligeramente más arriba, siempre que solamente las otras diaminas y cloruros de diácido no tengan ningún grupo reactivo que interfiera con la reacción de polimerización. PPD-T, también, significa copolímeros que resultan de la incorporación de otras diaminas aromáticas y otros cloruros de diácido aromáticos tal como, por ejemplo, cloruro de 2,6-naftaloil o cloruro de cloro- o diclorotereftaloil ó 3,4-diaminodifenileter . Cuando el polímero es poliolefina, se prefieren polietileno o polipropileno. Polietileno significa un material de polietileno predominantemente lineal de preferiblemente más de un millón de peso molecular que pueda contener cantidades menores de cadena ramificada o comonómeros que no exceden 5 unidades de modificación por 100 átomos de carbono de cadena principal, y que también puedan contener mezclados con los mismos no más de aproximadamente 50 por ciento en peso de uno o más aditivos poliméricos tales como alqueno-1-polímeros, particularmente polietileno de baja densidad, propileno, y similares, o aditivos de peso molecular bajo tal como antioxidantes, lubricantes, agentes de detección ultravioleta, colorantes y similares que son comúnmente incorporados. Tal polímero se conoce comúnmente como polietileno de cadena extendida (ECPE, por sus siglas en inglés) . De manera similar, el polipropileno es preferiblemente un material de polipropileno predominantemente lineal de más de un millón de peso molecular. Las fibras de poliolefina lineales de alto peso molecular están disponibles en el comercio. La preparación de fibras de poliolefina se discute en la Patente Norteamericana No 4,457,985. Los polímeros de Poliareneazol, tales como polibenzazoles y polipiridazoles, pueden ser producidos al reaccionar una mezcla de ingredientes secos con una solución de ácido polifosfórico (PPA). Los ingredientes secos pueden comprender monómeros que forman azoles y polvos de metal. Los lotes de estos ingredientes secos pesados exactamente se pueden obtener a través del empleo de por lo menos algunas de las modalidades preferidas de la presente invención. Los monómeros que forman azoles ejemplares incluyen 2,5-dimercapto-p-fenileno diamina, ácido tereftálico, bis- (ácido 4-benzoico) , oxi-bis (ácido 4-benzoico) , ácido 2,5-dihidroxitereftalico, ácido isoftalico, ácido 2,5-piridodicarboxílico, ácido 2 , 6-naftalenodicarboxílico, ácido 2, 6-quinolinodicarboxílico, 2, 6-bis (4-carboxifenil) piridobisimidazol, 2,3,5,6 tetraaminopiridina, 4 , 6-diaminoresorcinol , 2 , 5-diaminohidroquinona, 1,4-diamino-2 , 5-ditiobenceno, o cualquier combinación de los mismos. Preferiblemente, los monómeros que forman azoles incluyen 2 , 3, 5, 6-tetraminopiridina y ácido 2 , 5-dihidroxitereftalico . En ciertas modalidades, se prefiere que los monómeros que forman azoles sean fosforilatados . Preferiblemente, los monómeros que forman azoles fosforilatados se polimerizan en la presencia de ácido poli fosfórico y un catalizador metálico. Los polvos metálicos se pueden emplear para ayudar a construir el peso molecular del polímero final. Los polvos metálicos incluyen típicamente polvo de hierro, polvo de estaño, polvo de vanadio, polvo de cromo, y cualquier combinación de los mismos. Los monómeros que forman azoles se mezclan y después la mezcla es reaccionada con ácido polifosfórico para formar una solución de polímero de poliareneazol. Se puede agregar ácido polifosfórico adicional a la solución de polímero si se desea. La solución de polímero típicamente es extruída o hilada a través de una boquilla o hilera para preparar o hilar el filamento. Polibenzoxazol (PBO) y polibenzotiazol (PBZ) son dos polímeros apropiados de polibenzazol. Estos polímeros se describen en la solicitud del PCT No. WO 93/20400. El Polibenzoxazol y polibenzotiazol se hacen preferiblemente de unidades repetitivas de las estructuras siguientes : Mientras que los grupos aromáticos mostrados unidos a los átomos de nitrógeno pueden ser heterocíclicos, son preferiblemente carbocíclicos; y mientras que pueden ser sistemas policíclicos fusionados o sin fusionar, son preferiblemente anillos de seis miembros solos. Mientras que el grupo mostrado en la cadena principal de los bis-azoles es el grupo para-fenileno preferido, ese grupo puede ser substituido por cualquier grupo orgánico divalente el cuál no interfiere