BR112018005275B1

BR112018005275B1 - Material fibroso, processo para formar o material fibroso, e tecido reforçado

Info

Publication number: BR112018005275B1
Application number: BR112018005275-2A
Authority: BR
Inventors: Ashok Bhatnagar; Huy Xuan Nguyen; Lori L. Wagner
Original assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2022-07-05
Also published as: KR102584703B1; US11214037B2; JP7281510B2; US20190240952A1; CN108350624B; US10272640B2; JP2021176711A; CA2999074A1; KR20180042864A; US20170080678A1; JP6959222B2; WO2017048790A1; CN108350624A; MX2018003232A; EP3350365A4; EP3350365A1; JP2018532896A; BR112018005275A2

Abstract

MATERIAL FIBROSO, PROCESSO PARA FORMAR O MATERIAL FIBROSO, E TECIDO REFORÇADO. Trata-se de materiais fibrosos de baixa porosidade, artigos formados a partir deles e processos para sua formação. Múltiplas folhas de corpos alongados com alta tenacidade e multifilamentos são, de forma opcional, costuradas juntas e prensadas como um conjunto, sem serem laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas com as outras. A prensagem expande os filamentos de componentes dos corpos alongados, forçando os filamentos a ocupar espaços entre fibras adjacentes e reduzindo, dessa forma, a porosidade do material completo de múltiplas folhas.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDO RELACIONADO

[0001] Esse Pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório copendente dos Estados Unidos N° . de Série 62/219.990, depositado em 17 de setembro de 2015, cuja divulgação é aqui incorporada por referência na sua totalidade.

FUNDAMENTOS CAMPO TÉCNICO

[0002] Essa tecnologia refere-se a materiais fibrosos de baixa porosidade, a artigos formados a partir deles e a processos para sua formação.

DESCRIÇÃO DA ARTE RELACIONADA

[0003] As fibras de alta tenacidade, como as fibras de polietileno SPECTRA® ou as fibras de aramida, como as fibras KEVLAR®, são bem conhecidas por serem úteis para a formação de artigos de alto desempenho, como artigos com resistência balística e a impactos, devido ao seu elevado desempenho de resistência com relação ao peso. Esses artigos formados a partir de fitas fibrosas de alta tenacidade também são conhecidos. Os artigos formados a partir dessas fibras de alta tenacidade também apresentam propriedades desejáveis, como boa resistência ao desgaste, resistência ao rasgo e resistência ao corte, em baixos volumes de fibras.

[0004] Para muitas aplicações, as fibras ou fitas podem ser formadas em tecidos tecidos ou de malha. Para outras aplicações, as fibras ou fitas podem ser encapsuladas ou incorporadas num material de matriz polimérica e convertida em tecidos não tecidos, como tecidos unidirecionais ou feltros. Numa estrutura comum de tecido não tecido, uma pluralidade de fibras orientadas unidirecionalmente é disposta numa relação coextensiva, geralmente coplanar, e revestidas com uma resina de matriz de ligação para ligar as fibras umas às outras. Normalmente, várias folhas de tais fibras orientadas unidirecionalmente são mescladas, formando uma composição de múltiplas folhas. Ver, por exemplo, as patentes dos EUA 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.

[0005] Apesar dos benefícios de resistência física de artigos formados a partir dessas fibras de alta tenacidade, esses artigos tendem a ter propriedades indesejáveis de transporte de líquido, devido à alta porosidade. Este é um problema particular com tecidos tecidos, em que as fibras de trama são dispostas, de maneira transversal, e entre fibras de urdidura longitudinais numa forma ondulada. Uma maneira de resolver esse problema é selar os poros do tecido, aplicando película ou revestimento polimérico sobre as superfícies do tecido. No entanto, isso adiciona complexidade ao processo de fabricação, e aumenta o peso do tecido, o que pode ser indesejável. Outro meio para resolver o problema de transporte de líquido através de um tecido é minimizar o espaço entre fibras adjacentes, como por meio da adição de mais fibras a uma camada fibrosa. No entanto, isso também irá adicionar peso a um tecido, o que normalmente é indesejável. Um método mais preferido, para minimizar o espaço entre fibras adjacentes, é separar filamentos para formar camadas de fibras mais finas, com menos fibras que se encontram umas sobre as outras. No entanto, é difícil produzir tecidos finos com uma integridade mecânica suficiente para serem processados em artigos, quando os filamentos das fibras são expandidos muito finamente, particularmente quando se fabricam tecidos unidirecionais não tecidos.

[0006] Um método para resolver esse problema de integridade mecânica inadequada, durante a fabricação de tecidos unidirecionais não tecidos, é usar uma chapa transportadora de papel descartável durante o processamento. Em um processo típico, uma matriz de fibras paralelas orientadas unidirecionalmente é revestida com uma resina ligante e, então, as fibras revestidas são postas em contato com um papel descartável revestido com silicone, enquanto a resina ainda estiver molhada. O revestimento é, então, seco e o papel descartável é removido. No entanto, esse método é imperfeito, porque é desejável evitar a utilização de uma chapa transportadora no processo de fabricação, e também é desejável evitar a necessidade de uma resina de ligação.

[0007] A patente dos E.U.A. 8.349.112 ensina um método para tecer fitas poliméricas juntamente com fios de ligação, sendo as fitas poliméricas utilizadas como fios de urdidura e sendo utilizado um fio de ligação como fio de trama, ou com as fitas poliméricas sendo utilizadas como fios de trama e um fio de ligação sendo usado como fio de urdidura, seguido pela consolidação de múltiplas camadas com calor suficiente para derreter os fios de ligação. O derretimento deforma os fios de ligação, distribuindo a resina em torno das fitas poliméricas não derretidas, atuando, assim, como um revestimento adesivo. Isso elimina as ondulações causadas pelo processo de tecelagem. No entanto, esse método não produz artigos com teor de resina inferior a 10%, com suficiente integridade mecânica. A patente dos E.U.A. 8.349.112 é omissa em relação ao teor de resina de ligação, mas a destruição térmica das fibras ligantes compromete a resistência à ruptura do tecido na direção transversal às fitas poliméricas. O derretimento das fibras ligantes também elimina o entrelaçamento mecânico das fibras de trama e urdidura, criado pelo processo de tecelagem, resultando em um tecido não tecido com o polímero ligante servindo como revestimento adesivo convencional. Este tecido resultante tem um teor de resina superior a 10% ou teor de resina inferior a 10%, e uma integridade mecânica inadequada, deixando, dessa forma, de melhorar os compósitos da técnica anterior. Nesse sentido a patente dos E.U.A. 8.349.112 não consegue atingir os objetivos da presente divulgação.

[0008] A Patente dos E.U.A. 4.680.213 ensina estruturas, em que os fios têxteis de reforço não termoplásticos são ligados por adesão com fios de ligação dispostos de maneira transversal aos fios têxteis. Os fios têxteis de reforço são espaçados uns dos outros e os fios de ligação são espaçados uns dos outros, de modo a formar orifícios permanentes nos seus laminados. Este tipo de estrutura aberta é inaceitável para aplicações de tecido resistente à água, como aqui se deseja.

[0009] Nesse sentido, existe uma necessidade contínua na arte de tecidos tecidos e não tecidos leves, de baixa porosidade, com boa integridade mecânica, com baixo ou nenhum teor de polímero de ligação, e em que o uso de películas poliméricas superficiais é opcional. A presente divulgação fornece uma solução para essa necessidade.

SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO

[00010] A divulgação fornece um material fibroso que compreende: uma primeira folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de primeiros corpos alongados de multifilamentos, em que, pelo menos, alguns dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos não são unidos, ligados ou fundidos uns com os outros, cada um dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos tendo uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; uma segunda folha fibrosa e coextensiva com a referida primeira folha fibrosa, a referida segunda folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de segundos corpos alongados de multifilamentos, em que, pelo menos, alguns dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos não são unidos, ligados ou fundidos uns com os outros, cada uma das referidas segundas fibras de multifilamentos com uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; em que a referida primeira folha fibrosa e a referida segunda folha fibrosa não são laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas com as outras.

[00011] A divulgação também fornece um material fibroso que compreende: uma primeira folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de primeiros corpos alongados de multifilamentos, cada um dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos com uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; uma segunda folha fibrosa e coextensiva com a referida primeira folha fibrosa, a referida segunda folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de segundos corpos alongados de multifilamentos, cada uma das referidas segundas fibras de multifilamento tendo uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; e pelo menos um primeiro conjunto de fios interligando a primeira folha fibrosa com a segunda folha fibrosa, o referido primeiro conjunto de fios compreendendo uma pluralidade de terceiros corpos alongados, em que a referida primeira folha fibrosa e a referida segunda folha fibrosa não são laminadas, aderidas ou fundidas termicamente umas com as outras.

