BR112015023690B1

BR112015023690B1 - Tecido tecido aberto, artigo resistente balístico fechado de camadas múltiplas, processo para formar um tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, processo para formar um artigo resistente balístico fechado de múltiplas camadas, termicamente fundido, processo para formar uma folha fechada e fundida, processo para formar um artigo resistente balístico fechado de camadas múltiplas, termicamente fundido, e processo para formar um artigo fechado de camadas múltiplas, termicamente fundido

Info

Publication number: BR112015023690B1
Application number: BR112015023690-1A
Authority: BR
Inventors: Thomas Tam; Mark Benjamin Boone; Ashok Bhatnagar
Original assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2022-03-15
Also published as: RU2015144364A; US20140273696A1; RU2666217C2; EP2971303A2; WO2014197050A3; IL241591B; KR102261385B1; CN105189843B; US9243354B2; EP2971303A4; EP2971303B1; BR112015023690A2; ES2711551T3; US10252488B2; RU2015144364A3; JP6723394B2; CN105189843A; MX349797B; JP6475690B2; JP2016517484A

Abstract

TECIDO TECIDO, ARTIGO RESISTENTE BALÍSTICO FECHADO DE CAMADAS MÚLTIPLAS, PROCESSO PARA FORMAR UM TECIDO TECIDO ABERTO, DIMENSIONALMENTE ESTÁVEL, PROCESSO PARA FORMAR UM ARTIGO RESISTENTE BALÍSTICO FECHADO DE MÚLTIPLAS CAMADAS, TERMICAMENTE FUNDIDO, PROCESSO PARA FORMAR UMA FOLHA FECHADA E FUNDIDA, PROCESSO PARA FORMAR UM ARTIGO RESISTENTE BALÍSTICO FECHADO DE CAMADAS MÚLTIPLAS, TERMICAMENTE FUNDIDO, E PROCESSO PARA FORMAR UM ARTIGO FECHADO DE CAMADAS MÚLTIPLAS, TERMICAMENTE FUNDIDO. Trata-se de tecidos tecidos abertos, dimensionalmente estáveis, formados a partir de uma pluralidade de corpos alongados de urdidura de alta tenacidade entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama de alta tenacidade, transversalmente dispostos, artigos compósitos formados a partir desses, e a um processo contínuo para formar os artigos compósitos formados a partir desse, e a um processo contínuo para formar os artigos compósitos.

Description

FUNDAMENTOS CAMPO TÉCNICO

[0001] Esta tecnologia refere-se a artigos compósitos tecidos, fechados, resistentes a facadas, formados por fusão térmica de um tecido tecido aberto, formado a partir de corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade, e a um processo contínuo para formar os produtos compósitos.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Fibras de alta tenacidade, tais como fibras de polietileno SPECTRA®, ou fibras de aramida, tais como fibras de KEVLAR® e TWARON®, são conhecidas por serem úteis para formar artigos tendo excelente resistência balística. Artigos resistentes balísticos, formados a partir de fitas de elevada tenacidade, são também conhecidos. Artigos, como coletes à prova de balas, capacetes, painéis de veículos e componentes estruturais de equipamentos militares, são normalmente feitos de tecidos, que compreendem fibras ou fitas de alta tenacidade, por causa de seu elevado desempenho de resistência com relação ao peso. Para muitas aplicações, as fibras ou fitas podem ser convertidas em tecidos tecidos ou de malha. Para outras aplicações, as fibras ou fitas podem ser encapsuladas ou incorporadas num material de matriz polimérica e convertidas em tecidos não-tecidos. Em uma estrutura comum de tecido não- tecido, uma pluralidade de fibras unidirecionalmente orientadas é disposta numa relação coextensiva, geralmente coplanar, e revestida com uma resina de matriz de ligação para ligar as fibras umas às outras. Normalmente, várias folhas de tais fibras unidirecionalmente orientadas são mescladas, formando uma composição de várias folha. Ver, por exemplo, as patentes norte- americanas 4.403.012; 4.457.985; 4.613.535; 4.623.574; 4.650.710; 4.737.402; 4.748.064; 5.552.208; 5.587.230; 6.642.159; 6.841.492; e 6.846.758, todas elas sendo aqui incorporadas por referência, na medida compatível com o presente documento.

[0003] Compósitos fabricados a partir de tecidos não-tecidos são conhecidos por parar projéteis melhor do que compósitos de tecidos tecidos, porque as fibras de componentes em tecidos não- tecidos não são crimpadas como as fibras em materiais tecidos. Crimpagem da fibra reduz a capacidade das fibras para ficar sob tensão e imediatamente absorver a energia de um projétil, comprometendo sua eficácia. Além disso, o dano por projétil a tecidos não-tecidos é mais localizado, em comparação com tecidos tecidos, permitindo um melhor desempenho em presença de múltiplos impactos. No entanto, compósitos tecidos são mais resistentes a facadas do que tecidos não-tecidos formados a partir de matrizes de fibras paralelas, porque a estrutura de tecido mecanicamente bloqueadora cria elevado atrito, o que é melhor para impedir que lâminas penetrem através do tecido.

[0004] No entanto, artigos de tecido tecido resistentes a facadas da arte relacionada permanecem sendo imperfeitos. Tais tecidos tecidos exigem uma tecelagem muito estreita (isto é, uma contagem de pontos de mais de 56 x 56 por polegada), de modo que o tecido ou camadas de tecido não se desloquem por impacto da lâmina, e para criar fricção suficiente para impedir que a lâmina perfure o tecido. A criação de tecidos tecidos desta alta densidade requer a utilização de fios muito finos de alta qualidade, que são caros de fabricar. Além disso, a utilização de tais fios finos exige que eles sejam altamente trançados e/ou altamente combinados, mas os fios finos são delicados e, muitas vezes, rompem durante entrelaçamento ou combinação, mantendo a produtividade baixa. Finalmente, compósitos formados por fibras torcidas são menos eficazes em parar balas ou outros projéteis, que outros compósitos formados a partir de fibras não-trançadas. Por conseguinte, existe uma necessidade contínua na técnica por melhorados compósitos resistentes balísticos tecidos com elevada resistência a facadas e elevada resistência balística. A presente invenção fornece uma solução para essa necessidade.

SUMÁRIO

[0005] O invento proporciona um tecido tecido, compreendendo uma pluralidade de corpos alongados de urdidura entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, ditos corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama compreendendo, cada qual, corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade possuindo uma tenacidade de pelo menos cerca de 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos cerca de 300 g/denier, em que os corpos alongados de urdidura adjacentes são afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos cerca de 10% da largura dos corpos alongados de urdidura, e os corpos alongados de trama adjacentes são afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos cerca de 10% da largura dos corpos alongados de trama.

[0006] A invenção também fornece folhas fechadas e fundidas, formadas a partir de um tecido tecido, e artigos de camadas múltiplas formados a partir das referidas folhas fechadas e fundidas.

[0007] A invenção proporciona ainda um processo para formar um tecido aberto, dimensionalmente estável, o processo compreendendo: a) proporcionar um tecido tecido, que compreende uma pluralidade de corpos alongados de urdidura entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, ditos corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama compreendendo, cada qual, corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade possuindo uma tenacidade de pelo menos cerca de 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos cerca de 300 g/denier, em que corpos alongados de urdidura adjacentes são afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos cerca de 10% da largura dos corpos alongados de urdidura, e corpos alongados de trama adjacentes são afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos cerca de 10% da largura dos corpos alongados de trama; b) fundir, pelo menos parcialmente, o polímero termoplástico dos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, e/ou dos corpos alongados de trama, de alta tenacidade; e c) permitir que o polímero termoplástico fundido dos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, e/ou dos corpos alongados de trama, de alta tenacidade, se solidifique, pelo que os corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, e os corpos alongados de trama, de alta tenacidade, são ligados um ao outro, formando assim um tecido aberto, dimensionalmente estável.

[0008] A invenção proporciona ainda um processo para formar um artigo resistente balístico fechado, termicamente fundido, de várias camadas, que compreende: a) proporcionar pelo menos um tecido tecido aberto, compreendendo uma pluralidade de corpos alongados de urdidura entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, ditos corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama compreendendo, cada qual, corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade possuindo uma tenacidade de pelo menos cerca de 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos cerca de 300 g/denier, em que corpos alongados de urdidura adjacentes são afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos cerca de 10% da largura dos corpos alongados de urdidura, e corpos alongados de trama adjacentes são afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos cerca de 10% da largura dos corpos alongados de trama; b) proporcionar pelo menos uma folha fechada e fundida, formada a partir de um tecido tecido, o referido tecido tecido compreendendo uma pluralidade de corpos alongados de urdidura entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, ditos corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama, cada qual, compreendendo corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade possuindo uma tenacidade de pelo menos cerca de 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos cerca de 300 g/denier, em que corpos alongados de urdidura adjacentes são afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos cerca de 10% da largura dos corpos alongados de urdidura, e corpos alongados de trama adjacentes são afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos cerca de 10% da largura dos corpos alongados de trama, em que a folha fechada e fundida não tem, substancialmente, espaços entre corpos alongados adjacentes de alta tenacidade e em que os referidos corpos alongados de alta tenacidade não se sobrepõem; c) unir pelo menos um tecido tecido aberto e pelo menos uma folha fundida e fechada entre si; e d) pressionar termicamente pelo menos um tecido tecido e pelo menos uma folha fundida, unidos entre si, sob condições suficientes para prender o tecido tecido com a folha fundida e para achatar os corpos alongados de alta tenacidade no tecido tecido, fazendo, assim, com que as orlas longitudinais dos corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, no tecido tecido entrem em contato entre si, pelo que não há substancialmente quaisquer espaços entre os referidos corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, e em que os referidos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, não se sobrepõem.

[0009] A invenção proporciona ainda um processo para formar um artigo fechado de múltiplas camadas, termicamente fundido, compreendendo unir um tecido tecido com uma teia, que compreende uma matriz paralela de corpos alongados de alta tenacidade, em que os corpos alongados de alta tenacidade da teia são posicionados perpendicularmente aos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, do tecido tecido, e pressionar termicamente o tecido tecido e teia unidos, sob condições suficientes para prender o tecido tecido na teia e para achatar os corpos alongados de alta tenacidade, do tecido tecido e da teia, respectivamente, fazendo, assim, com que orlas longitudinais dos corpos alongados adjacentes, de alta tenacidade, no tecido tecido e na teia entrem, respectivamente, em contato entre si, pelo que não há substancialmente espaços entre os referidos corpos alongados de alta tenacidade adjacentes, e pelo que os referidos corpos alongados de alta tenacidade não se sobrepõem.

