MX2008008465A

MX2008008465A - Placas delanteras contenidas, placas blindadas para vehiculo y cascos.

Info

Publication number: MX2008008465A
Application number: MX2008008465A
Authority: MX
Inventors: Ashok Bhatnagar; David A Hurst; Lori L Wagner
Original assignee: Honeywell Int Inc
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2009-03-04
Also published as: KR20090026243A; ATE512346T1; IL192503A0; CA2635118A1; IL192503A; BRPI0620761A2; EP1989502B1; CA2635118C; KR101420107B1; ES2366546T3; US7718245B2; EP1989502A2; US20080139071A1; JP5221511B2; JP2009524005A; WO2008105754A3; RU2008130995A; WO2008105754A2; CN101443623A

Abstract

Se proporcionan laminados de telas con resistencia balística. Más específicamente, se proporcionan compuestos con resistencia balística, resistentes a la delaminación, reforzados. Los materiales y artículos con resistencia balística, resistentes a la delaminación pueden ser reforzados por diversas técnicas, que incluyen la costura de uno o más paneles con resistencia balística con un hilo de alta resistencia, la fusión de los bordes de un panel con resistencia balística a las áreas reforzadas que pueden haberse deshilachado durante los procedimientos normales de corte, la envoltura de uno o más paneles con una o más envolturas fibrosas tejidas o no tejidas, y combinaciones de estas técnicas. Los paneles con resistencia balística, resistentes a la delaminación además pueden incluir por lo menos una placa rígida unida a éstos para mejorar el desempeño de la resistencia balística.

Description

PLACAS DELANTERAS CONTENIDAS, PLACAS BLINDADAS PARA VEHÍCULO Y CASCOS ANTECEDENTE DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a laminados de tela que tienen excelentes propiedades de resistencia balística. Más específicamente, la invención pertenece a compuestos con resistencia balística, resistentes a la delaminación, reforzados .

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Son conocidos los artículos con resistencia balística1 que contienen fibras de alta resistencia que tienen excelentes propiedades contra proyectiles deformables. Los artículos como balas, chalecos a prueba de balas, cascos, paneles de vehículos y miembros estructurales de equipo militar son normalmente hechos de telas compuestas de fibras de alta resistencia. Las fibras de alta resistencia convencionalmente usadas incluyen fibras de polietileno, fibras de para-aramida como puede ser poli ( fenilendiamina tereftalamida) , fibras de grafito, fibras de nailon, fibras de vidrio, y similares. Para muchas · aplicaciones, como pueden ser chalecos o partes de chalecos, las fibras se pueden usar en tela tejida o de punto. Para muchas de las otras aplicaciones, las fibras están encapsuladas o incrustadas en un material matriz para formar telas ya sean rígidas o flexibles.

Son conocidas diversas construcciones con resistencia balística que son útiles para la formación de artículos como pueden ser cascos, paneles de vehículos y chalecos. Por ejemplo, las Patentes E.U.A. 4,403,012, 4,457,985, 4,613, 535, 4, 623, 574, 4, 650, 710, 4, 737, 402, 4, 748, 064, 5, 552, 208, 5, 587, 230, 6, 642, 159, 6, 841, 492, 6, 846, 758, todas las cuales se incorporan a la presente para referencia, describen compuestos con resistencia balística las cuales incluyen fibras de alta resistencia hechos de materiales como puede ser polietileno de peso molecular ultra-alto de cadena extendida. Estos compuestos presentan diversos grados de resistencia a la penetración por choque a alta velocidad de proyectiles como pueden ser balas, proyectiles, metralla y similares.

Por ejemplo, las Patentes E.U.A. 4,623,574 y 4,748,064 describen estructuras compuestas simples que contienen fibras de alta resistencia incrustadas en una matriz elastomérica . La Patente E.U.A. 4,650,710 describe la fabricación de un artículo flexible que contiene una pluralidad de capas flexibles, que contienen fibras de poliolefina de cadena extendida, de alta resistencia (ECP) . Las fibras de la red están recubiertas con un material elastomérico de módulo bajo. Las patentes E.U.A. 5,552,208 y 5,587,230 describe un artículo y método para hacer un artículo que contiene por lo menos una red de fibras de alta resistencia y una composición matriz que incluye un éster vinílico y ftalato de dialilo. La Patente E.U.A. 6,642,159 describe un compuesto rígido resistente al choque que tiene una pluralidad de capas fibrosas que contienen una red de filamentos colocados en una matriz, con capas elastoméricas entre ellos. El compuesto está enlazado a una placa dura para aumentar la protección contra proyectiles perforadores de blindaje.

Es bien conocido que un proyectil de punta pequeña pueda penetrar el blindaje desplazando las fibras lateralmente sin romperlas'. Por consiguiente, la resistencia a la penetración balística es directamente afectada por la naturaleza de la red de fibras. Por ejemplo, factores importantes que impactan las propiedades de resistencia balística son la tensión de una onda de fibra, periodicidad de los cruces en compuestos unidireccionales en estratos cruzados en, y los denier de hebra y fibra, fricción fibra a fibra, características de matriz y fuerzas de unión interlaminar .

Otro factor importante que afecta las propiedades de resistencia balística es la habilidad del material con resistencia balística para resistir la delaminación. En paneles balísticos compuestos comunes, el choque de un proyectil en las capas de tela balística pasan a través de algunas de las capas mientras las capas de tela circundantes son deformados o estirados, provocando que se deshilachen o sean delaminadas. Esta delaminación se puede limitar a un área pequeña, o se puede dispersar sobre un área grande, disminuyendo, significativamente las propiedades de resistencia balística del material, y reduciendo su habilidad para resistir el choque de proyectiles múltiples. Se sabe que esa delaminación también ocurre como un resultado de cortar las láminas de materiales con resistencia balística en formas o tamaños deseados, provocando que los bordes recortados se deshilachen, y por lo tanto comprometiendo las propiedades de estabilidad y resistencia balística del material. Por consiguiente, hay una necesidad en la técnica para solucionar cada uno de estos problemas.

La presente invención proporciona una solución a estos problemas. La presente invención proporciona materiales y artículos con resistencia balística, resistentes a la delaminación, que son reforzados mediante diversas técnicas, incluyendo la costura de uno o más paneles con resistencia balística con un hilo de alta resistencia, la fusión de los bordes de un panel con resistencia balística para reforzar las áreas que pueden deshilacharse durante procedimientos normales de corte, envolviendo uno o más paneles con una o más envolturas fibrosas tejidas o no tejidas, y la combinación de estas técnicas. La invención también proporciona uno o más paneles con resistencia balística incluyendo una o más placas rígidas unidas a ellos para mejorar el desempeño de resistencia balística, el cual también puede reforzarse con una o más de las técnicas antes mencionadas. La presente invención presenta una mejora sobre la Patente E.U.A. 5,545,455 la cual no describe materiales reforzados mediante la fusión de los bordes del panel, tampoco en la Patente E.U.A. 5,545,455 se describe la incorporación de dos envolturas fibrosas que están envueltas en direcciones diferentes. La Patente E.U.A. además no enseña estructuras que incorporen películas de polímero externas en sus paneles, ni las estructuras que tienen placas rígidas unidas a ellas. Se ha encontrado que los artículos formados de los materiales descritos en la presente tienen excelentes propiedades de resistencia balística y resistencia a la delaminación, las cuales son particularmente retenidas después de ser deformados por choques múltiples.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La invención proporciona un material con resistencia balística que consiste en: a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; la fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados están consolidados con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada superficie anterior y posterior de la red consolidada de fibras; b) una primera envoltura fibrosa rodeando el panel, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y c) una segunda envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.

La invención también proporciona un material con resistencia balística que consiste en: a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; la fibras tienen una composición matriz en ellas; la d pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados están consolidados con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) opcionalmente por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidad de fibras; b) por lo menos una capa rígida unida a la superficie anterior del panel; ' c) una primera envoltura fibrosa rodeando el panel, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y d) una segunda envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.

La invención también proporciona un método para producir material con resistencia balística que consiste en: a) formar por lo menos una superficie anterior una superficie y una o más bordes, el panel consiste en: i) Una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; la fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados están consolidados con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidad de fibras; b) moldear el panel en un artículo; c) rodear una primera envoltura fibrosa alrededor del panel moldeado, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y d) opcionalmente rodear una segunda envoltura fibrosa alrededor del panel moldeado, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.

La invención además proporciona un método para producir un material con resistencia balística que consiste en: a) formar por lo menos un panel que tenga una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; la fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolidada con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) por lo menos una capa de la película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidad de fibras ; b) moldear el panel; c) unir por lo menos una placa rígida a la superficie anterior del panel moldeado; d) rodear una primera envoltura fibrosa alrededor del molde, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y e) opcionalmente rodear una segunda envoltura fibrosa alrededor del panel moldeado, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.

La invención también proporciona un material con resistencia balística que consiste en: a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; la fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolidada con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) opcionalmente por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidad de fibras; y en donde uno o más bordes del panel están reforzados mediante la fusión de una parte del. panel en uno o más bordes; b) una primera envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y c) una segunda envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.

La invención además proporciona un material con resistencia balística que consiste en: a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; la fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolidada con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) opcionalmente por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidad de fibras; b) una primera envoltura fibrosa rodeando el panel, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y c) una segunda envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención proporciona compuestos de tela que tienen resistencia a la delaminación y penetración balística superior. Para los propósitos de la invención, los materiales de la invención que tienen resistencia de penetración balística superior describen aquellas que presentan propiedades excelentes contra los proyectiles deformables .