[00012] Além disso, é fornecido um processo para formar um material fibroso, o processo compreendendo: a) fornecer uma primeira folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de primeiros corpos alongados de multifilamentos dispostos em uma matriz paralela, plana, cada um dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos com uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; b) fornecer uma segunda folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de segundos corpos alongados de multifilamentos dispostos em uma matriz paralela, plana, cada um dos referidos corpos alongados de multifilamentos tendo uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, aproximadamente 150 g/denier; c) posicionar a primeira folha fibrosa, de maneira coextensiva, com a segunda folha fibrosa e, depois, de forma opcional, fixar mecanicamente a primeira folha fibrosa e a segunda folha fibrosa uma com a outra, formando, desse modo, um conjunto de folhas, em que, pelo menos, alguns dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos não são conectados, ligados ou fundidos uns com os outros; e em que, pelo menos, alguns dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos não são unidos, ligados ou fundidos uns com os outros; d) Em seguida, aquecer o conjunto de folhas, a uma temperatura de 270 °F (132,2 °C) a cerca de 320 °F (150 °C), e prensar o conjunto de folhas em uma prensa, de forma simultânea ou subsequente ao referido aquecimento, a uma pressão abaixo de 500 psi (cerca de 3447 kPa), fazendo, assim, com que os filamentos dos referidos corpos alongados de multifilamentos se expandam, de modo que as bordas longitudinais dos corpos alongados de multifilamentos adjacentes, em cada respectiva folha fibrosa, sejam colocadas em contato umas com as outras; e e) de forma opcional, permitir que o conjunto aquecido de folhas arrefeça, em que a referida primeira folha fibrosa e a referida segunda folha fibrosa não são laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas com as outras.

[00013] Além disso, é fornecido um material fibroso que compreende uma única folha fibrosa, a referida folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de corpos alongados de multifilamentos, em que cada um dos referidos corpos alongados de multifilamentos tem uma relação de aspecto transversal de, pelo menos, 2:1, e em que, pelo menos, alguns dos referidos corpos alongados de multifilamentos da referida folha fibrosa não são unidos, ligados ou fundidos uns com os outros.

[00014] Ainda é fornecido um tecido tecido reforçado constituído essencialmente por: I) uma única folha fibrosa não tecida, que compreende corpos alongados unidirecionalmente orientados, de alta tenacidade; ou uma única folha fibrosa não tecida compreendendo uma pluralidade de fibras de grampo orientadas de forma aleatória; ou uma única folha fibrosa tecida compreendendo uma pluralidade de corpos alongados de urdidura de alta tenacidade entrelaçados com uma pluralidade de corpos alongados de trama de alta tenacidade dispostos, de maneira transversal; e II) pelo menos, um primeiro conjunto de fios colocados mecanicamente e que reforçam a referida única folha fibrosa de (I), o referido primeiro conjunto de fios compreendendo uma pluralidade de terceiros corpos alongados e formando uma pluralidade de pontos, em que uma pluralidade de corpos alongados ou fibras de grampos é posicionada dentro de cada ponto.

[00015] Ainda são fornecidos artigos de múltiplas camadas formados a partir de referidos materiais fibrosos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00016] A Figura 1 é uma representação esquemática de vista em perspectiva de um material fibroso não tecido da técnica anterior, tendo uma primeira folha fibrosa de fibras de multifilamentos de alta tenacidade em uma direção longitudinal, uma segunda folha fibrosa de fibras de multifilamento de alta tenacidade dispostas, de maneira transversal, ao longo dos corpos longitudinais, numa direção lateral, e os fios intercalados com os corpos alongados de multifilamentos de alta tenacidade interligando as referidas duas folhas fibrosas.

[00017] A Figura 2 é uma representação esquemática de vista em perspectiva de um material fibroso não tecido da divulgação, tendo duas folhas fibrosas interligadas com fios intercalados entre grupos de corpos alongados de multifilamentos de alta tenacidade.

[00018] A Figura 3 é uma representação esquemática de vista em perspectiva (não desenhada em escala) ilustrando a formação de um tecido de múltiplas folhas da divulgação, em que as folhas fibrosas são prensadas em conjunto entre um conjunto de rolos, em que os corpos alongados de multifilamentos são expandidos e reduzem as lacunas entre os corpos alongados adjacentes.

[00019] A Figura 4 é uma representação esquemática de vista em perspectiva (não desenhada em escala) ilustrando a formação de um tecido de múltiplas folhas da divulgação, em que as folhas fibrosas são prensadas em conjunto entre dois conjuntos de rolos, em que os corpos alongados de multifilamentos são expandidos e reduzem as lacunas entre corpos alongados adjacentes.

[00020] A Figura 5 é uma representação esquemática de vista lateral (não desenhada em escala) que ilustra a compressão de primeira e segunda folhas fibrosas em uma prensa de placas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00021] Conforme ilustrado nas Figuras 2-4, os materiais fibrosos de múltiplas folhas 10 são fabricados, fixando mecanicamente múltiplas folhas de corpos alongados de alta tenacidade com fios, seguido por prensagem das folhas em conjunto, para expandir os filamentos dos componentes de corpos alongados, de modo que os filamentos expandidos ocupem o espaço disponível entre corpos alongados diretamente adjacentes.

[00022] Como aqui utilizado, "corpos alongados" são corpos com uma dimensão de comprimento que é muito maior que as dimensões transversais de largura e espessura. Isso inclui monofilamentos (apenas corpos de costura), fibras de multifilamento não trançados (isto é, fios não trançados), que são fundidas ou não fundidas, fibras de multifilamentos trançados (ou seja, fios trançados), que são fundidas ou não fundidas, fita de multifilamentos termicamente fundidos, não trançados, ou fita polimérica não fibrosa (apenas corpos de costura). A este respeito, "fundido" refere-se à fusão dos filamentos individuais de um único corpo, uns com os outros.

[00023] Como aqui utilizado, uma "fibra" é um cordão longo de um material, como um cordão de um material polimérico, cuja dimensão de comprimento é muito maior que as dimensões transversais de largura e espessura. A fibra é, de preferência, um cordão longo, relativamente contínuo, em vez de um segmento curto de um cordão referido na arte como um "grampo" ou "fibra de grampo". Um "cordão”, por sua definição comum, é único e fino comprimento de algo, como um fio ou fibra. As seções transversais de fibras, para uso aqui, podem variar amplamente e elas podem ser circulares, planas ou oblongas em seção transversal. Elas também podem ser seção transversal, multilobal irregular ou regular, com um ou mais lóbulos regulares ou irregulares, que se projetam a partir do eixo linear ou longitudinal do filamento. Assim, o termo "fibra" inclui filamentos, fitas, tiras e semelhantes tendo seção transversal regular ou irregular. É preferido que as fibras tenham uma seção transversal substancialmente circular, com uma relação de aspecto em corte transversal de cerca de 1:1 até cerca de 2:1. Uma única fibra pode ser formada a partir de apenas um filamento, ou a partir de multifilamentos. Uma fibra formada a partir de um único filamento é aqui referida como uma fibra de "único filamento" ou uma fibra de "monofilamento", e uma fibra formada a partir de uma pluralidade de filamentos é aqui referida como uma fibra de "multifilamentos". As fibras de multifilamentos, como aqui definidas, incluem, de preferência, de 2 a cerca de 3000 filamentos, mais de preferência, de 2 a 1000 filamentos, ainda mais de preferência de 30 a 500 filamentos, ainda mais de preferência de 40 a 500 filamentos, ainda mais de preferência, de cerca de 40 filamentos a cerca de 240 filamentos e, mais de preferência, de cerca de 120 a cerca de 240 filamentos. As fibras de multifilamentos também são frequentemente referidas na arte como feixes de fibras ou um feixe de filamentos. Um "fio" é definido como um único cordão constituído por múltiplos filamentos, análogos a uma fibra de múltiplos filamentos, mas tipicamente (embora não necessariamente), em que os filamentos são trançados ou enredados em conjunto. O termo "tenacidade" refere-se à tensão de tração, expressa como força (gramas) por unidade de densidade linear (denier) de uma amostra não tensionada. O termo "módulo de elasticidade inicial" refere-se à relação da alteração na tenacidade, expressa em gramas-força por denier (g/d), para alteração na deformação, expressa como uma fração do comprimento da fibra/ fita original (pol/pol).

[00024] Como aqui utilizado, um corpo alongado de "alta tenacidade" é um corpo com uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, de preferência, mais de 10 g/denier, mais de preferência, pelo menos, cerca de 15 g/denier, ainda mais de preferência, pelo menos, cerca de 20 g/denier, ainda mais de preferência, pelo menos, cerca de 27 g/denier, mais de preferência uma tenacidade de cerca de 28 g/denier a cerca de 60 g/denier, ainda mais de preferência de cerca de 33 g/denier a cerca de 60 g/denier, ainda mais de preferência de 39 g/denier ou mais, ainda mais de preferência de, pelo menos, 39 g/denier a cerca de 60 g/denier, ainda mais de preferência 40 g/denier ou mais, ainda mais de preferência 43 g/denier ou mais, ou, pelo menos, 43,5 g/denier, ainda mais de preferência de cerca de 45 g/denier a cerca de 60 g/denier, ainda mais de preferência, pelo menos, 45 g/denier, pelo menos, cerca de 48 g/denier, pelo menos, cerca de 50 g/denier, pelo menos cerca de 55 g/denier ou, pelo menos, cerca de 60 g/denier, conforme medido pelos procedimentos de teste da ASTM D2256.

[00025] Esses corpos alongados com alta tenacidade também têm um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier, mais de preferência, pelo menos, cerca de 300 g/denier, mais de preferência cerca de 400 g/denier ou mais, mais de preferência cerca de 500 g/denier ou mais, ainda mais de preferência cerca de 1000 g/denier ou mais e, mais de preferência, cerca de 1500 g/denier ou mais, conforme medido por procedimentos de teste da ASTM D2256. Os corpos alongados com alta tenacidade também têm uma energia à ruptura de, pelo menos, cerca de 8 J/g ou mais, mais de preferência, pelo menos, cerca de 15 J/g ou mais, mais de preferência cerca de 25 J/g ou mais, mais de preferência cerca de 30 J/g ou mais e mais de preferência tem uma energia à ruptura de cerca de 40 J/g ou mais, conforme medido pelos procedimentos de teste da ASTM D2256. Métodos de formação de corpos alongados com estas propriedades de alta resistência combinadas são convencionalmente conhecidos na técnica.