con la preparación del polímero, o ningún grupo en todos. Por ejemplo, ese grupo puede ser alifático hasta para doce átomos de carbono, tolueno, bifenileno, éter bis-fenileno, y similares. El polibenzoxazol y polibenzotiazol utilizados para hacer fibras de esta invención deben tener por lo menos 25 y preferiblemente por lo menos 100 unidades repetitivas. La preparación de los polímeros e hilado de esos polímeros se describe en la solicitud de patente del PCT mencionada anteriormente No. WO 93/20400. Las fibras hechas de los polímeros poli (piridazol) son apropiadas para utilizarse en la presente invención. Estos polímeros incluyen poli (piridimidazol) , poli (piridotiazol ) , poli(piridoxazol), poli (piridobisimidazol ) , poli (piridobistiazol) , y poli (piridobisoxazol) . El Poli (piridobisimidazol ) es un polímero de barra rígida que es de alta resistencia. La fibra de poli (piridobisimidazol) puede tener una viscosidad inherente de por lo menos 20 dl/g o por lo menos de 25 dl/g o por lo menos 28 dl/g. Tales fibras incluyen la fibra PIPD (también conocida como fibra M5® y fibra hecha de poli [2,6-diimidazo [4,5-b:4,5-e] -piridinileno-1, 4(2,5-dihidroxi) fenileno) . La fibra PIPD se basa en la estructura: La fibra de poli (piridobisimidazol) puede ser distinguida de la fibra de PBI o fibra de poli (benzimidazol) bien conocida disponible en el comercio en que esa fibra de poli (benzimidazol) es un poli (bibenzimidazol) . La fibra de Poli (bibenzimidazol) no es un polímero de barra rígida y tiene baja resistencia de fibra y bajo módulo de tensión cuando se compara con poli (piridobisimidazoles) . Las fibras de PIPD se han reportado por tener el potencial para tener un módulo promedio de aproximadamente 310 GPa (2100 gramos/denier ) y unas tenacidades promedio de hasta aproximadamente 5.8 GPa (39.6 gramos/denier). Estas fibras se han descrito por Brew, et al., Composites Science and Technology, 1999, 59, 1109; Van der Jagt and Beukers, Polymer 1999, 40, 1035; Sikkema, Polymer 1998, 39, 5981; Klop and Lammers, Polymer, 1998, 39, 5987; Hageman, et al, Polymer 1999, 40, 1313. Las telas, artículos, prendas, y similares pueden tener capas adicionales o pueden tener telas descritas aquí adyacentes a otras telas u hojas. Las estructuras de fibra de alto rendimiento pueden tomar muchas formas telas como tejido de punto, tela plana, estructuras de un tejido, hojas unidireccionales, hojas multidireccionales (aquellas, por ejemplo, que tienen fibras entrecruzadas en un ángulo entre aproximadamente 20 y 90 grados), una capa no tejida (por ejemplo, fieltro), o incluso como fibras solas. Una estructura de fibra puede tomar la forma de más de 10, 20, 40, ó 60 capas de estructuras individuales de la fibra de esta invención. Algunas capas se pueden tratar con un polímero. Las capas tratadas se pueden colocar en la parte trasera, lejos del punto de impacto, o se pueden colocar en medio, o en cualquier otra forma con el fin de optimizar el funcionamiento en el blindaje corporal. La concentración de polímero puede ser la misma para cada una de las capas tratadas, o puede variar de capa a capa para proporcionar una variación deseada de rigidez a través del empaque. Las capas tratadas pueden ser utilizadas en empaques que consisten de tipos de estructuras de tela que pueden variar de capa a capa. El blindaje corporal protector es una aplicación importante para esta invención. La estructura de fibra de alto rendimiento puede ser manufacturada dentro del blindaje corporal por un proceso de elaboración de chaleco estándar tal como cosido. El blindaje corporal es construido por los fabricantes con el fin de satisfacer resistencia de penetración, traumatismo contuso, y otros requerimientos de acuerdo a lo establecido por el instituto nacional de justicia vía NIJ 100-98. De conformidad con NIJ 100-98, la manera en la cual los paneles balísticos están ensamblados en una sola unidad difiere de un fabricante a otro. En algunos casos, las capas múltiples son cosidas al bies alrededor del borde completo del panel; en otros, las capas son cosidas juntas en varias ubicaciones. Algunos fabricantes ensamblan las telas con un número de filas de costura vertical u horizontal; algunos pueden incluso acolchar el panel balístico entero. No existe ninguna evidencia que la costura dañe las prometrodacles