Los materiales, estructuras y artículos con resistencia balística de la invención contienen por lo menos un panel con resistencia balística, preferiblemente más de un panel arreglado en una pila. Cada panel con resistencia balística tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, en donde un panel en forma de cuadrilátero tiene cuatro bordes, un panel en forma de triangulo tiene tres bordes, etc. Cada panel contiene una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie. Las fibras adecuadas para usarse en la presente son fibras de alto módulo de tracción, de alta resistencia que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más. Las fibras tienen una composición matriz en ellas, y la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolidada con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras. Dependiendo de la modalidad, los paneles además pueden contener por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de fibras.

Cada panel distinto de la invención contiene una red consolidada de fibras, de capa simple, en una composición de polímero rígido o elastomérico, la composición de polímero rígido o elastomérico se refiere en la presente como una composición matriz. La red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra apiladas juntas, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras recubiertas con la composición matriz y preferiblemente, pero no necesariamente, arregladas en una serie considerablemente paralela, y las capas de fibras están consolidadas para formar la red consolidada de capa simple. La red consolidada puede también contener una pluralidad de hilos que están recubiertos con la composición matriz, formada en una pluralidad de capas y consolidada en una tela.

Para los propósitos de la presente invención, una "fibra" es un cuerpo' alargado cuya dimensión de longitud es mucho mayor que las dimensiones transversales de anchura y espesor. Las secciones transversales de las fibras que se usan en esta invención pueden variar ampliamente. Pueden ser circulares, planas u oblongas en la sección transversal. Por consiguiente, el termino fibra incluye filamentos, listones, cintas y similares que tienen sección transversal regular e irregular. También pueden ser de sección transversal irregular o regular multi- lobular que tienen uno o más lóbulos regulares o irregulares que se proyectan desde el eje lineal o i longitudinal de las fibras. Es preferible que las fibras sean de un lóbulo simple y tengan una sección transversal • considerablemente circular.

Como se usa en la presente una "hebra" es un filamento de fibras entrelazadas. Una "serie" describe un arreglo ordenado de fibras o hilos, y una "serie paralela" describe un arreglo ordenadamente paralelo de fibras o hilos. Una "capa" de fibra describe un arreglo plano de fibras o hilos tejidos o no tejidos. Como se. usa en la presente, una "tela" se puede referir ya sea a material tejido o no tejido. Una "red" de fibras indica una pluralidad de fibras interconectadas o capas de hilo. Una red de fibras puede tener diversas configuraciones. Por ejemplo, las fibras o hebras se pueden formar como un fieltro u otro, no tejido o tejido de punto, o formado en una red por medio de cualquier otra técnica común. De acuerdo con una configuración de red consolidada particularmente preferida, una pluralidad de capas de fibras se combina por lo cual cada capa de fibra contiene fibras alineadas unidireccionalmente en una serie de manera que sean considerablemente paralelas entre si a lo largo de una dirección de fibra común. Una "red consolidada" por lo tanto se describe una combinación consolidada de capas de fibra con la composición matriz. Como se usa en la presente, una estructura "una capa simple" se refiere a la estructura compuesta de una o más capas de fibra individuales que han sido consolidadas o unidas en una sola estructura unitaria. Por "consolidar" se entiende que el material matriz y cada capa de fibra individual están combinados mediante secado, enfriamiento, calentamiento, presión o una combinación de éstos, para formar la capa simple unitaria.

Como se usá en la presente, una "fibra de módulo de tracción elevado, de alta resistencia" es una que tiene una tenacidad preferida de por lo menos aproximadamente 7 g/denier o más, un módulo de tracción preferido de por lo menos aproximadamente 150 g/denier o más, ambos medidos mediante ASTM D2256 y preferiblemente una energía al rompimiento de por lo menos aproximadamente 8 J/g o más. Como se usa en la presente, el termino "denier" se refiere a la unidad de densidad lineal, igual a la masa en gramos por 9000 metros de fibra o hebra. Como se usa en la presente, el termino "tenacidad" se refiere al esfuerzo por tracción como fuerza (gramos) por unidad de densidad lineal (denier) de un ejemplar no esforzado. El "módulo inicial" de una fibra es la propiedad de un material representativo de su resistencia a la deformación. El termino "módulo de tracción" se refiere a la velocidad del cambio en tenacidad, expresada en gramos-fuerza por denier (g/d) al cambio en tensión, expresado como una fracción de la longitud de fibra original (pulg/pulg) .

Los materiales de fibra de módulo de tracción elevado, de alta resistencia particularmente adecuados incluyen fibras de poliolefina de cadena extendida, como pueden ser fibras de polietileno de peso molecular elevado, altamente orientadas, particularmente fibras de polietileno de peso molecular ultra alto, y fibras de polipropileno de peso molecular ultra alto. También son adecuadas las fibras de alcohol polivinilico de cadena extendida, fibras de poliacrilonitrilo de cadena extendida, fibras de para-aramida, fibras de polibenzasol, como puede ser polibenzoxasol (PBO) y fibras de polibenzotiasol (PBT) y fibras copoliéster de cristal liquido. Cada uno de estos tipos de fibra es convencionalmente conocido en la técnica.

En el caso del polietileno, las fibras preferidas son polietilenos de cadena extendida que tienen pesos moleculares de por lo menos 500, 000, preferiblemente de por lo menos un millón y más preferiblemente entre dos millones y cinco millones. Esas fibras de polietileno de cadena extendida (ECPE) pueden crecer en procesos de hilado en solución como los que se describen en las Patentes E.U.A. 4,137,394 o 4,356,138, las cuales se incorporan a la presente para referencia, o pueden ser hilados a partir de una solución para formar una estructura gel, como las que se describen en las Patentes E.U.A. 4, 551, 296 y 5, 006, 390, las cuales también se incorporan a la presente para referencia.

Las fibras de polietileno más preferidas para usarse en la invención son fibras de polietileno vendidas bajo la marca comercial Spectra® de Honeywell Internacional Inc. Las fibras Spectra® son bien conocidas en la técnica y se describen, por ejemplo, en las Patentes E.U.A de propiedad común 4,626,547 y 4,748,064 de Harpell, et al. Onza por onza, la fibra de alto rendimiento Spectra® es diez veces más fuerte que el acero, mientras que también es lo suficientemente ligera para flotar en el agua. Las fibras también poseen otras propiedades clave, incluyendo resistencia al choque, humedad, desgaste a los químicos y punción .

Las fibras de polipropileno adecuadas incluyen fibras de polipropileno de cadena extendida altamente orientadas (ECPP) como se describen en la Patente E.U.A. 4,413,110, la cual se incorpora a la presente para preferencia. Las fibras de alcohol polivinilico (PV-OH) se describen, por ejemplo, en las Patentes E.U.A. 4,440,711 y 4,599,267, las cuales se incorporan a la presente para preferencia. Las fibras adecuadas de poliacrilonitrilo (PAN) se describen, por ejemplo, en la Patente E.U.A. 4,535,027, la cual se incorpora a la presente para preferencia. Cada uno de estos tipos de fibras es conocido convencionalmente y se encuentran ampliamente disponibles comercialmente .

Las fibras de aramida (poliamida aromática) o para-aramida adecuadas se encuentran comercialmente disponibles y se describen, por ejemplo, en la patente E.U.A 3,671,542. Por ejemplo, los filamentos útiles de poli (p-fenileno tereftalamida) son producidos comercialmente por Dupont Corporation- bajo la marca comercial KEVLAR®. También útiles en la practica de esta invención son las fibras de poli (m-fenileno-isoftalamida) producidas comercialmente por Dupont bajo la marca NOMEX®. Las fibras adecuadas de polibenzasol para la práctica de esta invención están comercialmente disponibles y se describen por ejemplo en las Patentes E.U.A. 5,286, 833, 5, 296, 185, 5, 356, 584, 5, 534, 205 y 6, 040, 050, cada una de las cuales se incorpora a la presente para referencia. Las fibras preferidas de polibenzasol son fibras de la marca ZILON® de Toyobo Co. Las fibras adecuadas de copoliéster de cristal liquido para la práctica de esta invención están comercialmente disponibles y se describen por ejemplo, en las Patentes E.U.A. 3,975,487; 4,118,372 y 4,161,470, cada una de las cuales se incorpora a la presente para referencia.

Los otros tipos de fibras adecuadas para usarse en la presente incluyen fibras de vidrio, fibras formadas a partir de carbono, fibras formadas a partir de basalto u otros minerales, fibras M5® y la combinación de todos los materiales antes mencionados, todos los cuales están disponibles comercialmente. Las fibras M5® son fabricadas por Magellan Systems International de Richmond, Virginia y se describen, por ejemplo, en las Patentes E.U.A. 5, 674, 969, 5, 939, 553, 5, 945,537, y 6, 040, 478, cada una de las cuales se incorpóra a la presente para referencia. Las fibras específicamente preferidas incluyen fibras M5®, fibras Spectra® de polietileno, fibras poli (p-fenileno tereftalamida) y poli (p-fenileno-2, 6-benzobisoxasol) . Más preferiblemente, las fibras contienen fibras Spectra® de polietileno de módulo elevado, de alta resistencia.

