BR102019000277A2 - processo para obtenção de agrupamento balístico de camadas de tecido ou de tecido não tecido, com montagem em sistemas de proteção balística para absorção de impactos - Google Patents
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Abstract
Para dissipar uniformente a energia de impactos balísticos nas fibras das camadas de blindagem balística, através de um agrupamento balístico (8). Para tanto, esses agrupamentos balísticos (8) são obtidos a partir de duas ou mais camadas (1) e (2) de tecido balístico, ambas revestidas em seus poros (4) e nas suas faces superior e inferior, por resina polimérica (3), entre as quais é introduzido um polímero elastomérico (5), seguindo-se a etapa de prensagem aquecida desse conjunto. Com a compactação, o revestimento polimérico (3) favorece a fluidez uniforme do polímero elastomérico (5) pelos poros (4) e pelas faces das camadas de tecido balístico (1) e (2), de modo a provocar um agrupamento balístico (8). Ao ser atingida a blindagem, por projétil (PJ), somente no ponto de impacto (IM) o revestimento de resina polimérica (3) do primeiro agrupamento (8) é aderido ao revestimento de resina polimérica (3) do agrumento balístico subsequente (8) e assim sucessivamente e, com isso, em combinação com a flexibilidade do polímero elastomérico (5), dissipando uniformente a energia de impactos balísticos (IM) sem provocar lesões no usuário.
Description
[001] Refere-se o presente relatório descritivo, a um pedido de patente de invenção para um conceito inovador na adesão entre camadas de um compósito balístico exatamente nos pontos de impactos e região de deformação e no fechamento dos poros em tecidos em estado cru, onde pelo menos duas camadas de tecido recebem a impregnação de uma resina polimérica e, entre ambas (camada de tecido superior e camada de tecido inferior) sendo inserido um polímero elastomérico. Esse arranjo é, em seguida, compactado a quente em temperatura específica provocando, pela fluidez oferecida pela resina polimérica, a passagem e preenchimento uniforme dos poros das duas camadas de tecido pelo polímero elastomérico, formando um agrupamento de tecido, balístico. Nesse processo, quando aplicado a não tecidos unidirecionais que não possuem poros, a impregnação da resina polimérica deve ocorrer do lado oposto ao lado que irá receber o polímero elastomérico.
[002] Cada agrupamento é montado em várias unidades para a formação de uma blindagem balística, usada em sistemas de proteção balística como coletes balísticos e em blindagens em geral.
[003] Segundo o projeto, após os agrupamentos montados em várias unidades, os mesmos são unidos pela resina polimérica somente no instante do impacto provindo do projétil, sendo que essa ancoragem entre as unidades de agrupamentos aumenta significativamente a eficiência balística. Graças ao revestimento de grande resistência oferecida pela resina polimérica em combinação com a flexibilidade oferecida pelo polímero eslastomérico, é provocado o efeito de significativa redução no repuxo longitudinal multilaminar, capaz de dissipar a energia do impacto, preservando a vida de militares, policiais e demais agentes de segurança.
[004] Como já é de conhecimento, para se obter maior resistência mecânica por parte das fibras balísticas (fibras de alta tenacidade) -controle de repuxo longitudinal, é necessário o emprego de técnicas de tecimento ou de inserção de fixadores de modo a provocar a transferência de energia de forma longitudinal nas fibras primárias e secundárias.
[005] Na técnica de tecimento, os tecidos balísticos são tramados por fibras balísticas na forma de telas e recebem fibras não contínuas multidirecionais não tecido (pluma) que são fixadas aos poros do tecido pelo processo de agulhagem que propicia o preenchimento dos poros pelas próprias fibras não contínuas (pluma). A figura 1 mostra (a título exemplificativo para o pedido a ser descrito mais adiante), o entrelaçamento de fibras do tecido para o controle multilaminar do repuxo longitudinal, decorrente da ação do projétil, dissipando a energia do impacto balístico. A figura 1 mostra o sentido de transferência de energia longitudinal nas fibras primárias e nas fibras secundárias.
