BR0007545B1 - material resistente à penetração, e, artigo. - Google Patents
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Description
"MATERIAL RESISTENTE À PENETRAÇÃO, E, ARTIGO"
A invenção refere-se a material resistente à penetraçãocompreendendo um tecido com relações de alta densidade linear de doisconjuntos de filamentos, e a artigos feitos dos mesmos.
Artigos resistentes à penetração, tais como coletes à prova debalas, capacetes, painéis de veículo, e escudos preparados a partir de fibras dealta resistência, são conhecidos na técnica. Para muitas aplicações, emparticular para coletes balísticos, as fibras são usadas em tecidos ou malhas.Esses tecidos podem ser revestidos ou impregnados na matriz para obtermateriais balísticos duros, ou podem ser usados livres da matriz para obtermateriais balísticos macios.
Tecidos a prova de balas são conhecidos, entre outras coisas,da EP 310.199. Os tecidos aí divulgados são compostos de fios filamentososde polímero de peso molecular ultraelevado tendo alta resistência e altomódulo, com os filamentos de urdume sendo do material polimérico diferentedos filamentos de trama.
Na patente Russa RU 2.096.542 um tecido balístico parajaquetas a prova de balas foi divulgado tendo filamentos de urdume e detrama de poli para-fenilenotereftalamida (PPTA) em que a proporção dedensidade linear de urdume para trama é menor do que 4,17. Tipicamente,filamentos de urdume tendo densidade linear de 143 a 588 dtex e filamentosde trama tendo densidade linear de 588 a 930 foram divulgados, cujosfilamentos de trama tendo densidade linear igual ou maior do que osfilamentos de urdume. E particularmente afirmado que tecidos balísticostendo proporções de densidade linear de urdume para trama entre 1,59 e 4,17têm propriedades de deflexão aumentadas.
Já foi verificado que materiais resistentes à penetraçãocompreendendo pelo menos a camada dupla de tecido composta de duascamadas de tecido que são manejadas em transversal ao ângulo, caracterizadoem que o tecido é composto do primeiro conjunto de filamentoscompreendendo 3,5 a 20 filamentos/cm e tendo o título de pelo menos 420dtex, e o segundo conjunto de filamentos compreendendo 0,5 a 8filamentos/cm e tendo o título de pelo menos 50 dtex, cujo segundo conjuntode filamentos é transverso ao primeiro conjunto de filamentos, e em que aproporção da densidade linear do primeiro conjunto de filamentos para adensidade linear do segundo conjunto de filamentos é maior que 4,2, e aproporção do número de filamentos/cm do primeiro conjunto para o dosegundo conjunto é maior que 1, tem propriedades balísticas aumentadas.
Preferivelmente, o material resistente à penetração tem aproporção da densidade linear do primeiro conjunto de filamentos para adensidade linear do segundo conjunto de filamentos maior que 7,5. O númerode filamentos no primeiro conjunto de filamentos é 3,5 a 20 filamentos/cm.
Mais preferivelmente, o número é 4 a 15 filamentos/cm, e o maispreferivelmente 5 a 12 filamentos/cm. O número de filamentos no segundoconjunto de filamentos é 0,5 a 8 filamentos/cm. Mais preferivelmente, onúmero é 1 a 6 filamentos/cm, e o mais preferivelmente 2 a 4 filamentos/cm.
Por razões de fabricação eficiente é preferido que o primeiro conjunto defilamentos seja de filamentos de urdume e o segundo conjunto de filamentosseja filamentos de trama. O segundo conjunto de filamentos é transverso aoprimeiro conjunto de filamentos. Embora usualmente esses conjuntos sejamaproximadamente perpendiculares um ao outro, isto não é necessário. Osegundo conjunto de filamentos pode ser proporcionado por baixo em ângulodiferente de 90° ao primeiro conjunto de filamentos.
O material resistente à penetração também consiste dosegundo conjunto de filamentos (preferivelmente filamentos de trama), cujacomposição de fio não é decisiva para a presente invenção. Preferivelmente,entretanto, esses filamentos têm alta resistência e alto módulo. Este éparticularmente o caso quando esses filamentos são selecionados de poliéster,polietileno, polipropileno, poliamida, e fio de aramida. O maispreferivelmente, o segundo conjunto de filamentos é feito de fio de poliéster.
O primeiro conjunto de filamentos (preferivelmentefilamentos de urdume) é de alta resistência e alto módulo, e o maispreferivelmente fio de aramida é selecionado, mais particularmente p-aramida. O mais preferido é poli para-fenilenotereftalamida (PPTA). Narealização preferida os filamentos de urdume e trama são selecionados paraserem feitos de polímeros diferentes, por exemplo, um tecido tendofilamentos de urdume de fio p-aramida e filamentos de trama de fio depoliéster é preferido.