Las fibras más preferidas para los propósitos de la invención son fibras de polietileno de cadena extendida de módulo de tracción elevado, de alta resistencia. Como se establece anteriormente, una fibra de módulo de tracción elevado, de alta resistencia es una que tiene una tenacidad preferida de aproximadamente 7 g/denier o más, un módulo de tracción preferido de aproximadamente 150 g/denier o más y una energía al rompimiento preferida de aproximadamente 8 J/g o más, cada una medida por medio de ASTM D2256. En la modalidad preferida de la invención, la tenacidad de las fibras debe ser de aproximadamente 15 g/denier o más, preferiblemente de aproximadamente 20 g/denier o más, más preferiblemente de aproximadamente 25 g/denier o más, y más preferiblemente de aproximadamente 30 g/denier o más. Las fibras de la invención también tienen un módulo de tracción preferido de aproximadamente 300 g/denier o más, más preferiblemente de aproximadamente 400 g/denier o más, más preferiblemente de aproximadamente 500 g/denier o más, más preferiblemente de aproximadamente 1,000 g/denier o más y más preferiblemente de aproximadamente 1,500 g/denier o más. Las fibras déla invención también tienen una energía al rompimiento preferida de aproximadamente 15 J/g o más, más preferiblemente de aproximadamente 25 J/g o más, más preferiblemente de aproximadamente 30 J/g o más, y más preferiblemente tienen una energía al rompimiento de aproximadamente 40 J/g o más. Estas propiedades combinadas de alta resistencia se obtienen empleando procesos bien conocidos de fibras crecidas en solución o en gel. Las Patentes E.U.A. 4,413,110, 4,440,711, 4, 535, 027, 4, 457, 985, 4, 623,547, 4, 650, 710 y 4, 748, 064 en general describen las fibras de polietileno de cadena extendida de alta resistencia preferidas empleadas en las presente invención.

Los compuestos de tela de la invención se pueden preparan usando una diversidad de materiales matriz incluyendo materiales matriz elastoméricos, de módulo bajo, y materiales matriz rígidos, de módulo elevado. El término "matriz" como se usa en la presente es bien conocido en la técnica, y se usa para representar un material aglomerante, como puede ser un material aglomerante polimérico, que enlace las fibras juntas después de la consolidación. El término "compuesto" se refiere a las combinaciones consolidadas de fibras con el material matriz. Los materiales matriz adecuados no incluyen exclusivamente materiales elastoméricos de módulo bajo que tengan un módulo de tracción inicial menor de aproximadamente 6,000 psi (41.3 MPa) , y materiales rígidos de módulo elevado que tengan un módulo de tracción inicial de por lo menos aproximadamente 300, 000 psi (2068 MPa), cada una medida en 37°C mediante ASTM D638. Como se usa a través de toda la presente, el termino módulo de tracción significa el módulo de elasticidad medido mediante ASTM 2256 para una fibra y mediante ASTM D638 para un material matriz.

Una composición matriz elastomérica puede contener una variedad de materiales poliméricos y no ' poliméricos . La composición matriz elastomérica preferida contiene un material elastomérico de módulo bajo. Para el propósito de esta invención, un material elastomérico de módulo bajo tiene un módulo de tracción, medido en aproximadamente 6,000 psi (41.4 MPa) o menos de acuerdo con los procedimientos de prueba ASTM D638. Preferiblemente, el módulo de tracción del elastómero es de aproximadamente 4,000 psi (27.6 MPa) o menos, más preferiblemente de aproximadamente 2400 psi (16.5 MPa) o menos, más preferiblemente 1200 psi (8.23 MPa) o menos, y más preferiblemente de aproximadamente 500 psi (3.45 MPa) o menos. La temperatura de transición vitrea (Tg) del elastómero es preferiblemente menos de aproximadamente 0°C, más preferiblemente menos de aproximadamente -40°C, y más preferiblemente menos de aproximadamente -50 °C. El elastómero también tiene un alargamiento al rompimiento preferido de por lo menos aproximadamente 50%, más preferiblemente de por lo menos aproximadamente 100% y más preferiblemente tiene un alargamiento al rompimiento de por lo menos aproximadamente 300%.

Una amplia variedad de materiales y fórmulas elastomericas que tienen un módulo bajo se pueden utilizar como la matriz. Ejemplos representativos de elastómeros adecuados tienen sus estructuras propiedades, formulas junto con procedimientos de reticulación resumidos en la Enciclopedia de Ciencia de Polímeros, Volumen 5. en la sección Elastómeros - Sintéticos (John Wiley & Sons Inc., 1964). Los materiales matriz elastoméricos, de módulo bajo preferido incluyen polietileno, polietileno reticulado, polietileno colorosulfinado (sic) , copolímeros de etileno, polipropileno, copolímero de propileno, polibutadieno, poliisopreno, caucho natural, copolímeros etileno-propileno, terpolímeros etileno-propieleno-dieno, polímeros de polisulfuro, elastómeros de poliuretano, policloropreno, poli cloruro de vinilo plastificado usando uno o más plastificadores que son bien conocidos en la técnica (como puede ser el ftalato de dioptilo) , elastómeros butadieno acrilonitrilo, poli ( isobutileno-co-isopreno) , poliacrilatos, poliésteres, poliésteres insaturados, poliéteres, fluoroelastómeros, elastómeros de silicona, copolimeros de etileno, elastómeros termoplásticos, fenólicos, polibutirales, polímeros epoxídicos, copolimeros estirenicos en bloque, como pueden ser los tipos de estireno-isopreno-estireno o estireno-butadieno-estireno, y otros polímeros de módulo bajo y copolimeros que pueden ser curados por debajo del punto de fusión de la fibra. También son preferidas las combinaciones de estos materiales, o combinaciones de materiales elastoméricos con uno o más termoplásticos.

Particularmente útiles son los copolimeros en bloque de dienos conjugados y monómeros aromáticos de vinilo. El butadieno e isopreno son elastómeros conjugados de dieno preferidos. El estireno, vinilo tolueno y t-butilo estireno son monómeros aromáticos conjugados preferidos. Los copolimeros en bloque incorporando poliisopropeno pueden ser hidrogenados para producir elastómeros termoplásticos que tengan segmentos de elastómero hidrocarburo saturados. Los polímeros pueden ser copolimeros tri-bloque simples del tipo A-B-A, copolimeros multi-bloque del tipo (AB)n (n=2-10) o copolimeros de configuración radial del tipo R-(BA)X (x=3-150) ; en donde A es un bloque de un monómero aromático de polivinilo y B es un bloque de un elastómero dieno conjugado. Muchos de estos polímeros son producidos comercialmente por Kraton Polymers de Houston, TX y se describen en el boletín "Caucho Termoplástico Kraton", SC-68-81. El polímero matriz más preferido contiene copolimeros estirénicos en bloque vendidos bajo la marca comercial Kraton® comercialmente producidos por Kraton Polymers.

Los materiales matriz rígidos, de módulo elevado preferidos útiles en la presente incluyen materiales como pueden ser el polímero de éster vinílico o un copolímero estireno-butadieno en bloque, y también mezclas de polímeros como pueden ser éster vinílico y ftalato de dialilo o fenol formaldehido y polivinilo butiral. Un material matriz rígido particularmente preferido para usarse en esta invención es un polímero termo fijo preferentemente soluble en disolventes saturados carbono-carbono como puede ser metil etil cetona, y que posean un módulo de tracción elevado cuando curan a por lo menos aproximadamente 1x10° psi (6895 MPa) medido mediante ASTM D638. Los materiales matriz rígidos particularmente preferidos son los que se describen en la Patente E.U.A 6,642,159, la cual se incorpora a la presente como referencia. Opcionalmente, un catalizador para curar la resina matriz también se puede usar. Los catalizadores adecuados, por ejemplo, incluyen tert-butil de perbenzoato 2, 5-dimetil-2, 5-di-2-etilexanoilperoxioxano, peróxido de benzoilo y las combinaciones de estos, esos catalizadores se usan típicamente junto con polímeros de matriz termo fijo.

Las propiedades de rigidez, choque y balística de los artículos formados a partir de los compuestos de tela de la invención son afectadas por el módulo de tracción del polímero matriz. Por ejemplo, la Patente E.U.A. 4,623,574 describe que los compuestos reforzados de fibra construidos con matrices elastoméricas que tienen módulos de tracción menores de aproximadamente 6000 psi(41,300 kPa) tienen propiedades balísticas superiores comparadas con los compuestos construidos con polímeros de módulos más elevados, y también comparados con la misma estructura de fibra sin una matriz. Sin embargo, los polímeros matriz de módulo de tracción bajo también producen compuestos de menor rigidez. Además, en ciertas aplicaciones, particularmente aquellas en las que un compuesto debe funcionar en ambos modos anti-balístico y estructural, se necesita una combinación superior de resistencia balística y rigidez. Por consiguiente, el tipo mas apropiado de polímero matriz para usarse variará dependiendo del tipo de artículo que se va a formar a partir de las telas de la invención. Con el fin de lograr un compromiso en ambas propiedades, una composición matriz adecuada puede combinar tanto materiales de módulo bajo como de módulo alto para formar una composición matriz simple. Como se describe anteriormente, la formación de las fibras de alta resistencia y las redes consolidadas de fibra de la invención son bien conocidas en la técnica, y además se describen, por ejemplo, en las Patentes E.U.A. 4,623,574, 4,748,064 y 6,642,159.

En las modalidades preferidas de la invención, el material con resistencia balística contiene una pila de una pluralidad de paneles distintos, es decir más de una red consolidada de capa simple, de fibras apiladas juntas, una sobre otra. Como se usa en la presente, el termino paneles "distintos" describe paneles separados y distintos, cada uno de los cuales puede o no ser idéntico entre sí, y en donde una combinación de paneles distintos colocados uno sobre otro forman una pila, la pila . tiene una superficie superior, una superficie inferior y uno o más bordes. En las modalidades preferidas de la invención, el material con resistencia balística o artículos con resistencia balística contienen desde aproximadamente 2 a aproximadamente 20 paneles distintos, más preferiblemente desde aproximadamente 4 a aproximadamente 12 y más preferiblemente desde aproximadamente 4 a aproximadamente 8 paneles distintos. Las dimensiones de los paneles pueden en general variar como se determina por medio del uso deseado, con los paneles individuales en una pila preferiblemente siendo considerablemente similares en tamaño y forma. Un panel pequeño puede tener dimensiones de aproximadamente 10" x 10" (25.4 cm x 25.4 cm) , mientras que los paneles grandes pueden tener dimensiones de aproximadamente 60" x 120" (152.4 cm x 304.8 cm) . Estas dimensiones son ejemplares y no se intenta que sean limitantes. Preferiblemente, cada panel de la pila contiene una red consolidada de fibras cuya red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie considerablemente paralela. Por consiguiente, el espesor del panel en general dependerá del número de capas de fibra incorporadas, junto con el espesor de capas de polímero externas opcionales y el espesor de la primera y segunda envolturas fibrosas.

