BR112015019190B1

BR112015019190B1 - artigo balístico duro, e, processo para fabricar o artigo balístico duro

Info

Publication number: BR112015019190B1
Application number: BR112015019190-8A
Authority: BR
Inventors: Huibert KWINT; Marc-Jan De Haas; Hans-Joachim Gabrisch (Falecido)
Original assignee: Teijin Aramid Gmbh
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2021-01-05
Also published as: MX2015010497A; WO2014124876A1; CA2900800A1; AU2014218035A1; AU2014218035B2; EP2956737A1; IL240031B; KR20150124444A; KR102083780B1; US20160025459A1; CA2900800C; IL240031A0; EP2956737B1; RU2015138725A; RU2644499C2; BR112015019190A2; CN105143812A; CN105143812B

Abstract

ARTIGO BALÍSTICO DURO, E, PROCESSO PARA FABRICAR O ARTIGO BALÍSTICO DURO Um artigo balístico duro e um método para fabricar o dito artigo são fornecidos. O artigo balístico duro compreende um painel híbrido, em que o painel híbrido compreende a) uma primeira embalagem de uma pluralidade de lonas transversais consolidadas, em que cada um lona transversal consolidada contém pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero, em que a primeira embalagem apresenta uma superfície voltada para a direção de um ataque balístico e uma superfície voltada para fora da direção do ataque balístico, e b) uma segunda embalagem contendo uma pluralidade de camadas de tecido, em que as camadas de tecido consistem em fibras de aramida fornecidos com um segundo material de matriz, em que o segundo material de matriz é diferente do primeiro material de matriz, em que o segundo material de matriz compreende um segundo polímero, em que o segundo polímero é diferente do primeiro polímero, em que a primeira embalagem está ligada com a sua superfície voltada para fora da (...).

Description

Descrição:

[001] A presente invenção refere-se a um artigo balístico duro e a um processo para fabricar o dito artigo.

[002] Artigos balísticos duros são conhecidos que contenham embalagens de camadas de tecido ou embalagens de camadas de tecido tecido. As ditas embalagens são empilhadas uma sobre a outra para formar um painel monolítico. Além disso, artigos balísticos duros são conhecidos por conterem embalagens de camadas de tecido e embalagens de camadas de tecido tecido. As ditas embalagens são empilhadas umas sobre as outras para formar um painel híbrido.

[003] WO 2008/0897362 A descreve artigos balísticos duros resistentes de múltiplas camadas que assegurem uma proteção adequada contra tópicos balísticos de alta energia, mantendo-se adequado para aplicações em colete flexíveis. Os ditos artigos balísticos resistentes de múltiplas camadas são formados a partir de uma combinação de componentes de painel flexíveis e semirrígidos. Os painéis flexíveis ou semirrígidos podem incluir camadas de fibras tecidas, camadas de fibras não tecidas ou ambos. Nos exemplos, WO 2008/0897362 A descreve uma embalagem de trama balístico que consiste em uma embalagem de camadas de tecido tecido, que consistem em uma pluralidade de camadas flexíveis de tecido de aramida, seguida por um painel semirrígido constituído por uma pluralidade de camadas moldadas de material Gold Shield® e seguida por outra série de camadas flexíveis de tecido de aramida. No dito exemplo, a pluralidade de camadas flexíveis de tecido de aramida e a pluralidade de camadas moldadas de material GoldShield® são variadas. Material Gold Shield® é um composto constituído por duas camadas de fibras de aramida unidirecionais alinhadas, em que cada uma das ditas lonas de fibra é fornecida com uma resina, e ditas camadas de fibra são lonas transversais e consolidadas de 0°/90°. Tecido de aramida não contém resina.

[004] O documento WO 2012/098158 A1 descreve um artigo resistente balístico que compreende uma pluralidade de camadas de fibras, cada uma das ditas camadas que compreende uma rede de fibras com uma resistência de, pelo menos, 800 mN/tex, por exemplo fibras de aramida, e um material de matriz, em que o material de matriz compreende uma mistura de, pelo menos, uma resina acrílica autorreticulante, e/ou, pelo menos, uma resina acrílica reticulável e pelo menos um agente de pegajosidade. O documento WO 2012/098158 A1 explica que o termo "uma rede de fibras" significa uma pluralidade de fibras arranjadas em uma configuração predeterminada ou uma pluralidade de fibras agrupadas em conjunto para formar um fio torcido ou não torcido, tais fios são arranjados em uma configuração predeterminada, e que a rede de fibra pode ter várias configurações. Por exemplo, as fibras ou fios podem ser formados como um feltro ou outro tecido não tecido, tricotado ou tecido em uma rede, ou formadas por uma rede através de quaisquer técnicas convencionais.

[005] O documento WO 2008/060650 A2 descreve artigos resistentes balísticos formados a partir de uma mistura de componentes fibrosos tecidos e não tecidos. As estruturas híbridas são particularmente úteis para a formação da armadura de corpo macio e flexível. Um artigo resistente balístico compreende por ordem: a) um primeiro painel constituído por, pelo menos, uma camada de fibra tecida, b) um segundo painel compreendendo uma pluralidade de camadas de fibras não tecidas, cada uma das camadas de fibras não tecidas sendo consolidada com as outras camadas de fibras não tecidas, cada uma das camadas de fibras não tecidas que compreende uma matriz de fibras em paralelo unidirecional, em que as ditas fibras são revestidas na sua superfície com uma composição polimérica que é resistente à dissolução pela água, e resistente à dissolução por um ou mais solventes orgânicos; e c) um terceiro painel que compreende, pelo menos, uma camada de fibra tecida. Um outro artigo resistente balístico difere do artigo descrito acima, em que um painel que compreende, pelo menos, uma camada de fibra tecida é ensanduichada entre painéis, cada um dos quais compreende uma pluralidade de camadas de fibras não tecidas, cada uma das camadas de fibras não tecidas sendo consolidada com as outras camadas de fibras não tecidas, cada uma das camadas de fibras não tecidas compreendendo uma matriz paralela unidirecional de fibras, cada uma das ditas fibras sendo revestidas na sua superfície com uma composição polimérica que é resistente à dissolução pela água, e resistente à dissolução por um ou mais solventes orgânicos. No que se refere às camadas de fibras tecidas, WO 2008/060650 A2 explica que não é geralmente necessário que as fibras sejam revestidas com a composição de matriz polimérica, porque nenhuma consolidação é realizada. No entanto, as fibras que compõem as camadas de fibras tecidas podem ser revestidas com uma composição de matriz polimérica, de preferência com uma composição polimérica que é resistente à dissolução pela água e resistente à dissolução por um ou mais solventes orgânicos.

[006] O documento WO 2008/140567 A2 descreve a produção de um artigo balístico resistente compreendendo: a) proporcionar um tecido que compreende uma pluralidade de fibras, por exemplo, fibras de aramida, arranjada em uma matriz, b) aquecer o dito tecido no interior de um forno de micro-ondas, c) moldar o tecido aquecido dentro de um artigo, e d) permitir que o tecido moldado resfrie.

[007] O documento WO 2008/140567 A2 descreve também um método de formação de uma rede de fibra consolidada, a dita rede consolidada de fibras compreendendo uma pluralidade de camadas de fibras, tendo as ditas fibras uma composição de matriz polimérica na mesma; tal rede de fibra consolidada é consolidada sob pressão e calor, em que o calor da consolidação é gerado pela aplicação de energia de micro-ondas suficiente para assim aquecer a composição da matriz polimérica a uma temperatura de pelo menos cerca da temperatura de amolecimento da composição de matriz polimérica. Os tecidos podem compreender uma combinação híbrida de camadas fibrosas de tecidos não alternados e não tecidos. As camadas de fibras não tecidas compreendem uma pluralidade de camadas, cada camada que compreende uma pluralidade de fibras alinhadas unidirecionais, paralelas, em que as ditas camadas são cruzadas em ângulo relativamente a uma direção longitudinal de cada fibra da camada de fibras adjacentes; e em que as ditas fibras têm, opcionalmente, uma composição de matriz polimérica nela. Antes da tecelagem, as fibras individuais das camadas de fibras tecidas podem ou não ser revestidas com uma composição de matriz polimérica de um modo semelhante como as camadas de fibras não tecidas usando a mesma composição da matriz que as camadas de fibras não tecidas.