[00026] O termo "denier" refere-se à unidade de densidade linear, igual à massa em gramas por 9000 metros de fibra/ fita. A este respeito, os corpos alongados que formam cada folha fibrosa podem ser de qualquer denier adequado. Por exemplo, fibras podem ter um denier de cerca de 50 a cerca de 5000 denier, mais de preferência, de aproximadamente 200 a 5000 denier, ainda mais de preferência, de cerca de 300 a cerca de 3000 denier, e mais de preferência, de cerca de 350 a cerca de 1000 denier.

[00027] Como aqui utilizado, o termo "fita" refere-se a uma tira de material plano, estreito e monolítico, com 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 da fita, de pelo menos cerca de 3:1. As fitas conhecidas podem ser fibrosas ou não fibrosas, em que uma fita "fibrosa" compreende um ou mais filamentos. No entanto, de acordo com os objetivos da divulgação, apenas as fitas fibrosas são úteis aqui, de modo que os filamentos de componentes são expandidos durante a compressão, conforme descrito abaixo. A seção transversal de uma fita polimérica da divulgação pode ser retangular, oval, poligonal, irregular ou de qualquer forma que satisfaça os requisitos de largura, espessura e relação de aspecto, aqui descritos.

[00028] Tais fitas têm, de forma preferencial, uma seção transversal substancialmente retangular com uma espessura de cerca de 0,5 mm ou menos, mais de preferência cerca de 0,25 mm ou menos, ainda mais de preferência cerca de 0,1 mm ou menos e ainda mais de preferência cerca de 0,05 mm ou menos. Nas formas de realização mais preferidas, as fitas poliméricas têm uma espessura de cerca de 3 mils (76,2 μm), mais de preferência de cerca de 0,35 mil (8,89 μm) a cerca de 3 mils (76,2 μm), e mais de preferência 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.

[00029] As fitas poliméricas, úteis aqui, têm larguras preferidas de cerca de 2,5 mm a cerca de 50 mm, mais de preferência, de cerca de 5 mm a cerca de 25,4 mm, ainda mais de preferência, de cerca de 5 mm a cerca de 20 mm, e mais de preferência, de cerca de 5 mm a cerca de 20 mm, e mais de preferência, de cerca de 5 mm a cerca de 10 mm. Essas dimensões podem variar, mas as fitas poliméricas, aqui formadas, são preferencialmente fabricadas para ter dimensões que alcancem uma relação de aspecto transversal média, ou seja, a relação entre a maior e a menor dimensão das seções transversais em média ao longo do comprimento do artigo de fita, de mais de cerca de 3:1, mais de preferência, pelo menos, cerca de 5:1, ainda mais de preferência, pelo menos, cerca de 10:1, ainda mais de preferência, pelo menos, cerca de 20:1, ainda mais de preferência, pelo menos, cerca de 50:1, ainda mais de preferência, pelo menos, cerca de 100:1, ainda mais de preferência, pelo menos, cerca de 250:1, e fitas poliméricas mais preferidas têm uma relação de aspecto transversal média de, pelo menos, cerca de 400:1.

[00030] Fitas são formadas por métodos convencionalmente conhecidos. Por exemplo, um tecido pode ser cortado ou dividido em fitas com um comprimento desejado. Um exemplo de um aparelho de divisão é divulgado na patente dos E.U.A. 6.098.510, que ensina um aparelho para dividir uma teia de material de folha, à medida que é enrolado no referido rolo. Outro exemplo de um aparelho para dividir é divulgado na patente dos E.U.A. 6.184.871, que ensina um aparelho para dividir uma folha de uma película polimérica em uma pluralidade de tiras de películas com uma pluralidade de lâminas. As divulgações, tanto da patente dos E.U.A. 6.098.510, como da patente dos E.U.A. 6.148.871, são aqui incorporadas por referência, à medida que compatíveis com este documento. Métodos particularmente úteis para formar fitas fibrosas são descritos nas patentes dos E.U.A de propriedade conjunta 8.263.119; 8.697.220; 8.685.519; 8.852.714; 8.906.485, cada uma delas sendo aqui incorporada por referência, à medida em que são compatíveis com este documento; bem como as fitas fibrosas e não fibrosas descritas nas publicações de propriedade conjunta dos EUA que precedem a concessão 2013-0101787 e 2014-0260933, cada uma delas sendo aqui incorporada por referência, à medida que são compatíveis com este documento. Como fibras, as fitas podem ser de qualquer denier adequado, de preferência tendo um denier de cerca de 50 a cerca de 30000, mais de preferência, de cerca de 200 a cerca de 10000 denier, ainda mais de preferência, de cerca de 650 a cerca de 2000 denier, e mais de preferência, de aproximadamente cerca de 800 a cerca de 1500 denier.

[00031] Uma "folha fibrosa", como aqui utilizada, compreende qualquer tipo de tecido uniaxial ou multiaxial, incluindo uma única folha de fibras não tecidas orientadas unidirecionalmente ou orientadas de forma aleatória (por exemplo, feito de feltro), ou uma folha única de tecido tecido. A este respeito, uma "folha" descreve uma disposição geralmente plana com uma superfície superior externa plana (primeira) e uma superfície inferior externa plana (segunda). Uma única folha de fibras orientadas unidirecionalmente compreendem uma disposição de fibras, que são alinhadas numa matriz unidirecional, substancialmente paralela. Este tipo de disposição de fibras também é conhecido na arte como "unitape", "fita unidirecional", "UD" ou "UDT". Como aqui utilizado, uma "matriz" descreve um arranjo ordenado de fibras ou fios, que é exclusivo de tecidos tecidos e de malha, e uma "matriz paralela" descreve uma disposição paralela coplanar ordenada lado a lado de fibras ou fios. O termo "orientado", como utilizado no contexto de "fibras orientadas", refere-se à direção de alinhamento das fibras, em vez de ao esticamento das fibras. O termo "tecido" descreve estruturas que podem incluir uma ou mais folhas fibrosas, com ou sem consolidação/ moldagem das folhas.

[00032] Um tecido não tecido formado a partir de uma pluralidade de folhas fibrosas não tecidas compreende folhas que são empilhadas umas sobre as outras, de superfície em superfície, de uma forma substancialmente coextensiva e consolidada. O termo "compósito" refere-se a combinações de fibras, de forma opcional, com um material ligante polimérico.

[00033] Os corpos alongados com alta tenacidade podem compreender fibras ou fitas formadas a partir de qualquer tipo de polímero tradicionalmente conhecido, com uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier.

[00034] Particularmente adequados são corpos alongados formados a partir de poliolefinas, incluindo polietileno e polipropileno; fibras de poliamida incluindo fibras de aramida, particularmente fibras de para-aramida; poliésteres, incluindo tereftalato de polietileno, tereftalato depolipropileno e tereftalato de polibutileno; sulfeto de polifenileno; álcool polivinílico de cadeia estendida; poliacrilonitrina de cadeia estendida; politetrafluoro-etileno fiado em gel (PTFE); fibras de polibenzoxazol (PBO), fibras de polibenzotiazol (PBT), fibras de copoliéster de cristal líquido, fibras de haste rígida, como fibras M5®, e fibras de vidro, incluindo fibras de vidro de qualidade elétrica (Eglass; vidro de borosilicato com baixo teor alcalino, com boas propriedades elétricas), fibra de vidro de qualidade estrutural (S-glass, silicato de magnésia - alumina com alta resistência) e fibra de vidro com grau de resistência (R- glass, um vidro de silicato de alumínio de alta resistência, sem óxido de magnésio ou óxido de cálcio). Cada um desses tipos de fibras é convencionalmente conhecido na técnica. Particularmente preferidos são os corpos alongados de poliolefina de cadeia estendida, como os polietileno altamente orientado, com elevado peso molecular, particularmente corpos alongados de polietileno com peso molecular ultra elevado (UHMWPE) e corpos alongados de polipropileno com peso molecular ultra elevado. Cada um desses tipos de corpos alongados descritos acima é convencionalmente conhecido na técnica. Também adequados para produzir corpos alongados poliméricos são copolímeros, polímeros em bloco e misturas desses materiais acima. Por exemplo, corpos alongados úteis podem ser formados a partir de elementos de múltiplos filamentos compreendendo, pelo menos, dois tipos de filamentos diferentes, como dois tipos diferentes de filamentos de UHMW PE ou uma mistura de filamentos de poliéster e filamentos de UHMW PE.

[00035] Mais especificamente, os corpos alongados preferidos são formados a partir de polietileno com peso molecular ultra elevado. Os filamentos, fibras, fios e fitas de polietileno de peso molecular ultra elevado são formados a partir de polietilenos de cadeia estendida com pesos moleculares de, pelo menos, 300.000, de preferência, pelo menos, um milhão e, mais de preferência, entre dois milhões e cinco milhões. Essas fibras/ fitas de polietileno de cadeia estendida podem ser cultivadas 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 dos EUA 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; 6.476.975; 6.969.553; 7.078.099; 7.344.668 e publicação de pedido de patente dos EUA 2007/0231572, todos eles sendo aqui incorporados por referência, à medida que são compatíveis com a presente divulgação.