de resistencia balística de un panel. En cambio, la costura tiende a mejorar el funcionamiento total, especialmente en casos de golpe contundente, dependiendo del tipo de tela utilizado . En algunas modalidades de esta invención, uno o más, adhesivos de polímero de alta viscosidad con temperaturas de transición vitrea bajas están cubiertos sobre o impregnados dentro de una estructura de fibra. El adhesivo de polímero de gran viscosidad puede ser referido diversamente como polímero o adhesivo. También, cuando el término impregnado es utilizado, debe ser entendido que también es previsto para abarcar revestimiento. La excelente resistencia balística se preserva mientras se mejora la resistencia a golpes contundentes. La deformación de superficie trasera (BFD) es un indicador de golpe contundente, es decir, cuanto más baja es la BFD, es menor el trauma que sufriría una persona que usa un dispositivo protector. Un adhesivo líquido impregnado dentro de una estructura de fibra en niveles bajos está considerado esencialmente para actuar como intensificador de fricción al modificar la fricción de deslizamiento de los filamentos en el tejido bajo condiciones de impacto balístico. Además, tales materiales proporcionan una reducción en la deformación de la superficie trasera, mientras que retienen o mejoran ligeramente la resistencia balística a la penetración en un artículo tal como blindaje corporal. La BFD se expresa en milímetros (mm) . En algunas modalidades, la presente invención también es un artículo que comprende una o más capas de una estructura de fibra de alto rendimiento impregnada (o cubierta) con aproximadamente 1 a 15 por ciento en peso de un adhesivo de alta viscosidad con una Tg entre aproximadamente -40°C y 0°C. Las temperaturas de transición vitrea fueron medidas utilizando calorimetría de exploración diferencial (DSC) en índices de calentamiento de 10°C/min. El punto central de la transición fue elegido como Tg. La Tg se expresa en °C a través de la especificación. Generalmente, los adhesivos líquidos se prefieren a los adhesivos sólidos. Las matrices de adhesivo sólido pueden resultar en resistencia de penetración balística reducida, al igual que otros aditivos más duros y así como sistemas que son demasiado duros o demasiado altos en fricción debido a la presencia de aproximadamente 15 % en peso o más del aditivo adhesivo. De acuerdo a lo discutido más adelante, se espera tal comportamiento para fricción muy alta y rigidez en telas impregnadas como cuando múltiples capas son afectadas por proyectiles de la alta velocidad. Con respecto a la respuesta de las telas con adhesivos de baja Tg durante el impacto, es importante considerar la dependencia del índice de tensión de estos sistemas. Una forma para entender esto experimentalmente es aplicar métodos mecánicos dinámicos dependientes de la frecuencia. Para probar, telas de soporte de vidrio inerte se impregnan con ya sea poli (vinilpropionato) (PVP) o con poli (hexilmetacrilato) (PHM). El PHM se deposita fuera de la solución con tolueno y el tolueno es extraído. Estas muestras se utilizan en el análisis mecánico dinámico (DMA) dependiente de la frecuencia. El experimento y equipo son estándares y son descritos en "Use of a Dynamical Mechanical Analizar to Study Sipported Polymers" Starkweather, H. W., Giri, M. R., J. Appl . Polim. Sci. 1982, 27, 1243. Las transiciones vitreas dependientes de la frecuencia se resuelven como máximos en pérdida de señal. Tomando los extremos de frecuencia, a 0.1 Hz y 30 Hz la Tg en PHM se encuentra en el intervalo desde -18.5°C hasta -2°C, respectivamente. Sobre el mismo intervalo de frecuencia, la Tg para PVP se encuentra en el intervalo desde 3°C hasta 12.5° . Esto corresponde a la activación de energía de 40 kcal/mol y 65 kcal/mol para PHM y PVP, respectivamente. Los índices de tensión muy altos del evento balístico contribuyen a una alta frecuencia equivalente de deformación (>>105 Hz) . Este índice de tensión elevado convierte fácilmente PVP y PHM del líquido a la fase sólida vidriosa. Por ejemplo, a 105 Hz, la Tg basada en esta energía de activación para el PHM sería cambiada a 25°C. Este valor muestra que incluso el PHM está bien en la fase vidriosa a temperatura ambiente bajo altos índices de tensión inducidos por impacto balístico. La Tg del adhesivo