[008] US 2012/0174753 A1 descreve armadura de corpo mole e explica que a armadura flexível e de corpo mole da invenção deste documento está em contraste com a armadura rígida ou dura e, por conseguinte, não retém a sua forma quando submetida a uma quantidade significativa de tensão e é incapaz de ficar livre de pé sem cair. US 2012/0174753 A1 enfatizou que esta está em distinção às características da armadura rígida ou dura que tem uma resistência mecânica suficiente e mantém a sua forma quando submetida a uma quantidade significativa de tensão e é capaz de ficar livre de pé sem cair. US 2012/0174753 A1 proporciona um compósito flexível balístico útil em aplicações de blindagem de corpo mole, a composição compreendendo, pelo menos, uma camada de tecido tecido, pelo menos uma segunda camada de tecido, e uma primeira camada de separador posicionado entre a camada de tecido e a segunda camada de tecido , o primeiro separador de camada que compreende uma camada leve, fina e flexível, não a primeira camada de separador a ser laminada, quer da camada de tecido ou a segunda camada de tecido de modo a que a camada de tecido e a segunda camada de tecido são livres para se moverem em relação ao entre si. A camada de tecido e a segunda camada de tecido podem ser feitas de fibras de aramida, e a segunda camada de tecido pode ser formada como um tecido orientado unidirecionalmente. E a segunda camada de tecido é de preferência revestida com uma composição de resina de matriz.

[009] Os artigos balísticos descritos acima exibem um bom desempenho balístico. No entanto, existe uma procura contínua por artigos balísticos que na mesma densidade de área têm um melhor desempenho balístico.

[0010] Portanto, o problema subjacente à presente invenção é proporcionar um artigo balístico duro que com a mesma densidade de área exibe um melhor desempenho balístico.

[0011] O dito problema é resolvido por um artigo balístico duro que compreende um painel híbridos, em que o painel híbrido compreende a) uma primeira embalagem de uma pluralidade de lonas transversais consolidadas, em que cada lona transversal consolidada contém pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero, em que a primeira embalagem apresenta uma superfície voltada para a direção de um ataque balístico e uma superfície voltada para fora da direção do ataque balístico, e b) uma segunda embalagem contendo uma pluralidade de camadas de tecido tecido, em que as camadas de tecido consistem em fibras de aramida fornecidas com um segundo material de matriz, em que o segundo material de matriz é diferente do primeiro material de matriz, em que o segundo material de matriz compreende um segundo polímero, em que o segundo polímero é diferente do primeiro polímero, e em que a primeira embalagem está ligado com a sua superfície voltada para fora da direção do ataque balístico para a segunda embalagem.

[0012] Surpreendentemente, o artigo balístico duro de acordo com a invenção apresenta um valor de V50 maior do que um artigo balístico duro que apenas contém camadas de tecido alinhadas unidirecionalmente com um material de matriz que é idêntico ao primeiro material de matriz da primeira embalagem de artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, e que exibe o mesmo peso de área.

[0013] Além disso, é surpreendente que o artigo balístico duro de acordo com a invenção apresenta um valor de V50 maiores do que um artigo balístico duro que apenas contém camadas de tecido fornecidos com um material de matriz que é idêntico ao do segundo material de matriz da segunda embalagem do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, e que exibe o mesmo peso de área.

[0014] E é surpreendente que o artigo balístico duro de acordo com a invenção apresenta um valor de V50 maior do que um artigo balístico duro comparativo que apenas difere do artigo balístico duro de acordo com a invenção em que o material da matriz na primeira embalagem está idêntico ao material de matriz na segunda embalagem. Este efeito técnico é bastante mais surpreendente quanto o dito efeito pode mesmo ser alcançado, se o artigo balístico duro de acordo com a invenção apresentar um peso de área um pouco menor do que o artigo balístico duro comparativo.

[0015] Na presente invenção os termos "peso de área"e "densidade de área" têm o mesmo significado e quantificam a massa do artigo balístico duro sob consideração em gramas por metro quadrado do dito artigo balístico duro, [g/m2].

[0016] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "artigos balísticos duros" significa que o dito artigo tem rigidez suficiente para manter a sua forma quando submetidos a uma quantidade significativa de tensão e é capaz de ser livre de pé sem cair. "Rigidez suficiente" significa, por exemplo, que, se o artigo balístico duro de acordo com o invento é colocado sobre uma mesa de uma forma, em que uma metade da sua área fixa na mesa de trabalho e a outra metade da sua área está livre de suspensão, nenhuma flexão é observado na parte livre de suspensão do artigo balístico duro.

[0017] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "primeiro material de matriz" significa um material que - em particular, liga as fibras de aramida alinhadas unidirecionais dentro de cada uma das pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais uma à outra e, assim, estabiliza as fibras dentro de cada uma das pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, e - após colocar em lonas transversais as pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais ligam as ditas pelo menos duas camadas entre si.

[0018] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "lona transversal" significa um arranjo de pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as ditas, pelo menos, duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais são empilhadas umas às outras com um ângulo, de preferência 90°, em relação à direção das direções de fibras em ditas camadas empilhadas.

[0019] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "lona transversal consolidada" significa que as pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais são ligadas uma à outra, de preferência com o auxílio do primeiro material de matriz.

[0020] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "fibras" significa um corpo alongado, a dimensão do comprimento é muito maior do que as dimensões transversais de largura e espessura. Por conseguinte, "fibras" inclui fibras de monofilamento, fibras de multifilamento, fitas, tiras, fibras e fios fabricados a partir de um ou mais dos anteriores, como por exemplo fios de multifilamentos ou de fios de fibras descontínuas. "Fibras" preferenciais especialmente significa fios de multifilamento. As seções Vtcpuxgtucku fcu “fidtcu" c ugtgo wucfcu nc rtgugnVg knxgn>«q rqfgo xctkct amplamente. Elas podem ser circulares, oblongas ou planas em seção transversal. Eles também podem ser de forma irregular ou regular, ter um ou mais lóbulos regulares ou irregulares que se projetam a partir do eixo geométrico longitudinal do, por exemplo, um filamento. De preferência, as "fibras" apresentam uma seção transversal substancialmente circular.

[0021] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "fibras de aramida" significa fibras produzidas a partir de uma poliamida aromática, como o polímero de formação de fibra. Na dita fibra formadora de polímero, pelo menos, 85% de ligações de amida (-CO-NH-) estão diretamente ligadas em dois anéis aromáticos. Poliamidas aromáticas especialmente preferidas são p-aramidas. Entre as p-aramidas poli (p-fenileno-tereftalamida) é o mais preferido. Poli (p-fenileno-tereftalamida) resulta da polimerização mol: mol de p-fenileno diamina e dicloreto do ácido tereftálico. Fibras compostas, por exemplo, de fios de multifilamentos feitos a partir de poli(p-fenileno- tereftalamida) podem ser obtidos sob o nome comercial de Twaron® da Teijin Aramid (NL).

[0022] Outras fibras de aramida úteis para formar a rede de fibras no artigo resistente balístico de acordo com a presente invenção são as que são formadas a partir de um copolímero aromático como o polímero de formação de fibra. No dito copolímero aromático de p-fenileno diamina e/ou dicloreto de ácido tereftálico são parcialmente ou completamente substituídos por outras diaminas aromáticas e/ou cloretos de ácidos dicarboxílicos.

[0023] Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção consiste em a) uma primeira embalagem de uma pluralidade de lonas transversais consolidadas, em que cada lona transversal consolidada contém pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero, em que a primeira embalagem apresenta uma superfície voltada para a direção de um ataque balístico e uma superfície voltada para fora da direção do ataque balístico, e b) uma segunda embalagem contendo uma pluralidade de camadas de tecido tecido, em que as camadas de tecido consistem em fibras de aramida fornecidas com um segundo material de matriz, em que o segundo material de matriz é diferente do primeiro material de matriz, em que o segundo material de matriz compreende um segundo polímero, em que o segundo polímero é diferente do primeiro polímero, e em que a primeira embalagem está ligada com a sua superfície voltada para fora da direção do ataque balístico com a segunda embalagem.