[00010] A invenção proporciona ainda um processo para formar um artigo fechado de múltiplas camadas, termicamente fundido, compreendendo unir uma folha fechada e fundida com uma teia, que compreende uma matriz paralela de corpos alongados de alta tenacidade, em que os corpos alongados de alta tenacidade da teia são posicionados perpendicularmente aos corpos alongados de alta tenacidade da folha fundida, e pressionar termicamente a folha fundida e teia ligadas, sob condições suficientes para prender a folha fundida com a teia, e para achatar os corpos alongados de alta tenacidade da teia, fazendo, assim, com que as orlas longitudinais dos corpos alongados adjacentes, de alta tenacidade, na teia entrem em contato entre si, pelo que não há substancialmente espaços entre ditos corpos alongados adjacentes, de alta tenacidade, e em que os referidos corpos alongados de alta tenacidade não se sobrepõem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00011] A Figura 1 é uma representação esquemática da vista em perspectiva de um tecido tecido tendo corpos alongados espaçados de alta tenacidade, na direção longitudinal da urdidura e na direção lateral da trama.

[00012] A Figura 2 é uma representação esquemática da vista em perspectiva, que ilustra a formação de uma folha fechada e fundida, por fusão térmica de um único tecido tecido aberto tendo corpos alongados e espaçados, de alta tenacidade, na direção longitudinal da urdidura e na direção lateral da trama.

[00013] A Figura 3 é uma representação esquemática da vista em perspectiva, que ilustra a formação de um tecido fechado de camadas múltiplas, onde um primeiro tecido tecido aberto tendo corpos alongados e espaçados, de alta tenacidade, na direção longitudinal da urdidura e na direção lateral da trama, é termicamente fundido em conjunto com um segundo tecido tecido tendo corpos alongados e espaçados, de alta tenacidade, na direção longitudinal da urdidura e na direção lateral da trama.

[00014] A Figura 4 é uma representação esquemática da vista em perspectiva, que ilustra a formação de um artigo fechado, de múltiplas camadas, termicamente fundido, onde um tecido tecido aberto é termicamente fundido com uma teia, que compreende uma matriz unidirecional de corpos longitudinais alongados de alta tenacidade alimentada por uma gaiola.

[00015] A Figura 5 é uma representação esquemática da vista em perspectiva, que ilustra a fixação de um primeiro tecido tecido aberto a um segundo tecido tecido, por passagem através de um primeiro conjunto de rolos, antes deles serem fundidos entre si, entre um segundo conjunto de rolos.

[00016] A Figura 6 é uma representação esquemática da vista em perspectiva, que ilustra a fixação de um tecido tecido aberto a uma matriz unidirecional de corpos longitudinais alongados de alta tenacidade, alimentada por uma gaiola, por passagem através de um primeiro conjunto de rolos, antes deles serem fundidos entre si, entre um segundo conjunto de rolos.

[00017] A Figura 7 é uma representação esquemática da vista em perspectiva, que ilustra uma estrutura de tecelagem simples convencional tendo fibras longitudinais de urdidura, fibras laterais de trama e laçadas de ourela nas suas orlas laterais.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00018] Tal como ilustrado nas Figuras 1-6, folhas compósitas de alta resistência são fabricadas por entrelaçamento de corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, com corpos alongados de trama, de alta tenacidade, transversalmente dispostos. Tal como aqui utilizado, "corpos alongados" são corpos tendo uma dimensão de comprimento, que é muito maior do que as dimensões transversais de largura e espessura. Isto inclui monofilamentos, fibras de multifilamentos não-torcidas (ou seja, fios não- trançados), que são fundidas ou não-fundidas, fita de multifilamentos não-torcida, termicamente fundida, ou fita polimérica não-fibrosa. Isto também inclui fibras de multifilamentos torcidas (ou seja, fios trançados), que são fundidas ou não-fundidas, mas é mais preferível que todos os corpos alongados formando os tecidos e folhas fundidas da invenção sejam corpos alongados não-trançados.

[00019] Tal como aqui utilizado, um corpo alongado de "alta tenacidade" é aquele possuindo uma tenacidade de pelo menos cerca de 14 g/denier, mais preferencialmente, de cerca de 20 g/denier ou mais, ainda mais de preferência, de cerca de 25 g/denier ou mais, ainda mais preferivelmente, de cerca de 30 g/denier ou mais, ainda mais preferivelmente, de cerca de 40 g/denier ou mais, ainda mais preferivelmente, de cerca de 45 g/denier ou mais e, mais preferivelmente, de cerca de 50 g/denier ou mais. Tais corpos alongados de alta tenacidade também têm um módulo de elasticidade de pelo menos cerca de 300 g/denier, mais preferencialmente, de cerca de 400 g/denier ou mais, mais preferencialmente, de cerca de 500 g/denier ou mais, ainda mais preferencialmente, de cerca de 1.000 g/denier ou mais e, mais preferencialmente, de cerca de 1.500 g/denier ou mais. Os corpos alongados de alta tenacidade também têm uma energia à ruptura de pelo menos cerca de 15 J/g ou mais, mais preferivelmente, de cerca de 25 J/g ou mais, mais preferivelmente, de cerca de 30 J/g ou mais e, mais de preferência, têm uma energia à ruptura de cerca de 40 J/g ou mais. Métodos para formar corpos alongados, que possuem estas propriedades de alta resistência combinadas, são convencionalmente conhecidos na técnica.

[00020] O termo "denier" refere-se à unidade de densidade linear, igual à massa em gramas por 9000 metros de fibra/ fita. O termo "tenacidade" refere-se à tensão interna resistente à tração, expressa em gramas de força por unidade de densidade linear (denier) de um corpo de prova não esticado. O "módulo inicial" é a propriedade de um material representativo de sua resistência à deformação. O termo "módulo de elasticidade" refere-se à relação entre a alteração na tenacidade, expressa em gramas-força por denier (g/d), e a alteração na deformação, expressa como uma fração do comprimento original da fibra/ fita (pol/pol).

[00021] Tal como aqui utilizado, o termo "fita" refere-se a uma tira estreita, plana, e monolítica de material tendo um comprimento maior do que sua largura e uma relação de aspecto transversal média, isto é, a relação entre a maior e a menor dimensão das seções transversais em média ao longo do comprimento do artigo de fita, de pelo menos cerca de 3:1. Uma fita pode ser um material fibroso ou um material não-fibroso. Um "material fibroso" compreende um ou mais filamentos. A seção transversal de uma fita polimérica da invenção pode ser retangular, oval, poligonal, irregular, ou de qualquer formato que satisfaça os requisitos de largura, espessura e de relação de aspecto aqui descritos.

[00022] Tais fitas, de preferência, têm uma seção transversal substancialmente retangular com uma espessura de cerca de 0,5 mm ou menos, mais preferencialmente, de cerca de 0,25 mm ou menos, ainda mais preferencialmente, de cerca de 0,1 mm ou menos e, ainda mais preferencialmente, de cerca de 0,05 mm ou menos. Nas formas de realização mais preferidas, as fitas poliméricas têm uma espessura de até cerca de 3 mils (76,2 μm), mais preferivelmente, de cerca de 0,35 mil (8,89 μm) a cerca de 3 mils (76,2 μm) e, mais preferivelmente, de cerca de 0,35 mil a cerca de 1,5 mils (38,1 μm). A espessura é medida na região mais espessa da seção transversal.

[00023] Fitas poliméricas úteis na presente invenção têm larguras preferidas de cerca de 2,5 mm a cerca de 50 mm, mais preferivelmente, de cerca de 5 mm a cerca de 25,4 mm, ainda mais preferivelmente, de cerca de 5 mm a cerca de 20 mm e, mais preferivelmente, de cerca de 5 mm a cerca de 10 mm. Estas dimensões podem variar, mas as fitas poliméricas aqui formadas são, mais preferencialmente, fabricadas para ter dimensões que permitam atingir uma relação de aspecto média de seção transversal, isto é, a relação entre a maior e a menor dimensão das seções transversais em média ao longo do comprimento do artigo de fita, superior a cerca de 3:1, mais preferivelmente, de menos cerca de 5:1, ainda mais preferivelmente, de pelo menos cerca de 10:1, ainda mais preferivelmente, de pelo menos cerca de 20:1, ainda mais preferivelmente, de pelo menos cerca de 50:1, ainda mais preferivelmente, de pelo menos cerca de 100:1, ainda mais preferivelmente, de pelo menos cerca de 250:1, e fitas poliméricas mais preferidas têm uma relação de aspecto média de seção transversal de pelo menos cerca de 400:1.

[00024] Fitas poliméricas são formadas por métodos convencionalmente conhecidos, tais como extrusão, pultrusão, técnicas de película dividida etc.. Por exemplo, uma unitape de espessura padrão pode ser cortada ou dividida em fitas tendo os comprimentos desejados, que é um método desejado para a produção de fitas a partir de camadas de fibra não-tecida, de múltiplas folhas. Um exemplo de um aparelho de corte é revelado na Patente dos EUA 6.098.510, que ensina um aparelho para cortar uma teia de material em folha, enquanto ela é enrolada sobre o referido rolo. Outro exemplo de um aparelho de corte é revelado na Patente dos EUA 6.148.871, que ensina um aparelho para cortar uma folha de uma película polimérica numa pluralidade de tiras de película com uma pluralidade de lâminas. As revelações de ambas as patentes dos EUA 6.098.510 e patente dos EUA 6.148.871 são aqui incorporadas por referência, na medida compatível com o presente documento. Outros métodos exemplares são descritos nas patentes dos EUA 7.300.691; 7.964.266 e 7.964.267, que são aqui incorporadas por referência, na medida compatível com o presente documento. Também é conhecido formar estruturas de fita estreita, através da tecelagem de tiras finas de tecido, que geralmente pode ser conseguido, ajustando as configurações em qualquer máquina de tecelagem convencional, tais como aquelas descritas nas patentes dos EUA 2.035.138; 4.124.420; 5.115.839, que são aqui incorporadas por referência, na medida compatível com o presente documento, ou por utilização de um tear para tecer fita especializada para tecidos ou fitas estreitas. Teares de fita úteis são revelados, por exemplo, nas patentes dos EUA 4.541.461; 5.564.477; 7.451.787 e 7.857.012, cada uma delas sendo concedida à Textilma AG de Stansstad, Suíça, e cada uma delas sendo aqui incorporada por referência na medida compatível com o presente documento, embora qualquer tear alternativo de fita seja igualmente útil.

[00025] Corpos alongados da invenção também incluem filamentos, fibras e fios. Fibras e fios distinguem-se dos filamentos, em que fibras e fios são formados a partir de filamentos. Uma fibra pode ser formada de apenas um filamento ou de vários filamentos. Uma fibra formada de apenas um filamento é referida, quer como uma fibra de um "único filamento", quer como uma fibra de "monofilamento", e uma fibra formada de uma pluralidade de filamentos é referida como uma fibra de "multifilamentos". Um "fio" é definido como uma única linha constituída de múltiplos filamentos, análoga a uma fibra de múltiplos filamentos. As seções transversais de fibras, filamentos e fios podem variar e podem ser regulares ou irregulares, incluindo seções transversais circulares, planas ou oblongas.