En la modalidad preferida de la invención, las fibras preferiblemente contienen desde aproximadamente 70 a aproximadamente 95% en peso del compuesto, más preferiblemente desde aproximadamente 79 a aproximadamente 91% en peso del compuesto, y más preferiblemente desde aproximadamente 83 a aproximadamente 89% en peso del compuesto, con la parte restante del compuesto siendo la composición matriz o una combinación de la matriz y las películas de polímero. La composición matriz también puede incluir cargas como pueden ser negro de humo o sílice, se pueden extender con aceites, o pueden ser vulcanizados mediante azufre, peróxido, óxido metálico o sistemas de curado por radiación que son bien conocidos en la técnica. La composición matriz puede además incluir agentes antioxidantes, como pueden ser aquellos vendidos bajo la marca comercial Irganox® disponibles comercialmente a través de Ciba Specialty Chemical Corporation de Suiza, particularmente Irganox®1010 (tetrakis- (metileno- (3, 5-di-tertbutilo-4-hidroxinamato) metano) ) .

En general, los materiales con resistencia balística de la invención se forman mediante arreglos de fibras de alta resistencia en una o más capas de fibra. Cada capa puede contener una serie de fibras o hebras individuales.

La composición matriz preferiblemente se aplica a las fibras de alta resistencia ya sea antes o después de que las capas son formadas, después sigue la consolidación de la combinación material matriz-fibras juntas para formar un complejo multicapa. Las fibras de la invención se pueden recubrir con, impregnar con, incrustar en, o de otra manera aplicarse con la composición matriz mediante técnicas bien conocidas en la materia, como puede ser recubrimiento por aspersión o por rodillo una solución de la composición matriz en las superficies de la fibra, seguido por secado. También se pueden usar otras técnicas para aplicar el recubrimiento a las fibras, incluyendo el recubrimiento del precursor de módulo elevado, (fibra de gel) antes de que las fibras se sometan a una operación de estirado a temperatura elevada, ya sea antes o después de separar el disolvente de la fibra (si se hace usando la técnica convencional para formar la fibra por hilatura en gel) . Esas técnicas son bien conocidas en la materia.

La aplicación del material matriz preferiblemente recubre por lo menos una superficie de las fibras o hilos con la composición matriz escogida, preferiblemente recubrir o encapsular considerablemente cada una de las fibras individuales. Después de la aplicación del material matriz, las fibras individuales en capas pueden o no pueden enlazarse entre si antes de la consolidación, la consolidación une fibras, múltiples o capas de hilos presionando juntas y fisionando a medida que las fibras son recubiertas. Los compuestos de telas de la invención preferiblemente contienen una pluralidad de capas de fibra tejidas o no tejidas que son consolidadas en una red consolidada de fibras, de capa simple. En la modalidad preferida de la invención, las capas contienen fibras no tejidas, cada capa de fibra individual de la red de fibras consolidadas preferiblemente contiene fibras alineadas en paralelo entre si a lo largo de una dirección de una fibra común. Las capas sucesivas de esas fibras alineadas unidireccionalmente pueden ser giradas con respecto a las capas anteriores. Preferiblemente, las capas de fibra individual del compuesto son preferiblemente estratos cruzados de manera que la dirección de la fibra de las fibras unidireccionales de cada capa individual son giradas con respecto a la dirección de las fibras unidireccionales de las capas adyacentes. Un ejemplo es un articulo de cinco capas con la segunda, tercera, cuarta y quinta capa giradas +45°, -45°, 90° y 0° con respecto a la primera capa, pero no necesariamente en ese orden. Para los propósitos de esta invención, las capas adyacentes pueden estar alineadas virtualmente en cualquier ángulo entre aproximadamente 0° y aproximadamente 90° con respecto a la dirección de la fibra longitudinal de otra capa. Un ejemplo preferido incluye dos capas con una orientación 0°/90°. Esos alineamientos unidireccionales girados se describen, por ejemplo en las Patentes E.U.A. 4,457,985; 4,748,064; 4,916,000; 4,403,012; 4,623,573; y 4,737,402. Las redes de fibras se pueden construir mediante una variedad de métodos bien conocidos, como puede ser con los métodos descritos en la Patente E.U.A. 6,642,159, la cual se incorpora a la presente para referencia. Se entenderá que las redes consolidadas de capa simple de la invención pueden incluir en general cualquier número de capas de estratos cruzados, como puede ser de aproximadamente 2 a aproximadamente 1500, más preferiblemente desde aproximadamente 10 a 1000, y mas preferiblemente desde aproximadamente 20 a aproximadamente 40 o más capas como puede ser deseado para diversas aplicaciones.

En una modalidad particularmente preferida de la invención, las fibras de la invención se recubren primero con una composición matriz elastomérica usando una de las técnicas antes mencionadas, seguido por el arreglo de una pluralidad de fibras en una capa de fibras no tejidas. Preferiblemente, las fibras individuales están colocadas junto a y en contacto con cada una y están arreglas en series tipo hoja de fibra en las cuales las fibras están alineadas considerablemente paralelas entre si a lo largo de una dirección de fibra común. Los métodos convencionales son seguidos preferiblemente para formar por lo menos dos capas de fibra unidireccional por donde las fibras son considerablemente recubiertas con la composición matriz en todas las superficies de la fibra. De ahí en adelante, las capas de la fibra son preferiblemente consolidadas en una red de fibras consolidadas de una capa simple. Esto se puede lograr apilando las capas de fibra individuales una encima de la otra, seguida por el enlace de todas juntas bajo calor y presión para termo fijar la estructura completa, provocando que el material matriz fluya y ocupe cualquier espacio hueco restante. Como es convencionalmente conocido en la técnica, la excelente resistencia balística se logra cuando la capa de fibra individual son estratos cruzados de manera que la dirección de alineamiento de la fibra de una capa es girada en un ángulo con respecto a la dirección de alineamiento de la fibra de otra capa. Por ejemplo, una estructura preferida tiene dos capas de fibra de la invención colocadas juntas de manera que la dirección de la fibra longitudinal de una capa sea perpendicular a la dirección de la fibra longitudinal de la otra capa.

En la modalidad más preferida, dos capas de fibras alineadas unidireccionalmente son estratos cruzados en una configuración 0°/90° y después moldeadas para formar un precursor. Las dos capas de fibra pueden ser estratos cruzados continuos, preferiblemente cortando una de las capas en longitudes que se pueden colocar sucesivamente de manera trasversal a lo ancho de la otra capa en una orientación 0°/90°, formando lo que se conoce en la técnica como unitape. Las Patentes E.U.A. 5,173,138 y 5,766,725 describen- aparatos para estratos cruzados continuos. La estructura continua de dos estratos resultante se puede entonces devanar en un rollo con una capa de material de separación entre cada estrato. Cuando está lista para formar la estructura de uso final el rollo se desenrolla y el material de separación se arranca. El sub-montaje de dos estratos se rebana entonces en hojas distintas, se apila en estratos múltiples y después se somete a calor y presión con el fin de formar la forma terminada y fraguar el polímero matriz, si es necesario. De manera similar, cuando una pluralidad de hilos son arreglados para formar una capa simple, los hilos pueden estar arreglados unidireccionalmente y con estratos cruzados en una forma similar, seguido por la consolidación.

Las condiciones de enlace adecuadas para consolidar las capas de fibra en una red consolidada de capa simple, o compuesto de tela, y unir las capas de película de polímeros opcionales incluyen técnicas de laminación convencionalmente conocidas. Un proceso de laminación típico incluye presionar las capas de fibra de estratos cruzados juntos a aproximadamente 110°C, bajo aproximadamente 200 psi (1379 kPa) de presión durante aproximadamente 30 minutos. La consolidación de las capas de fibra de la invención preferiblemente se conduce a una temperatura de aproximadamente 200°F (~93°C) a aproximadamente 350°F (~177°C), más preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 200 °F a aproximadamente 300°F (~149°C) y más preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 200°F a aproximadamente 280°F (~121°C), y a una presión desde aproximadamente 25 psi (~172 kPa) a aproximadamente 500 psi (3447 kPa) o más. La consolidación se puede conducir en una autoclave, como es convencionalmente conocida en la técnica.

Al calentarla, es posible que la matriz pueda pegarse o fluir sin fundirse completamente. Sin embargo, en general, si se provoca que el material matriz se funda, se necesita relativamente baja presión para formar el compuesto, mientras que si el material matriz únicamente se calienta a un punto de adhesión, típicamente se necesita más presión. El paso de consolidación en general puede tomar desde aproximadamente 10 segundos a aproximadamente 24 horas. Sin embargo, las temperaturas, presiones y tiempos en general dependen del tipo de polímero, contenido de polímero, proceso y tipo de fibra.

El espesor de las capas de tela individuales corresponderá al espesor de las fibras individuales. Por consiguiente, las redes consolidadas capa ' simple preferidas, de la invención tendrán un espesor preferido desde aproximadamente 25 um a aproximadamente 500 um, más preferiblemente desde 75 um a aproximadamente 385 µp? y más preferiblemente desde aproximadamente 125 µp? a aproximadamente 255 um. Aunque esos espesores son preferidos, se entenderá que se pueden producir otros espesores de película para satisfacer una necesidad particular y aun así caen dentro del campo de la presente invención .