[00036] Tipos de fibras particularmente preferidos são qualquer uma das fibras de polietileno comercializadas sob a marca comercial SPECTRA® da HoneWell International Inc, incluindo fibras SPECTRA® 900, fibras SPECTRA® 1000 e fibras SPECTRA® 2000, todas elas sendo comercialmente disponibilizadas pela Honeywell International Inc. de Morristown, NJ.

[00037] Métodos particularmente preferidos para formar fibras UHMW PE são processos, que são capazes de produzir fibras de UHMW PE com tenacidade de, pelo menos, 39 g/denier, mais de preferência onde as fibras são fibras de multifilamentos. Os processos mais preferidos incluem os descritos nas patentes de propriedade conjunta dos EUA 7.846.363; 8.361.366; 8.444.898; 8.747.715; bem como a publicação dos EUA N°. 2011-0269359, cujas divulgações são aqui incorporadas por referência, na medida em que são compatíveis com este documento. Tais processos são chamados de processos de "fiação de gel", também referidos como “fiação de solução”, em que uma solução de polietileno de peso molecular ultra elevado e um solvente são formados, seguido por extrusão da solução através de uma fieira de orifícios múltiplos, para formar filamentos de solução, arrefecendo os filamentos de solução para formar filamentos de gel, e remover o solvente para formar filamentos secos. Esses filamentos secos são agrupados em feixes, que são referidos na técnica como fibras ou fios. As fibras/ fios são, então, esticados (estirados) até uma capacidade de estiramento máxima para aumentar a sua tenacidade.

[00038] 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 de preferência, de cerca de 12 dl/g a cerca de 40 dl/g e, mais de preferência, de cerca de 14 dl/g a 35 dl/g. As fibras 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 de preferência, de pelo menos cerca de 0,98 e, mais de preferência, 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.

[00039] Fibras preferidas de aramida (poliamida aromática) são bem conhecidas e comercialmente disponibilizadas, e são descritas, por exemplo, na patente dos E.U.A. 3.671.542. Por exemplo, filamentos de aramida úteis são produzidos comercialmente pela DuPont sob a marca comercial da KEVLAR®. Também úteis aqui são as fibras de poli (m-fenileno isoftalamida) produzidas comercialmente pela DuPont de Wilmington, DE, sob a marca comercial NOMEX® e fibras produzidas comercialmente pela Teijin Aramid Gmbh da Alemanha, sob a marca comercial TWARON®; fibras de aramida produzidas comercialmente pela Kolon Industries, Inc. da Coreia, sob a marca comercial HERACRON®; fibras de p-aramida SVM™ e RUSAR™, que são produzidas comercialmente pela Kamensk Volokno JSC da Rússia, e fibras de p-aramida ARMOS™, produzidas comercialmente pela JSC Chim Volokno da Rússia.

[00040] Quando for desejado utilizar corpos alongados trançados, vários métodos de trança de fibras/ fios são conhecidos na técnica e qualquer método pode ser utilizado. A este respeito, fitas trançadas de multifilamentos são, de preferência, formadas por trançar inicialmente 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 E.U.A. 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 de preferência, 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 de preferência, de cerca de 11 tranças por polegada a cerca de 15 tranças por polegada de comprimento de fibra/ fio. O método padrão para determinar a trança em fios trançados é a ASTM D1423-02.

[00041] Quando for desejado utilizar corpos alongados fundidos, vários métodos de fusão de fibras/ fios são conhecidos na técnica e qualquer método pode ser utilizado. Como acontece com a trança, fitas de multifilamentos fundidos são, de preferência, 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 E.U.A. 5.540.990; 5.749.214; e 6.184.597, que são aqui incorporadas por referência, na medida em que são compatíveis 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 possuindo propriedades adesivas, 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. Os filamentos, que formam um corpo alongado individual, também podem ser ligados 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 com 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, desse modo, também irá compreender pelo menos 95% em peso dos filamentos de componentes. Mais de preferência, as fibras/ fios e fitas compreendem, pelo menos, cerca de 96% em peso de filamentos, ainda mais de preferência 97% em peso de filamentos, ainda mais de preferência 98% em peso de filamentos, e ainda mais de preferência, 99% em peso de filamentos. Mais de preferência, as fibras/ fios e as 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 consistem apenas de filamentos. Além disso, as fitas de multifilamentos da divulgação são, mais de preferência, não fundidas, de modo que seus filamentos de componentes possam ser expandidos em pressões mais baixas.

[00042] As fibras ou fitas, que formam cada folha fibrosa da divulgação são, de forma opcional mas não preferencial, parcial ou totalmente revestidas com um material ligante polimérico. O material ligante polimérico também é comumente referido na técnica como um material de “matriz” polimérica. Esses termos são convencionalmente conhecidos na técnica. Como aqui utilizado, um material de matriz ou ligante "polimérico" inclui resinas e borracha. Quando presente, o material de ligante/ matriz polimérica reveste, parcial ou substancialmente, as fibras individuais, de forma opcional, encapsulando completamente cada um dos filamentos/ fibras individuais, formando uma folha fibrosa. No entanto, é mais preferido que os materiais fibrosos da divulgação sejam totalmente isentos de matriz (isento de ligante). Quando um material ligante/ matriz polimérica for usado, ele não compreende mais de 10% em peso do material fibroso, de preferência, não mais de 5%, mais de preferência, não mais de 4% em peso do material fibroso, mais de preferência, não mais de 3% em peso do material fibroso, mais de preferência, não mais de 2% em peso do material fibroso, e mais de preferência, não mais de 1% em peso do material fibroso. Quando usada, essa resina pode ajudar a preencher um espaço mínimo entre fibras/ fitas, que pode ser criado pelo processo de costura descrito abaixo.

[00043] Os materiais ligantes poliméricos adequados são exclusivamente materiais elastoméricos com baixo módulo de elasticidade. Como aqui utilizado, o termo módulo de elasticidade significa o módulo de tensão que, para materiais ligantes poliméricos, é medido pela ASTM D638. Um ligante com baixo módulo pode compreender uma variedade de materiais poliméricos e não poliméricos. Para fins dessa invenção, um material elastomérico com baixo módulo tem um módulo de elasticidade medido a cerca de 6.000 psi (41,4 MPa) ou menos, de acordo com os procedimentos de teste da ASTM D638. Um polímero de baixo módulo é, de preferência, um elastômero com um módulo de elasticidade de cerca de 4.000 psi (27,6 MPa) ou menos, mais de preferência, de cerca de 2400 psi (16,5 MPa) ou menos, ainda mais de preferência, 1200 psi (8,23 MPa) ou menos e, mais de preferência, de cerca de 500 psi (3,45 kPa) ou menos. A temperatura de transição vítrea (Tg) do material elastomérico de baixo módulo é, de preferência, inferior a cerca de 0 °C, mais de preferência, menor que cerca de -40 °C e, mais de preferência, inferior a cerca de -50 °C. O material elastomérico de baixo módulo também tem um alongamento preferido até a ruptura de, pelo menos, cerca de 50%, mais de preferência, pelo menos, cerca de 100% e, mais de preferência, pelo menos, cerca de 300%. O ligante de polimérico também pode incluir materiais de enchimentos, como negro de fumo ou sílica, pode ser estendido com óleos, ou pode ser vulcanizado por enxofre, peróxido, óxido metálico ou sistemas de cura por radiação, como é bem conhecido na técnica.

[00044] Uma grande variedade de materiais e formulações pode ser utilizada como um ligante polimérico de baixo módulo. Exemplos representativos incluem polibutadieno, poliisopreno, borracha natural, copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros etileno - propileno - dieno, polímeros de polissulfureto, elastômeros de poliuretano, polietileno clorossulfonado, policloropreno, cloreto de polivinila plastificada, elastômeros de butadieno acrilonitrila, poli (isobutileno - co-isopreno), poliacrilatos, poliésteres, poliéteres, fluoroelastômeros, elastômeros de silicone, copolímeros de etileno, poliamidas (úteis com certos tipos de fibras), acrilonitrila butadieno estireno, policarbonatos, e suas combinações, assim como outros polímeros de baixo módulo e copolímeros curáveis abaixo do ponto de fusão da fibra. Também são úteis misturas de diferentes materiais elastoméricos, ou misturas de materiais elastoméricos com um ou mais materiais termoplásticos.

[00045] São particularmente úteis os copolímeros em bloco de dienos conjugados e monómeros aromáticos de vinila. Butadieno e isopreno preferidos são elastômeros de dieno conjugados. Estireno, tolueno de vinila e t-butil estireno preferidos são monômeros aromáticos conjugados. Copolímeros em bloco incorporando poli-isopreno podem ser hidrogenados para produzir elastômeros termoplásticos tendo segmentos de elastômeros de hidrocarbonetos saturados. Os polímeros podem ser copolímeros de três blocos simples do tipo A-B-A, copolímeros multiblocos do tipo (AB)n (n = 2-10) ou copolímeros de configuração radial do tipo R - (BA)X (X = 3 - 150); em que A é um bloco de um monômero aromático de polivinila e B é um bloco de um elastômero de dieno conjugado. Muitos desses polímeros são fornecidos comercialmente pela Kraton Polymers de Houston, TX e descritos no boletim “Kraton Thermoplastic Rubber”, SC-68-81. Também são úteis dispersões de resina de copolímero em bloco de estireno - isopreno - estireno (SIS) vendidos sob a marca registrada PRINLIN® e fornecido comercialmente pela Henkel Technologies, com sede em Dusseldorf, Alemanha. Polímeros ligantes poliméricos convencionais com baixo módulo, utilizados nos compósitos com resistência balística, incluem copolímeros em bloco de poliestireno - poliisopreno - poliestireno vendidos sob a marca comercial KRATON®, produzido comercialmente pela Kraton Polymers.