[006] Na técnica de impregnação de polímero, as mantas balísticas têm suas fibras adesivadas por polímero diluído ou sólido, de maneira superficial. A figura 2 mostra (também a título exemplificativo para o pedido a ser descrito mais adiante), um tecido unidirecional - UD, onde a transferência de energia entre as fibras é provocada por meio do polímero fixador aplicado entre as camadas, havendo maior cobertura por dispersão linear com a ausência de poros. Possui maior resistência à perfuração porém menor absorção de repuxo longitudinal sobre a fibra.
[007] Esses dois modelos de construção, seja de tecidos ou de tecidos não tecidos para aplicação balística, podem ser também confeccionados em várias camadas de tecidos sobrepostas umas às outras por multiníveis, sendo fixados entre si por costuras para melhor controle do repuxo longitudinal.
[008] De qualquer forma, em ambos os casos, apesar da eficiência aumentar com maior número de camadas adesivadas, a rigidez do composto também aumenta e isso traz desconforto ao usuário, como no caso do uso de polímeros adesivos para fabricar um composto balístico. No caso de uso de fibras descontínuas agulhadas nos poros do tecido balístico, estas não apresentam boa resistência a abrasão, ou mesmo baixa absorção de água, fatores que prejudicam muito o composto balístico. As técnicas acima citadas são eficientes no sentido de que eliminam costuras centrais para a união das camadas de tecido balísticos.
[009] Nesse sentido pode ser citado o documento de patente AU 2016380794 denominado “MATERIAIS BALÍSTICOS INCORPORANDO FALSOS TECIDOS NÃO TECIDOS”, formado por uma pluralidade de camadas balísticas, como pode se ver na imagem inserida como figura 3 (também a título exemplificativo para o pedido a ser descrito mais adiante), o qual protege um tecido formado por uma primeira camada balística produzida por fibras agulhadas de tecido de qualidade balística tais como fibras de para-amida “Kevlar” ou Twaron”, recebendo várias camadas sobrepostas para o entrelaçamento mecânico com uma camada de tecido não tecido feito de fibras de para-amida, fibras de polietileno, de polipropileno, poliéster, grafeno, seda de aranha, nano-tubos de carbono, fibras multicomponetes ou fibras co-poliméricas. Esta composição possui múltiplas lâminas, usadas para controlar o repuxo laminar.
[010] De qualquer forma, para a melhor eficiência no controle do repuxo longitudinal das fibras balísticas e absorção de impactos é necessária uma interação adequada entre as camadas que compõem a blindagem, para obter-se a segurança necessária.
[011] O sistema de agrupamento de camadas para absorção de impactos balísticos, motivo deste pedido de patente, vem propor exatamente a redução do repuxo das fibras balísticas (alongamento) usadas em coletes a prova de balas durante o impacto do projétil, obtendo-se uma significativa redução do (BFS) trauma medido sobre uma massa testemunha (material de apoio) em consonância com as normas de ensaio balístico vigentes.
[012] O tecido viabiliza também uma maior área de proteção balística em coletes e otimização do uso da fibra balística, obtendo-se menor peso, impermeabilidade e dando maior flexibilidade em todo o agrupamento formado, além de adquirir maior resistência à ameaças por objetos perfurocortantes.
[013] Explicado superficialmente, passa o sistema de agrupamento de camadas balísticas e o sistema que o envolve, a ser melhor detalhado.
[014] As figuras 1, 2 e 3, como já explicado, referem-se ao estado da técnica.