Después de la consolidación de las capas de fibra, preferiblemente se une una capa de polímero a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de capa simple, mediante métodos convencionales. Cuando se forma una pila de paneles, cada panel individual de la pila preferiblemente tiene una capa de polímero unida a cada una de sus superficies anterior y posterior. Esta capa de polímero evita que los paneles se peguen juntos antes de moldear los paneles de la pila juntos. Los polímeros adecuados para la capa de polímero no incluyen exclusivamente polímeros termoplásticos y termo fijos. Los polímeros termoplásticos adecuados se pueden seleccionar no exclusivamente del grupo consistente en poliolefinas, poliamidas, poliésteres, poliuretanos, polímeros de vinilo, fluoropolímeros y co-polímeros y mezclas de estos. De éstos, las capas de poliolefina son preferidas. La poliolefina preferida es un polietileno. Los ejemplos no limitantes de películas de polietileno son polietilenos de baja densidad (LDPE) , polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) , polietileno de densidad lineal media (LMDPE) , polietileno de muy baja densidad lineal (VLDPE) , polietileno de densidad lineal ultra-baja (ULDPE) , polietileno de densidad elevada (HDPE) . De estos el polietileno preferido es LLDPE. Los polímeros termo fijos adecuados incluyen no exclusivamente alilos termo fijos, aminos, cianatos, epoxies, fenólicos, poliésteres insaturados, bismaleimidas, poliuretanos rígidos, siliconas, esteres de vinilo y sus copolímeros y mezclas, como pueden ser las descritas en las Patentes E.U.A. 6,846,758, 6,841,492 y 6,642,159. Como se describe en la presente, una película de polímero incluye recubrimientos de polímero.

Las capas de película de polímero preferiblemente se unen a una red consolidada, de capa simple usando técnicas de laminación bien conocidas. Normalmente, la laminación se hace colocando las capas individuales una sobre otra bajo condiciones de suficiente calor y presión para hacer que las capas se combinen en una película unitaria. Las capas individuales se colocan una sobre otra, y la combinación normalmente se pasa entonces a través del espacio de un par de rodillos de laminación calentados mediante técnicas bien conocidas en la materia. El calentamiento para laminación se puede hacer a temperaturas que varían desde aproximadamente 95°C a aproximadamente 175°C, preferiblemente desde aproximadamente 105°C a aproximadamente 175°C, a presiones que varían desde aproximadamente 5 psig (0.034 MPa) a aproximadamente 100 psig (0.69 MPa), durante desde aproximadamente 5 segundos a aproximadamente 36 horas, preferiblemente desde aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 24 horas. En la modalidad preferida de la invención, las capas de película de polímero preferiblemente contienen desde aproximadamente 2% a aproximadamente 25% en peso del panel completo, más preferiblemente desde aproximadamente 2% a aproximadamente 17% en peso del panel completo y, más preferiblemente desde 2% a 12%. El porcentaje en peso de las capas de película de polímero en general variarán dependiendo del número de capas de tela que forman la película multicapas. Aunque los pasos de consolidación y laminación de las capas de polímero externo se describen en la presente como dos pasos separados, pueden ser combinados de manera alternada en un solo paso de consolidación/laminación por medio de técnicas convencionales de la materia.

Las capas de película de polímeros preferiblemente son muy delgadas, teniendo preferiblemente el espesor de la capa desde aproximadamente 1 um a aproximadamente 250 um, mas preferiblemente desde aproximadamente 5 µp? a aproximadamente 25 pm y más preferiblemente desde aproximadamente 5 um a aproximadamente 9 um. El espesor de las capas de tela individuales corresponderá con el espesor de las fibras individuales. Por consiguiente, las redes consolidadas, de capa simple preferidas de la invención tendrán un espesor preferido desde aproximadamente 25 um a aproximadamente 500 um, más preferiblemente desde aproximadamente 75 um a aproximadamente 385 µp? y más preferiblemente desde aproximadamente 125 µp? a aproximadamente 255 ym. Mientras que esos espesores son preferidos, se entenderá que se pueden producir otros espesores de película para satisfacer una necesidad particular y aún caen dentro del campo de la presente invención.

De acuerdo con la invención, el panel o pila de paneles descritos en la presente es reforzado mediante por lo menos una de las diversas técnicas. En una modalidad preferida, el panel o pila se puede reforzar en uno o más bordes donde los bordes pueden recortarse o cortarse durante la fabricación. Por ejemplo, el panel o pila de paneles se puede reforzar mediante costura en por lo menos un borde de uno o más de los paneles con un hilo de alta resistencia, o fusionando los bordes del panel o pila de paneles para reforzar áreas que se pueden deshilachar durante los procedimientos normales de recorte. Los métodos de costura y pespunte son bien conocidos en la técnica, incluyendo métodos como pueden ser costura engargolada, costura a mano, costura multi-hilos, costura sobre el borde, costura plana, costura de cadena, costura en zig-zag y similares. El tipo de hilo usado para coser las costuras empleadas en las modalidades preferidas de la invención pueden variar ampliamente, pero preferiblemente contienen hilos de fibras de módulo elevado, de alta resistencia que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más como se describe anteriormente, y más preferiblemente contiene fibras de aramida o polietileno, más preferiblemente contiene polietileno. Los hilos pueden contener hebras de mono o multi filamentos, y más preferiblemente son hebras multifilamentos como se describe en la Patente E.U.A. 5,545, 455, la cual se incorpora a la presente en su totalidad para referencia. La cantidad de costuras ampliadas puede variar ampliamente. En general en aplicaciones de resistencia de penetración, la cantidad de costuras empleadas es de manera que contenga menos de aproximadamente 10% del peso total de las capas fibrosas cosidas. Un panel simple preferiblemente se cose a través de cada una de las capas de la red consolidada de fibras. Una pila de paneles puede contener múltiples paneles cosidos individualmente o la pila completa puede ser cosida para unir cada uno de los paneles distintos juntos.

Alternativamente, el panel o pila de paneles se puede reforzar fundiendo los bordes de uno o más paneles distintos o fusionando los bordes de la pila completa de paneles bajo calor y presión. Los bordes pueden fundirse, por ejemplo usando un molde marginal o usando un marco metálico sólido, por ejemplo, un marco de cuadro metálico sólido. El molde marginal o cuadro metálico sólido se puede calentar usando un horno o montándolo en una prensa que tenga capacidad de calentamiento y enfriamiento. El molde o cuadro metálico presionará y moldeará únicamente los bordes. Las condiciones de fusión, como puede ser la temperatura, presiones y duración, dependerá de los factores como pueden ser el número de capas de fibra o paneles y sus espesores. Esas condiciones serán fácilmente determinadas por una persona que cuente con experiencia en la técnica. Un panel o pila puede ser cosido y fundido en uno o más bordes.

En adición a la costura y/o fusión del panel o pila, el panel o pila de paneles se puede reforzar envolviendo uno o más paneles con una o más envolturas fibrosas tejidas o no tejidas. En la modalidad preferida de la invención, el panel o pila de paneles se refuerza con una primera envoltura fibrosa que rodea por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel, o por lo menos una parte de la superficie superior, la superficie inferior y por lo menos un borde de la pila. Adicionalmente, una segunda envoltura fibrosa puede rodear opcionalmente el panel o pila de paneles sobre la primera envoltura fibrosa. Como se usa en la presente, cuando se describe que una primera envoltura fibrosa y una segunda envoltura fibrosa opcional "rodea" una pila de paneles, cada panel de la pila se considera estar rodeado, aunque únicamente las superficies externas de los paneles superior e inferior de la pila sean tocadas por la envoltura. En otra modalidad de la invención una o más envolturas fibrosas adicionales pueden además envolverse alrededor del panel o pila, rodeando la primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura fibrosa. En general, basado en el hilo balístico y/o espesor y tipo de cerámica, se pueden usar más de dos envolturas fibrosas. Cada envoltura fibrosa adicional preferiblemente rodea el panel o pila en una dirección de envoltura trasversal a la dirección de envoltura de la envoltura fibrosa que se encuentra más cerca.

Cada una de las envolturas fibrosas primera y segunda preferiblemente contienen una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; las fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados se consolida con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras. Las envolturas pueden ser similares a, idénticas a, o diferentes al material que forma los paneles, y pueden ser los mismos a o diferentes entre si.

En la modalidad preferida de la invención, tanto la primera como la segunda envoltura fibrosa están presentes y son idénticas. Preferiblemente, el material de envoltura contiene fibras recubiertas de Spectra® (HMPE) , fibras de aramida, fibras PBO, fibras M5®, fibras de fibra de vidrio tipo E y S, fibras de nailon, fibras de poliéster, fibras de polipropileno o fibras naturales o una combinación de éstas. El material de envoltura puede además contener SPECTRA® Shield, tela recubierta, fieltro o una combinación de tela y fieltro. Las envolturas fibrosas preferiblemente contienen estructuras multicapas. Alternativamente, las fibras simples recubiertas se pueden envolver en todas las direcciones de los paneles u otros artículos. En la modalidad preferida de la invención, cada una de las envolturas primera y segunda preferiblemente contiene capas múltiples de capas de estratos cruzados de fibras alineadas unidireccionalmente en una serie paralela, y preferiblemente rodea el panel o pila de manera que la dirección que rodea la primera envoltura esté en un ángulo en la dirección que rodea la segunda envoltura fibrosa. Más preferiblemente, la primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura fibrosa rodean el panel o pila en direcciones perpendiculares.