[00046] Poliméricos ligantes mais especificamente preferidos são resinas polares ou polímeros polares, em particular, poliuretanos dentro da gama de materiais moles e rígidos em um módulo de elasticidade na gama de cerca de 2000 psi (13,79 MPa) a cerca de 8000 psi (55,16 MPa). Poliuretanos preferidos são aplicados como dispersões aquosas de poliuretano, que são mais preferivelmente, mas não necessariamente, livres de cossolvente. Essas dispersões incluem dispersões aquosas de poliuretano aniônico, dispersões aquosas de poliuretano catiônico e dispersões aquosas de poliuretano não iônico. Particularmente preferidas são dispersões aquosas de poliuretano aniônico; dispersões aquosas de poliuretano alifático e, mais preferidas, são dispersões aquosas de poliuretano alifático aniônico, que são, de preferência, dispersões livres do cossolvente. Essas dispersões incluem dispersões aquosas de poliuretano aniônico à base de poliéster; dispersões aquosas de poliuretano alifático à base de poliéster; e dispersões aquosas de poliuretano alifático aniônico à base de poliéster, que são, de preferência, dispersões livres de cossolvente. Essas dispersões incluem também dispersões aquosas de poliuretano poliéter aniônico; dispersões aquosas de poliuretano alifático à base de poliéter; e dispersões aquosas de poliuretano alifático aniônico à base de poliéter, todas elas sendo, de preferência, dispersões livres de cossolvente. Do mesmo modo são preferidas todas as variações correspondentes (à base de poliéster; à base de poliéster alifático; à base de poliéter; à base de poliéter alifático etc.) de dispersões aquosas não iônicas e aquosas catiônicas. A mais preferida é uma dispersão de poliuretano alifático, que possui um módulo em 100% de alongamento de cerca de 700 psi ou mais, com um intervalo particularmente preferido de 700 psi a cerca de 3000 psi. Mais preferidas são dispersões de poliuretano alifático com um módulo em 100% de alongamento de cerca de 1000 psi ou mais e, ainda mais preferencialmente, de cerca de 1100 psi ou mais. Mais preferida é uma dispersão de poliuretano alifático aniônico à base de poliéter, que tem um módulo de 1000 psi ou mais, de preferência, de 1100 psi ou mais.

[00047] Métodos para aplicar um material ligante polimérico em fibras, para, desse modo, impregnar materiais fibrosos (folhas/ camadas de material fibroso) com o ligante, são bem conhecidos e facilmente determinados por um perito na arte. O termo "impregnado" é aqui considerado como sendo sinônimo de "incorporado", "revestido" ou, de outro modo, aplicado com um revestimento polimérico, em que o material polimérico se difunde na camada/ folha de fibra, e não simplesmente sobre uma superfície da camada/ folha. Qualquer método de aplicação apropriado pode ser utilizado para aplicar o material ligante polimérico e, em particular, o uso de um termo, tal como "revestido", não se destina a limitar o método pelo qual ele é aplicado sobre os filamentos/ fibras. Os métodos úteis incluem, por exemplo, pulverização, extrusão ou polímeros de revestimento por rolo ou soluções poliméricas sobre as fibras, bem como transporte das fibras através de uma solução polimérica ou polímero fundido. Os métodos mais preferidos são os que, substancialmente, revestem ou encapsulam cada uma das fibras individuais e cobrem toda, ou substancialmente toda, a área superficial da fibra com o material ligante polimérico.

[00048] A divulgação fornece três formas de realização básicas: 1) um material fibroso não tecido compreendendo, pelo menos, duas folhas fibrosas não tecidas de fibras de alta tenacidade que são, de forma opcional, costuradas em conjunto; 2) um material fibroso tecido compreendendo, pelo menos, duas folhas fibrosas tecidas de fibras de alta tenacidade que são, de forma opcional, costuradas em conjunto; e 3) um material fibroso que compreende uma única folha fibrosa, que é reforçada com fios, como pontos, cuja única folha fibrosa pode ser de qualquer construção tecida ou não tecida, incluindo feltros. Em cada uma dessas formas de realização, pelo menos, alguns dos corpos alongados de multifilamentos, que formam cada folha fibrosa individual, não estão ligados, unidos ou fundidos uns com os outros, e de preferência, a fixação mecânica, como costura, é o único meio de fixar várias folhas em conjunto.

[00049] Uma forma de realização, das patentes de propriedade conjunta dos EUA 6.841.492 e 7.073.538, que mostra uma primeira folha fibrosa de fibras unidirecionais de alta tenacidade posicionadas como corpos que se estendem longitudinalmente, e uma segunda folha fibrosa de fibras unidirecionais de alta tenacidade dispostas, de maneira transversal, abaixo e cruzando lateralmente as fibras da primeira folha fibrosa, é ilustrada. Conforme ainda ilustrado, a primeira folha fibrosa e a segunda folha fibrosa são costuradas em conjunto e, assim, interligadas com fios de costura. Conforme mostrado, os fios de costura são intercalados através das duas folhas com cruzamentos pontuais, de modo que apenas uma única fibra seja posicionada dentro de cada ponto, de modo que cada fibra individual de uma camada seja mantida no lugar por um único ponto. Isto é contrastado com a presente divulgação em que, pelo menos, alguns dos corpos alongados de multifilamentos, que formam cada folha fibrosa, não são ligados, unidos ou fundidos uns com os outros. Isto está ilustrado na Fig. 2 da presente divulgação, em que uma primeira folha fibrosa 18 compreendendo, consistindo ou constituída essencialmente de corpos alongados unidirecionais de alta tenacidade 12, posicionados como corpos que se prolongam longitudinalmente, é costurada em conjunto com uma segunda folha fibrosa 20, compreendendo, consistindo ou constituída essencialmente de corpos alongados unidirecionais de alta tenacidade 14 que são dispostos, de maneira transversal, abaixo e lateralmente através dos corpos 12 da primeira folha fibrosa 18. Conforme ilustrado na figura, pelo menos, dois corpos alongados imediatamente adjacentes 12 são posicionados dentro de cada ponto de um primeiro conjunto de fios 16, de modo que os corpos imediatamente adjacentes 12, dentro de cada ponto, não são unidos, ligados ou fundidos uns com os outros, de modo que eles não são limitados em relação um ao outro e, portanto, podem se mover livremente quando comprimidos, particularmente nas condições descritas abaixo, para permitir uma expansão melhorada do filamento, sob compressão. Um segundo conjunto de fios (não ilustrado) pode ser intercalado de forma semelhante através das folhas, numa direção ortogonal, aos fios 16, em que, pelo menos, dois corpos alongados adjacentes 14 (isto é, pelo menos, duas pontas) são posicionados dentro de cada ponto do referido segundo conjunto de fios. Nas formas de realização preferidas, pelo menos, três corpos alongados (isto é, pelo menos, três pontas) são posicionados dentro de cada ponto, mais de preferência, pelo menos, quatro corpos alongados, ainda mais de preferência, pelo menos, 5 corpos alongados (pontas), ainda mais de preferência, pelo menos, 6 corpos alongados (pontas), ainda mais de preferência, pelo menos, 7 corpos alongados (pontas), ainda mais de preferência, pelo menos, 8 corpos alongados (pontas), ainda mais de preferência, pelo menos, 9 corpos alongados (pontas), e mais de preferência, pelo menos, 10 corpos alongados (pontas) são posicionados dentro de cada ponto. Ao aumentar o número de corpos alongados dentro de cada ponto, é conseguido uma maior expansão de filamento/ fibra, através da pressão do tecido, nas condições descritas abaixo, o que minimiza a porosidade do material fibroso resultante. As camadas fibrosas podem ser costuradas em intervalos regulares ou irregulares e o número de filamentos dentro de cada ponto pode ser igual entre si ou variável. A Fig. 2 ilustra uma forma de realização incluindo pontos em intervalos regulares, em que cada ponto inclui dois corpos alongados 12. Nessa forma de realização da Fig. 2, um total de seis pontos são mostrados para cada fio 16 sobre total de doze corpos alongados 12. Juntas, essas folhas formam uma única camada fibrosa não tecida. Uma pluralidade dessas camadas fibrosas pode ser unida para formar um artigo de multicamadas.

[00050] Uma folha fibrosa unidirecional não tecida dessa divulgação pode ser formada por métodos convencionais na técnica. Por exemplo, num método preferido para formar uma folha fibrosa unidirecional não tecida, uma pluralidade de corpos alongados é disposta em uma matriz, sendo, normalmente, disposta como uma teia de fibras, que compreende uma pluralidade de corpos alinhados numa matriz unidirecional, substancialmente paralela. Em um processo típico, fibras de multifilamentos, feixes de fibras, incluindo fibras múltiplas ou fitas de multifilamentos, são fornecidos por uma gaiola e conduzidos através de guias e uma ou mais barras espaçadoras para um pente de colimação. Em um processo convencional, isto é seguido por revestimento das fibras com um material ligante polimérico, mas essa etapa é opcional para os fins da presente divulgação. Um feixe de fibras ou fita de multifilamentos pode ter de cerca de 30 a cerca de 2.000 filamentos individuais. As barras espaçadoras e o pente de colimação dispersam e expandem as fibras e/ou seus filamentos de componentes, reorganizando- os lado a lado em uma forma coplanar.