[015] As figuras a seguir apresentadas, de 4 a 18, referem-se ao pedido em questão:
[016] Figura 4 - vista em planta do tecido cru com os poros abertos;
[017] Figura 5 - vista em perpesctiva do tecido cru conforme a figura anterior;
[018] Figura 6 - vista em perspectiva de uma das camadas de tecido recebendo a aplicação da resina polimérica;
[019] Figura 7 - vista da camada de tecido já impregnada com a resina polimérica. Detalhe A ampliado, mostrando os poros e as duas faces das camadas de tecido revestidas pela resina polimérica;
[020] Figura 8 - vista frontal da pré-montagem das camadas de tecido já resinados e, entre estes, inserido o polímero elastomérico;
[021] Figura 9 - vista em perpectiva conforme a figura anterior;
[022] Figura 10 - vista frontal da montagem efetuada para a presagem a quente. Detalhe B mostrando o total contato do polímero elastomérico com o revestimento de resina polimérica das camadas de tecido;
[023] Figura 11 - vista em planta, conforme a figura anterior;
[024] Figura 12 - vista isométrica, conforme a figura anterior;
[025] Figura 13 - vista frontal das camadas de tecido e o polímero elastomérico, acomodados nas placas de prensagem a quente da prensa;
[026] Figura 14 - vista isométrica conforme a figura anterior;
[027] Figura 15 - vista superior da prensagem efetuada conformando o agrupamento balístico;
[028] Figura 16 - vista isométrica conforme a figura anterior. No detalhe C é mostrado que, durante e prensagem o elastômero flui pelos poros e pelas faces superior e inferior das camadas de tecido, favorecido pelo revestimento polimérico, impregnando-se uniformemente;
[029] Figura 17 - mostra, esquematicamente, o início do impacto balístico;
[030] Figura 18 - mostra, esquematicamente, o impacto balístico após penetração do projétil nas camadas, e o sistema de repuxo longitudinal multicamadas oferecido pelas unidades de agrupamentos balísticos. Nessa condição, é dissipada uniformente a energia de impactos balísticos nas fibras das camadas de blindagem balística.
[031] Em conformidade com os desenhos anexos, o “PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE AGRUPAMENTO BALÍSTICO DE CAMADAS DE TECIDO OU DE TECIDO NÃO TECIDO, COM MONTAGEM EM SISTEMAS DE PROTEÇÃO BALÍSTICA PARA ABSORÇÃO DE IMPACTOS”, objeto desse presente pedido de patente de invenção, refere-se a um arranjo pelo qual uma primeira camada de tecido balístico (1) e uma segunda camada de tecido balítico (2) ainda em estado cru, como mostram a figuras 4 e 5, recebem, entre a trama e urdume de que são formadas, a impregnação de uma resina polimérica (3) de revestimento, como mostra a figura 6.
[032] Após essa aplicação, como mostra a figura 7, forma-se portanto um revestimento de resina polimétrica nas camadas de tecido balístico (1) e (2) por toda a sua área, ou seja, recobrindo toda a sua superfície e os poros (4) da trama e urdume, como mostra o detalhe A.
[033] Assim constituídas, as camadas de tecido balístico (1) e (2) recebem, entre si, o posicionamento de um polímero elastomérico (5), como mostram as figuras 8 e 9. Com tal arranjo, o polímero elastomérico (5) toma contato total de superfícies com o revestimento da resina polimérica (3), como mostram as figuras 10 e seu detalhe B e, assim montado, como mostram as figuras 11 e 12, o conjunto é levado a compactação (P).
[034] Como mostram as figuras 13 e 14, sob a ação dos elementos aquecidos (P1) e (P2) da compactação (P), o arranjo sofre grande pressão em temperatura predeterminada, para que, através do derretimento da resina polimérica (3) o material elastomérico (5) flua uniformente pelos poros (4) ultrapassando-os e fechando-os, sendo impregnado uniforme e totalmente, revestindo as duas faces de ambas as camadas de tecido (1) e (2), formando um só corpo em configuração de agrupamento balístico (8) conforme mostrado nas figuras 15 e 16.