Visto que a proporção de densidade linear requerida estásatisfeita, a densidade linear do primeiro conjunto de filamentos éselecionada para ser pelo menos cerca de 420 dtex, preferivelmente entre 420e 3360 dtex, mais preferivelmente entre 420 e 1680 dtex, e o maispreferivelmente entre cerca de 840 e 1100 dtex. A densidade linear dosegundo conjunto de filamentos é selecionada para ser pelo menos cerca de50 dtex, mais preferivelmente entre 50 e 280 dtex, e o mais preferivelmenteentre 80 e 140 dtex.
O termo "filamento" significa qualquer tipo de filamento taiscomo fio classificado, fio classificado torcido, fio de filamento torcido, fiointermisturado não torcido, e preferivelmente, fio de filamento destorcido.
Na realização preferida os fios de cada uma das camadas detecido da camada dupla são ligados entre si, por exemplo, através de ligaçãopor pontos, ou preferivelmente com material adesivo. O material adesivopode ser material adesivo proporcionado sobre os fios ou sobre o tecido, porexemplo, como acabamento. O material adesivo pode também ser camadaadesiva proporcionada entre as duas camadas de tecido da camada dupla.Materiais adesivos incluem termoplástico, elastomérico, e materiaistermocurados. E também possível usar para pelo menos parte do segundoconjunto de filamentos o material que funde mediante pressão e/ouaquecimento, consumando desse modo a ligação dos filamentos do primeiroconjunto de filamentos para aqueles do segundo conjunto de filamentos, eopcionalmente também ligando as duas camadas de tecido entre si. Materiaiselastoméricos incluem poliolefinas tais como polietileno e polipropileno,poliamida, poliéster, ou misturas desses materiais. Materiais elastoméricosincluem Kraton, borracha, silício, e outros mais. Materiais termocuradosincluem resinas epóxi, resinas poliéster, resinas fenólicas, resinas éster vinila,e assim por diante.
Em outra realização preferida, pelo menos um dos ladosexternos do material resistente à penetração é proporcionado com a camadaprotetora. A camada protetora pode ser material termoplástico ouelastomérico, ou mistura desses materiais. A camada protetora é aplicada paraproteger o tecido de dano mediante abrasão excessiva.
O material resistente à penetração compreende pelo menosuma camada dupla consistindo de duas camadas de tecido que são manejadasem transversal ao ângulo e opcionalmente ligadas entre si. O termo tecidoinclui todos os tipos de tecedura, tais como tecedura plana, teceduraacetinada, entrançados de cesta, tecedura de sarja, e outros mais. Tecidospreferidos são tecidos planos.
O material resistente à penetração pode conter tanto quantouma camada dupla consistindo de duas camadas de tecido, mas usualmentemais camadas duplas são aplicadas. Números adequados de camadas duplassão 5 a 100, e o mais preferivelmente 6 a 35 camadas duplas são usadas. Empelo menos uma das camadas duplas as duas camadas de tecido são segurasentre si no ângulo. Ângulos preferidos são 30° a 90°. Um ângulo deaproximadamente 90° é o mais preferido. Para armadura macia o melhordesempenho é usualmente obtido quando as camadas de tecido em todas ascamadas duplas são seguras em um ângulo, preferivelmente um ângulo de90°C. O primeiro conjunto de filamentos da primeira camada de tecido dacamada dupla pode ser paralelo ao, ou em ângulo ao, primeiro conjunto defilamentos da primeira camada de tecido da camada adjacente dupla.
As camadas duplas são presas uma à outra usando camadaadesiva ou através de costura. Tal camada adesiva pode ser feita dosmateriais previamente mencionados para os materiais adesivos e temespessura entre 4 e 36 μηι, preferivelmente entre 8 e 20 μηι.
Processos de fabricação das camadas duplas são bemconhecidos na técnica. Usualmente o tecido é feito através de urdidura do fiode urdume no feixe, seguido pelo entrelaçamento no tear. A camada únicapode opcionalmente ser impregnada ou laminada, e ser submetida a processode calandragem. Pelo menos duas camadas de tecido podem ser ligadas entresi, preferivelmente no ângulo entre elas, através de pontos, aquecimento, ouaplicação de pressão.
A invenção refere-se também a artigos como coletes à provade bala e placas de armadura feitos dos supramencionados tecidos de acordocom os processos conhecidos pelo homem habilitado.
A invenção é adicionalmente ilustrada com os seguintesexemplos.
Exemplo 1
Construção I foi preparada de acordo com esta invenção. Aconstrução continha 21 camadas duplas do tecido de cerca de 100 g/cm feitade Kevlar® 1100 dtex (ex DuPont) em urdume (8,6 filamentos/cm) epoliéster 140 dtex (Trevira® 710, ex Hoechst) em direção de trama (2filamentos/cm). A relação urdume/trama é 7,9. As camadas foram laminadasentre si com 2 dobras do filme de polietileno (LDPE, ex EKB) tendo aespessura de 10 μηι. O peso total de construção I foi cerca de 4300 g/m .