[0024] Em uma outra modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, uma face de colisão metálica ou de cerâmica é ligada à superfície da primeira embalagem de frente à direção do ataque balístico.

[0025] O artigo balístico duro de acordo com a presente invenção compreende uma primeira embalagem de uma pluralidade de lonas transversais consolidadas, em que cada lona transversal consolidada contém pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz.

[0026] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "pluralidade de lonas transversais consolidadas" significa um certo número n de lonas transversais consolidadas. O dito número n pode ser escolhido em uma faixa dependendo da proteção balística desejada. A dita proteção balística desejada é alcançada para muitas aplicações do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, se o dito artigo - juntamente com a pluralidade de camadas de tecido, tal como definido em b) - contém de 1 a 50 lonas transversais consolidadas, de modo que n está na faixa de 1 a 50. Portanto, um artigo balístico duro, em que a pluralidade de lonas transversais consolidadas significa um número N de lonas transversais consolidadas, e n varia entre 1 e 50 constitui uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção. Em uma modalidade especialmente preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção n varia de 5 a 30, ainda mais preferida de 10 a 20.

[0027] No artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, as lonas transversais da primeira embalagem são consolidadas. Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "consolidado" significa que as pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais contidas em cada lona transversal consolidada são ligadas uma à outra. Preferivelmente, a dita ligação é alcançada com o auxílio do primeiro material de matriz.

[0028] Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, cada uma das pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais é fornecida com o primeiro material de matriz.

[0029] Cada lona transversal consolidada constituída pela primeira embalagem do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção contém, pelo menos, duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz, em que o número de camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais são limitadas por razões práticas, principalmente pela exigência prática que a lona transversal consolidada de um modo preferido deve ser tecível para efeitos de armazenamento e transporte. Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, cada lona transversal consolidada consiste em 2 a 10 camadas das ditas fibras de aramida alinhadas unidirecionais. Em uma modalidade especialmente preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, cada lona transversal consolidada consiste em 2 a 6 camadas das ditas fibras de aramida alinhadas unidirecionais, de modo que na dita modalidade especialmente preferida, cada lona transversal consolidada pode consistir em 2 ou 3 ou 4 camadas das ditas fibras de aramida alinhadas unidirecionais.

[0030] A primeira embalagem do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção contém uma pluralidade de lonas transversais cada um das quais contém pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero, de preferência, um primeiro polímero orgânico. O primeiro polímero, de preferência orgânico, está presente sobre as fibras de aramida unidirecionais em uma porcentagem em peso suficiente para ligar as pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais para o outro. Portanto, não é necessário que todos e cada um espaço entre as fibras de aramida alinhadas unidirecionais seja preenchido com o primeiro polímero, desde que a quantidade aplicada do primeiro polímero permita uma ligação suficiente das pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais uma com a outra. Por exemplo, o primeiro polímero pode ser distribuído em pontos sobre e entre as fibras.

[0031] Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, uma concentração do primeiro polímero em cada camada de fibras de aramida alinhadas unidirecionais varia de 2 a 50% em peso com relação ao peso das fibras de aramida, mais o peso do primeiro polímero, de preferência orgânico, sem umidade. De um ponto de vista prático, isto significa que ditos 2 a 50% em peso do primeiro polímero são determinados após as fibras de aramida alinhadas unidirecionais que transportam o primeiro polímero terem sido secas até um teor de água igual a zero % em peso.

[0032] Em uma modalidade especialmente preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, uma concentração do primeiro polímero em cada camada de fibras de aramida alinhadas unidirecionais varia de 5 a 30% em peso, ainda mais preferida de 10 a 20% em peso em relação ao peso das fibras de aramida, mais o peso do primeiro polímero preferivelmente orgânico.

[0033] Em uma outra modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, uma densidade de área de cada camada das fibras de aramida alinhadas unidirecionais, incluindo o primeiro polímero, de preferência o primeiro polímero orgânico, varia de 10 a 250 g/m2, especialmente preferido de 40 a 100 g/m2.

[0034] Em uma outra modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, o primeiro polímero é um copolímero aleatório de estireno butadieno, isto é, um copolímero, em que os parâmetros de copolimerização de estireno e butadieno determinar uma sequência aleatória de estireno e de butadieno no copolímero de cadeia.

[0035] Em uma modalidade especialmente preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, o copolímero aleatório de estireno butadieno é um copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado. Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado" significa um copolímero que foi sintetizado por copolimerização de monômeros o estireno, butadieno e opcionalmente um terceiro monômero, em que uma parte baixa para ser quantificada abaixo quer do estireno e/ou o butadieno e/ou o terceiro monômero contém pelo menos um grupo carboxílico. Assim, o termo "copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado" compreende diversas modalidades preferenciais, as quais são descritos a seguir.

[0036] Em uma primeira modalidade preferida, o copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado é um copolímero, que foi sintetizado por copolimerização de monômeros de estireno e butadieno, em que uma parte inferior do estireno contém pelo menos um grupo carboxílico.

[0037] Em uma segunda modalidade preferida, o copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado é um copolímero, que foi sintetizado por copolimerização de estireno e butadieno monômeros, em que uma parte inferior do butadieno contém pelo menos um grupo carboxílico.

[0038] Em uma terceira modalidade preferida, o copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado é um copolímero, que foi sintetizado por copolimerização de monômeros de estireno e butadieno, em que uma parte inferior de ambos estireno e o butadieno contêm pelo menos um grupo carboxílico.

[0039] Em uma quarta modalidade preferida, o copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado é um copolímero, que foi sintetizado por copolimerização de monômeros de estireno e butadieno e um terceiro monômero, em que uma parte inferior do terceiro monômero contém pelo menos um grupo carboxílico. O terceiro monômero é selecionado de entre o grupo consistindo em ácidos carboxílicos etilicamente insaturados. O ácido carboxílico etilicamente insaturado selecionado pode ser um ácido monocarboxílico ou um ácido policarboxílico ou uma mistura de tais ácidos. De preferência, o ácido tem 2 a 10 átomos de carbono da cadeia, isto é, átomos de carbono que formam uma cadeia C2-10, o qual contém a insaturação etilênica. O átomo de carbono do ácido carboxílico não está incluído nos ditos 2 a 10 átomos de carbono da cadeia. Exemplos de ácidos monocarboxílicos preferidos são o ácido acrílico, ácido metacrílico e ácido crotônico. Exemplos de ácidos policarboxílicos são o ácido maleico, o ácido fumárico, o ácido itacônico e o ácido 1,2,3-tricarboxílico 3-buteno.

[0040] Em uma quinta modalidade preferida, o copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado é um copolímero, que foi sintetizado por copolimerização dos monômeros estireno e butadieno e um terceiro monômero, em que uma parte inferior tanto de estireno quanto do terceiro monômero contém pelo menos um grupo carboxílico.

[0041] Em uma sexta modalidade preferida, o copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado é um copolímero, que foi sintetizado por copolimerização dos monômeros estireno e butadieno e um terceiro monômero, em que uma parte inferior tanto de estireno quanto do terceiro monômero contém pelo menos um grupo carboxílico.

[0042] Em uma sétima modalidade preferida, o copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado é um copolímero, que foi sintetizado por copolimerização dos monômeros estireno e butadieno e um terceiro monômero, em que a parte inferior do estireno, o butadieno e o terceiro monômero contêm pelo menos um grupo carboxílico.

[0043] Em uma oitava modalidade preferida, o estireno butadieno carboxilado é uma mistura de pelo menos um copolímero pertencente à primeira, segunda ou terceira modalidade e pelo menos um copolímero pertencente à quarta, quinta, sexta e sétima modalidades.

[0044] Em cada uma das modalidades preferidas acima descritas, o termo "grupo carboxílico"significa um grupo de ácido carboxílico, o qual está presente - quer sob a forma -COOH neutro - ou sob a forma aniônica que pode ocorrer como COO- H + ou como um sal de -COO - M +, em que M + é um cátion de metal.