[00051] De maneira alternativa, as folhas fibrosas não tecidas podem ser feltros. Um feltro é uma rede não tecida de fibras orientadas de forma aleatória, sendo de preferência formada a partir de fibras de descontínuas, como fibras de grampo, com um comprimento que varia de cerca de 0,25 polegadas (0,64 cm) a cerca de 10 polegadas (25,4 cm). Os feltros podem ser formados por qualquer uma das várias técnicas bem conhecidas na arte, como por cardagem ou “fluid laying” (deposição com fluido), “melt blowing” (sopramento em fusão) e “spin laying” (deposição por fiação).

[00052] De acordo com a presente divulgação, pelo menos uma primeira folha fibrosa não tecida e uma segunda folha fibrosa não tecida são formadas de acordo com esses meios convencionais na técnica. Posteriormente, a primeira folha fibrosa é posicionada, de forma coextensiva, com a segunda folha fibrosa, e quaisquer folhas adicionais como desejado, de modo que as folhas sejam empilhadas umas sobre as outras, de forma coextensiva. Em formas de realização preferidas, quando as primeira e segunda folhas fibrosas são folhas unidirecionais não tecidas, é preferível que as folhas sejam orientadas em ângulos de 0°/90° ou ângulos de +45°/-45° em relação aos seus respectivos eixos longitudinais de seus componentes de corpos alongados. Isto é conhecido por conseguir uma forte estabilidade dimensional em um material fibroso de multicamadas. Em seguida, a primeira folha fibrosa e a segunda folha fibrosa são, de preferência, costuradas em conjunto, de acordo com meios convencionais na técnica, com, pelo menos, um primeiro conjunto de fios para, assim, formar um conjunto de folhas. Esse conjunto de folhas será, então, prensado, conforme descrito abaixo, sem fazer com que as folhas sejam laminadas, aderidas ou fundidas ou, de outro modo, unir por adesivos ou termicamente umas às outras.

[00053] Na segunda forma de realização básica, é formado um material fibroso tecido, fabricando pelo menos duas folhas fibrosas tecidas de fibras de alta tenacidade, por métodos convencionais na técnica, em que as folhas tecidas são, de preferência, costuradas em conjunto de maneira subsequente. Os tecidos tecidos podem ser formados usando qualquer tecido tecido bem conhecido, como tafetá, cetim turco, fundo de cesta, sarja, ‘twill weave’, tecidos tecidos tridimensionais, e qualquer uma das suas diversas variações. Tafetá é mais comum, onde fibras (ou fitas) são tecidas juntas numa orientação ortogonal de 0°/90° com fibras de urdidura orientadas perpendicularmente às fibras de trama (preenchimento). Esse método é aqui preferido. Em um tecido tecido, a contagem de urdidura e trama (preenchimento), conhecida na técnica como "contagem de pontos" ou "contagem de malha", é uma medida da densidade do tecido tecido. Os tecidos de tafetá podem ter uma contagem de urdidura e trama igual ou diferente. A este respeito, os primeiros materiais fibrosos preferidos têm uma contagem de pontos preferida de cerca de 20 pontas por polegada a cerca de 80 pontas por polegada, em cada uma das direções de urdidura e trama, mais de preferência, de aproximadamente 25 pontas por polegada a cerca de 70 pontas por polegada em cada uma das direções de urdidura e trama, e mais de preferência, de cerca de 25 pontas por polegada a cerca de 60 pontas por polegada, em cada uma das direções de urdidura e trama. Os segundos materiais fibrosos preferidos têm uma contagem de pontos preferida de cerca de 15 pontas por polegada a cerca de 70 pontas por polegada, em cada uma das direções de urdidura e trama, mais de preferência, de cerca de 20 pontas por polegada a cerca de 60 pontas por polegada em cada uma das direções de urdiduras e trama, ainda mais de preferência, de cerca de 20 pontas por polegada a cerca de 50 pontas por polegada em cada uma das direções de urdidura e trama, e mais de preferência, de cerca de 25 pontas por polegada a cerca de 40 pontas por polegada em cada uma das direções de urdidura e trama. Estas variações de pontas por polegada são para materiais tecidos não prensados, e também são preferidas para tecidos não tecidos unidirecionais não prensados.

[00054] De acordo com a presente divulgação, pelo menos, uma primeira folha fibrosa tecida e uma segunda folha fibrosa tecida são formadas de acordo com esses meios convencionais na técnica. Posteriormente, a primeira folha fibrosa é posicionada, de forma coextensiva, com a segunda folha fibrosa e quaisquer folhas adicionais, como desejado, de modo que as folhas sejam empilhadas umas sobre as outras, de forma coextensiva. Posteriormente, a primeira folha fibrosa e a segunda folha fibrosa são, de preferência, costuradas em conjunto, de acordo com meios convencionais na técnica, com, pelo menos, um primeiro conjunto de fios para, assim, formar um conjunto de folhas. Esse conjunto de folhas será, então, prensado conforme descrito abaixo, sem fazer com que as folhas sejam laminadas, aderidas ou fundidas ou, de outro modo, unidas por adesivos ou termicamente umas às outras.

[00055] A terceira forma de realização básica da divulgação é semelhante a cada uma das primeira e segunda formas de realização da divulgação, exceto que ela inclui apenas uma única folha fibrosa, que é, de preferência, reforçada por pelo menos um primeiro conjunto de fios colocados através da folha, como por costura ou ponteamento. Mais de preferência, essas estruturas de folha única são tecidos tecidos. Essa estrutura de folha simples é particularmente vantajosa na formação de artigos leves, como mochilas, bolsas e semelhantes, em que é desejada baixa porosidade. Nessa forma de realização, costurado ou não costurado, cada um dos referidos corpos alongados de multifilamentos tem uma relação de aspecto transversal de, pelo menos, 2:1, e em que, pelo menos, alguns dos referidos corpos alongados de multifilamentos da referida folha fibrosa não são unidos, ligados ou fundidos uns com os outros.

[00056] Embora essas formas de realização básicas descritas acima sejam as mais preferidas, várias outras formas de realização estão dentro da divulgação, desde que em qualquer tecido de folha fibrosa múltipla, os componentes não sejam laminados, aderidas ou fundidos ou, de outro modo, unidos por adesivos ou termicamente uns com os outros. Por exemplo, um material fibroso de múltiplas folhas da divulgação pode compreender híbridos que combinem com uma ou mais folhas fibrosas tecidas com uma ou mais folhas fibrosas não tecidas. Em um exemplo alternativo, os tecidos da divulgação podem ser formados com corpos alongados compreendendo fibras ou fitas de baixa resistência à tração, em vez de fibras ou fitas de alta tenacidade, ou com uma combinação de corpos alongados com alta tenacidade e corpos alongados de baixa tenacidade (por exemplo, uma primeira folha de corpos de alta tenacidade costurada em conjunto com uma segunda folha de corpos de baixa tenacidade, ou em que cada folha compreenda uma combinação de corpos de baixa tenacidade e corpos de alta tenacidade). A este respeito, como aqui utilizado, uma "fibra de baixa tenacidade" é aquela que tem uma tenacidade inferior a 7 g/denier. O primeiro material fibroso é formado a partir de fibras com uma resistência à tração menor do que as fibras que formam o segundo material fibroso. Exemplos de fibras de baixa tenacidade incluem, de forma não exclusiva, fibras de náilon, fibras de poliéster, fibras de polipropileno, fibras de poliolefina de baixa tenacidade ou uma combinação dessas. Preferidas são fibras de náilon, incluindo fibras de náilon com denier baixo (aproximadamente 30-100 denier) e fibras de náilon com alto denier (aproximadamente 400-1500 denier). São particularmente preferidas fibras de náilon com um denier de 400 a 2000 denier, mais de preferência, de cerca de 500 a cerca de 1500 denier, e mais de preferência, de cerca de 500 a cerca de 1000 denier.

[00057] Uma vez que todas as folhas fibrosas individuais desejadas são formadas, todas as folhas são sobrepostas uma sobre a outra, de forma coextensiva, para formar uma pilha, seguido, de maneira opcional, por fixação mecânica das folhas, umas com as outras, como por costura ou por puncionamento com agulha das folhas fibrosas em conjunto, na direção z. Folhas fibrosas feltradas podem ser consolidadas, de forma mecânica, por costura ou puncionamento com agulha, mas também podem ser formadas sobre outras camadas (tecidas, UD não tecidas ou feltradas não tecidas) por meios conhecidos, como o emaranhamento, entrelaçamento a ar, “spin lacing” ou similares. Destes, os métodos preferidos são costura ou puncionamento com agulhas.

[00058] De acordo com a divulgação, qualquer método de costura convencionalmente conhecido pode ser utilizado em todas as formas de realização da divulgação, usando quaisquer corpos de costura úteis, desde que, pelo menos, dois corpos alongados (pontas) sejam posicionados dentro de cada ponto. Os corpos de costura úteis incluem, de forma não exclusiva, todas as fibras e fitas aqui descritas, quando úteis para formar as folhas fibrosas de alta tenacidade, particularmente fibras SPECTRA® UHMWPE de alta resistência, bem como fibras de baixa tenacidade, como fibras de náilon. Embora qualquer método convencional de costura seja útil no presente documento, são particularmente preferidas as técnicas de costura e fios de costura descritos nas patentes de propriedade conjunta dos E.U.A. 6.841.492 e 7.073.538, que são aqui incorporadas por referência, na medida que são compatíveis com o presente documento, desde que a costura seja conduzida para posicionar, pelo menos, dois corpos alongados (pontas) dentro de cada ponto. Como descrito nessas patentes, na presente divulgação, dois conjuntos separados de fios de linha podem ser intercalados com uma primeira e uma segunda folha de fibras, com um conjunto de fios de linha dispostos, de maneira transversal, e intercalados com os corpos alongados da primeira folha, e o segundo o conjunto de fios de linha sendo disposto, de maneira transversal, e intercalado com os corpos alongados da segunda folha.