[00026] Os corpos alongados de alta tenacidade podem compreender qualquer tipo de polímero termoplástico convencionalmente conhecido, tendo uma tenacidade de pelo menos cerca de 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos cerca de 300 g/denier. Particularmente adequados são corpos alongados formados de poliolefina, incluindo polietileno e polipropileno; poliésteres, incluindo tereftalato de polietileno, tereftalato de polipropileno, e tereftalato de polibutileno; poliamidas; sulfeto de polifenileno; álcool polivinílico fiado em gel (PVA); politetrafluoro-etileno fiado em gel (PTFE); e similares. Particularmente preferidos são corpos alongados de poliolefina de cadeia estendida, tal como polietileno de alto peso molecular, altamente orientado, particularmente corpos alongados de polietileno com peso molecular ultraelevado (UHMW PE), e corpos alongados de polipropileno com peso molecular ultraelevado. Cada um desses tipos de corpo alongado acima descritos é convencionalmente conhecido na técnica. Também adequados para a produção de corpos alongados poliméricos são copolímeros, polímeros em bloco e misturas dos materiais acima referidos. Por exemplo, corpos alongados úteis podem ser formados a partir de elementos de multifilamentos, que compreendem pelo menos dois tipos diferentes de filamento, tais como dois tipos diferentes de filamentos de UHMW PE ou uma mistura de filamentos de poliéster e filamentos de UHMW PE.

[00027] Corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade são aqui mais adequados, porque eles são capazes de ser deformados por deformação térmica em estado sólido. Isto exclui fibras sintéticas não-termoplásticas, tais como fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de vidro, fibras poliacrílicas, fibras de poliamida aromática, fibras de poliéster aromático, fibras de poliimida etc..

[00028] Especificamente mais preferidos são corpos alongados formados de polietileno de peso molecular ultraelevado. Filamentos, fibras e fios de polietileno com peso molecular ultraelevado são formados a partir de polietilenos de cadeia estendida possuindo pesos moleculares de, pelo menos, 300.000, de modo preferido de, pelo menos, um milhão e, mais preferivelmente, entre dois milhões e cinco milhões. Tais fibras/ fios de polietileno de cadeia estendida podem ser cultivados em processos de fiação de solução, tais como descritos nas patentes dos EUA 4.137.394 ou 4.356.138, que são aqui incorporadas por referência, ou podem ser fiados a partir de uma solução para formar uma estrutura de gel, como descrito nas patentes norte-americanas 4.413.110; 4.536.536; 4.551.296; 4.663.101; 5.006.390; 5.032.338; 5.578.374; 5.736.244; 5.741.451; 5.958.582; 5.972.498; 6.448.359; 6.746.975; 6.969.553; 7.078.099; 7.344.668 e publicação do pedido de patente dos EUA 2007/0231572, todos eles sendo aqui incorporados por referência. Tipos de fibras particularmente preferidas são qualquer uma das fibras de polietileno comercializadas sob a marca comercial SPECTRA® da Honeywell International Inc, incluindo fibras de SPECTRA® 900, fibras SPECTRA® 1000 e fibras de SPECTRA® 3000, todas elas sendo comercialmente disponibilizadas pela Honeywell International Inc. de Morristown, NJ.

[00029] As fibras de UHMW PE mais preferidas têm uma viscosidade intrínseca, quando medidas em decalina a 135°C pela ASTM D1601-99, de cerca de 7 dl/g a cerca de 40 dl/g, de preferência, de cerca de 10 dl/g a cerca de 40 dl/g, mais preferivelmente, de cerca de 12 dl/g a cerca de 40 dl/g e, mais preferencialmente, de cerca de 14 dl/g a 35 dl/g. As fibras de UHMW PE mais preferidas são altamente orientadas e têm uma função de orientação do eixo C de pelo menos cerca de 0,96, de preferência, de pelo menos cerca de 0,97, mais preferivelmente, de pelo menos cerca de 0,98 e, ainda mais preferivelmente, de pelo menos cerca de 0,99. A função de orientação do eixo C é uma descrição do grau de alinhamento da direção da cadeia molecular com a direção do filamento. Um filamento de polietileno, em que a direção da cadeia molecular está perfeitamente alinhada com o eixo do filamento, tem uma função de orientação igual a 1. A função de orientação do eixo C (fc) é medida pelo método de difração de raios X de ângulo amplo, descrito em Correale, S. T. & Murthy, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 101, 447-454 (2006), como aplicado ao polietileno.

[00030] Quando for desejado utilizar corpos alongados trançados, vários métodos de fibras/ fios trançados são conhecidos na arte, e qualquer método pode ser utilizado. A este respeito, fitas torcidas de multifilamentos são formadas por trançar incialmente um precursor de fibra/ fio de alimentação, seguido por compressão do precursor trançado formando uma fita. Métodos de trançamento úteis são descritos, por exemplo, nas patentes dos EUA 2.961.010; 3.434.275; 4.123.893; 4.819.458 e 7.127.879, cujas descrições são aqui incorporadas por referência. As fibras/ fios são trançados para ter pelo menos cerca de 0,5 volta de trança por polegada de comprimento de fibra/ fio a cerca de 15 voltas por polegada, mais preferivelmente, de cerca de 3 voltas por polegada a cerca de 11 voltas por polegada de comprimento de fibra/ fio. Numa forma de realização alternativa preferida, as fibras/ fios são trançadas para ter pelo menos 11 tranças por polegada de comprimento de fibra/ fio, mais preferivelmente, de cerca de 11 tranças por polegada a cerca de 15 tranças por polegada de comprimento de fibra/ fio. O método padrão para determinar trança em fios trançados é a ASTM D1423-02. No entanto, trançamento não é preferido, se for desejado obter uma resistência máxima a facadas.

[00031] Quando for desejado utilizar corpos alongados fundidos, vários métodos de fusão de fibras/ fios são conhecidos na arte e qualquer método pode ser utilizado. Fitas de multifilamentos fundidos são formadas, inicialmente, por fusão de um precursor de fibra/ fio de alimentação, seguido por compressão do precursor fundido formando uma fita. A este respeito, a fusão dos filamentos de fibra/ fio pode ser conseguida com o uso de calor e tensão, ou através da aplicação de um solvente ou material plastificante, antes da exposição ao calor e tensão, tal como descrito nas patentes dos EUA 5.540.990; 5.749.214; e 6.148.597, que são aqui incorporadas por referência, na medida compatível com o presente documento. Fusão por adesão pode ser conseguida, por exemplo, por revestir, pelo menos parcialmente, os filamentos com uma resina ou outro material ligante polimérico tendo propriedades adesivas, tal como uma resina de copolímero em bloco de poliestireno - poli-isopreno - poliestireno, comercialmente disponibilizada pela Kraton Polymers de Houston, TX sob a marca comercial KRATON® D1107, ou qualquer outro polímero adesivo aqui descrito. Elas também podem ser ligadas termicamente entre si, sem um revestimento adesivo. As condições de ligação térmica irão depender do tipo de fibra. Quando as fibras/ fios de alimentação forem revestidas com uma resina ou outro material ligante polimérico tendo propriedades adesivas para ligar os filamentos, é necessária apenas uma pequena quantidade da resina/ ligante. A este respeito, a quantidade de resina/ ligante aplicada é, de preferência, não superior a 5% em peso, com base no peso total dos filamentos mais a resina/ ligante, de tal modo que os filamentos compreendam pelo menos 95% em peso da fibra/ fio revestido, com base no peso total dos filamentos mais a resina/ ligante, e a fita correspondente formada a partir do fio, assim, também irá compreender pelo menos 95% em peso dos filamentos de componentes. Mais preferivelmente, as fibras/ fios e fitas compreendem pelo menos cerca de 96% em peso de filamentos, ainda mais preferivelmente, 97% em peso de filamentos, ainda mais preferivelmente, 98% em peso de filamentos e, ainda mais preferivelmente, 99% em peso de filamentos. Mais preferivelmente, as fibras/ fios e fitas comprimidas, formadas a partir deles, são isentas de resina, isto é, não são revestidas com uma resina /ligante de adesão, e consistem essencialmente ou apenas de filamentos.

[00032] Métodos para comprimir fibras/ fios formando fitas encontram-se descritos, por exemplo, na patente dos EUA 8.236.119 e pedido de patente norte-americano número de série 13/568.097, cada qual sendo aqui incorporado por referência, na medida compatível com o presente documento. Outros métodos para formar fitas, incluindo aqueles a partir de fibras/ fios de multifilamentos trançados e de fibras/ fios de multifilamentos não-trançados, bem como de fitas não fibrosas, são descritos no pedido de patente dos EUA número de série 13/021.262; 13/494.641, 13/647.926 e 13/708.360, que são também aqui incorporados por referência. Esses métodos são úteis para formar fitas da presente invenção, com qualquer uma das relações de aspecto preferidas aqui descritas.

[00033] O tecido tecido é formado, utilizando qualquer técnica de tecelagem comumente conhecida, onde corpos alongados de urdidura longitudinal são interligados com corpos alongados de trama lateral, transversalmente dispostos, de tal forma que os corpos alongados fiquem em uma orientação ortogonal de 0°/90°. Tafetá é o mais comum. Outros tipos de tecelagem incluem, não exclusivamente, cetim turco, fundo de cesta e sarja.

[00034] Uma primeira forma de realização é ilustrada na Fig. 1, onde um primeiro conjunto de corpos alongados de alta tenacidade 10 é posicionado como os corpos de urdidura longitudinalmente estendidos, e um segundo conjunto de corpos alongados de alta tenacidade 12 é disposto transversalmente como os corpos de trama lateral. Num processo típico, os corpos alongados de urdidura, de elevada tenacidade 10, são desenrolados a partir de uma pluralidade de carretéis, que são sustentados sobre uma ou mais gaiolas 14. Uma matriz de corpos alongados de elevada tenacidade 10 é conduzida através de um liço 18, o qual separa corpos alongados adjacentes, de alta tenacidade 10, de modo que eles fiquem afastados um do outro (nas suas orlas longitudinais mais próximas) por uma distância equivalente pelo menos a cerca de 10% da largura dos corpos alongados de alta tenacidade. Esta quantidade de separação assegura que o passo subsequente de fusão térmica alcance um fechamento total e completo do espaço entre os corpos alongados adjacentes de alta tenacidade 10, de modo que orlas longitudinais adjacentes dos corpos alongados 10 pressionem uma contra a outra, de tal modo que elas fiquem substancialmente em contato entre si sem sobreposição. A este respeito, todos os corpos alongados de alta tenacidade na direção da urdidura são, preferivelmente, de largura uniforme e, de preferência, também de espessura uniforme. Prefere-se também que todos os corpos alongados de alta tenacidade na direção da trama sejam, preferivelmente, de largura uniforme e também, de preferência, de espessura uniforme. Se a largura não for uniforme, a distância de separação deve ser calculada, através da medição dos corpos alongados no local de maior largura. Este é o caso para todas as fibras de urdidura e de trama do invento. Também é preferível, embora não requerido, que todos os corpos de alta tenacidade, na direção da urdidura, tenham a mesma largura e espessura, que todos os corpos de alta tenacidade, na direção da trama. Mais preferencialmente, todos os corpos alongados de alta tenacidade de urdidura e trama são idênticos uns aos outros. O passo de fusão térmica subsequente irá, consequentemente, fechar totalmente o espaço entre todos os corpos alongados adjacentes, de alta tenacidade 10, e alcançar uma estrutura de tecido tecido totalmente fechada, sem espaços. Um fechamento completo não é mandatório, mas é mais preferido.