[0045] Tal como indicado antes, em todas as modalidades da resina de copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado, a percentagem em peso (% em peso) do monômero tendo pelo menos um grupo carboxílico em relação ao respectivo copolímero é geralmente baixa e, por exemplo, é entre 0,05% em peso e 10% em peso e pode estar na faixa de 5% em peso ou menos até 0,05% em peso. Ou a percentagem em peso pode estar na faixa de 1% em peso ou menos que >0,05% em peso.

[0046] Em todas as modalidades da resina de copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado, o nível de carboxilação, Cl, que é calculado usando o peso seco de ácido carboxílico grupos de (COOH) no copolímero aleatório carboxilado de butadieno estireno, wCOOH, e o peso seco dos monômeros na resina de copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado, wmonômero, pela fórmula Cl = (wCOOH / wmonômero) . 100 (%) é de preferência na faixa de 0,05% a 15,0%, mais preferivelmente na faixa de 0,05% a 10,0% e o mais preferido na faixa de 0,05% a 5,0%.

[0047] Em todas as modalidades da resina de copolímero de estireno butadieno carboxilado, o dito copolímero é um copolímero aleatório, ou seja, um polímero em que a sequência do estireno, o butadieno e do terceiro monômero facultativo é uma sequência estatística definida pelos parâmetros de copolimerização da respectiva bi- ou tercopolimerização.

[0048] A resina de copolímero aleatório de pelo menos um estireno butadieno que é preferencialmente utilizada para o primeiro material de matriz do artigo resistente balístico da presente invenção e que pode ser uma resina de copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilada ou não carboxilada exibe uma temperatura de transição vítrea Tg que preferivelmente está na faixa entre -70°C e 100°C, mais preferivelmente na faixa entre -50°C e 30°C, e ainda mais preferivelmente na faixa entre -30°C e 20°C.

[0049] Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, o primeiro material de matriz compreende um polímero, preferencialmente um polímero orgânico, e um agente de pegajosidade. Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "agente de pegajosidade" significa um composto químico de preferência presente no primeiro material de matriz do artigo resistente balístico de acordo com a presente invenção e sendo distribuído de forma homogênea em que o dito primeiro material de matriz, proporcionando, assim, o primeiro material de matriz com pegajosidade. E dentro do âmbito da presente invenção, o termo "homogeneamente distribuído no dito primeiro material de matriz" significa que a concentração do agente de pegajosidade em cada elemento de volume do primeiro material de matriz é a mesma.

[0050] Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, o agente de pegajosidade é selecionado a partir do grupo que consiste em - resinas colofônias que são derivadas de tocos ou árvores (resina de madeira), seiva (resina de goma) ou subprodutos do processo de fabricação de papel (resina de tall-oil), em que as resinas colofônias podem ser - ésteres de colofônia obtidos pela reação entre ácidos de colofônia e álcoois, - ésteres de resina hidrogenados obtidos por hidrogenação da matéria-prima do ácido de colofônia ou - resinas de colofônia dimerizadas obtidas a partir de dimerização de ácidos de colofônia - resinas de terpeno derivadas de matérias-primas de terpeno a partir de fontes de madeira ou de citrinos, ou - resinas de hidrocarbonetos disponíveis em Neville Chemical Company, sob várias designações dos EUA, tais como NP-10, NP-25 e FN- 175.

[0051] Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, o agente de pegajosidade está presente no primeiro material de matriz, em uma percentagem em peso em relação ao peso da primeira resina material de matriz variando de 1% em peso a 20% em peso, mais preferido de 1,5% em peso a 10% em peso e o mais preferido de 2% em peso a 6% em peso. Se a dita percentagem em peso do agente de pegajosidade é inferior a 1% em peso da manipulação de uma única camada de fibras de aramida alinhadas unidirecionais durante a fabricação do artigo balístico duro da presente invenção podem tornar-se mais complicada. Se a dita percentagem em peso do agente de pegajosidade é superior a 20% em peso, a primeira embalagem do artigo balístico duro da presente invenção pode tornar-se demasiado rígida.

[0052] Em uma modalidade especialmente preferida do artigo balístico duro da presente invenção, o agente de pegajosidade é um éster de colofônia que está, por exemplo, contido no Aquatac® 6025, uma dispersão à base de água contendo cerca de 58% em peso de éster de colofônia, cerca de 39% em peso de água e menos do que 4% em peso de tensoativo de Arizona Chemical, Estados Unidos.

[0053] A pluralidade de lonas consolidadas transversais constitui a primeira embalagem do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção. Na dita primeira embalagem a dita pluralidade de lonas transversais consolidadas é ligada uma à outra. A dita ligação pode ser alcançada através de um adesivo ou de um modo preferido pelo primeiro material de matriz.

[0054] O artigo balístico duro de acordo com a presente invenção compreende uma segunda embalagem de uma pluralidade de camadas de tecido tecido, em que as camadas de tecido consistem em fibras de aramida fornecidas com um segundo material de matriz.

[0055] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "pluralidade de camadas de tecido" significa um certo número m de camadas de tecido. O dito número m pode ser escolhido em uma faixa dependendo da proteção balística desejado. A dita proteção balística desejada é alcançada para muitas aplicações do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, se o dito artigo - juntamente com a pluralidade de lonas transversais consolidadas como definido em a) - contém 1 a 30 camadas de tecido, de modo que m está na faixa de 1 a 30. Por conseguinte, um artigo balístico duro, em que a pluralidade de camadas de tecido significa um número m de camadas de tecido, e m varia de 1 a 30, constitui uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção. Em uma modalidade especialmente preferida do artigo balístico duro de acordo com o presente invento m varia de 2 a 15, ainda mais preferivelmente de 4 a 10.

[0056] Dentro do âmbito da presente invenção, o termo "segundo material de matriz" significa um material que liga camadas de tecido tecido adjacentes uma à outra e, assim, forma a segunda embalagem do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção. Assim, embora seja possível que a pluralidade de camadas de tecido que constitui a segunda embalagem do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção é ligada uma à outra por um adesivo, preferivelmente o segundo material de matriz serve para ligar as camadas de tecido tecido uma à outra.

[0057] O segundo material de matriz contida na segunda embalagem do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção é diferente do primeiro material de matriz e compreende um segundo polímero, de preferência um segundo polímero orgânico, que é diferente do primeiro polímero. Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, o segundo polímero é um policloropreno, também chamado de neoprene.

[0058] O segundo polímero, de preferência orgânico, está presente na e em parte nas camadas de tecido tecido originárias de uma percentagem em peso suficiente para ligar camadas de tecido tecido adjacentes uma à outra. Portanto, não é necessário que todo e cada espaço em cada uma das camadas de tecido tecido seja preenchido com o segundo polímero, desde que a quantidade aplicada do segundo polímero permita uma ligação suficiente das camadas tecidas adjacentes uma à outra. O segundo polímero pode apresentar um gradiente de concentração com o seu máximo em uma das superfícies das camadas de tecido e diminuindo ao longo da espessura da camada de tecido. Ou o segundo polímero pode apresentar dois gradientes de concentração cada um dos quais tendo o seu máximo em uma das superfícies das camadas de tecido e diminuindo ao longo da espessura da camada tecida.

[0059] Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, uma concentração do segundo polímero em cada uma das camadas de tecido tecido de fibras de aramida varia de 2 a 32% em peso em relação ao peso das fibras de aramida na dita camada de tecido tecido mais o peso do segundo polímero.

[0060] Em uma modalidade especialmente preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, uma concentração do segundo polímero em cada uma das camadas de tecido tecido de fibras de aramida varia de 4 a 16% em peso em relação ao peso das fibras de aramida mais o peso do segundo polímero.

[0061] Em uma outra modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, uma densidade de área de cada camada de tecido de fibras de aramida incluindo o segundo polímero varia de 100 a 1.000 g/m, especialmente preferida 400 a 600 g/m2.

[0062] Em uma modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, a primeira embalagem está ligada com a sua superfície voltada para fora da direção do ataque balístico com a segunda embalagem por uma camada de ligação - (primeira embalagem / segunda embalagem). Por exemplo, a dita camada de ligação - (primeira embalagem / segunda embalagem) pode ser uma película fundida e, subsequentemente solidificada do primeiro ou do segundo material de matriz.