[00059] Como nas patentes dos EUA 6.841.492 e 7.073.538, é mais preferível, aqui, que os corpos alongados que formam a primeira folha fibrosa e a segunda folha fibrosa tenham uma tenacidade de, pelo menos, o dobro da tenacidade dos corpos alongados de cada conjunto de fios (ou seja, aqui referido como os terceiros corpos alongados), que interligam a primeira folha fibrosa com a segunda folha fibrosa, e que os corpos alongados, que formam a primeira folha fibrosa e a segunda folha fibrosa, possuam no máximo cerca de metade do percentual de alongamento à ruptura dos referidos terceiros corpos alongados. Esses terceiros corpos alongados servem para manter os corpos das primeira e segunda folhas fibrosas em posição antes da compressão. Sob compressão, os terceiros corpos alongados serão esticados, como os primeiro e/ou segundo corpos alongados dispostos, de maneira transversal, são expandidos, respectivamente. O alto alongamento à ruptura impede que os fios rompam, permitindo seu esticamento para facilitar a expansão do filamento dos corpos alongados de maior tenacidade e mantendo a integridade mecânica do conjunto de folhas interligadas. Em um compósito com resistência balística, isso também é benéfico, pelas razões expostas nas patentes dos EUA 6.841.492 e 7.073.538.

[00060] Os terceiros corpos alongados preferidos incluem os descritos nas patentes dos EUA 6.841.492 e 7.073.538, incluindo fibras formadas a partir de poliamidas, poliésteres, álcool polivinílico, poliolefinas, poliacrilonitrila, poliuretano, acetato de celulose, algodão, lã e copolímeros e suas misturas. Mais de preferência, os terceiros corpos alongados são selecionados do grupo que consiste em náilon 6, náilon 66, tereftalato de polietileno (PET), naftalato de polietileno, (PEN), tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de politrimetileno (PTT), polipropileno, álcool polivinílico e poliuretano. Particularmente preferidas são fibras de álcool polivinílico e fibras de poliuretano. As fibras de poliuretano adequadas são as conhecidas na técnica como fibras de elastano ou fibras de spandex, que são comercialmente disponibilizadas, por exemplo, pela DuPont sob a marca LYCRA®. Os terceiros corpos alongados podem ser compreendidos por fibras elastoméricas ou fibras grampo.

[00061] De acordo com a divulgação, após as múltiplas folhas fibrosas serem, de forma opcional, interligadas mecanicamente através dos meios desejados, para formar um conjunto de folhas, o conjunto de folhas é prensado a uma temperatura elevada, isto é, de cerca de 270 °F (132,2 °C) a cerca de 320 °F (150 °C), embora, mais de preferência, sendo mantida a baixa pressão, isto é, não superior a 500 psi (cerca de 3447 kPa). A maior expansão de filamentos pode ser alcançada em altas temperaturas, do que em baixas temperaturas, mas temperaturas mais elevadas são conhecidas por danificar as fibras e reduzir suas propriedades de elasticidade. Para as fibras de polietileno de peso molecular ultra elevado, em particular, que têm um ponto de fusão de aproximadamente 130 °C a 136 °C (266° F a 276,8 °F), acreditava-se, anteriormente, que as fibras seriam danificadas quando aquecidas acima de 130 °C. No entanto, descobriu-se, inesperadamente, que fibras de UHMWPE podem ser efetivamente expandidas a temperaturas até cerca de 150 °C, quando são limitadas, de preferência de forma contínua, quando estando sob tensão constante, e prensadas a baixa pressão, isto é, aquecidas enquanto sob tensão e sendo comprimidas sob uma pressão de compressão não mais de 500 psi (cerca de 3447 kPa), sem perder a orientação das cadeias moleculares e deteriorar as propriedades de elasticidade da fibra/ fita. Pressões de compressão mais altas, acima de 500 psi, como de 500 psi a 1000 psi ou até 1000 psi, ou mais de 1000 psi, podem, de forma opcional, ser usadas para alcançar a expansão da fibra, mas em maiores pressões, aumenta o risco de danificar as fibras, e melhores resultados são alcançados abaixo de 500 psi, mais de preferência, abaixo de 400 psi, mais de preferência, abaixo de 300 psi e, mais de preferência, abaixo de 250 psi. A expansão melhorada do filamento, obtida por este método, minimiza, de forma efetiva, o espaçamento entre corpos alongados adjacentes, particularmente quando uma pluralidade de corpos adjacentes não são conectados uns aos outros, e são capazes de se mover livremente dentro da folha fibrosa, permitindo, assim, a fabricação de um material fibroso com muito baixa, ou nenhuma, porosidade. A baixa pressão também evita que as folhas fibrosas se fundam ou, de outra forma, se liguem umas às outras, o que facilita ainda mais a expansão do filamento.

[00062] A Fig. 3 e a Fig. 4 ilustram dois métodos preferidos de compressão das fibras. No método da Fig. 3, o conjunto de folhas fibrosas 10 é rebobinado a partir de um primeiro rolo de armazenamento 22 e prensado entre um primeiro conjunto de rolos de tensão aquecidos 26, em que os corpos alongados de multifilamentos são expandidos e reduzem as lacunas entre os corpos alongados adjacentes, formando um material com baixa, ou nenhuma porosidade, como mostrado. O material com baixa/ nenhuma porosidade é, então, rebobinado em um segundo rolo de armazenamento 24. A Fig. 4 ilustra uma forma de realização que usa um segundo conjunto de rolos de tensão aquecidos 28, antes de rebobinar o material no rolo de armazenamento 24, de modo que o material fibroso seja prensado duas vezes antes de rebobinar. Os rolos de tensão aquecidos são, de preferência, aquecidos a uma temperatura de 270 °F (132,2 °C) a cerca de 320 °F (150 °C), mais de preferência, cerca de 280 °F (137,8 °C) a cerca de 302 °F (150 °C), e mais de preferência, de cerca de 290 °F (143,3 °C) a cerca de 302 °F (150 °C). A temperatura mais adequada irá depender do ponto de fusão do polímero usado para formar os corpos alongados com alta tenacidade. Os rolos aquecidos exercem pressão sobre as folhas fibrosas interligadas, pressionando as folhas a uma pressão de cerca de 50 psi (344,7 kPa) a cerca de 500 psi (3447 kPa), mais preferencialmente, de cerca de 200 psi (1379 kPa) a cerca de 500 psi (3447kpa), ainda mais preferencialmente, de cerca de 300 psi (2068 kPa) a cerca de 500 psi (3447 kPa) e, mais preferencialmente, de cerca de 400 psi (2758 kPa) a cerca de 500 psi (3447 kPa).

[00063] A velocidade, na qual o material fibroso passa através dos rolos será determinada por um perito na técnica, mas será tipicamente a uma velocidade de cerca de 1 metro/ minuto a cerca de 100 metros/ minuto, mais de preferência, de cerca de 2 metros/ minuto a cerca de 50 metros/ minuto, ainda mais de preferência, de cerca de 3 metros/ minuto a cerca de 50 metros/ minuto, ainda mais de preferência, de cerca de 4 metros/ minuto a cerca de 30 metros/ minuto e, mais de preferência, de cerca de 5 metros/ minuto a cerca de 20 metros/ minuto. A velocidade, pressão e temperatura selecionadas devem ser suficientes para evitar que a primeira folha fibrosa e a referida segunda folha fibrosa sejam laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas às outras, de modo que a expansão da fibra seja maximizada. Essas formas de realização são apenas exemplificativas e podem ser utilizados rolos de tensão adicionais aquecidos ou não aquecidos, como determinado por um perito na técnica. As folhas fibrosas interligadas também podem ser passadas através dos rolos 26 ou rolos 26 e 28 várias vezes, até se obter o grau desejado de expansão do filamento. O material fibroso prensado é, de preferência, arrefecido abaixo de 130 °C, antes de ser enrolado no segundo rolo de armazenamento 24.

[00064] Formas de compressão alternativas também podem ser adequadas, conforme determinado por um perito na técnica, ao manter as temperaturas e os intervalos de pressão especificados. Por exemplo, o conjunto de folhas fibrosas interligadas pode ser comprimido numa prensa de placa convencional entre duas placas aquecidas, como ilustrado na Fig. 5. Nesta forma de realização, as placas são, de preferência, aquecidas a uma temperatura de até 150,0 °C e uma pressão de até cerca de 500 psi (cerca de 3447 kPa). Os tempos adequados para permanência na prensa de pratos devem ser determinados por peritos na técnica, mas, em geral, vai variar entre cerca de 30 segundos e cerca de 3 minutos. O tempo de permanência é suficiente para evitar que a primeira folha fibrosa e a referida segunda folha fibrosa sejam laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas às outras, de modo que a expansão da fibra seja maximizada.