[00035] Nas formas de realização mais preferidas da invenção, o liço 18 separa corpos alongados adjacente de urdidura, de alta tenacidade 10, de modo que eles fiquem afastados nas suas orlas longitudinais mais próximas por, pelo menos, cerca de 15% da largura dos corpos de urdidura de elevada tenacidade, ainda mais preferencialmente, em cerca de 15% a cerca de 50% da largura dos corpos de urdidura de alta tenacidade e, mais preferencialmente, de cerca de 20% a cerca de 30% da largura dos corpos de urdidura de elevada tenacidade. Em formas de realização preferidas da invenção, essas percentagens de largura da medida de separação correspondem a uma separação de pelo menos cerca de 0,5 mm, mais de preferência, de 1 mm e, ainda mais preferivelmente, de mais de 1 mm, ainda mais de, pelo menos, cerca de 1,5 mm, ainda mais preferivelmente, de pelo menos cerca de 2 mm, ainda mais preferencialmente, de cerca de 3 mm a cerca de 30 mm e, mais preferencialmente, de cerca de 4 mm a cerca de 20 mm. A separação deve ser menor do que cerca de 50% da largura dos corpos de urdidura de alta tenacidade, para garantir que o passo de fusão térmica feche completamente o espaço entre todos os corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade 10, para conseguir uma estrutura de tecido tecido sem espaços, totalmente fechada.

[00036] Fazendo de novo referência à Fig. 1, após os corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade 10, passarem através do liço 18, os corpos alongados de trama, de alta tenacidade 12, são transversalmente entrelaçados com os corpos alongados de alta tenacidade 10, de acordo com técnicas de tecelagem padrão. Os corpos alongados de trama, de alta tenacidade 12, são desenrolados a partir de uma ou mais bobinas, que são sustentadas sobre uma ou mais gaiolas 16. Tal como ilustrado na Fig. 7, que ilustra um processo típico de tecelagem, tecelagem convencional posiciona uma linha longa contínua de trama entre cada par de linhas de urdidura adjacentes, por toda a largura da matriz dos corpos alongados de elevada tenacidade 10. Depois de passar a linha de trama uma vez por toda a matriz de linhas de urdidura, a máquina de tecelagem gira a linha de trama, invertendo a direção e passando-a de volta pela matriz de linhas de urdidura na direção oposta. Como mostrado na Fig. 7, isto forma laçadas de ourela nas orlas laterais do tecido tecido, que são normalmente aparadas ou cortadas durante o posterior processamento. Quando as laçadas de ourela forem aparadas ou cortadas, a estrutura resultante incorpora uma pluralidade de corpos de trama descontínuos em uma matriz substancialmente paralela. Quando as laçadas de ourela não forem aparadas ou cortadas, a estrutura resultante incorpora um único corpo alongado de trama tendo uma pluralidade de porções de corpo e trama, onde as porções de corpo de trama estão numa matriz substancialmente paralela. Para cada forma de realização da presente invenção, tais porções de corpo de trama em um corpo de trama longo e contínuo, que são transversalmente dispostas em relação aos corpos de urdidura longitudinal, devem ser interpretadas como uma pluralidade de corpos de trama lateral.

[00037] Igualmente útil na prática da presente invenção é um processo de tecelagem alternativa usado, quando fitas são inseridas na direção da trama, pelo que a fita contínua é puxada através dos corpos de urdidura em apenas uma direção e a fita inserida é, então, cortada na orla do tecido, para formar a nova ponta de fita, que será, em seguida, puxada através dos corpos de urdidura, de tal forma que nenhuma laçada de ourela seja formada.

[00038] O equipamento de tecelagem é definido para afastar corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade 12, (tais como porções paralelas adjacentes de um corpo alongado contínuo 12) entre si por, pelo menos, cerca de 2 mm, mais preferivelmente, de cerca de 3 mm a cerca de 30 mm e, mais de preferência, de cerca de 4 mm a cerca de 20 mm. Tal como aqui descrito, apenas os corpos alongados de trama, de alta tenacidade, transversalmente dispostos, estão presentes no espaço entre os corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade.

[00039] Após os corpos alongados de trama, de alta tenacidade 12, serem tecidos através dos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade 10, na direção da trama, os corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade 10, e corpos alongados de trama, de alta tenacidade 12, são, de preferência, ligados termicamente entre si nos seus pontos de interseção. Tal ligação térmica é realizada por, pelo menos, fusão parcial dos corpos alongados termoplásticos, de alta tenacidade, com um elemento de aquecimento 22, ativando, deste modo, os polímeros termoplásticos, de modo que eles sejam capazes de aderir um ao outro. O polímero termoplástico derretido dos corpos alongados de alta tenacidade é, então, deixado solidificar. Uma vez que o polímero é solidificado no ponto de junção do corpo de urdidura/ trama, os corpos alongados de trama, de alta tenacidade 12, são ligados aos corpos alongados de urdidura, de elevada tenacidade 10, formando, assim, um tecido aberto, dimensionalmente estável.

[00040] O elemento de aquecimento 22 é ilustrado na Fig. 1, como uma barra retangular, que aquece por contato direto com os corpos alongados de alta tenacidade 12 (ou seja, aquecimento condutor). O aquecimento pode ser realizado por outros métodos adequados, tais como aquecimento por convecção (por exemplo, ar quente), aquecimento por irradiação (por exemplo, aquecimento infravermelho), bem como quaisquer outros meios de aquecimento por condução. No entanto, um controle relativamente estreito de temperatura é necessário para derreter, apenas parcialmente, os corpos de alta tenacidade. Por conseguinte, são preferidos os métodos de aquecimento condutor. Mais preferencialmente, o elemento de aquecimento 22 é um elemento de aquecimento condutor capaz de aplicar pressão aos corpos alongados de alta tenacidade derretidos, para ajudar na sua ligação. O elemento de aquecimento 22 aquece os corpos alongados de alta tenacidade a uma temperatura de cerca de 270°F (~ 132°C) a cerca de 330°F (~ 166°C), mais preferencialmente, de cerca de 280°F (~ 138°C) a cerca de 320°F (~ 160°C), ainda mais preferencialmente, de cerca de 285°F (~ 141°C) a cerca de 315°F (~ 157°C) e, mais preferencialmente, de cerca de 290°F (~ 143°C ) a cerca de 310°F (~ 154°C).

[00041] A ligação dos corpos alongados nos pontos de cruzamento da urdidura/ trama estabiliza mecanicamente a estrutura de tecido aberto, fixando os corpos alongados de trama, de alta tenacidade 12, em sua posição e, assim, obtendo espaços fixos entre os corpos alongados de alta tenacidade 10, que são mantidos durante a manipulação do tecido, de preferência, de tal modo que as dimensões de todos os espaços no tecido sejam idênticas. O calor do elemento de aquecimento 22 é suficiente, para tornar grudentos os corpos de trama, de alta tenacidade 12, e/ou os corpos de urdidura, de elevada tenacidade 10, de modo que os corpos se tornem suficientemente ligados nos pontos de cruzamento da urdidura/ trama.

[00042] Esse processo produz um primeiro tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, que é, de preferência, enrolado sobre um primeiro rolo de armazenamento 24 e guardado para posterior processamento. De acordo com o processo da invenção, um segundo tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, é, de preferência, fabricado e unido ao primeiro tecido tecido aberto. O segundo tecido tecido aberto pode ser idêntico ou diferente do primeiro tecido tecido aberto. De preferência, o segundo tecido tecido aberto é fabricado, de acordo com os mesmos métodos acima descritos para fabricar o primeiro tecido tecido aberto. O segundo tecido tecido aberto é, então, de preferência enrolado sobre um segundo rolo de armazenamento 26 (ilustrado na Fig. 3) e guardado para posterior processamento.

[00043] Como mostrado na Fig. 1, rolos tracionadores opcionais 20 podem ser proporcionados, para fornecer tensão às fibras de urdidura e ajudar a puxar as fibras de urdidura para o primeiro rolo de armazenamento 24 (ou para um segundo rolo de armazenamento 26). Embora os rolos tracionadores opcionais 20 sejam ilustrados na Fig. 1, como sendo posicionados entre o liço 18 e o elemento de aquecimento 22, esta posição é apenas exemplar, e eles podem ser colocados em outros locais, ou totalmente eliminados, como seria determinado por um perito na arte. Se os rolos tracionadores 20 forem aquecidos, eles podem auxiliar no processo de ligação térmica, e também podem substituir a função do elemento de aquecimento 22, através da aplicação de calor e pressão suficientes para provocar derretimento parcial e fusão nos pontos de cruzamento da urdidura/ trama.