[035] Assim formado, o agrupamento balístico (8) será montado em várias unidades, quantas necessárias, sobrepostas porém soltas entre si em um colete balístico por exemplo (não mostrado), o qual pode conter também, camadas de outros materiais já conhecidos para complementar a proteção.
[036] Como mostra a figura esquemática 17, no momento em que o usuário sofrer ação de um projétil (PJ), as camadas complementares cumprem sua função de dissipação (D) da energia balística exercida e, dessa forma, evitando a penetração, como mostram as setas. Ao mesmo tempo, como mostra a figura 18, ao atingir o primeiro agrupamento balístico (8), segundo o proposto pelo invento, somente no ponto do impacto (IM) balístico, o revestimento de resina polimérica (3) desse primeiro agrupamento (8) é aderido à resina polimérica (3) do agrumento subsequente (8) e assim sucessivamente, formando um ponto de mínimo repuxo longitudinal multilaminar (alongamento) porém favorecido pela combinação da ação flexível do elastômero (5). Dessa forma, pela união (U) dos agrupamentos balísticos (8) no ponto de impacto (IM) balístico é gerado um aumento significativo de performance balística uma vez que a força de tração desprendida pelas fibras foram distribuídas uniformemente entre camadas, tornando mínimo o repuxo longitudinal, evitando lesões graves no usuário (BFS - trauma medido sobre uma massa testemunha, material de apoio). É evitada também a penetração de perfuro cortante pois a adesão pelas revestimentos de resina polimérica (3) entre os agrupamentos balísticos (8), além de preservar as fibras tornando a vida útil mais longa, gera, ainda, redução no emprego da quantidade fibras para a sua produção.
Claims (3)
- “PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE AGRUPAMENTO BALÍSTICO DE CAMADAS DE TECIDO OU DE TECIDO NÃO TECIDO”, constitui-se de uma primeira camada de tecido balístico (1) e uma segunda camada de tecido balístico (2) ainda em estado cru, as quais recebem, tanto na face superior quanto na face inferior, bem como entre os poros da trama e urdume de que são formadas, a impregnação de uma resina polimérica (3), ditas camadas de tecido balístico (1) caracterizadas por serem montadas com a introdução, entre si, de um polímero elastomérico (5), sendo o arranjo, assim composto, levado a uma etapa de compactação (P) e, sob a ação de elementos aquecidos (P1) e (P2), em pressão e temperatura predeterminada, ser provocado o derretimento da resina polimérica (3) fazendo com que o material elastomérico (5) flua uniformente pelos poros (4) ultrapassando-os e fechando-os, sendo impregnado uniforme e totalmente, revestindo as duas faces de ambas as camadas de tecido (1) e (2), formando um só corpo em configuração de agrupamento balístico (8).
- “MONTAGEM EM SISTEMAS DE PROTEÇÃO BALÍSTICA”, de acordo com o agrupamento balístico (8) definido na reivindicação 1, após várias unidades montadas de forma independente entre si, podendo ser usadas em conjunto com elementos conhecidos de proteção, em um sistema de proteção balística, ditos agrupamentos (8), ao sofrerem o impacto provindo de um projétil (PJ) e ser atingido o primeiro agrupamento balístico (8) caracterizado por, somente nesse ponto do impacto (IM) o revestimento de resina polimérica (3) do dito primeiro agrupamento (8) ser aderido ao revestimento de resina polimérica (3) do agrumento balístico subsequente (8) e assim sucessivamente.
- “ABSORÇÃO DE IMPACTOS”, de acordo com reivindicação 2, caracterizado pela redução do repuxo longitudinal com a adesão entre os revestimentos de resina poliméricos (3) das várias unidades sucessivas de agrupamentos balísticos (8), no ponto de impacto (IM), em combinação com a flexibilidade do elastômero (5), dissipando uniformente a energia de impactos balísticos nas fibras das camadas de tecido balísticos (1) e (2).
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