de alta viscosidad utilizado en esta invención cae en el intervalo de aproximadamente -40 hasta aproximadamente 0°C y preferiblemente en el intervalo de aproximadamente -35 hasta aproximadamente -10°C. Para estos materiales, los altos índices de tensión del evento balístico son suficientes para cambiar esta Tg dependiente de la frecuencia sobre la temperatura ambiente, convirtiendo los adhesivos viscosos en sólidos vidriosos rígidos. Debido a la Tg baja y la naturaleza "fluida", estos adhesivos proporcionan telas flexibles para hacer chalecos protectores que son cómodos bajo condiciones estáticas. Si la transición vitrea está debajo de aproximadamente -40°C, los índices de tensión no son bastante altos para convertir el sistema en una fase vidriosa . De acuerdo a lo observado anteriormente, en algunas modalidades preferidas, los adhesivos deben ser fluidos de polímero de alta viscosidad. No deben ser sólidos elásticos, polímeros de peso molecular muy alto, sólidos elásticos semi-cristalinos, o sólidos elásticos reticulados. Los polímeros, tales como éstos, pueden reducir resistencia a la penetración y serán rígidos, de tal modo causando una reducción en la comodidad. Además, los adhesivos sólidos aplicados a niveles bajos, especialmente, no serán auto-reparables y perderán eficacia una vez que la tela se deforme substancialmente. Estos adhesivos de alta viscosidad imparten fricción moderada a relativamente alta. Para los adhesivos de alta viscosidad que tienen una Tg en el intervalo de aproximadamente -40°C hasta aproximadamente 0°C, la fricción elevada sobre una muestra de control de tela seca se correlaciona bien con el BFD y contribuye a una ventaja de funcionamiento. La viscosidad del aditivo impregnado también se correlaciona con la rigidez de la tela. Además a la Tg, los aditivos utilizados en esta invención también pueden estar caracterizados por su peso molecular (Mw) y viscosidad. Los pesos moleculares son pesos promedio y típicamente determinados por cromatografía de impregnación de gel. El peso molecular del polímero de fluido viscoso puede, por ejemplo, estar en el intervalo de aproximadamente 20,000 hasta 400,000 g/mol (20,000 hasta 100,000 en algunas modalidades) . El intervalo de viscosidad deseada para los polímeros de fluidos viscosos es aproximadamente 2xl06 hasta aproximadamente 1013 poises. La viscosidad se mide típicamente a temperatura ambiente, pero generalmente, las viscosidades de los adhesivos sujetos de acuerdo a lo previsto aquí son demasiado altas a temperatura ambiente para ser medidas por técnicas estándares. En este caso, la viscosidad es estimada mediante la extrapolación de la viscosidad de fusión de alta temperatura, la caracterización del índice de flujo de fusión u otra caracterización reológica cualitativa. Un método típico aplicado para caracterización de viscosidad de esquileo cero de fluidos de polímero es reometría de cono y placa o viscometría capilar. Una viscosidad baja fuera del intervalo anterior reducirá típicamente el funcionamiento, tal como en el caso de los fluidos de siloxano con baja Tg, incluso aquellos con Mws altos. Estos materiales reducen la fricción debido a la lubricación. Esto se ha correlacionado con funcionamiento balístico pobre de acuerdo a lo descrito por Briscoe, B. J. , Motamedi, F. "The ballistic characteristics of aramida fabrics: the incluence of inteface friction", Wear 1992 158 (1-2) , 229) . Los adhesivos líquidos con prometrodades adecuadas se pueden formar de muchas maneras incluyendo tal como una suspensión, emulsión o polimerización de fusión y en la forma de mezcla o un copolímero. Ejemplos de polímeros útiles co o adhesivos de alta viscosidad aquí incluyen poli (vinilo propionato) , poli (hexil metacrilato), poli ( isopropil acrilato) , y copolímero etileno/metil acrilato (en donde el contenido de etileno es 38 por ciento en peso y el contenido de metil acrilato es 62 por ciento en peso) . Los adhesivos de alta viscosidad con prometrodades de flujo y módulo distintamente diferentes de los elastómeros sólidos fueron impregnados en telas balísticas. Deseablemente un alto nivel de tanto resistencia de penetración balística y deformación de superficie trasera (una medición de golpe contundente) fue encontrada en el intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 15 % en peso de nivel de aditivo en tela de poliaramida dependiendo de cuántas capas fueron tratadas. Se cree que este tipo de sistema proporcionaría ahorros de peso de aproximadamente 20 - 30% comparado a la densidad de área necesitada para proporcionar la protección de golpe contundente satisfactoria en chalecos de tela funcionando actualmente. Los adhesivos de alta viscosidad como los utilizados en esta invención tienen una temperatura de transición vitrea Tg que les permite proporcionar un desempeño de adhesivo líquido deseado en esta invención, y controlar la deformación de la superficie trasera a través de los efectos de viscosidad y fricción en una estructura de fibra. Para propósitos de la presente, el término "fibra" se define como un cuerpo macroscópicamente homogéneo relativamente flexible, que tiene una alta proporción de longitud a anchura a través de su área seccionada transversalmente perpendicular a su longitud. La sección transversal representativa de la fibra puede ser de cualquier forma, pero es típicamente redonda. Aquí, el término "filamento" o "filamento continuo" se utiliza intercambiablemente con el término "fibra". De acuerdo a como se ha utilizado aquí, el término "fibras discontinuas" se refiere a fibras que se cortan a una longitud deseada o fibras que ocurren naturalmente con o naturalmente tienen una proporción menor de longitud a anchura a través de su área de sección transversal perpendicular a su longitud cuando se compara con filamentos. La longitud puede variar desde aproximadamente 0.1 pulgadas ( 0.254cm) hasta varios metros. En algunas modalidades, la longitud es desde 0.1 pulgadas ( 0.254cm) hasta aproximadamente 8 pulgadas (20.32cm) . Las fibras discontinuas artificiales se cortan a una longitud apropiada para procesar en algodón, lana o equipo que teje hilo de lana. Las fibras discontinuas pueden tener (a) substancialmen--e longitud uniforme, (b) longitud variable o aleatoria, o (c) subconjuntos de fibras discontinuas que tienen longitud substancialmente uniforme y las fibras discontinuas en los otros subconjuntos que tienen longitudes diferentes, con las fibras discontinuas en los subconjuntos mezclados juntos formando una distribución substancialmente uniforme. En algunas modalidades, las fibras discontinuas apropiadas tienen una longitud de 1 a 30 centímetros. Las fibras discontinuas hechas por procesos discontinuos cortos resultan en una longitud de fibra de 1 a 6 centímetros. Las fibras discontinuas se pueden hacer por cualquier proceso. Las fibras discontinuas pueden ser formadas mediante estiramiento que rompe fibras continuas resultando en fibras discontinuas con secciones deformadas que actúan como pliegues. Las fibras discontinuas se pueden cortar de fibras de estiramiento continuas que utilizan un cortador giratorio o un cortador de guillotina resultando en fibra discontinua recta (es decir, no ondulada) , o adicionalmente corte de fibras continuas onduladas que tienen un pliegue con forma de diente de sierra a lo largo de la longitud de la fibra discontinua, con una frecuencia de pliegue (o repitiendo la curva) de no más de 8 pliegues por centímetro. Las fibras discontinuas rotas por estiramiento pueden ser elaboradas rommetrondo una fibra o un atado de filamentos continuos durante una operación de ruptura por estiramiento que cuenta una o más zonas de ruptura que están a una distancia prescrita que crea una masa variable aleatoria de fibras que tienen una longitud de corte promedio controlada por el ajuste de la zona de ruptura. Las fibras discontinuas de esta invención se pueden convertir en hilos utilizando los procesos de hilatura en anillo discontinua corta y larga tradicionales que son suficientemente conocidos en el arte previo. Para hilado de un sistema de algodón, discontinuo corto se utilizan típicamente longitudes de fibra desde 1.9 a 5.7 centímetros. Para hilado de un sistema de lana o estambre discontinuo largo, se utilizan típicamente fibras de hasta 16.5 cm. Sin embargo, no se tiene previsto que esto sea una limitación para hilado en anillo debido a que los hilos también pueden ser hilados utilizando hilado de chorro de aire, hilado de extremo abierto, y muchos otros tipos de hilado los cuales convierten la fibra discontinua en hilos utilizables. Las fibras discontinuas rotas por estiramiento