[0063] Em uma modalidade especialmente preferida, a dita camada de ligação - (primeira embalagem / segunda embalagem) é um produto fundido solidificado misto consistindo em uma mistura sólida do primeiro material de matriz com o segundo material de matriz.

[0064] Em uma outra modalidade preferida do artigo balístico duro de acordo com a presente invenção, a primeira embalagem está ligada com a sua superfície voltada para a direção do ataque balístico com a face de colisão metálica ou cerâmica por uma camada de ligação - (primeira embalagem / face de colisão metálica ou cerâmica). Dita camada de ligação - (primeira embalagem / face de colisão metálica ou cerâmica) é de preferência uma única camada de um material adesivo ou uma multicamada que, por exemplo, existe de - uma camada de revestimento básico P1 aplicada ao lado da face de colisão metálica ou cerâmica, - uma camada de revestimento básico P2 aplicada sobre a superfície da primeira embalagem voltada para a direção de ataque balístico, - uma camada de adesivo A1 revestida sobre a camada de revestimento básico P1, e - uma camada de adesivo A2 revestida sobre a camada de revestimento básico P2.

[0065] Em uma outra modalidade preferida da presente invenção, o artigo balístico duro compreende 5 a 40 lonas transversais consolidadas e 2 a 18 camadas de tecido tecido.

[0066] Em uma modalidade especialmente preferida da presente invenção, o artigo balístico duro compreende 10 a 25 lonas transversais consolidadas e 5 a 14 camadas de tecido tecido.

[0067] Em uma outra modalidade preferida da presente invenção, o artigo balístico duro compreende uma pluralidade de lonas transversais consolidadas n e uma pluralidade de camadas de tecido tecido m em uma razão n : m, em que n : m é o intervalo a partir de (27 a 33 ) : (12 a 16), especialmente preferivelmente na faixa de 27: 16 a 22: 12.

[0068] Em uma outra modalidade preferida da presente invenção, o artigo balístico duro compreende um peso de lonas transversais consolidadas w1 dado em % em peso e um peso de camadas de tecido tecido W2 dado em peso % em peso em uma razão W1 : W2, em que W1: W2 é na faixa a partir de (40 a 70): (30 a 60), mais preferivelmente na faixa a partir de (50 a 70): (30 a 50), ainda mais preferivelmente na faixa a partir de (50 a 60) : (40 a 50), e especialmente preferivelmente na faixa de (54 a 56): (44 a 46).

[0069] Um processo para fabricar o artigo balístico duro da presente invenção compreende as etapas, de preferência, consiste nas etapas de i) preparar uma pluralidade de lonas transversais consolidadas, em que cada lona transversal consolidada contém pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero, ii) preparar uma pluralidade de camadas de tecido tecido, em que as camadas de tecido tecido consistem em fibras de aramida fornecidas com um segundo material de matriz, em que o segundo material de matriz é diferente do primeiro material de matriz, em que o segundo material de matriz compreende um segundo polímero, em que o segundo polímero é diferente do primeiro polímero, iii) empilhar a pluralidade de camadas de tecido tecido preparada na etapa ii), resultando em uma pilha da dita pluralidade de camadas de tecido tecido, iv) empilhar a pluralidade de lonas transversais consolidadas preparadas na etapa i) em cima da pilha da dita pluralidade de camadas de tecido tecido resultantes na etapa iii), resultando em painel empilhado, v) transferir o painel empilhado resultante na etapa iv) em uma prensa, aquecer a prensa a uma temperatura constante na faixa de 100 a 250°C pressionando o painel empilhado à dita temperatura constante a uma pressão constante na faixa de 500 a 15.000 kPa (5 a 150 bar) durante um tempo na faixa de 1 a 100 minutos, vi) arrefecer a prensa fechada até à temperatura ambiente, e, em seguida, abrir a prensa para se obter um painel híbrido, em que o painel híbrido compreende - uma primeira embalagem contendo uma pluralidade de lonas transversais consolidadas, e tendo uma superfície exterior, e - uma segunda embalagem contendo uma pluralidade de camadas de tecido e - opcionalmente - vii) ligar o painel híbrido obtido na etapa vi) com a superfície exterior da primeira embalagem, isto é, com a superfície da camada superior unidirecional, para uma face de colisão metálica ou cerâmica.

[0070] Em uma modalidade preferida da etapa i) do processo de acordo com a presente invenção são fibras de aramida alinhadas unidirecionais e fornecidas, especialmente revestidas, com um primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero e - opcionalmente - um agente de pegajosidade. Isso resulta em uma primeira camada única de fibras de aramida alinhadas unidirecionais que são fornecidos com o primeiro material de matriz (primeira 1L-UD).

[0071] Do mesmo modo, pelo menos, um outro 1L-UD é fabricado.

[0072] Dito pelo menos um outro 1L-UD é transversal manejado com um ângulo de lona transversal, de preferência a 90 °, sobre a primeira 1L-UD, para se obter uma lona transversal contendo, pelo menos, duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, que são fornecidas com o primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero, e - opcionalmente - um agente de pegajosidade.

[0073] Dita lona transversal é consolidada com a ajuda de um procedimento de consolidação. De preferência, o processo de consolidação consiste em aplicar uma pressão de consolidação PC, uma temperatura Tc de consolidação, e um tempo tc de consolidação, em que a PC varia de 2.000 kPa a 12.000 kPa (20 bar a 120 bar), Tc varia de 110 a 200°C, e tc varia de 5 a 60 minutos. Em uma modalidade especialmente preferida do processo de acordo com a presente invenção, o processo de consolidação da etapa i) é realizada com o PC que varia de 4.000 kPa a 7.000 kPa (40 bar a 70 bar), Tc variando de 130 a 170°C, e tc variando de 10 a 30 minutos.

[0074] As operações acima descritas nesta página podem ser utilizadas para preparar uma pluralidade de lonas transversais consolidadas na etapa i) do método de acordo com a presente invenção.

[0075] Em uma modalidade preferida da etapa ii) do processo de acordo com a presente invenção, as camadas de tecido tecido constituídas por fibras de aramida são fornecidas com um segundo material de matriz por impregnação fundida do segundo material de matriz em cada uma das ditas camadas de tecido tecido, em que apenas uma ou ambas as superfícies das camadas de tecido podem ser tratadas por dita impregnação fundida.

[0076] No âmbito do processo de acordo com a presente invenção, a pilha da dita pluralidade de camadas de tecido tecido resultantes da etapa iii) antes da etapa iv) pode ser tratada por calor e/ou pressão, a fim de pré-fixar as camadas de tecido tecido uma à outra.

[0077] Em uma modalidade preferida da etapa v) do processo de acordo com a presente invenção, o painel empilhado na prensa é aquecido a uma temperatura constante na faixa de 110 a 200°C, prensado a dita temperatura constante a uma pressão constante no intervalo de 2.000 a 12.000 kPa (20 a 120 bar) durante um tempo na faixa de 5 a 60 minutos.

[0078] Em uma modalidade preferida da etapa vii) do processo de acordo com a presente invenção, tanto a superfície da face de colisão metálica ou cerâmica a ser ligada à superfície exterior do painel híbrido e a superfície exterior do painel híbrido são primeiro revestidos com uma camada de revestimento base, em seguida, revestidos com uma camada de adesivo, e, finalmente, a face de colisão metálica ou cerâmica é ligado com a superfície exterior do painel do híbrido através ditas camadas adesivas.

[0079] No processo de acordo com a presente invenção, os termos "primeiro material de matriz", "segundo material de matriz", "lona transversal", "lona transversal consolidada", "fibras", "fibras de aramida", "pluralidade de camadas transversais consolidadas", "agente de pegajosidade", "pluralidade de camadas de tecido", " face de colisão metálica ou cerâmica" têm analogamente o mesmo significado que já foi explicado para o artigo balístico duro da presente invenção.

[0080] A presente invenção é explicada em mais detalhes nos exemplos e exemplos comparativos seguintes.