Construção II foi preparada de acordo com esta invenção econtinha 20 camadas duplas do mesmo tecido conforme a usada para aconstrução I, e 1 lâmina de filme polietileno (LDPE, ex EKB) tendo aespessura de 10 μιη em ambos os lados externos da camada dupla e internoentre cada uma das camadas de tecido da camada dupla. O peso total deconstrução II foi cerca de 4400g/m2.
Os valores de V50 foram determinados com balas do Tipo9x19 Para DM 11 A1B2, em que V50 é a velocidade na qual 50% das balassão aparadas e 50% das balas dão penetração plena. Foi verificado que V5o daconstrução I é 471 m/s e que V50 da construção I é 481 m/s.
Exemplo 2
Construção III foi feita analogamente a construção I com 19dobras de Twaron® 930 dtex (CT 709 Microfilament, ex Akzo Nobel) emlugar de Kevlar (10,4 filamentos de urdume/cm, 2 filamentos de trama/cm,relação urdume/trama 6,6). O peso total de construção III foi cerca de 4330g/m2, V50 (determinada com balas do Tipo 9x19 Para DM 11 A1B2) foi cercade 490 m/s.
Exemplo Comparativo 3
Construção IV foi feita a partir de 22 dobras de Twaron®estilo de tecido CT 709 (ex Akzo Nobel). Filamentos de urdume e tramaforam feitos de Twaron® 930 dtex Microfilament (ex Akzo Nobel) (10,5filamentos/cm na direção urdume e trama; relação urdume/trama 1). O pesototal de construção IV foi cerca de 4400 g/m2, a V50 (determinada com balasdo Tipo 9x19 Para DM 11 A1B2) foi cerca de 460-465 m/s.
Exemplo 4
Construção V foi feita a partir de 50 camadas duplas do tecidofeito de Twaron® 930 (9,5 filamentos/cm na direção urdume e 2filamentos/cm de Trevira 710 140 dtex na direção de trama; relaçãourdume/trama 6,6).
As camadas foram laminadas entre si com matriz LDPE-copolímero (conteúdo de resina 35%) na temperatura de 115°C e a pressão de2,5 MPa. O peso total foi 6500 g/m , a V50 (determinada com balas.357Magnum FJ CB SC) foi 484 m/s.
Exemplo Comparativo 5
Construção VI foi feita a partir de 44 camadas de Twaron®tecido CT 709 (930 dtex, 200 g/m , tecido plano). O material foi revestidocom resina fenólica modificada com PVB (conteúdo de resina 23%) elaminada na temperatura de 160°C e a pressão de 1,0 MPa. O peso total foi10800 g/m2, a V50 (determinada com balas 357 Magnum FJ CB SC) foi 487 m/s.
Através do uso do sistema de resina supramencionado,conteúdo de resina, e condições de laminação, o peso não pode ser reduzidosem redução de V50.
Claims (12)
1. Material resistente à penetração compreendendo pelo menosuma camada dupla de tecido composto de duas camadas de tecido que sãomanejadas em transversal ao ângulo, caracterizado pelo fato de que o tecido écomposto do primeiro conjunto de filamentos compreendendo 3,5 a 20filamentos/cm e tendo densidade linear de 420 a 3360 dtex, e segundoconjunto de filamentos compreendendo 0,5 a 8 filamentos/cm e tendodensidade linear de 50 a 280 dtex, com o segundo conjunto de filamentossendo transverso ao primeiro conjunto de filamentos, e em que a proporçãoda densidade linear do primeiro conjunto de filamentos para a densidadelinear do segundo conjunto de filamentos é maior que 4,2, e a proporção donúmero de filamentos/cm do primeiro conjunto para aquele do segundoconjunto é maior que 1.
2. Material resistente à penetração de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os filamentos das camadas dacamada dupla são ligados entre si, preferivelmente com material adesivo.
3. Material resistente à penetração de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a proporção da densidadelinear do primeiro conjunto de filamentos para a densidade linear do segundoconjunto de filamentos é maior que 7,5.
4. Material resistente à penetração de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o primeiroconjunto de filamentos consiste em filamentos de aramida.
5. Material resistente à penetração de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o segundoconjunto de filamentos é selecionado de fios de poliéster, polietileno,polipropileno, e aramida.
6. Material resistente à penetração de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o primeiroconjunto de filamentos consiste em filamentos de aramida e o segundoconjunto de filamentos consiste em filamentos de poliéster.
7. Material resistente à penetração de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a densidadelinear do primeiro conjunto de filamentos é de 420 a 1680 dtex.
8. Material resistente à penetração de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a densidadelinear do primeiro conjunto de filamentos é de 840 a 1100 dtex.
9. Material resistente à penetração de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a densidadelinear do segundo conjunto de filamentos é de 80-140 dtex.
10. Material resistente à penetração de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o primeiroconjunto de filamentos é de filamentos de urdume e o segundo conjunto defilamentos é filamentos de trama.
11. Material resistente à penetração de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos umdos lados externos do material é proporcionado com a camada protetora.
12. Artigo como um colete à prova de balas ou placa dearmadura, caracterizado pelo fato de ser feito do material resistente àpenetração conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.
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