En general, tanto la primera envoltura fibrosa como la segunda envoltura fibrosa preferiblemente se incorporan si las capas de polímero no se incorporan. Si las capas de polímero se incorporan, la envoltura no es necesariamente requerida, ya que se usa otra forma de reforzamiento. En general, la envoltura no se necesita cuando los bordes son fusionados. Cuando se incorporan, la primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura fibrosa opcional se deben envolver alrededor del panel o pila después de que el panel o pila es moldeado en una forma deseada. En general, las fibras simples o múltiples, es decir, en forma de una cinta, pueden envolver cualquier artículo perfilado. La envoltura preferiblemente se produce usando métodos que serán fácilmente entendidos por una persona que cuente con experiencia en la técnica como puede ser con maquinas devanadoras de filamentos para artículos tipo tubular planos y simétricos, o maquinas devanadoras polares para misiles y otras formas cónicas o asimétricas.

La primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura fibrosa opcional se pueden devanar alrededor del panel o pila y mantenerse en su lugar por medio de tensión, o se pueden unir al panel (o al panel superior de la pila) mediante medios de unión adecuados, por ejemplo, con adhesivos como pueden ser polisulfuros, epoxies, fenólicos, elastómeros y similares, o mediante medios mecánicos, como pueden ser grapas, remaches, pernos, tornillos, o similares. Opcionalmente, el panel o pila de paneles con resistencia balística se pueden coser y envolver, en donde las envolturas son roscadas a través de la primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura fibrosa opcional. El panel o pila con resistencia balística también se puede reforzar opcionalmente, fundir los bordes y subsecuentemente envolverse con la primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura opcional.26. Además, después de envolver, el panel (o pila) , la primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura fibrosa opcional son unidas preferiblemente por consolidación.

Por ejemplo, después de envolverla, una pila de cuatro paneles es preferiblemente trasferida a una bolsa que se puede sellar y se aplica un vacio. La bolsa en vacio- es después preferiblemente trasferida a una autoclave donde se aplica calor (240°F) y presión (100 psi) (689.5 kPa) , seguido por enfriamiento a temperatura ambiente.

En otra modalidad, la invención también proporciona uno o más paneles con resistencia balística que incluyen por lo menos una placa rígida unida a ellos para mejorar el desarrollo de resistencia balística, que también puede ser reforzado con una o más de las técnicas antes mencionadas. La placa rígida puede contener una cerámica, un vidrio, un compuesto con carga metálica, un compuesto con carga de cerámica, un compuesto con carga de vidrio, un cermet u óxido metálico sinterizado, un aceró de alta dureza (HHS) , aleación de aluminio para blindaje, titanio o una combinación de éstos, en donde la placa rígida y los paneles inventivos se apilan juntos en una relación cara a cara. Sise forma una pila de paneles múltiples distintos, únicamente una placa rígida es unida preferiblemente a la superficie superior de la placa completa, en lugar de a cada panel individual de la pila. Los tres tipos más preferidos de cerámica incluyen óxido de aluminio, carburo de silicio y carburo de boro. Los paneles balísticos de la invención pueden incorporar una placa de cerámica monolítica simple, o pueden contener pequeños mosaicos o bolas de cerámica suspendidas en resina flexible, como puede ser un poliuretano. Las resinas adecuadas son bien conocidas en la técnica. Adicionalmente, capas o filas múltiples de mosaicos se pueden unir a las placas de la invención. Por ejemplo, mosaicos de cerámica múltiples 3" x 3" x 0.1" (7.62cm x 7.62cm x 0.254cm) se pueden montar en un panel de 12" x 12" (30.48cm x 30.48cm) usando una película adhesiva de poliuretano delgada, . preferiblemente con todos los mosaicos de cerámica alineados de manera que no se presente un hueco entre los mosaicos. Una segunda fila de mosaicos tiles se puede entonces unir a la primera fila de cerámica, con un desplazamiento de manera que las uniones sean dispersadas. Esto continúa todo el camino hacia abajo para cubrir el blindaje completo. En general, no se necesita envoltura cuando la capa de cerámica está presente, pero es preferida. Por rendimiento alto en el peso más bajo, es preferible moldear los paneles o pilas a presión elevada antes de unir la placa rígida. Si embargo, para paneles grandes, por ejemplo 4'x 6' (1.219 m x 1.829 m) o 4'x 8' (1.219 m x 2.438 m) , el panel o pila y la placa rígida se pueden moldear en un proceso simple de autoclave de baja presión.

Después de formar las telas con resistencia balística, resistentes a la delaminación, de la invención, se pueden usar en diversas aplicaciones. Los compuestos de tela de la invención son particularmente útiles para la formación de artículos blindados "duros" con resistencia balística, resistentes a la delaminación. Por blindaje "duro" se entiende un artículo, como pueden ser corazas, placas protectoras o paneles para vehículos militares, o escudos protectores, que tengan suficiente resistencia mecánica de manera que mantenga la rigidez en la estructura cuando se someten a una cantidad significativa de tensión y es capaz de estar en pie sin caerse.

Los materiales o los compuestos de tela con resistencia balística resistentes a la delaminación, de la invención se pueden moldear en artículos sometiendo el panel o la pila de paneles a calor y presión. Las temperaturas y/o presiones a las cuales una o más hojas de la red consolidada, de capa simple de fibras son expuestas para moldeo varían dependiendo del tipo de fibra de alta resistencia usada. Por ejemplo, los paneles blindados se pueden hacer moldeando, una pila de las hojas bajo una presión de aproximadamente 150 a aproximadamente 400 psi (1,030 a 2,760 kPa) preferiblemente aproximadamente 180 a aproximadamente 250 psi (1,240 a 1,720 kPa) y una temperatura de aproximadamente 104 °C a aproximadamente 127 °C. Los cascos se pueden hacer moldeando una pila de las hojas bajo una presión de aproximadamente 1500 a aproximadamente 3000 psi (10.3 a 20.6 MPa) y una temperatura de aproximadamente 10 °C a aproximadamente 127 °C. En general, las temperaturas de moldeo pueden variar desde aproximadamente 20 °C a aproximadamente 175°C, preferiblemente desde aproximadamente 100°C a aproximadamente 150 °C, más preferiblemente desde aproximadamente 110°C a aproximadamente 130°C. También son adecuadas las técnicas para formar artículos en, por ejemplo, las Patentes E.U.A. 4, 623, 574, 4, 650, 710, 4,748, 064, 5, 552, 208, 5, 587,230, 6, 642, 159, 6, 841, 492 y 6,846,758. Las placas protectoras moldeadas también se pueden hacer mediante técnicas y condiciones conocidas comúnmente .

Las prendas de la invención se pueden formar a través de métodos convencionales conocidos en la técnica. Preferiblemente, una prenda se puede formar uniendo las telas resistentes a la delaminación de la invención con un articulo o ropa. Por ejemplo, un chaleco puede contener un chaleco de tela genérica que se une con las telas resistentes a la delaminación de la invención, por lo que una o más de las telas inventivas se insertan en bolsas colocadas estratégicamente. Esto permite llevar al máximo la protección balística, mientras minimiza el peso del chaleco. Como se usa en la presente, los términos "unión" o "unido" se intenta que incluyan la unión, como puede ser por costura o adhesión y similares, asi como el acoplamiento sin unión o yuxtaposición con otra tela de manera que las telas con resistencia balística, resistentes a la delaminación puedan opcionalmente ser fáciles de separar del chaleco o del artículo de vestir. Las telas usadas para formar estructuras flexibles, como hojas flexibles, chalecos y otras prendas preferiblemente se forman de telas que usan una composición matriz de modulo de tracción bajo. Los artículos duros como cascos y blindajes preferiblemente se forman de telas que usan una , composición matriz de modulo de tensión elevado.

Las propiedades de resistencia balística se determinan usando procedimientos de prueba estándar que son bien conocidos en la técnica. Los estudios de tamizaje de compuestos balísticos comúnmente emplean un fragmento de acero no deformable, calibre 22 de peso, dureza y dimensiones específicas (Mil-Spec .MIL-P-46593A (ORD) ) . Las pruebas también se pueden conducir con balas AK 47 (7.62 ram X 39 itim) con penetrador de espigas de acero suave (peso: grano 123) siguiendo los procedimientos normales MIL-STD- 662F, particularmente, para establecer un cilindro de encendido, pantallas medidoras de velocidad y el montaje del panel moldeado para prueba.

El poder de protección o resistencia a la penetración de una estructura normalmente se expresa citando la velocidad de choque en la cual 50% de los proyectiles penetran el compuesto mientras que 50% son detenidos por el escudo, también conocido por el valor de V50. Como se usa en la presente, la "resistencia a la penetración" del articulo es la resistencia a la penetración mediante una amenaza designada, como pueden ser objetos físicos, incluyendo balas, fragmentos, metralla y similares, y objetos no físicos como pueden ser la ráfaga de una explosión. Para los compuestos de densidad aérea equivalente, que es el peso del panel compuesto dividido por el área de la superficie, mientras sea mayor el V50, mejor es la resistencia del compuesto. Las propiedades de resistencia balística de las telas de la invención variarán dependiendo de muchos factores, particularmente el tipo de fibras usado para fabricar las telas.

Las telas de la invención también presentan buena resistencia al desprendimiento. La resistencia al desprendimiento es un indicador de la resistencia de enlace entre las capas de la fibra, como una regla general, mientras el contenido de polímero matriz sea inferior, será menor la resistencia de enlace. Sin embargo, debajo de una resistencia de enlace critica, el material balístico pierde durabilidad durante el corte de material y ensamble de artículos, como puede ser un chaleco, y también da como resultado durabilidad a largo plazo reducida de los artículos. En la modalidad preferida, la resistencia al desprendimiento para materiales de fibra SPECTRA® en una configuración SPECTRA® Shield (0o, 90°) es preferiblemente de por lo menos aproximadamente 0.17 lb/ft2 (0.83 kg/m2) buena resistencia de fragmento, mas preferiblemente de por lo menos aproximadamente 0.188 lb/ft2 (0.918 kg/m2) y más preferiblemente de por lo menos aproximadamente 0.206 lb/ft2 (1.006 kg/m2) .