Exemplo 1: artigo balístico duro com placa de cerâmica frontal e painel híbrido a) Fabricação de uma única camada fibrosa unidirecional (1L-UD)

[0081] Fios de multifilamento de poli(p-fenileno-tereftalamida) (Twaron tipo 1.000; F2000 3360 dtex; Fabricante: Teijin Aramid, NL) foram tirados de um urdidor e passados através de um pente, assim, alinhados substancialmente paralelos um ao outro. Os fios alinhados substancialmente paralelos foram revestidos com uma dispersão de látex de copolímero aleatório de estireno butadieno carboxilado aquoso pré-diluído (Rovene® 4019, fabricada por Mallard Creek Polímeros, EUA, teor de sólidos = 52,0 a 54,0%, viscosidade = 580 cps (Brookfield, fuso LV-2, 20 rpm, 25°C); Tg = + 14°C, estireno ligado = 62%;) usando um rolo de revestimento inverso. A dispersão de látex pré-diluído foi obtida por diluição de Rovene® 4019 para um teor de sólidos de 25% em peso usando água da torneira. Os fios revestidos Rovene® 4019 foram espalhados sobre uma série de barras de difusor e colocou-se em um papel de liberação revestido de silicone e secados por passagem através de um conjunto de placa quente a uma temperatura de 120°C resultando em uma única camada fibrosa unidirecional (1L-UD). A concentração de resina na 1L-UD foi de 13 ± 1% em peso com base no peso total da 1L-UD, isto é, em relação ao peso de fio+matriz sem umidade, ou seja, o peso da 1L-UD seco para um teor de água de bem abaixo de 0,5% em peso. De um ponto de vista prático, isto significa que a secagem até um teor de água igual a zero % em peso. A densidade de área dos fios de multifilamentos de poli(p-fenileno-tereftalamida) na 1L-UD foi de 110 ± 5 g/m2. A densidade total de área da 1L-UD incluindo teor de umidade de equilíbrio da 1L-UD foi de 130 ± 10 g/m2 dependendo da carga de resina e teor de umidade de equilíbrio, em que dita ± variação de 10 g/m2 resulta de variações inevitáveis na operação de revestimento + variações na umidade, em que a 1L-UD é armazenada. Na 1L-UD o Rovene® 4019 está distribuído em pontos sobre e entre as fibras.

b) Fabricação de uma lona transversal laminada (2L-UD) de duas 1L- UDs

[0082] Duas 1L-UDs resultantes de a) foram colocadas em lonas transversais em um ângulo de lona transversal de 90°. As 1L-UDs em lona transversal foram laminadas em um laminador de correia plana tendo uma zona de aquecimento seguida de uma zona de prensagem. Na zona de aquecimento as 1L-UDs em lona transversal foram aquecidas durante 15 segundos em contato com correias quentes a 120°C e na zona de prensagem as 1L-UDs em lona transversal aquecidas foram prensadas a 350 kPa (3,5 bar) de pressão de rolo de calandra e, finalmente, resfriadas a temperatura ambiente por contato com correias resfriadas, resultando em uma lona transversal laminada a partir das ditas duas 1L-UDs, ou seja, resultando em uma 2L-UD. Deste modo 15 lonas transversais de 2L-UD foram fabricadas.

c) Fabricação de um tecido tecido emborrachado

[0083] Um tecido de tecelagem plana consistindo em fios de multifilamento de poli (p-fenilenotereftalamida) (T750 estilo, tipo Twaron 1.000; 3360 dtex F2000, fabricado pela Teijin Aramid, NL) foi lavado em um banho contendo produtos químicos para arear e posteriormente seco. O tecido de tecelagem plana lavado e seco foi impregnado de um lado com 40g/m2de um filme de Neoprene IMP361 obtido em Impregnatex, Itália, por fusão do filme de neoprene, resultando em um tecido tecido impregnado de neoprene de um lado com uma densidade de área de 500 g/m2, em que o neoprene exibe um gradiente de concentração que exibe o seu máximo na superfície da camada de tecido e diminui ao longo da espessura da camada de tecido. Deste modo 7 tecidos tecidos impregnado de neoprene de um lado foram fabricados.

d) Fabricação de painéis híbridos pressionados de 8 kg/m2

[0084] Primeiro os sete tecidos tecidos impregnados com neoprene de um lado fabricados em c) foram empilhados. Empilhamento foi feito de tal maneira que o lado emborrachado, isto é, o lado em que a película de neoprene foi impregnada em c), foi sempre conectado a um lado não emborrachado resultando em uma pilha de tecidos tecidos do tecido de topo dos quais exibem uma impregnação com neoprene no seu lado superior.

[0085] Como próxima etapa, as 15 lonas transversais 2L-UD fabricadas em b) foram empilhadas no topo da pilha de tecidos tecidos, de tal maneira que o lado de neoprene do tecido de topo está em contato com a camada inferior da pilha de 2L-UD. Isto resultou em um painel empilhado que consiste em uma pilha das 15 2L-UDs com Rovene® 4019 como o primeiro polímero de matriz no topo de uma pilha de sete tecidos tecidos com neoprene como o segundo polímero de matriz.

[0086] O painel empilhado foi colocado em uma prensa e prensado a 150°C e 5.000 kPa (50 bar), durante 20 minutos, resultando em um painel prensado. O painel prensado permaneceu na prensa sob pressão até que a prensa foi resfriada. Em seguida, a prensa foi aberta e o painel híbrido pressionado foi obtido. Desta forma quatro painéis híbridos prensados foram fabricados.

e) Fabricação de um artigo balístico duro com uma placa de cerâmica e um painel híbrido

[0087] A camada UD de todo do painel híbrido fabricado em d) foi unido a uma placa frontal de cerâmica de 7 milímetros de espessura ALOTEC® 96 SB (500 x 500 mm) que pode ser obtida com a Etec Gesellschaft für Technische Keramik GmbH, Alemanha, para produzir um artigo balístico duro com uma placa frontal de cerâmica e o painel híbrido. A densidade de área da placa de cerâmica foi de 26,3 kg/m2 Para a operação de junção, tanto a placa frontal de cerâmica quanto o lado de junção do painel, ou seja, a camada UD de topo, foram revestidos com 209 Sika como revestimento básico e, em seguida, com Biresin® L-1305. Ambos Sika® 209 e Biresin® U-1305 estão disponíveis em SIKA Deutschland GmbH, DE. Desta forma, 4 artigos balísticos duros, cada um com uma placa de cerâmica e um painel híbrido foram fabricados.

f) Avaliação balística

[0088] Quatro artigos balísticos duros cada um com um painel híbrido fabricado em d), em que uma placa frontal de cerâmica foi unida como descrito em e), foram avaliados quanto à sua capacidade antibalística medindo V50, ou seja, a velocidade em m/s, em que 50% dos projéteis foram parados. Os projéteis utilizados foram .308 Winchester FMJ, núcleo macio, 0° de obliquidade. A avaliação de V50 é descrita, por exemplo, em MIL STD 662F. Para a avaliação balística quatro tiros foram disparados em um ângulo de 90° na placa frontal de cerâmica do respectivo artigo balístico duro. O resultado é mostrado na Tabela 1.

Exemplo comparativo 1: artigo balístico duro com um painel de 2L-UD monolítico

[0089] Exemplo comparativo 1 difere do Exemplo 1 em que tecidos impregnados com neoprene não foram usados e que, em vez de 15 lonas transversais 2L-UD, foram usadas 31 lonas transversais 2L-UD que foram fabricadas como em a) e b) do exemplo 1. Ditas 31 lonas transversais 2L-UD foram empilhadas umas sobre as outras, resultando em um painel de 2L-UD empilhado.

[0090] Dito painel de 2L-UD empilhado foi colocado em uma prensa e prensado a 150°C e 5.000 kPa (50 bar), durante 20 minutos, resultando em um painel 2L-UD prensado. O painel de 2L-UD prensado permaneceu na prensa sob pressão até que a prensa foi resfriada. Em seguida, a prensa foi aberta e um painel de 2L-UD monolítico prensado foi obtido.