[00044] Os tecidos tecidos produzidos, de acordo com cada uma destas duas formas de realização, são tecidos abertos com espaços ou furos definidos pelo espaçamento dos corpos de urdidura adjacentes e o espaçamento dos corpos de trama adjacentes. Em formas de realização preferidas da invenção, somente os corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, estão presentes entre corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade. No entanto, está dentro do âmbito da invenção, que corpos alongados de ligação podem também ser entrelaçados nas direções da urdidura ou da trama, referidos corpos alongados de urdidura ligantes sendo posicionados no espaço entre corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, e/ou no espaço entre corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade. Tal como aqui utilizado, um corpo alongado "ligante" é um corpo alongado, que compreende, pelo menos parcialmente, um polímero termoplástico ativado por calor tendo uma temperatura de fusão abaixo de uma temperatura de fusão dos corpos alongados de elevada tenacidade. Ditos corpos alongados de ligação podem ser corpos alongados de multicomponentes ou elementos de ligação de um único componente. Um corpo alongado de um único componente é uma fibra, fio ou fita formada inteiramente a partir de um polímero termoplástico ativado por calor tendo uma temperatura de fusão abaixo de uma temperatura de fusão dos corpos alongados de alta tenacidade. Esses são convencionalmente conhecidos na técnica e incluem, não exclusivamente, corpos compreendendo etileno acetato de vinila, copolímeros de etileno acrilato, copolímeros em bloco de estireno, poliuretanos, poliamidas, poliésteres e poliolefinas, incluindo, e, mais preferivelmente, polietileno. Fibras de componentes múltiplos, por exemplo, fibras de dois componentes, são conhecidas por terem vários diferentes domínios transversais de tipos distintos de polímeros diferindo uns dos outros na composição (por exemplo, poliuretano e polietileno) e/ou diferindo na resposta visual, por exemplo, cor. Fibras de dois componentes têm dois distintos domínios transversais de dois tipos distintos de polímeros. Vários tipos de fibras de dois componentes são conhecidos e incluem fibras lado-a-lado, fibras com bainha/ núcleo (também conhecidas como fibras de núcleo revestido), que podem ser concêntricas ou excêntricas, fibras tipo ‘pie wedge’, fibras tipo ‘islands/ sea’ e outras mais. Essas são bem conhecidas na arte. Fibras de dois componentes e métodos para sua fabricação são descritos, por exemplo, nas Patentes dos EUA 4.552.603; 4.601.949; e 6.158.204, cujas descrições são aqui incorporadas por referência, na medida compatível com o presente documento.

[00045] Quando presentes, são preferidos corpos alongados de ligação, que compreendem corpos alongados de dois componentes, compreendendo um primeiro componente e um segundo componente, em que o primeiro componente compreende um polímero termoplástico ativado por calor tendo uma temperatura de fusão abaixo de uma temperatura de fusão dos corpos alongados de elevada tenacidade, e em que o primeiro componente tem uma temperatura de fusão, que é inferior a uma temperatura de fusão do segundo componente. Polímeros termoplásticos ativados por calor adequados para o primeiro componente incluem, não exclusivamente, aqueles acima descritos. Segundos componentes adequados, que compreendem uma fibra de dois componentes, incluem, não exclusivamente, os tipos de polímero de elevada tenacidade acima descritos. Numa forma de realização mais preferida, os corpos alongados de dois componentes são fibras de dois componentes de núcleo revestido, em que o segundo componente de polímero é uma fibra com núcleo, que compreende uma fibra de monofilamento, de alta tenacidade, ou uma fibra de multifilamentos, de alta tenacidade, e o primeiro componente de polímero é uma bainha, que compreende um polímero termoplástico ativado por calor. Polímeros termoplásticos ativados por calor preferidos são acima descritos. Fibras de núcleo preferidas podem ser qualquer fibra termoplástica ou não-termoplástica, de alta tenacidade, incluindo fibras de aramida, fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de UHMW PE e outras mais. Mais preferencialmente, a fibra de núcleo é uma fibra de vidro ou uma fibra de UHMW PE. Um corpo alongado de único componente mais preferido é uma fibra de UHMW PE, de preferência, uma fibra de UHMW PE de monofilamento ou semelhante a monofilamento. Um corpo alongado de dois componentes mais preferido compreende um núcleo de fibra de UHMW PE (de um modo preferido, uma fibra de UHMW PE de monofilamento ou semelhante a monofilamento) revestida com um polímero termoplástico de EVA.

[00046] Em formas de realização preferidas da invenção, quando os corpos de ligação estão presentes, eles são, de preferência, termicamente ligados aos corpos de alta tenacidade, que são orientados perpendicularmente com relação aos corpos de ligação nos seus pontos de interseção, por meio de passagem através do elemento de aquecimento 22. Tal ligação térmica é realizada por, pelo menos, fundir parcialmente o componente de polímero termoplástico dos corpos alongados de ligação com o elemento de aquecimento 22, ativando, deste modo, o polímero termoplástico, de modo que ele seja capaz de aderir aos corpos alongados de alta tenacidade e, em seguida, permitir que o polímero termoplástico derretido dos corpos alongados de ligação 12 se solidifique. Este passo de ligação é preferencialmente conseguido sem pressão externa. O calor do elemento de aquecimento 22 é adequado o suficiente para tornar grudento o revestimento adesivo dos corpos de ligação, de modo que os corpos se tornem suficientemente ligados nos pontos de cruzamento entre urdidura/ trama, com a pressão interna inerente de contato entre as fibras de cruzamento na estrutura tecida sendo suficiente para ligar os corpos um ao outro. Uma vez que o polímero é solidificado no ponto de junção do corpo de urdidura/ trama com os corpos alongados perpendiculares de elevada tenacidade, os corpos alongados de ligação são ligados aos corpos alongados de alta tenacidade, melhorando ainda mais a estabilidade dimensional do tecido aberto.

[00047] Dependendo do fato dos corpos alongados de ligação opcionais serem corpos termoplásticos de único componente ou corpos alongados de dois componentes, os corpos alongados de alta tenacidade compreendem, de preferência, pelo menos cerca de 90% em peso do tecido, mais preferivelmente, mais do que cerca de 90% em peso do tecido, ainda mais preferencialmente, pelo menos cerca de 95% em peso do tecido, ainda mais preferivelmente, pelo menos cerca de 98% em peso do tecido e, mais preferencialmente, pelo menos cerca de 99% em peso do tecido. A este respeito, quando presentes, os corpos alongados de ligação são, de preferência, incorporados a um ponto por polegada (ppi) de cerca de 5 pontos por polegada a cerca de 15 pontos por polegada, de preferência, entre cerca de 5 pontos por polegada a cerca de 10 pontos por polegada ou, de modo alternativo, de cerca de 10 pontos por polegada a cerca de 15 pontos por polegada.

[00048] De acordo com a presente invenção, depois de as estruturas de tecido aberto serem tecidas, elas são, então, aquecidas e pressionadas sob condições suficientes para achatar os corpos alongados termoplásticos, de alta tenacidade, e assim fechar os orifícios, fazendo com que as orlas dos corpos alongados adjacentes de alta tenacidade entrem em contato entre si. Esta fusão térmica pode ser realizada num único tecido aberto para formar uma única folha fechada, termicamente fundida, como ilustrado na Fig. 2, ou podem ser efetuadas em vários tecidos abertos unidos entre si para formar um artigo fechado, de múltiplas camadas, termicamente fundido, em um passo, como ilustrado nas Figs. 3 e 5.

[00049] Como ilustrado na Fig. 2, o processo de fusão térmica é preferencialmente realizado como um processo contínuo, em que um tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, é desenrolado de um primeiro rolo de armazenamento 24 e passado através de rolos de pressão 30. Os rolos 30 são, de preferência, aquecidos a uma temperatura de cerca de 200°F (~ 93°C) a cerca de 350°F (~ 177°C), mais preferencialmente, de cerca de 200°F a cerca de 315°F (~ 157°C), ainda mais preferencialmente, de cerca de 250°F (~ 121°C) a cerca de 315°F e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 280°F (~ 138°C) a cerca de 310°F (~ 154°C). A temperatura mais adequada irá variar, dependendo do ponto de fusão do polímero usado para formar os corpos alongados de alta tenacidade. Rolos 30 exercem pressão 30 sobre o tecido tecido aberto, pressionando-o a uma pressão de cerca de 50 psi (344,7 kPa) a cerca de 50.000 psi (344,7 MPa), mais preferivelmente, de cerca de 500 psi (3,447 MPa) a cerca de 20.000 psi (137,9 MPa ) e, mais preferivelmente, de cerca de 1000 psi (6,895 MPa) a cerca de 10.000 psi (68,957 MPa). A compressão do tecido tecido aberto através dos rolos de pressão aquecidos 30 produz uma folha termicamente fundida não tendo nenhuma abertura entre os corpos alongados de urdidura, sem que os ditos corpos se sobreponham. Se necessário, em cada forma de realização da invenção, o tecido pode ser passado através dos rolos 30 por várias vezes (ou através de rolos adicionais 30) para atingir a estrutura em folha, totalmente fechada, sem espaços, preferida. O rolo acionado 32 recolhe a folha fundida e fornece uma tensão controlada à folha. A folha é, de preferência, arrefecida abaixo da temperatura de fusão dos corpos alongados de alta tenacidade, antes do contato com o rolo 32.

[00050] Como ilustrado na Fig. 3, o processo de fusão térmica é preferencialmente realizado como um processo contínuo, em que um primeiro tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, é desenrolado de um primeiro rolo de armazenamento 24, e um segundo tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, é desenrolado a partir de um segundo rolo de armazenamento 26, com os dois tecidos sendo unidos e fundidos uns aos outros, por passagem através dos rolos de pressão aquecidos 30, de acordo com as condições descritas acima. Como ilustrado na Fig. 4, um primeiro tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, é fundido com uma matriz unidirecional de corpos alongados longitudinais de alta tenacidade, fornecidos a partir de uma gaiola 14, em vez de um segundo tecido tecido aberto, dimensionalmente estável. Fusão é alcançada por passagem através de rolos de pressão aquecidos 30.

[00051] As Figs. 5 e 6 ilustram formas de realização, que incluem um conjunto adicional de rolos (rolos 28), que são empregados, quando um ou mais tecidos tecidos abertos incluem os corpos alongados de ligação opcionais (não mostrados). A Fig. 5 ilustra uma forma de realização, em que um primeiro tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, é desenrolado de um rolo de armazenamento 24 e ligado a um segundo tecido tecido desenrolado do rolo de armazenamento 26. Os dois tecidos são, então, ligados um ao outro por meio de passagem através de um primeiro conjunto de rolos 28, antes de serem fundidos entre si, entre um segundo conjunto de rolos 30. A Fig. 6 ilustra uma forma de realização, em que um primeiro tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, é desenrolado de um rolo de armazenamento 24, e uma matriz unidirecional de corpos alongados longitudinais de alta tenacidade é alimentada por uma gaiola 14. O tecido e a matriz dos corpos de elevada tenacidade são, então, ligados uns aos outros por meio de passagem através de um primeiro conjunto de rolos 28, antes deles serem fundidos entre si, entre um segundo conjunto de rolos 30. Os corpos alongados de ligação ajudam a aderir os tecidos tecidos entre si (ou o tecido tecido à matriz de corpos de alta tenacidade), e os rolos 28 facilitam sua fixação. Os rolos 28 são, de preferência, aquecidos a uma temperatura, que é ligeiramente superior ao ponto de fusão dos corpos alongados de ligação. De preferência, os rolos 28 são aquecidos a uma temperatura, que não é superior a 10°C acima da temperatura de fusão dos corpos alongados de ligação e, mais preferencialmente, a uma temperatura que não é superior a 5°C acima da temperatura de fusão dos corpos alongados de ligação. A temperatura mais adequada variará, dependendo do ponto de fusão do polímero usado para formar os corpos alongados de ligação. Nas formas de realização preferidas, tais temperaturas para o rolo 28 são, de preferência, de cerca de 200°F (~ 93°C) a cerca de 350°F (~ 177°C), mais preferencialmente, de cerca de 200°F a cerca de 315°F (~ 157°C), ainda mais preferencialmente, de cerca de 250°F (~ 121°C) a cerca de 315°F e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 280°F (~ 138°C) a cerca de 310°F (~ 154°C). Os rolos 28 também exercem, de preferência, leve pressão sobre os tecidos (ou tecido e teia), para prendê-los uns aos outros.