tienen típicamente una longitud de hasta 17.8 cm de largo y pueden ser de 38.1 cm elaboradas utilizando el atado tradicional de filamentos rotos por estiramiento hasta procesos discontinuos sofisticados. Las fibras discontinuas que tienen longitudes máximas de hasta aproximadamente 51 cm son posibles por medio de procesos de acuerdo a lo descrito por ejemplo en la solicitud de Patente del PCT No WO 0077283. Los hilos son así elaborados mediante fibras consolidadas en el hilo bobinado utilizando entramados de filamentos con chorros de aire contando con una tenacidad en el intervalo de 3 a 7 gramos por decitex. Estos hilos pueden tener torsiones secundarias, es decir, pueden ser torcidos después de la formación para impartir más tenacidad al hilo, en este caso la tenacidad puede encontrarse en los 10 a 18 gramos por intervalo de denier (en este caso, 9 a 17 gramos por dtex) . Las fibras discontinuas rotas por estiramiento no requieren normalmente ondularse porque el proceso imparte un grado de ondulación dentro de la fibra. El término filamento continuo se refiere a una fibra flexible que tiene un diámetro relativamente chico y cuya longitud es mayor que las indicadas para las fibras discontinuas. Las fibras de filamento continuas pueden ser convertidas a hilos de múltiples filamentos mediante procesos suficientemente conocidos para las personas experimentadas en la técnica. Las telas de esta invención pueden adquirir numerosas configuraciones, incluyendo, pero no limitado a, telas tejidas e hiladas o estructuras no tejidas. Tales configuraciones de tela son suficientemente conocidas por las personas experimentadas en la técnica. Por tela "no tejida" significa una red de fibras, incluyendo bloques de fibra, fieltro, unidireccionales (si están contenidas dentro de una resina de matriz), y similares.

Por tela "tejida" significa una tela tejida que utiliza cualquier tejido de tela, tal como tejido liso, tejido de pata de gallo, tejido en cesta, ligamento raso, zarga, y similares.

Los tejidos lisos y zarga son considerados que son los tejidos mas comunes utilizados en el comercio. La invención es ejemplificada por los siguientes ejemplos que no intentan limitar el alcance de la invención. Ejemplos Ejemplo comparativo 1 En el ejemplo comparativo 1, las capas de tela multiaxial son elaboradas de hilo de filamento continuo de alta tenacidad de poli (p-fenileno terftalamida) de 930 dtex con una densidad lineal de 1.66 dtex por filamento, disponible de E . I. DuPont de Nemours and Company bajo la marca registrada Kevlar® 129. Cada capa de tela está constituida con cuatro conjuntos de hilos paralelos en 7.1 extremos por centímetro arreglados en diferentes ángulos y unidos juntos mediante un conjunto de bajo denier y baja tenacidad de hilo de polietileno formado en bucle. La densidad superficial de cada capa de tela multiaxial es aproximadamente 0.28 kg/m2. La resistencia a la tensión de los cuatro conjuntos de hilos utilizados en la tela multiaxial es 24.3 gramos/dtex, y la densidad de la fibra es 1.44 gramos/cm3. La estabilidad de la capa de tela multiaxial es pobre. Los hilos en la capa de tela multiaxial pueden ser distorsionados y empujarse a un lado por la penetración de un objeto punzante. Diecisiete capas de tela multiaxial de aproximadamente de tamaño de 38.1 cm x 38.1 cm (15" x 15") son cosidas juntas alrededor del borde y con un punto cruzado para formar una estructura compuesta con una densidad superficial total de aproximadamente 4.8 kg/m2. El ensamble después es probado contra balas 357 mag por estándar balístico NIJ 0101.04 para el nivel II para ambas balística V50 y deformación de superficie trasera. Se espera que los resultados, especialmente la deformación de la superficie trasera de la estructura compuesta del ejemplo sean pobres debido a la baja estabilidad de la estructura de las capas de tela . Ejemplo comparativo 2 En el ejemplo comparativo 2, las capas de tela tejida son elaboradas con hilo de filamento continuo de alta tenacidad de poli (p-fenileno terftalamida) de 930 dtex con una densidad lineal de 1.66 dtex por filamento, disponible de E . I. DuPont de Nemours and Company bajo la marca registrada Kevlar® 129. Cada capa de tela está constituida con un tejido plano de 7.1 extremos por centímetro en ambas direcciones trama y urdimbre.