Los siguientes ejemplos no limitantes sirven para demostrar la invención: EJEMPLO 1 Un panel de prueba control, de 12" X 12" (30.48 cm x 30.48 cm) se moldeó bajo calor y presión apilando 68 capas de SPECTRA® Shield siguiendo una orientación alternada de fibras de 0o, 90°. El proceso de moldeo incluyó precalentar la pila de material durante 10 minutos a 240°F (115.6°C) , seguido de la aplicación de presión de moldeo de 500 psi (3447 kPa) durante 10 minutos en un molde conservado a 240°F. Después de 10 minutos, se inició un ciclo de enfriamiento y el panel moldeado se saco del molde una vez que el panel alcanzó 150°F (65.56°C). El panel se enfrió posteriormente a temperatura ambiente sin ninguna presión de moldeo externa.

Para la prueba, se siguieron los procedimientos estándar MIL-STD-662F para establecer un cilindro de encendido, pantallas medidoras de velocidad y el montaje del panel moldeado para prueba. Una bala A 47 (7.62mm X 39mm) con penetrador de espigas de acero suave (peso: grano 123) se seleccionó para medir la resistencia balística del panel. Varias balas AK 47 se dispararon sobre el panel para medir el V50, en donde V50 es la velocidad a la cual 50% de las balas se detendrá y 50% de las balas penetrarán el panel dentro de una velocidad de roció de 125 fps (pies por segundo) (38.1 m/seg) . Se tuvo cuidado de no disparar al panel por lo menos dos pulgadas desde cualquiera de los bordes sujetados.

El panel inició mostrando delaminación y separación severa de capas después de que la primera bala se disparó en el panel. Se tuvo cuidado de disparar la siguiente bala en un área en la cual no estaba delaminado. Después de que se completó la prueba, el panel se examinó en modo de falla y de delaminación.

EJEMPLO 2 Cuatro paneles de 12" X 12" se moldearon bajo calor y presión. Cada panel consistió en 17 capas de SPECTRA® Shield, apiladas e intercaladas entre hojas de películas LLDPE siguiendo una orientación de fibras alternadas de 0o, 90°. El proceso de moldeo incluyó el precalentamiento de cada pila del material durante 10 minutos a 240°F, seguido por la aplicación de presión de moldeo de 500 psi durante 10 minutos a un molde conservado a 240 °F. Después de 10 minutos, se inicio un ciclo de enfriamiento y en los paneles moldeados se sacaron de sus moldes una ves que sus paneles alcanzaron 150°F. Los paneles después se enfriaron a temperatura ambiente sin presión de moldeo externo .

Los cuatro paneles moldeados se apilaron uno sobre otro y se envolvieron con cuatro capas de SPECTRA® Shield. La primera capa se envolvió de lado a lado seguido por otra capa de envoltura en una dirección trasversal superior e inferior del panel, seguido por la envoltura otra vez de lado a lado, seguida por la envoltura por otra capa de la parte superior a la parte inferior del panel. Después de envolverla, la pila de cuatro panales se trasfirió a una bolsa que se puede sellar y se aplicó vacio. La bolsa al vacio se trasfirió a una autoclave donde se aplicó calor (240°F) y presión (100 psi) durante 30 minutos seguido por un ciclo de enfriamiento. Una vez que la pila de 4-paneles alcanzo la temperatura ambiente, se sacó de la autoclave y se separó de la bolsa.

Para la prueba, se siguieron los procedimientos estándar MIL-STD-662F para establecer un cilindro de encendido, pantallas medidoras de velocidad y el montaje del panel moldeado para prueba. Similar al ejemplo 1, se seleccionó una bala AK 47 para medir la resistencia balística de la pila de 4-paneles envuelta totalmente. Se dispararon varias balas en el panel para medir la V50. Se tuvo cuidado de no disparar en el panel en por lo menos dos pulgadas desde cualquiera de los bordes sujetados.

El panel no mostró delaminación o separación severa de capas después de disparar varias balas en el panel.

EJEMPLO 3 Un panel de prueba control de 12" X 12" se moldeó bajo calor y presión apilando 40 capas de SPECTRA® Shield siguiendo una orientación de fibras alternadas de 0o, 90°. El proceso de moldeo incluyó precalentar la pila de material durante 10 minutos a 240°F, seguido por la aplicación de presión de moldeo de 500 psi durante 10 minutos en un molde conservado a 240°F. Después de 10 minutos, se inició un ciclo de enfriamiento y el panel moldeado se sacó del molde una vez que el panel alcanzó 150°F. El panel se enfrió posteriormente a temperatura ambiente sin ninguna presión externa.

Siguiente, los mosaicos de cerámica de 3" x 3" x 0.1" (7.62 cm x 7.62cm x 0.254 cm) fueron montados en el panel usando una película adhesiva de poliuretano delgada. Se tuvo cuidado de que todos los mosaicos de cerámica estuvieran alineados entre sí, tocando los mosaicos adyacentes completamente sin hueco entre los mosaicos. Siguiente, se instalo una pila de mosaicos en una manera similar pero con un desplazamiento de 1.5" de manera que las uniones estaban dispersas en comparación con la fila anterior de mosaicos de cerámica.

Para la prueba, se siguieron los procedimientos estándar MIL-STD-662F para establecer un cilindro de encendido, pantallas medidoras de velocidad y el montaje del panel moldeado para prueba. Similar al ejemplo 1, se seleccionó una bala A 47 para medir la resistencia balística del panel. Diversas balas se dispararon en el panel con los mosaicos de cerámica de frente a las balas. La V50 se midió en el panel. Se tuvo cuidado de no golpear el panel por lo menos dos pulgadas desde cualquiera de los bordes sujetados.

El panel inició mostrando delaminación y separación severa de capas después de que la primera bala se disparó en el panel. Se tuvo cuidado de disparar la siguiente bala en un área en la cual no estaba delaminado. Después de que se completó la prueba, se examinó el panel en el modo de falla y delaminación.

EJEMPLO 4 Cuatro paneles de 12" X 12" se moldearon bajo calor y presión. Cada panel consistió en 10 capas de SPECTRA® Shield, apiladas e intercaladas entre hojas delgadas de película LLDPE siguiendo una orientación de fibras alternadas de 0o, 90°. El proceso de moldeo incluyó precalentar cada una de las pilas de material durante 10 minutos a 240°F, seguido por la aplicación de presión de moldeo de 500 psi durante 10 minutos en un molde conservado a 240°F. Después de 10 minutos, se inició un ciclo de enfriamiento y los paneles moldeados se sacaron de sus moldes una vez que los paneles alcanzaron los 150°F. Los paneles se enfriaron posteriormente a temperatura ambiente sin ninguna presión de moldeo externa .

Los cuatro paneles moldeados apilados uno sobre otro y los mosaicos de cerámica de 3" x 3" x 0.1" se montaron en el panel ensamblado usando una película adhesiva de poliuretano delgada. Se tuvo cuidado de que todos los mosaicos de cerámica se alinearan entre sí, tocando los mosaicos adyacentes completamente sin ningún hueco entre los mosaicos. Siguiente, una fila de mosaicos se instaló en una manera similar, pero con un desplazamiento de 1.5" (93.81cm) dé manera que las uniones estuvieran dispersas en combinación con la fila anterior de mosaicos de cerámica.

El panel ensamblado con cerámica se envolvió con cuatro capas de SPECTRA® Shield, la primera capa se envolvió de lado a lado seguido por otra capa de envoltura en una dirección transversal superior e inferior del panel, seguido por la envoltura otra vez de lado a lado, seguido por otra capa de envoltura desde la parte superior a la parte inferior del panel. Después de la envoltura, la pila de 4-paneles se transfirió a una bolsa que se pudiera sellar y se aplicó vacio. La bolsa al vacio se transfirió a una autoclave en donde se aplicó calor (240°F) y presión (100 psi) durante 30 minutos seguido por un ciclo de enfriamiento. Una vez que la pila de 4-paneles alcanzó la temperatura ambiente, se sacó de la autoclave y se separó de la bolsa.

Para la prueba, se siguieron los procedimientos estándar MIL-STD-662F para establecer un cilindro de encendido, pantallas medidoras de velocidad y el montaje del panel moldeado para prueba. Similar al ejemplo 1, se seleccionó una bala AK 47 para medir la resistencia balística del panel completamente envuelta. Se dispararon diversas balas en el panel con la cerámica de frente a las balas y se midió la V50. Se tuvo cuidado de no golpear el panel en por lo menos dos pulgadas desde cualquiera de los bordes su etados .

El panel no mostró separación de capas después de que se dispararon diversas balas AK 47 en el panel.