[0091] O painel de 2L-UD monolítico prensado foi associado a uma placa frontal de cerâmica de 7 milímetros de espessura ALOTEC® 96 SB (500 x 500 mm) que pode ser obtida a partir de Gesellschaft für Technische Etec Keramik GmbH, DE para produzir um artigo balístico duro com um painel de 2L-UD monolítico. A densidade de área da placa de cerâmica foi de 26,3 kg/m2. Para a operação de junção, tanto a placa frontal de cerâmica quanto o lado de junção do painel, ou seja, a camada UD de topo, foram revestidos com Sika® 209 como revestimento básico e, em seguida, com Biresin® L-1305. Ambos Sika® 209 e Biresin® U-1305 estão disponíveis em SIKA Deutschland GmbH, DE. O dito artigo balístico duro foi avaliado quanto à sua capacidade antibalística medindo V50, conforme descrito em f) do Exemplo 1. O resultado é apresentado na tabela 1, em que a densidade de área exclui a densidade superficial da placa de cerâmica sendo 26,3 kg/m2.

Exemplo comparativo 2: artigo balístico duro com um painel de tecido monolítico

[0092] Exemplo comparativo 2 difere do exemplo 1, em que camadas UD não foram usadas e em vez de 7 camadas de tecido tecido impregnado com neoprene, foram usadas 15 camadas de tecido tecido impregnado com neoprene. A impregnação foi efetuada como em c) do exemplo 1, mas em ambos os lados dos tecidos. Assim, cada um dos lados de um tecido tecido foi impregnado com 40 g/m2 de uma película de neoprene IMP361 Impregnatex resultando em um tecido de neoprene com 80 g/m2, em que o neoprene é distribuído por toda a espessura do tecido no tipo de gradiente de concentração diminuindo ao longo da espessura da camada de tecido e tornando-se zero, pelo menos no meio da espessura do tecido. Ditos 15 tecidos tecidos impregnados com neoprene de ambos os lados foram empilhados um sobre o outro, resultando em um painel de tecido empilhado.

[0093] Dito painel de tecido empilhado foi colocado em uma prensa e prensado a 150°C e 5.000 kPa (50 bar), durante 20 minutos, resultando em um painel de tecido prensado. O painel de tecido prensado permaneceu na prensa sob pressão até que a prensa foi resfriada. Em seguida, a prensa foi aberta e um painel de tecido monolítico prensado foi obtido.

[0094] O painel de tecido prensado monolítico foi unido a uma placa frontal de cerâmica de 7 mm de espessura ALOTEC® 96 SB (500 x 500 mm), obtida em Etec Gesellschaft für Technische Keramik GmbH, Alemanha para produzir um artigo balístico duro com um painel de tecido monolítico. A densidade de área da placa de cerâmica foi de 26,3 kg/m2. Para a operação de junção, tanto a placa frontal de cerâmica quanto o lado de junção do painel, ou seja, o tecido tecido de topo, foram revestidos com Sika® 209 como revestimento básico e, em seguida, tanto com Biresin® L-1305. Ambos Sika® 209 e Biresin® U-1305 estão disponíveis em SIKA Deutschland GmbH, DE. O dito artigo balístico duro foi avaliado quanto à sua capacidade antibalística medindo V50, conforme descrito em f) do Exemplo 1. O resultado é apresentado na tabela 1, em que a densidade de área exclui a densidade superficial da placa de cerâmica sendo 26,3 kg/m2.

Exemplo comparativo 1-A): artigo balístico duro com placa frontal de cerâmica e um painel híbrido exibindo o mesmo material da matriz na embalagem de UD e na embalagem de tecido

[0095] Exemplo comparativo 1a) difere do exemplo 1, em que a impregnação dos tecidos tecidos com o neoprene IPM361 foi substituída por impregnação do tecido com Rovene® 4019 de modo que os tecidos tecidos continham 16% em peso com base no peso total do tecido tecido e exibiu um peso de área de 74 g/m2por camada de tecido tecido. As camadas UD continham 13% em peso de Rovene® 4019 com base no peso total das camadas UD. O artigo balístico duro obtido foi avaliado quanto à sua capacidade antibalística medindo V50, conforme descrito em f) do Exemplo 1. O resultado é apresentado na tabela 1, em que a densidade de área exclui a densidade superficial da placa de cerâmica sendo 26,3 kg/m2.

Comparação do desempenho balístico dos artigos balísticos duros resultantes do Exemplo 1 e exemplos comparativos 1 e 2

[0096] Como pode ser visto a partir da tabela 1, o artigo balístico duro com uma placa frontal de cerâmica e um painel híbrido a partir do exemplo 1 exibe um valor de V50 maiores do que ambos os artigos rígidos balísticos de exemplos comparativos 1 e 2, cada um com uma placa frontal de cerâmica, mas com um painel monolítico, embora o artigo balístico do exemplo 1 tenha um peso de área inferior.

[0097] O artigo balístico duro do exemplo 1 com uma placa frontal de cerâmica e um painel híbrido exibe um valor de V50, que é 3,7% mais elevado do que o valor de V50 do artigo balístico duro do Exemplo Comparativo 1 com um painel UD monolítico, embora a densidade de área do artigo balístico duro do exemplo 1 seja 8,6% menor.

[0098] O artigo balístico duro do exemplo 1 com uma placa frontal de cerâmica e um painel híbrido exibe um valor de V50, que é 12,4% mais elevado do que o valor de V50 do artigo balístico duro do Exemplo Comparativo 2 com um painel de tecido monolítico, embora a densidade de área do artigo balístico duro do exemplo 1 seja 8,6% menor.

[0099] Os resultados da tabela 1 indicam que a superioridade balística de um artigo balístico duro com uma placa frontal de cerâmica e um painel híbrido como o do exemplo 1, mas com mais algumas 2L-UDs e/ou mais alguns tecidos tecidos de modo que a sua densidade de área sem a placa frontal de cerâmica seja de 8,1 kg/m2 é ainda mais pronunciada quando comparada com um artigo balístico duro com um painel monolítico com a mesma densidade de área. Comparação do desempenho balístico dos artigos balísticos duros resultantes do Exemplo 1 e Exemplo Comparativo 1A)

[00100] Como pode ser visto a partir da tabela 1, o artigo balístico duro com uma placa frontal de cerâmica e um painel híbrido a partir do exemplo 1 com diferentes materiais de matriz na embalagem de camadas transversais e consolidadas na embalagem de camadas de tecido exibe um valor v50 11,2% maior que o artigo balístico duro do Exemplo Comparativo 1A) com uma placa frontal de cerâmica e com um painel híbrido, mas com o mesmo material de matriz na embalagem de lonas transversais consolidadas e na embalagem de camadas de tecido tecido, embora o artigo balístico do exemplo 1 tenha um peso de área 2,6% mais baixo do que o artigo balístico do Exemplo Comparativo 1A).

Exemplo 2: Artigo balístico duro apenas com o painel híbrido

[00101] Exemplo 2 difere do exemplo 1 apenas em que - em vez de 15 lonas transversais 2L-UD foram utilizadas 16 lonas transversais 2L-UD, - em vez de 7 tecidos impregnados com neoprene de um lado, 8 tecidos impregnados com neoprene de um lado foram usados, e - nenhuma placa frontal de cerâmica foi unida aos painéis híbridos.

Exemplo comparativo 3

[00102] Exemplo comparativo 3 difere do exemplo 2 em que nenhum tecido impregnado com neoprene foi usado e em vez de 16 lonas transversais 2L-UD, foram usadas 32 2L-UD lonas transversais que foram fabricadas como em a) e b) do Exemplo 1. As ditas 32 camadas transversais 2L-UD foram empilhadas umas sobre as outras, resultando em um painel de 2L-UD empilhado.

[00103] Dito painel empilhado 2L-UD foi colocado em uma prensa e prensado a 150°C e 5.000 kPa (50 bar), durante 20 minutos, resultando em um painel de 2L-UD prensado. O painel de 2L-UD prensado permaneceu na prensa sob pressão até que a prensa foi resfriada. Em seguida, a prensa foi aberta e um painel de 2L-UD monolítico prensado foi obtido.

Exemplo comparativo 4

[00104] Este exemplo difere do exemplo 2 em que em que não foram usadas camadas UD e em vez de 8 camadas de tecido impregnado com neoprene, foram utilizadas 15 camadas de tecido impregnado com neoprene. A impregnação foi efetuada como em c) do exemplo 1, mas em ambos os lados dos tecidos. Assim, cada um dos lados de um tecido tecido foi impregnado com 40 g/m2 de uma película de neoprene IMP361 Impregnatex resultando em um tecido de neoprene com 80 g/m2. Ditos 15 tecidos tecidos impregnados com neoprene de ambos os lados foram empilhados um sobre o outro, resultando em um painel de tecido empilhado.