La densidad superficial de la capa de tela tejida es aproximadamente 0.132 kg/m2. La resistencia a la tensión de los hilos utilizados en la tela tejida es 24.3 gramos/dtex, y la densidad de la fibra es 1.44 gramos/cm3. La estabilidad de la capa de tela tejida es relativamente pobre. Los hilos en la capa de tela tejida pueden ser distorsionados y empujadas hacia un lado por la penetración de un objeto punzante. Treinta y seis capas de la tela tejida de aproximadamente 38.1 cm x 38.1 cm (15" x 15") de tamaño son cosidas juntas alrededor del borde y con un punto cruzado para formar una estructura compuesta con una densidad superficial total de aproximadamente 4.8 kg/m2. El ensamble después es probado contra balas 357 mag para el estándar balístico NIJ 0101.04 para el nivel II para ambas balística V50 y deformación de superficie trasera. Se espera que los resultados, especialmente la deformación de la superficie trasera de la estructura compuesta del ejemplo sean pobres debido a la baja estabilidad de la estructura de las capas de tela. Ejemplo 1 En el ejemplo 1 , las capas compuestas se elaboran de hilo de filamento continuo de alta tenacidad de poli (p-fenileno terftalamida) de 930 dtex con una densidad lineal de 1.66 dtex por filamento, disponible de E . I. DuPont de Nemours and Company bajo la marca registrada Kevlar® 129. Cada capa de tela es constituida con un primero y un segundo conjuntos de hilos paralelos en 7.1 extremos por centímetro dispuestos en diferentes ángulos, un tercer conjunto de hilos de una red de fibras de tela tejida de 7.1 extremos por centímetro en ambos sentidos trama y urdimbre, y un cuarto y un quinto conjuntos de hilos paralelos en 7.1 extremos por centímetro dispuestos en diferentes ángulos, y después unidos juntos mediante un conjunto de bajo denier y baja tenacidad de hilo de polietileno en forma de bucle. La densidad superficial de La capa compuesta de esta invención es aproximadamente 0.412 kg/m2. La resistencia a la tensión de los cuatro conjuntos de hilos utilizados en la capa compuesta es 24.3 gramos/dtex, y la densidad de la fibra es 1.44 gramos/cm3. La estabilidad estructural de la capa de tela compuesta de esta invención es buena. Doce capas de la capa compuesta de esta invención con aproximadamente 38.1 cm x 38.1 cm (15" x 15") de tamaño son cosidas juntas alrededor del borde y con un punto cruzado para formar una estructura compuesta con una densidad superficial total de aproximadamente 4.9 kg/m2. El ensamble después es probado contra balas 357 mag por estándar balístico NIJ 0101.04 para el nivel II para ambas balística V50 y deformación de superficie trasera. Se espera que la balística V50 sea buena, y se espera que la deformación de la superficie trasera de la estructura compuesta del ejemplo deba ser debajo de 44 mm y mucho mejor que la descrita en los ejemplos comparativos 1 y 2.