[00052] Os tecidos aquecidos, unidos/ fixados são, então, passados de modo contínuo através dos rolos de pressão 30, pressionando-os entre si, tal como descrito acima, para formar uma folha fundida. Quando os corpos alongados de ligação estão presentes, os rolos 30 são, de preferência, aquecidos a uma temperatura, que é ligeiramente inferior ao ponto de fusão dos corpos alongados de elevada tenacidade. De preferência, os rolos 30 são aquecidos a uma temperatura, que não é superior a 5°C abaixo da temperatura de fusão dos corpos alongados de alta tenacidade e, mais preferencialmente, a uma temperatura, que não é superior a 3°C abaixo da temperatura de fusão dos corpos alongados de alta tenacidade. A compressão dos tecidos unidos entre os rolos de pressão aquecidos 30 produz uma folha termicamente fundida não tendo espaços entre os corpos alongados de urdidura, sem que os corpos se sobreponham. O rolo acionado 32 recolhe a folha fundida e fornece uma tensão controlada na folha. A folha é, de preferência, arrefecida abaixo da temperatura de fusão dos corpos alongados de alta tenacidade, antes do contato com o rolo 32. Em cada um dos processos de rolo contínuo aqui descritos, a duração da passagem através dos rolos 30 e dos rolos opcionais 28 será a uma velocidade de cerca de 1 metro/ minuto a cerca de 100 metros/ minuto, mais preferivelmente, de cerca de 2 metros/ minuto a cerca de 50 metros/ minuto, ainda mais preferivelmente, de cerca de 3 metros/ minuto a cerca de 50 metros/ min, ainda mais preferivelmente, de cerca de 4 metros/ minuto a cerca de 30 metros/ minuto e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 5 metros/ minuto a cerca de 20 metros/ minuto.

[00053] Além do processo de prensagem contínua em múltiplos estágios ilustrado nas Figs. 5 e 6, é possível unir e achatar as duas camadas (isto é, dois tecidos tecidos ou um tecido e uma matriz de corpos de alta tenacidade) em um único estágio de prensagem contínua. Processos descontínuos em múltiplos estágios e em um só estágio, utilizando prensas com placas aquecidas, também podem ser usados para unir e achatar duas ou mais camadas de tecidos tecidos abertos, dimensionalmente estáveis, da presente invenção, ou uma ou mais camadas de tecido com uma ou mais matrizes de corpos de alta tenacidade.

[00054] De acordo com a invenção, pressionar os corpos alongados, amolecidos, de alta tenacidade, espaçados entre si 10, com pressão suficiente irá achatá-los, reduzindo sua espessura e aumentando sua largura, pelo que o espaço entre corpos alongados adjacentes de alta tenacidade é substancialmente eliminado e, mais preferencialmente, completamente eliminado. Devido a tal achatamento e expansão da largura dos corpos alongados de alta tenacidade, as orlas longitudinais mais próximas dos corpos alongados adjacentes de alta tenacidade são postas em contato umas com as outras, pelo qual não há substancialmente quaisquer espaços entre os ditos corpos alongados adjacentes de alta tenacidade, e pelo qual os referidos corpos alongados adjacentes de alta tenacidade não se sobrepõem, obtendo-se uma folha fechada, termicamente fundida.

[00055] Os corpos alongados de alta tenacidade, incluindo fibras, fios e fitas de alta tenacidade, podem ser de qualquer denier adequado. Por exemplo, as fibras/ fios podem ter um denier de cerca de 50 a cerca de 10.000 denier, mais preferencialmente, de cerca de 200 a 5000 denier, ainda mais preferencialmente, de cerca de 650 a cerca de 4.000 denier e, mais preferencialmente, de cerca de 800 a cerca de 3.000 denier. As fitas podem ter deniers de cerca de 50 a cerca de 30.000, mais preferivelmente, de cerca de 200 a 10.000 denier, ainda mais preferencialmente, de cerca de 650 a cerca de 5.000 denier e, mais preferencialmente, de cerca de 800 a cerca de 3.000 denier. Quando presentes, os corpos alongados de ligação têm, de preferência, um denier de cerca de 20 a cerca de 2000, mais preferivelmente, de cerca de 50 a cerca de 500, ainda mais preferencialmente, de cerca de 60 a cerca de 400 e, mais preferivelmente, de cerca de 70 a cerca de 300. A seleção de denier do corpo alongado é regida por considerações de eficácia balística e custos. Fibras/ fios/ fitas mais finas são mais caros para fabricar e para tecer, mas podem produzir maior eficácia balística por unidade de peso. Fitas de multifilamentos são normalmente formadas por fusão térmica entre si, de 2 a cerca de 1000 filamentos, mais preferivelmente, de 30 a 500 filamentos, ainda mais preferencialmente, entre 100 e 500 filamentos, ainda mais preferencialmente, entre cerca de 100 filamentos e cerca de 250 filamentos e, mais preferivelmente, de cerca de 120 a cerca de 240 filamentos. O maior número de filamentos geralmente gera maiores deniers de fita.

[00056] À medida que o passo de prensagem térmica reduz a espessura dos corpos alongados, ele também reduz a espessura da estrutura tecida global. A espessura dos tecidos abertos e das folhas fechadas, termicamente fundidas, corresponderá à espessura dos corpos alongados individuais de alta tenacidade, respectivamente antes e após o achatamento. Um tecido tecido aberto preferido terá uma espessura preferida de cerca de 10 μm a cerca de 600 μm, mais preferencialmente, de cerca de 20 μm a cerca de 385 μm e, mais preferencialmente, de cerca de 30 μm a cerca de 255 μm. Uma folha fechada preferida, termicamente fundida, terá uma espessura preferida de cerca de 5 μm a cerca de 500 μm, mais preferencialmente, de cerca de 10 μm a cerca de 250 μm e, mais preferencialmente, de cerca de 15 μm a cerca de 150 μm.

[00057] Uma pluralidade dessas folhas fechadas de camada única ou de múltiplas camadas, termicamente fundidas, pode ser fabricada, de acordo com os métodos aqui descritos, em seguida, empilhada uma sobre a outra, de modo coextensivo, e consolidada para formar um artigo resistente balístico tendo elevada resistência à penetração balística. Para os fins da presente invenção, artigos, que têm uma elevada resistência à penetração balística, descrevem aqueles, que exibem excelentes propriedades contra projéteis deformáveis, tais como balas, e contra a penetração de fragmentos, como estilhaços.

[00058] Tal como aqui utilizado, "consolidar" se refere à combinação de uma pluralidade de tecidos formando uma única estrutura unitária. Para os fins da presente invenção, a consolidação pode ocorrer com calor e/ou pressão ou sem calor e/ou pressão, e com ou sem um adesivo intermediário entre os tecidos/ folhas. Por exemplo, as folhas fundidas podem ser coladas umas às outras, como é o caso em um processo de laminação por via úmida. Devido ao processo exclusivo usado para formar as folhas fechadas, termicamente fundidas, é uma caraterística exclusiva da presente invenção, que um revestimento adesivo intermediário seja opcional, e não necessário para formar um artigo resistente balístico. A estrutura plana das folhas fundidas lhes permite ser meramente prensadas a quente entre si com suficiente ligação, de acordo as condições convencionais de consolidação. A consolidação pode ser realizada a temperaturas variando de cerca de 50°C a cerca de 175°C, de preferência, de cerca de 105°C a cerca de 175°C, e a pressões variando de cerca de 5 psig (0,034 MPa) a cerca de 2500 psig (17 MPa), durante cerca de 0,01 segundo a cerca de 24 horas, de preferência, cerca de 0,02 segundo a cerca de 2 horas. Tal como é convencionalmente conhecido na arte, a consolidação pode ser realizada em um conjunto de calandra, um laminador de leito plano, uma prensa ou numa autoclave. A consolidação pode ser também realizada por moldagem a vácuo do material num molde, que é colocado a vácuo. Tecnologia de moldagem a vácuo é bem conhecida na arte.

[00059] Na medida em que um adesivo intermediário é utilizado, artigos resistentes balísticos do invento podem ser consolidados com uma menor quantidade de resina adesiva, que é normalmente necessária para formar artigos, a partir de folhas não- comprimidas e não-fundidas, porque o adesivo necessita apenas ser aplicado como uma camada superficial, sem impregnar ou revestir os filamentos de componentes individuais dos corpos alongados de componentes, para promover a ligação de uma folha fechada a outra folha fechada. Por conseguinte, o peso total de um revestimento adesivo ou ligante num compósito compreende, de preferência, de cerca de 0% a cerca de 10%, ainda mais preferencialmente, de cerca de 0% a cerca de 5% do peso total dos filamentos de componentes, mais o peso do revestimento. Ainda mais de preferência, artigos resistentes balísticos do invento compreendem de cerca de 0% a cerca de 2% em peso de um revestimento adesivo, ou de cerca de 0% a cerca de 1% em peso, ou apenas de cerca de 1% a cerca de 2% em peso.

[00060] Materiais adesivos adequados incluem materiais com baixo módulo de elasticidade e materiais com alto módulo de elasticidade. Materiais adesivos com baixo módulo de elasticidade têm, geralmente, um módulo de elasticidade de cerca de 6000 psi (41,4 MPa) ou menos, de acordo com os procedimentos de teste da ASTM D638, e são normalmente utilizados para a fabricação de blindagem macia e flexível, tais como coletes resistentes balísticos. Materiais aderentes de elevado módulo de elasticidade têm, geralmente, um módulo de elasticidade inicial mais elevado do que 6000 psi e são, normalmente, utilizados para a fabricação de artigos rígidos de blindagem, como capacetes.