[00105] Dito painel de tecido empilhado foi colocado em uma prensa e prensado a 150°C e 5.000 kPa (50 bar), durante 20 minutos, resultando em um painel de tecido prensado. O painel de tecido prensado permaneceu na prensa sob pressão até que a prensa foi resfriada. Em seguida, a prensa foi aberta e um painel de tecido monolítico prensado foi obtido. Comparação do desempenho balístico dos artigos balísticos duros resultantes do Exemplo 2 e Exemplos Comparativos 3 e 4

[00106] Os painéis resultantes do exemplo 2 e os exemplos comparativos 3 e 4 foram avaliados quanto à sua capacidade antibalística medindo V50, ou seja, a velocidade em m/s, para a qual 50% dos projéteis foram parados. Os projéteis utilizados foram FSP de acordo com STANAG 2920 com um peso de 1.102 g, 0° de obliquidade. A avaliação de V50 é descrita, por exemplo, no STANAG 2920. Para este teste, um painel de cada exemplo foi utilizado com, pelo menos, 6 tiros disparados com um ângulo de 90° sobre a placa frontal de cerâmica do respectivo artigo balístico duro. O painel híbrido de exemplo 2 foi dirigido com o seu painel de UD para o ataque balístico. Os resultados são mostrados na tabela 2.

[00107] Como pode ser visto a partir da tabela 2, o artigo balístico duro com um painel híbrido a partir do exemplo 1 exibe um valor v50 mais elevado, em seguida, ambos os artigos balísticos rígidos dos exemplos comparativos 1 e 2, cada um com um painel monolítico, embora o artigo balístico de exemplo 1 tenha um peso de área mais baixo do que o artigo balístico duro do exemplo comparativo 3.

[00108] O artigo balístico duro do exemplo 2 que consiste em um painel híbrido exibe um valor de V50 que é 3,8% mais elevado do que o valor de V50 do artigo balístico duro do Exemplo Comparativo 3, com um painel UD monolítico, embora a densidade de área do artigo balístico duro do exemplo 2 seja 2,4% menor.

[00109] O artigo balístico duro do exemplo 2 que consiste em um painel híbrido exibe um valor de V50 que é 10,0% mais elevado do que o valor de V50 do artigo balístico duro do Exemplo comparativo 4, com um painel de tecido monolítico, embora a densidade de área de o artigo balístico duro do exemplo 2 seja apenas 2,6% mais elevada.

Claims

1. Artigo balístico duro, caracterizadopelo fato de que compreende um painel híbrido, em que o painel híbrido compreende: a) uma primeira embalagem de uma pluralidade de lonas transversais consolidadas, em que cada lona consolidada contém pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero, em que a primeira embalagem apresenta uma superfície voltada para a direção de um ataque balístico e uma superfície voltada para fora da direção do ataque balístico, e b) uma segunda embalagem contendo uma pluralidade de camadas de tecido tecido, em que as camadas de tecido consistem em fibras de aramida fornecidas com um segundo material de matriz, em que o segundo material de matriz é diferente do primeiro material de matriz, em que o segundo material de matriz compreende um segundo polímero, em que o segundo polímero é diferente do primeiro polímero, e em que a primeira embalagem está ligada com a sua superfície voltada para fora da direção do ataque balístico com a segunda embalagem.

2. Artigo balístico duro de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que uma face de colisão metálica ou cerâmica é ligado à superfície da primeira embalagem voltada para a direção do ataque balístico.

3. Artigo balístico duro de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que a pluralidade de lonas transversais consolidadas significa um número n de lonas transversais consolidadas, e n varia de 1 a 50.

4. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que cada lona transversal consolidada consiste em 2 a 10 camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais.

5. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a concentração do primeiro polímero em cada camada das fibras de aramida alinhadas unidirecionais varia de 2 a 5% em peso com relação ao peso das fibras de aramida mais o peso do primeiro polímero sem umidade.

6. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma densidade de área de cada camada das fibras de aramida alinhadas unidirecionais incluindo o primeiro polímero varia de 10 a 250 g/m2.

7. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro polímero é um copolímero randomizado de estireno butadieno.

8. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o copolímero randomizado de estireno butadieno é um copolímero randomizado de estireno butadieno carboxilado.

9. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero e um agente de pegajosidade.

10. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que as camadas de tecido tecido significa um número m de camadas de tecido tecido, e m varia de 1 a 30.

11. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o segundo polímero é policloropreno.

12. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a concentração do segundo polímero em cada camada de fibras de aramida alinhadas unidirecionais varia de 2 a 32% em peso com relação ao peso das fibras de aramida em dita camada de tecido tecido mais o peso do segundo polímero.

13. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que uma densidade de área de cada camada das fibras de aramida incluindo o segundo polímero varia de 100 a 1.000 g/m2.

14. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a embalagem é ligada com sua superfície voltada para longe da direção do ataque balístico com a segunda embalagem por uma camada de ligação - primeira embalagem/segunda embalagem.

15. Artigo balístico duro de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a camada de ligação - primeira embalagem/segunda embalagem é uma fundição misturada solidificada consistindo em uma mistura sólida do primeiro material de matriz com o segundo material de matriz.

16. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a primeira embalagem é ligada com sua superfície voltada para longe da direção do ataque balístico com uma face de colisão metálica ou cerâmica por uma camada de ligação - primeira embalagem/face de colisão metálica ou cerâmica.

17. Artigo balístico duro de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a camada de ligação - primeira embalagem/face de colisão metálica ou cerâmica é uma camada única de um material adesivo ou de uma multicamada.

18. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o artigo balístico duro compreende 5 a 40 lonas transversais consolidadas e 2 a 18 camadas de tecido tecido.

19. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o artigo balístico duro compreende uma pluralidade de lonas transversais consolidadas n e uma pluralidade de camadas de tecido tecido m em uma razão n: m, em que n : m está na faixa de (27 a 33) : (12 a 16).

20. Artigo balístico duro de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que o artigo balístico compreende um peso de lonas transversais consolidadas w1 dado em % por peso e um peso de camadas de tecido tecido w2 dado em % por peso em uma razão de w1 : w2, em que w1 : w2 está na faixa de (40 a 70): (30 a 60).

21. Processo para fabricar o artigo balístico duro como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: i) preparar uma pluralidade de camadas transversais consolidadas, em que cada lona transversal consolidada contém pelo menos duas camadas de fibras de aramida alinhadas unidirecionais, em que as fibras de aramida são fornecidas com um primeiro material de matriz, em que o primeiro material de matriz compreende um primeiro polímero, ii) preparar uma pluralidade de camadas de tecido tecido, em que as camadas de tecido consistem em fibras de aramida fornecidos com um segundo material de matriz, em que o segundo material de matriz é diferente do primeiro material de matriz, em que o segundo material de matriz compreende um segundo polímero, em que o segundo polímero é diferente do primeiro polímero, iii) empilhar a pluralidade de camadas de tecido preparado na etapa ii), resultando em uma pilha da dita pluralidade de camadas de tecido, iv) empilhar a pluralidade de lonas transversais consolidadas preparadas na etapa i) em cima do da pilha da dita pluralidade de camadas de tecido resultantes na etapa iii), resultando em um painel empilhados, v) transferir o painel empilhado resultante na etapa iv) em uma prensa, aquecimento da prensa a uma temperatura constante na faixa de 100 a 250°C, pressionando o painel empilhados à dita temperatura constante a uma pressão constante na faixa de 500 a 15.000 kPa (5 a 150 bar) durante um tempo na faixa de 1 a 100 minutos, vi) arrefecer da prensa fechada até à temperatura ambiente, e, em seguida, abrir a prensa para se obter um painel híbrido, em que o painel compreende híbrido - uma primeira embalagem contendo uma pluralidade de lonas transversais consolidadas, e tendo uma superfície exterior, e - uma segunda embalagem contendo uma pluralidade de camadas de tecido e - opcionalmente - vii) ligar o painel híbrido obtido na etapa vi) com a superfície exterior da primeira embalagem de uma face de colisão de metal ou de cerâmica.