Ejemplo 2 En el ejemplo 2, las capas compuestas de esta invención fueran elaboradas de hilo de filamento continuo de alta tenacidad de poli (p-fenileno terf talamida) de 930 dtex con una densidad lineal de 1.66 dtex por filamento, disponible de E. I. DuPont de Nemours and Company bajo la marca registrada Kevlar® 129. Cada capa de tela se construye con un primero y un segundo conjuntos de hilos paralelos en 7.1 extremos por centímetro dispuestos en diferentes ángulos, un tercer conjunto de hilos de una red de fibras de tela tejida de 7.1 extremos por centímetro en ambos sentidos trama y urdimbre, y un cuarto y un quinto conjuntos de hilos paralelos en 7.1 extremos por centímetro dispuestos en diferentes ángulos, y después unidos juntos por un conjunto bajo denier y baja tenacidad de hilo de polietileno que forma bucles. La densidad superficial de la capa compuesta de esta invención es aproximadamente 0.412 kg/m2. La resistencia a la tensión de los cuatro conjuntos de hilos utilizados en la capa compuesta es 24.3 gramos/dtex, y la densidad de la fibra es 1.44 gramos/cm3. La capa compuesta es revestida adicionalmente con aproximadamente 5 % en peso de un polímero de alta viscosidad que tiene una Tg en el intervalo de -40° hasta aproximadamente 10°C con una viscosidad de fusión de esquileo cero de 2 x 106 hasta aproximadamente 1013 poises a 20°C, y un peso molecular de aproximadamente 20,000 hasta 100,000. La densidad superficial de cada capa compuesta revestida es aproximadamente 0.432 kg/m2. La estabilidad estructural de la capa de tela compuesta de esta invención es muy buena. Once capas de la capa compuesta revestida de esta invención con aproximadamente 38.1 cm x 38.1 cm (15" x 15") de tamaño son cosidas juntas alrededor del borde y con un punto cruzado para formar una estructura compuesta con una densidad superficial total de aproximadamente 4.8 kg/m2. El ensamble después es probado contra balas 357 mag por estándar balístico NIJ 0101.04 para el nivel II para ambas balística V50 y deformación de superficie trasera. Se espera que los resultados, especialmente la deformación de la superficie trasera de la estructura compuesta del ejemplo deben ser muy buenos, se considera bueno abajo de 44 mm, y mucho mejor que los resultados descritos en los ejemplos comparativos 1 y 2. Debe ser apreciado que ciertas características se encuentran, para clarificar, aquí descritas en el contexto de modalidades separadas, también pueden ser suministradas en combinación en una sola modalidad. En cambio, varias características que son, para abreviar, descritas en el contexto de una sola modalidad, también pueden ser suministradas por separado o en cualquier subcombinación . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (1)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Una tela multiaxial caracterizada porque comprende: una primera capa que comprende una pluralidad de primeros hilos que están substancialmente paralelos en una primera dirección, una segunda capa que comprende una pluralidad de segundos hilos que están substancialmente paralelos en una segunda dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos, por lo menos una capa de red de fibra que es fieltro, una estructura tejida o una estructura tejida de punto, una tercera capa de hilo que comprende una pluralidad de terceros hilos que están substancialmente paralelos en una tercera dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros hilos y segundos hilos, una cuarta capa de hilo que comprende una pluralidad de cuartos hilos que están substancialmente paralelos en una cuarta dirección y desviados o descentrados con respecto a los primeros, segundos y terceros hilos, y un hilo transversal entrelazado transversalmente dentro de la tela multiaxial en donde cada capa puede ser arreglada en cualquier orden secuencial y una o más capas están impregnadas o cubiertas con un polímero de alta viscosidad que tenga una Tg en el intervalo de aproximadamente -40 hasta aproximadamente 0°C, y una viscosidad de fusión de esquileo cero de aproximadamente 2xl06 hasta aproximadamente 1013 a 20°C. 2. La tela de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos una de la primera, segunda, tercera y cuarta capas de hilo comprenden fibra de aramida. 3. La tela de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la fibra de aramida es poli (p-fenileno terftalamida) . 4. La tela de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos la primera, segunda, tercera y cuarta capas de hilo comprenden fibra de polipiridazol. 5. La tela de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el poliridazol es un polipiridobisimidazol . 6. La tela de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque es poli [2 , 6-diimidazo [ , 5-b : 4 , 5-e] -piridinileno-1, 4- (2, 5-dihidroxi) fenileno) . 7. La tela de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el fieltro de aramida comprende fibra discontinua de poli (p-fenileno tereftalamida) . 8. La tela de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el hilo transversal comprende fibra de poliéster, polietileno, poliamida, poliareneazoles, polipiridazoles, o polipiridobisimidazol. 9. La tela de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos una capa está cubierta con un polímero de alta viscosidad que tiene una Tg en el intervalo de -40 hasta aproximadamente 0°C, y una viscosidad de fusión de esquileo cero de aproximadamente 2xl06 hasta aproximadamente 1013 poises a 20°C. 10. Una prenda caracterizada porque comprende la tela de conformidad con la reivindicación 1. 11. Un artículo caracterizado porque comprende la tela de conformidad con la reivindicación

1.