[00061] Exemplos representativos de materiais adesivos com baixo módulo de elasticidade incluem polibutadieno, poliisopreno, borracha natural, copolímeros de etileno - propileno, terpolímeros de etileno - propileno - dieno, polímeros de polissulfureto, elastômeros de poliuretano, polietileno clorossulfonado, o policloropreno, cloreto de polivinilo plastificado, elastômeros de acrilonitrila butadieno, poli(isobutileno - coisopreno), poliacrilatos, poliésteres, poliéteres, elastômeros fluorados, elastômeros de silicone, copolímeros de etileno, poliamidas (úteis com certos tipos de filamento), acrilonitrila butadieno estireno, copolímeros em bloco de estireno - isopreno - estireno (SIS), poliuretanos elastoméricos, policarbonatos, polímeros acrílicos, copolímeros acrílicos, polímeros acrílicos modificados com monômeros não- acrílicos, e suas combinações, assim como outros polímeros e copolímeros com baixo módulo de elasticidade curáveis abaixo do ponto de fusão das fitas não-poliméricas ou dos filamentos formando as fitas. Também preferidas são misturas de diferentes materiais elastoméricos, ou misturas de materiais elastoméricos, com um ou mais materiais termoplásticos. Particularmente preferidos são copolímeros em bloco de poliestireno - poli- isopreno - poliestireno, vendidos sob a marca comercial KRATON® pela Kraton Polymers de Houston, TX.

[00062] Materiais ligantes com elevado módulo de elasticidade preferidos incluem poliuretanos (à base de éter e de éster), epóxis, poliacrilatos, polímeros fenólicos/ de polivinil butiral (PVB), polímeros de éster vinílco, copolímeros em bloco de estireno - butadieno, bem como misturas de polímeros, tais como éster vinílico e ftalato dialílico ou fenol - formaldeído e polivinil butiral. Materiais ligantes poliméricos rígidos particularmente adequados são aqueles descritos na patente dos EUA 6.642.159, cuja descrição é aqui incorporada por referência, na medida compatível com o presente documento. Um material adesivo polimérico pode ser aplicado, de acordo com métodos convencionais na arte.

[00063] Quando se forma um artigo de múltiplas camadas, uma pluralidade de tecidos é sobreposta um sobre o outro, mais preferivelmente, de modo coextensivo, e consolidada formando um elemento monolítico de camada única. Nas formas de realização mais preferidas, os corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, de um primeiro tecido, são perpendiculares aos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, de um segundo tecido adjacente (isto é, orientações de corpo, de elevada tenacidade, de 0°/90° em relação ao eixo longitudinal dos corpos de urdidura de cada tecido, respectivamente), e esta estrutura continua, de modo que os corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, em todas as camadas com numeração ímpar, sejam orientados na mesma direção, e os corpos alongados de trama, de elevada tenacidade, em todas as camadas com numeração par, sejam orientados na mesma direção. Embora orientações ortogonais de corpos alongados a 0°/90° sejam preferidas, tecidos adjacentes podem ser alinhados em praticamente qualquer ângulo entre cerca de 0° e cerca de 90°, com relação ao eixo longitudinal central dos corpos de urdidura em outro tecido. Por exemplo, uma estrutura de cinco tecidos pode ter tecidos orientados em ângulos de 0°/ 45°/ 90°/ 45°/ 0° ou em outros mais, tais como rotações de tecidos adjacentes com incrementos de 15° ou 30°, relativamente ao eixo longitudinal dos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade. Tais alinhamentos rodados unidirecionais são descritos, por exemplo, nas patentes dos EUA 4.457.985; 4.748.064; 4.916.000; 4.403.012; 4.623.574; e 4.737.402, todas elas sendo aqui incorporadas por referência, na medida em que não sejam incompatíveis com o presente documento.

[00064] Artigos resistentes balísticos de múltiplas camadas da presente invenção incluirão normalmente entre cerca de 2 e cerca de 100 das folhas (camadas) fechadas, termicamente fundidas, mais preferivelmente, de cerca de 2 a cerca de 85 camadas e, mais preferencialmente, de cerca de 2 a cerca de 65 camadas. Quanto maior for o número de folhas, maior será a resistência balística, mas também maior será o peso. O número de camadas também afeta a densidade superficial dos compósitos, e o número de camadas formando um compósito desejado irá variar, dependendo do uso final do artigo resistente balístico desejado. Níveis mínimos de resistência balística à blindagem corporal para uso militar são classificados pelo National Institute of Justice (NIJ) (Níveis de Ameaça do Instituto Nacional de Justiça), como é bem conhecido na arte.

[00065] Artigos de múltiplas camadas da presente invenção, compreendendo uma pluralidade consolidada de folhas fechadas, termicamente fundidas, da invenção, têm, preferivelmente, uma densidade superficial de pelo menos 100 g/m2, de preferência, uma densidade superficial de pelo menos 200 g/m2 e, mais de preferência, uma densidade superficial de pelo menos 976 g/m2. Mais preferencialmente, esses artigos de camadas múltiplas têm uma densidade superficial de pelo menos 4000 g/m2 (4,0 ksm) (cerca de 0,82 psf). Em formas de realização preferenciais, artigos de camadas múltiplas da presente invenção têm uma densidade superficial de cerca de 0,2 psf (0,976 ksm) a cerca de 8,0 psf (39,04 ksm), mais preferencialmente, de cerca de 0,3 psf (1,464 ksm) a cerca de 6,0 psf (29,28 ksm), ainda mais preferivelmente, de cerca de 0,5 psf (2,44 ksm) a cerca de 5,0 psf (24,4 ksm), ainda mais preferencialmente, de cerca de 0,5 psf (2,44 ksm) a cerca de 3,5 psf (17,08 ksm), ainda mais preferencialmente, de cerca de 1,0 psf (4,88 ksm) a cerca de 3,0 psf (14,64 ksm) e, ainda mais preferivelmente, de cerca de 1,5 psf (7,32 ksm) a cerca de 3,0 psf (14,64 ksm).

[00066] Artigos do invento podem ser formados, a partir de uma pluralidade de folhas fechadas, termicamente fundidas, em que cada folha fundida compreende o mesmo tipo de corpo alongado de alta tenacidade, ou em que cada folha fundida compreende um tipo diferente de corpo alongado de alta tenacidade. De modo alternativo, uma estrutura híbrida pode ser formada, onde pelo menos dois tipos diferentes de folhas fundidas são ligados, onde as folhas termicamente fundidas compreendem, individualmente, múltiplos tipos diferentes de corpo alongado, de alta tenacidade, numa única estrutura. Por exemplo, folhas fechadas, termicamente fundidas, podem ser fabricadas a partir de tecidos tecidos abertos, que incluem pelo menos dois tipos diferentes de fita polimérica, em que um primeiro tipo de fita compreende filamentos de polietileno, e um segundo tipo de fita compreende filamentos de polipropileno. Em outra forma de realização alternativa, tecidos tecidos podem ser fabricados, a partir de uma combinação de fitas fibrosas e fitas não-fibrosas. Em ainda outra forma de realização alternativa, uma folha termicamente fundida, formando um artigo de camadas múltiplas, pode incluir fibras de ligação entre os corpos alongados de alta tenacidade, enquanto outra folha termicamente fundida do artigo não inclui quaisquer fibras de ligação.

[00067] Os artigos compósitos de camadas múltiplas da presente invenção podem ser usados em várias aplicações para formar uma variedade de diferentes artigos resistentes balísticos utilizando técnicas bem conhecidas, incluindo artigos de blindagem flexível e macia, bem como artigos de blindagem rígida. Por exemplo, técnicas adequadas para formar artigos resistentes balísticos são descritas, por exemplo, nas patentes dos EUA 4.623.574, 4.650.710, 4.748.064, 5.552.208, 5.587.230, 6.642.159, 6.841.492 e 6.846.758, todas elas sendo aqui incorporadas por referência, na medida em que não sejam incompatíveis com o presente documento. Os compósitos são particularmente úteis para formar blindagem rígida e intermediários de subconjuntos moldados ou não-moldados, formados no processo de fabricação dos artigos de blindagem rígida. Por blindagem "rígida" entende-se um artigo, tais como capacetes, painéis para veículos militares, ou escudos de proteção, que tem resistência mecânica suficiente, de modo que ele mantenha rigidez estrutural, quando submetido a uma quantidade significativa de tensão, e seja capaz de ficar ereto, sem desmoronar. Tais artigos rígidos são, de preferência, mas não exclusivamente, formados usando um material ligante com elevado módulo de elasticidade. As estruturas podem ser cortadas em uma pluralidade de folhas distintas e empilhadas para formar um artigo, ou elas podem ser formadas como um precursor, que é posteriormente utilizado para formar um artigo. Tais técnicas são bem conhecidas na arte.

[00068] Os exemplos seguintes servem para ilustrar a invenção. EXEMPLO 1

[00069] Carretéis de fita fibrosa de UHMWPE, de alta tenacidade, tendo uma tenacidade de aproximadamente 33 g/denier, foram dispostos em uma gaiola. As fitas foram feitas, de acordo com um processo descrito na patente dos EUA 8.236.119. Elas possuíam, em média, de cerca de 3/16 polegada de largura e tinham uma relação de aspecto maior do que 10:1. Uma pluralidade de fitas fibrosas foram distribuídas através da gaiola, dispostas em uma matriz paralela e alimentadas ao cabeçote de uma máquina de tecelagem, ajustada para 5,3 fitas por polegada na direção de urdidura, com as fitas sendo espaçadas. A largura da matriz paralela de fitas a serem tecidas na direção de urdidura foi de cerca de 16 polegadas. O mesmo tipo de fita fibrosa de alta resistência foi utilizado na direção de enchimento a cerca de 5,3 fitas por polegada, para formar um fundo de cesta equilibrado. O resultado foi um tecido frouxamente tecido tendo "furos" ou "espaços" entre as fitas, nas direções de urdidura e enchimento.

EXEMPLO 2

[00070] O tecido tecido do Exemplo 1 foi cortado numa amostra medindo 16 polegadas por 16 polegadas (L x W). Essa amostra foi, depois, prensada durante cerca de 10 minutos a 285°F e 5000 psi, juntamente com uma película de 6 mil de espessura, de polietileno de baixa densidade, em cada superfície externa. Após a prensagem, a prensa foi arrefecida para 100°F sob pressão, antes do tecido prensado ser liberado. A folha fundida e fechada resultante mudou de aparência, de opaca a translúcida, e não havia substancialmente quaisquer espaços ou furos na folha fundida e prensada. Uma pluralidade dessas folhas fundidas foi formada, de acordo com o mesmo processo. As folhas foram, então, posicionadas uma sobre a outra, de modo coextensivo, para formar uma pilha, e a pilha foi, então, prensada a 295°F e 5000 psi numa prensa de 1500 toneladas, para formar um painel consolidado tendo uma densidade superficial de 1 libra por pé quadrado (psf).

EXEMPLO 3

[00071] As folhas fundidas, que foram formadas no Exemplo 2, foram empilhadas entre si, sem ser prensadas. A pilha não- consolidada foi, então, colocada dentro de uma jaqueta balística macia, para formar um colete de blindagem flexível.