Los resultados de los ejemplos anteriores se resumen en la Tabla 1 abajo: TABLA 1 EjemMaterial EnvolDensidad V50 (fps) Comentarios plo tura aérea (psf) (UVft2) 1 Un panel No 3.5 (17.09 2022 Delaminado después moldeado: 68 kg/m2) (616.3 del primer disparo capas de m/sec) SPECTRA® Shield 2 Cuatro paneles Si 3.6 (17.57 1980 Panel conservado moldeados: cada kg/m2) (603.5 después de cinco uno 17 capas de m/sec) golpes SPECTRA® Shield 3 Un panel No 3.95 (19.28 1930 Delaminado después moldeado: 40 kg/m2) (588.3 del primer disparo capas de m/sec) SPECTRA® Shield, mosaicos de cerámica de 3"x3"x0.1" 4 Cuatro paneles Si 4.05 (19.77 2342 Panel conservado moldeados: cada kg/m2) (713.8 después de cuatro uno de 10 capas m/sec) golpes de SPECTRA® Shield, mosaicos de cerámica de 3"x3"x0.1" Aunque la presente invención se ha mostrado y descrito particularmente con referencia a las modalidades preferidas, será fácilmente apreciado por las personas que cuentan con experiencia en la técnica que se pueden hacer varios cambios y modificaciones sin salir del espíritu y cambio de la presente invención. Se intenta que las reivindicaciones se interpreten para cubrir la modalidad descrita, las alternativas que se han descrito anteriormente y todos los equivalentes de éstos.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un material con resistencia balística que contiene: a. Un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; la fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados están consolidados con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada superficie anterior y posterior de la red consolidad de fibras; b) una primera envoltura fibrosa rodeando el panel, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y c) una segunda envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.
2. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 la cual contiene una segunda envoltura fibrosa rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodea el panel en una dirección trasversal a la dirección de la primera envoltura fibrosa.
3. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura fibrosa contienen cada una, una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibras contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; las fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolidada con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras.
4. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el panel contiene una red consolidada de fibras cuya red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibras contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie considerablemente paralela.
5. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1, el cual contiene una pluralidad de paneles diferentes arreglados en una pila, cuya pila tienen una superficie superior, una superficie inferior y uno o más bordes, y cuya primera envoltura fibrosa y segunda envoltura fibrosa opcional rodea por lo menos una parte de la superficie superior, la superficie inferior y por lo menos un borde de la pila.
6. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde por lo menos un borde del panel es reforzado.
7. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde cada borde del panel está reforzado mediante costuras del panel con por lo menos un hilo, el hilo contiene fibras de alta resistencia que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aprox. 150 g/denier o más.
8. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 5 en donde por lo menos un borde de la pila es reforzado.
9. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 5 en donde cada borde de la pila está reforzado mediante costura de la pila en cada borde con por lo menos un hilo, el hilo contiene fibras de alta resistencia que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más.
10. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 5 en donde una o más bordes de la pila son reforzados fundiendo una parte de la pila en uno o más bordes.
11. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las fibras contienen un material seleccionado del grupo que consiste en fibras de poliolefina de cadena extendida, fibras de aramida, fibras de polibenzazol, fibras de alcohol polivinílico, fibras de poliamida, fibras de polietileno tereftalato, fibras de polietileno tereftalato, fibras de poliacrilonitrilo, fibras de cristal liquido copoliéster, fibras de vidrio y fibras de carbono.
12. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las fibras contienen fibras de polietileno.
13. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la composición matriz contiene una composición elastomérica.
14. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la composición matriz contiene una composición termo fija.
15. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la composición matriz contiene copolímero en bloque de poliestireno-poliisopreno-poliestireno .
16. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde cada una de las capas de fibra son estratos cruzados en un ángulo relativo de 90° a la dirección de fibra longitudinal de cada capa de fibra adyacente.
17. Un artículo con resistencia balística formado a partir de material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1.
18. Un artículo con resistencia balística formado a partir del material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 5.
19. Un artículo con resistencia balística formado partir del material con resistencia balística de acuer con la reivindicación 6.
20. Un artículo con resistencia balística formado a partir del material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 8.
21. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las capas de película de polímero contienen una poliolefina, poliamida, poliéster, poliuretano, vinil polímero, fluoropolímero o un copolímero o combinación de estos.
22. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las capas de película de polímero contienen polietileno de baja densidad lineal
23. Un material con resistencia balística que contiene: a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel contiene : i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; . las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier y/o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; las fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolida con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) opcionalmente por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de fibras; b) por lo menos una placa rígida unida a la superficie anterior del panel; c) una primera envoltura fibrosa rodeando el panel, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y d) una segunda envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.
24. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 23 además contiene por lo menos una capa de - película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de fibras.
25. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 23, el cual además contiene una segunda envoltura fibrosa que rodea el panel, la segunda envoltura fibrosa rodea el panel en una dirección trasversal a la dirección de la primera envoltura fibrosa .
26. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 23 además contiene una pluralidad de paneles distintos arreglados en una pila, la pila tiene una superficie superior, una superficie inferior y una o más bordes; en la cual por lo menos una placa rígida esta unida a la superficie superior de la pila, y la primera envoltura fibrosa y segunda envoltura fibrosa opcional rodea por lo menso una parte de la superficie superior, la superficie inferior y por lo menos un borde de la pila.
27. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 23 en donde por lo menos un borde del panel es reforzado.
28. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 23 en donde por lo menos un borde del panel es reforzado mediante costura del panel en por lo menos un borde.
29. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 23 en donde por lo menos un borde del panel es reforzado fundiendo una parte del panel en por lo menos un borde .
30. Un artículo con resistencia balística formado a partir del material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 23.
31. Un artículo con resistencia balística rmado a partir del material con resistencia balística acuerdo con la reivindicación 26.
32. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 23 en donde por lo menos una placa rígida contiene una cerámica, un vidrio, un compuesto con carga metálica, un compuesto con carga de cerámica, un compuesto con carga de vidrio, un cermet u óxido metálico sinterizado, un acero de alta dureza (HHS) , aleación de aluminio para blindaje, titanio o una combinación de éstos .
33. Un método para producir un material con resistencia balística que cosiste en: a) formar por lo menos un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior, y una o más bordes, el panel consta de: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibra arregladas en una serie, la fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; las fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolidada con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de fibras; b) moldear el panel en un artículo; c) circular una primera capa fibrosa alrededor del panel moldeado, la primera capa fibrosa rodea por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y d) circular opcionalmente una segunda envoltura fibrosa alrededor del panel moldeado, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección transversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.
34. El método de acuerdo con la reivindicación 33 además consiste en rodear una segunda envoltura fibrosa alrededor del panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa .
35. El método de acuerdo a la reivindicación 33 además consiste en reforzar por lo menos un borde del panel.
36. El método de acuerdo a la reivindicación 33 además consiste en formar una pila de una pluralidad de paneles distintos, la pila tiene una superficie superior, una superficie inferior y una o más bordes; la pila es moldeada y circulada con la primera envoltura fibrosa y segunda envoltura fibrosa opcional alrededor de por lo menos una parte de la superficie superior, la superficie inferior y por lo menos un borde de la pila.
37. Un método para producir material con resistencia balística que consiste en: a) formar un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más, las fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolidada con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) opcionalmente por menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de fibras; b) moldear el panel; c) unir por lo menos una capa rígida a la superficie anterior del panel moldeado; d) circular por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y e) opcionalmente rodear una segunda envoltura fibrosa alrededor del panel moldeado, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.
38. El método de acuerdo con la reivindicación 37 además contiene por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de fibras.
39. El método de acuerdo con la reivindicación 37 'además consiste en rodear una segunda envoltura fibrosa alrededor del panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección ¦o trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa .
40. El método de acuerdo con la reivindicación 37 además consiste en reforzar por lo menos un borde del panel.
41. El método de acuerdo con la reivindicación 37 además consiste en formar una pila de una pluralidad de paneles distintos, la pila tiene una superficie superior, una superficie inferior y uno o más bordes, y rodear la primera envoltura fibrosa y la segunda envoltura fibrosa opcional alrededor de por lo menos una parte de la superficie superior, una superficie inferior y por lo menos un borde de la pila.
42. El método de acuerdo con la reivindicación 37 en donde la por lo menos una placa rígida contiene una cerámica, un vidrio, un compuesto con carga metálica, un compuesto con carga de cerámica, un compuesto con carga de vidrio, un cermet u óxido metálico sinterizado, un acero de alta dureza (HHS) , aleación de aluminio para blindaje, titanio o una combinación de éstos.
43. Un material con resistencia balística que consiste en: a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier y/o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; las fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados está consolida con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) opcionalmente por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de fibras, y en donde uno o más bordes del panel son reforzados fundiendo una parte del panel y uno o más bordes; b) una primera envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; c) una segunda envoltura fibrosa opcional rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.
44. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 43 la cual contiene una pluralidad de paneles distintos arreglados en una pila, la pila tiene una superficie superior, una superficie inferior y uno o más bordes, en donde uno o más bordes del panel son reforzadas fundiendo una parte del panel en uno o más bordes .
45. Un artículo con resistencia balística formado a partir del material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 43.
46. Un artículo con resistencia balística formado a partir del material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 44.
47. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 43 en donde por lo menos una capa de la película de polímero está presente.
48. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 43 en donde la segunda envoltura fibrosa está presente.
49. Un material con resistencia balística que consiste en: a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, el panel consiste en: i) una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras contiene una pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados, cada capa de fibra contiene una pluralidad de fibras arregladas en una serie; las fibras tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; las fibras tienen una composición matriz en ellas; la pluralidad de capas de fibra de estratos cruzados están consolidadas con la composición matriz para formar la red consolidada de fibras; y ii) opcionalmente por lo menos una capa de una película de polímero unida a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada de fibras; b) una primera envoltura fibrosa rodeando el panel, la primera envoltura fibrosa rodeando por lo menos una parte 82 de la superficie anterior, la superficie posterior y por lo menos un borde del panel; y c) una segunda envoltura fibrosa rodeando el panel, la segunda envoltura fibrosa rodeando la primera envoltura fibrosa en una dirección trasversal a la dirección que rodea la primera envoltura fibrosa.
50. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 49 la cual contiene una pluralidad de paneles distintos arreglados en una pila, la pila tiene una superficie superior, una superficie inferior y uno o más bordes, en donde uno o más bordes del panel son reforzados uniendo una parte del panel en uno o más bordes.
51. Un artículo con resistencia balística formado a partir del material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 49.
52. Un artículo con resistencia balística formado a partir del material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 50.
53. El material con resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 49 en donde por lo menos una capa de película de polímero está presente.