EXEMPLO 4

[00072] Um tecido formado no Exemplo 2 foi prensado, como no Exemplo 2, mas sem as películas externas de polietileno. A temperatura de prensagem foi de 285°F, mas a pressão foi de 2777 psig em uma prensa de 200 toneladas. A folha fundida resultante não apresentou substancialmente espaços ou furos entre as fitas adjacentes. Várias camadas dessas folhas fundidas foram empilhadas em conjunto e novamente prensadas, para consolidar a pilha em um painel balístico de 8" x 12" (L x W).

[00073] Embora a presente invenção tenha sido particularmente mostrada e descrita com referência às formas de realização preferidas, será prontamente percebido pelos peritos na arte, que várias alterações e modificações podem ser feitas, sem se afastarem do espírito e âmbito da invenção. Pretende-se que as reivindicações sejam interpretadas, para cobrir a forma de realização divulgada, aquelas alternativas, que foram examinadas e todos os seus equivalentes.

Claims

1. TECIDO TECIDO ABERTO, caraterizado pelo fato de compreender uma pluralidade de corpos alongados de urdidura entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, ditos corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama compreendendo, cada qual, corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade tendo uma tenacidade de pelo menos 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos 300 g/denier, em que corpos alongados de urdidura adjacentes são imediatamente afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos 10% da largura dos corpos alongados de urdidura, e corpos alongados de trama adjacentes são imediatamente afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos 10% da largura dos corpos alongados de trama, sendo que espaços estão entre os corpos alongados de urdidura adjacentes imediatamente afastados e entre os corpos alongados de trama adjacentes imediatamente afastados.

2. TECIDO TECIDO ABERTO, de acordo com a reivindicação 1, caraterizado pelo fato de que espaços estarem entre os corpos alongados de urdidura adjacentes imediatamente afastados e entre os corpos alongados de trama adjacentes imediatamente afastados, corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade, serem afastados entre si nas suas orlas longitudinais mais próximas por mais de 1 mm.

3. FOLHA FUNDIDA FECHADA FORMADA DE UM TECIDO ABERTO, de acordo com a reivindicação 1, caraterizada pelo fato da folha fundida fechada não possuir substancialmente espaços entre corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, e dos referidos corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, não se sobreporem; e não tendo substancialmente espaços entre corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade, e dos ditos corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade, não se sobreporem.

4. ARTIGO RESISTENTE BALÍSTICO FECHADO DE CAMADAS MÚLTIPLAS, caraterizado pelo fato de compreender pelo menos duas folhas fundidas fechadas, de acordo com a reivindicação 3, ligadas uma à outra.

5. PROCESSO PARA FORMAR UM TECIDO TECIDO ABERTO, DIMENSIONALMENTE ESTÁVEL, caraterizado pelo fato dele compreender: a) proporcionar um tecido tecido aberto, de acordo com a reivindicação 1, que compreende uma pluralidade de corpos alongados de urdidura entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, ditos corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama compreendendo, cada qual, corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade possuindo uma tenacidade de pelo menos 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos 300 g/denier, em que corpos alongados de urdidura adjacentes são imediatamente afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos 10% da largura dos corpos alongados de urdidura, e corpos alongados de trama adjacentes são imediatamente afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos 10% da largura dos corpos alongados de trama, no qual espaços estão entre os corpos alongados de urdidura adjacentes imediatamente afastados e entre os corpos alongados de trama adjacentes imediatamente afastados; b) fundir, pelo menos parcialmente, o polímero termoplástico dos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, e/ou dos corpos alongados de trama, de alta tenacidade; e c) permitir que o polímero termoplástico fundido dos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, e/ou dos corpos alongados de trama, de alta tenacidade, se solidifique, pelo que os corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, e os corpos alongados de trama, de alta tenacidade, são ligados um ao outro, formando assim um tecido tecido aberto, dimensionalmente estável.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, caraterizado pelo fato dos corpos alongados de urdidura adjacentes serem afastados entre si nas suas orlas longitudinais mais próximas por mais de 1 mm.

7. PROCESSO PARA FORMAR UM ARTIGO RESISTENTE BALÍSTICO FECHADO DE MÚLTIPLAS CAMADAS, TERMICAMENTE FUNDIDO, caraterizado pelo fato de compreender formar, pelo menos, dois tecidos abertos dimensionalmente estáveis, de acordo com o processo da reivindicação 5, unir referidos tecidos e pressionar termicamente os tecidos unidos para fixar os tecidos um ao outro e para achatar os corpos alongados de urdidura e trama, de alta tenacidade, em cada tecido, respectivamente, fazendo assim com que as orlas longitudinais de corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, em cada tecido, respectivamente, entrem em contato entre si, pelo qual não há substancialmente espaços entre ditos corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, e dos referidos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, não se sobreporem; e fazendo assim com que as orlas longitudinais de corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade, em cada tecido, respectivamente entrem em contato entre si, pelo qual não há substancialmente espaços entre os ditos corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade, e dos referidos corpos alongados de trama, de alta tenacidade, não se sobreporem.

8. PROCESSO PARA FORMAR UMA FOLHA FECHADA E FUNDIDA, caraterizado pelo fato de compreender pressionar o tecido tecido aberto, dimensionalmente estável, formado na reivindicação 5, para achatar os corpos alongados de urdidura e trama, de alta tenacidade, fazendo assim com que orlas longitudinais de corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, entrem em contato entre si, pelo qual não há substancialmente espaços entre os referidos corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, e dos referidos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, não se sobreporem; e fazendo assim com que orlas longitudinais dos corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade, entrem em contato entre si, pelo qual não há substancialmente espaços entre os ditos corpos alongados de trama adjacentes, de alta tenacidade, e dos referidos corpos alongados de trama, de alta tenacidade, não se sobreporem.

9. PROCESSO PARA FORMAR UM ARTIGO RESISTENTE BALÍSTICO FECHADO DE CAMADAS MÚLTIPLAS, TERMICAMENTE FUNDIDO, caraterizado pelo fato de compreender: a) proporcionar pelo menos um tecido tecido aberto, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo uma pluralidade de corpos alongados de urdidura entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, ditos corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama compreendendo, cada qual, corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade possuindo uma tenacidade de pelo menos 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos 300 g/denier, dos corpos alongados de urdidura adjacentes serem afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos 10% da largura dos corpos alongados de urdidura, e dos corpos alongados de trama adjacentes serem afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos 10% da largura dos corpos alongados de trama; b) proporcionar pelo menos uma folha fechada e fundida formada a partir de um tecido tecido, de acordo com a reivindicação 8, o referido tecido tecido compreendendo uma pluralidade de corpos alongados de urdidura entrelaçados e ligados com uma pluralidade de corpos alongados de trama, transversalmente dispostos, ditos corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama compreendendo, cada qual, corpos alongados termoplásticos de alta tenacidade possuindo uma tenacidade de pelo menos 14 g/denier e um módulo de elasticidade de pelo menos 300 g/denier, dos corpos alongados de urdidura adjacentes serem afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos 10% da largura dos corpos alongados de urdidura, e dos corpos alongados de trama adjacentes serem afastados entre si por uma distância equivalente a pelo menos 10% da largura dos corpos alongados de trama, da folha fechada e fundida não ter substancialmente espaços entre corpos alongados adjacentes de alta tenacidade, e dos referidos corpos alongados de alta tenacidade não se sobreporem; c) unir pelo menos um tecido tecido aberto e pelo menos uma folha fundida e fechada entre si; e d) pressionar termicamente pelo menos um tecido tecido e pelo menos uma folha fundida, unidos entre si, para fixar o tecido tecido na folha fundida e para achatar os corpos alongados de alta tenacidade no tecido tecido, fazendo, assim, com que as orlas longitudinais dos corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, no tecido tecido entrem em contato entre si, pelo qual não há substancialmente quaisquer espaços entre os referidos corpos alongados de urdidura adjacentes, de alta tenacidade, e dos referidos corpos alongados de urdidura, de alta tenacidade, não se sobreporem.

10. PROCESSO PARA FORMAR UM ARTIGO FECHADO DE CAMADAS MÚLTIPLAS, TERMICAMENTE FUNDIDO, caraterizado pelo fato de compreender unir um tecido tecido aberto, de acordo com a reivindicação 1, com uma teia compreendendo uma matriz paralela de corpos alongados de alta tenacidade, e pressionar termicamente o tecido tecido e a teia unidos, para prender o tecido tecido na teia e para achatar os corpos alongados de alta tenacidade, do tecido tecido e da teia, respectivamente, fazendo, assim, com que orlas longitudinais dos corpos alongados adjacentes, de alta tenacidade, no tecido temperatura e na teia, respectivamente, entrem em contato entre si, pelo qual não há substancialmente espaços entre ditos corpos alongados adjacentes, de alta tenacidade, e dos referidos corpos alongados de alta tenacidade não se sobreporem.

11. TECIDO TECIDO ABERTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de referidos corpos alongados de urdidura de alta tenacidade compreendem corpos alongados multifilamentos não torcidos, e referidos corpos alongados de trama de alta tenacidade compreenderem corpos alongados de multifilamentos não torcidos.

12. TECIDO TECIDO ABERTO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de referidos corpos alongados de urdidura de alta tenacidade e referidos corpos alongados de trama de alta tenacidade interceptam e são termicamente ligados entre si em seus pontos de interseção sem um revestimento adesivo, e em que cada um compreende fitas de multifilamento poliméricas de polietileno de peso molecular ultra alto tendo uma taxa de aspecto de seção transversal de pelo menos 3:1 e tendo uma largura de pelo menos 2,5 mm.

13. TECIDO TECIDO ABERTO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de corpos alongados de urdidura de ligação serem entrelaçados na direção da urdidura, referidos corpos alongados de urdidura de ligação sendo posicionados nos espaços entre corpos alongados de urdidura de alta tenacidade imediatamente adjacentes e/ou em que corpos alongados de trama de ligação serem entrelaçados na direção da trama, referidos corpos alongados de trama de ligação sendo posicionados nos espaços entre corpos alongados de trama de alta tenacidade imediatamente adjacentes, sendo que referidos corpos alongados de urdidura e referidos corpos alongados de trama cada um pelo menos parcialmente compreende um polímero termoplástico tendo uma temperatura de fusão que é abaixo de uma temperatura de fusão dos corpos alongados de alta tenacidade.

14. TECIDO TECIDO ABERTO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de corpos alongados de urdidura e corpos alongados de trama serem termicamente ligados uns aos outros sem um revestimento adesivo.

15. ARTIGO RESISTENTE BALÍSTICO FECHADO DE CAMADAS MÚLTIPLAS, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de as referidas folhas serem termicamente fundidas conjuntamente na ausência de uma resina adesiva intermediária.