[00065] Prensar as fibras ou fitas de multifilamento sob as condições acima faz com que os filamentos se expandam lateralmente, achatando os corpos alongados em estruturas mais finas, onde eles são reduzidos em espessura e aumentados em largura. A este respeito, onde os corpos alongados são fibras de multifilamento, as fibras, antes da pressão, são aqui referidas como fibras precursoras com uma relação de aspecto de Ari, e as fibras, após a prensagem, são aqui referidas como fibras finais com uma relação de aspecto de ARf. Fibras precursoras da primeira folha fibrosa têm uma relação de aspecto de 1Ari e as fibras finais prensadas têm uma relação de aspecto de 1ARf, fibras precursoras da segunda folha fibrosa têm uma relação de aspecto de 2ARi e fibras finais prensadas têm uma relação de aspecto de 2ARf etc.. Nas formas de realização preferidas da divulgação, quando as folhas fibrosas são formadas a partir de fibras de multifilamentos, no material fibroso prensado, cada uma das primeira e segunda fibras de multifilamento, e as fibras de multifilamentos de cada folha adicional, opcional, de preferência tem uma ARf de, pelo menos, 2:1. Mais de preferência, em cada uma das folhas fibrosas que compreendem fibras de multifilamentos, cada uma das fibras de multifilamentos tem uma ARf (relação de aspecto após a pressão) de, pelo menos, duas vezes a ARi (relação de aspecto antes da pressão). Ainda mais de preferência, as fibras de multifilamentos de cada folha fibrosa têm uma ARi de cerca de 1:1 a cerca de 2:1 e uma ARf de cerca de 2:1 a cerca de 4:1. Ainda mais de preferência, a ARf é, pelo menos, cinco vezes a ARi, para cada uma das fibras de multifilamentos, e mais de preferência, a ARi é de cerca de 1:1 a cerca de 2:1, e a ARf é maior que cerca de 10:1 para cada uma das fibras de multifilamentos de cada folha fibrosa.

[00066] Quando os corpos alongados são fitas fibrosas, as fitas fibrosas de multifilamentos são aqui referidas como tendo uma relação de aspecto transversal, antes da prensagem ARit e depois da prensagem ARft. A ARit de cada fita é, pelo menos, 3:1, que preferencialmente é, pelo menos, duplicada por prensagem para obter uma ARft de, pelo menos, 6:1. Mais de preferência, a ARft de cada fita fibrosa é, pelo menos, cinco vezes a ARit.

[00067] Nas formas de realização mais preferidas, as fibras são suficientemente expandidas para eliminar espaço entre os corpos, de modo que não existam lacunas entre os corpos alongados de multifilamentos imediatamente adjacentes, reduzindo, assim, a porosidade do material fibroso o máximo possível. Se desejado, tal como se for necessária, a resistência contra penetração de água, as propriedades de barreira do material fibroso também podem ser suplementadas pela aplicação de uma película polimérica a uma ou a cada uma das superfícies da primeira folha fibrosa e/ou da segunda folha fibrosa, e/ou quaisquer outras folhas fibrosas, após a etapa de pressão/ compressão. Nessas formas de realização, películas poliméricas, particularmente preferidas, incluem, não exclusivamente, camadas políméricas termoplásticas, incluindo poliolefinas, poliamidas, poliésteres (particularmente tereftalato de polietileno (PET) e copolímeros de PET), poliuretanos, polímeros de vinil, copolímeros de etileno e álcool vinílico, copolímeros de etileno octano, copolímeros de acrilonitrila, polímeros de acrílico, polímeros de vinil, policarbonatos, poliestirenos, fluoropolímeros e similares, bem como copolímeros e misturas dos mesmos, incluindo acetato de vinil etileno (EVA) e ácido acrílico de etileno. Dessas, são preferidas as camadas de poliolefina e poliamida. A poliolefina preferida é um polietileno. Exemplos não limitativos de polietilenos úteis são polietilenos de baixa densidade (LDPE), polietileno linear de baixa densidade (LLDPE), polietileno de média densidade (MDPE), polietileno linear de média densidade (LMDPE), polietileno linear de muito baixa densidade (VLDPE), polietileno linear de ultrabaixa densidade (ULDPE), polietileno de alta densidade (HDPE) e os copolímeros e suas misturas. Tais camadas poliméricas termoplásticas são, de preferência, muito finas, tendo espessuras de camada preferidas de cerca de 1 μm a cerca de 250 μm, mais de preferência, de cerca de 5 μm a cerca de 25 μm e, mais de preferência, de cerca de 5 μm a cerca de 9 μm. Embora essas espessuras sejam preferidas, deve ser entendido que outras espessuras podem ser produzidas para satisfazer uma necessidade específica, e ainda incidir no escopo da presente invenção. Essas camadas poliméricas termoplásticas podem ser coladas às superfícies de compósitos usando técnicas bem conhecidas, como laminação térmica, antes, durante ou após a mesclagem em conjunto faz camadas de material fibroso ou folhas fibrosas individuais. Normalmente, a laminação é feita através do posicionamento das camadas individuais, umas sobre as outras, sob condições de calor e pressão suficientes para fazer com que as camadas se combinem formando uma estrutura unitária. A laminação pode ser realizada a temperaturas que variam de cerca de 95°C a cerca de 175°C, de preferência, de cerca de 105°C a cerca de 175°C, a pressões que variam de cerca de 5 psig (0,034 MPa) a cerca de 100 psig (0,69 MPa), durante cerca de 5 segundos a cerca de 36 horas, de preferência, de cerca de 30 segundos a cerca de 24 horas. Essas camadas poliméricas termoplásticas podem ser, de forma alternativa, coladas às superfícies de compósitos com fibras coladas ou derretidas a quente, como deve ser compreendido por um perito na arte. Adicionalmente, como uma alternativa a uma película polimérica, uma ou mais superfícies de uma camada de material fibroso podem ser revestidas com revestimento protetor, como um revestimento que fornece propriedades repelentes à água. Revestimentos adequados incluem, de forma não exclusiva, borracha natural, cloreto de polivinil, poliuretano, elastômeros de silicone, fluoropolímeros e ceras, como deve ser determinado por um perito na técnica. Revestimentos poliméricos resistentes à água, particularmente preferidos incluem, de forma não exclusiva, revestimentos à base de fluoropolímeros, como agentes repelentes à água OLEOPHOBOL™ comercialmente disponibilizados pela Huntsman LLC de Salt Lake City, Utah, e revestimentos de poliuretano.

[00068] Os materiais fibrosos com baixa/ nenhuma porosidade aqui formados têm, preferencialmente, baixas densidades de área, tornando-os mais úteis em aplicações industriais do que em aplicações de blindagem. Em formas de realização preferidas, os materiais fibrosos com baixa/ nenhuma porosidade da divulgação têm uma densidade de área de cerca de 0,1 lb/pé2 (psf) (0,488 kg/m2) (ksrn) a cerca de 1,0 psf (4,88 ksm), mais de preferência, de 0,2 psf a cerca de 0,9 psf (0,4392 ksm), ainda mais de preferência, de cerca de 0,3 psf (1,464 ksm) a cerca de 0,8 psf (3,904 ksm), e mais de preferência, de cerca de 0,4 psf (1,952 ksm) a cerca de 0,6 psf (2,928 ksm).

[00069] Os materiais fibrosos com baixa/ nenhuma porosidade resultantes da divulgação são úteis numa vasta gama de aplicações, mas são particularmente úteis para a fabricação de artigos leves e não blindados, em que se deseja resistência à abrasão e baixa/ nenhuma porosidade, como bolsas de ar, cortinas de ar, tecidos marítimos, pano de vela, material para telhados, marquises, faixas, bandeiras, toldos, materiais de revestimento, roupas de cama, cortinas, móveis, tendas, pára- quedas, lonas, mangas, materiais de paisagismo, materiais de controle de drenagem e erosão, correias transportadoras, fita adesiva sensível à pressão, bagagem, mochilas, bolsas de equipamentos, roupas para ar livre, como capas de chuva e proteção contra vento, vestimentas esportivas, como vestuário de esqui, vestuário de ciclismo e roupa de banho, roupas militares, roupas de trabalho, sapatos, botas etc..

[00070] Os seguintes exemplos não limitativos servem para ilustrar formas de realização preferidas da divulgação:

EXEMPLO 1

[00071] São fornecidas duas folhas de tecido tecido (tafetá) de 1200 denier, são fornecidas fibras de polietileno de peso molecular ultra elevado SPECTRA® S900, cada tecido com uma contagem de pontos de 21 x 21 pontas por polegada e uma densidade de área da fibra de 7 oz/yd2. Nenhum tecido é revestido com um ligante polimérico, ou seja, o teor de fibra é 100%. Os tecidos são cortados para ter dimensões de 40 cm x 40 cm e as folhas são, então, empilhadas umas sobre as outras, de forma coextensiva, e colocadas centralmente entre duas placas de aço de 45 cm x 45 cm, cobertas com papel descartável. As placas de aço são transferidas para uma prensa hidráulica aquecida com placas mantidas a 138 °C. A prensa é fechada e uma pressão de 15 bar é aplicada por 15 minutos. Após 15 minutos, a prensa é trocada para um ciclo de resfriamento, trocando para água gelada. Uma vez que as placas de pressão atingem 65 °C, a prensa é aberta, as placas de aço são removidas e a amostra de tecido é liberada. O tecido resultante tem lacunas fechadas entre as fibras, e também fornece durabilidade suficiente para usá-lo, em seu estado atual ou para processamento secundário, mas as folhas não são laminadas, aderidas ou termicamente fundidas entre si.

EXEMPLO 2

[00072] É fornecida uma folha do tecido tecido SPECTRA® S900 do Exemplo 1. Também é fornecida uma folha de tecido tecido (tafetá) de 375 denier, fibras de polietileno de peso molecular ultra elevado SPECTRA1 ® 1000 (54 x 54 pontas por polegada, 2,9 oz/yd2 densidade de área da fibra). Nenhum tecido é revestido com um ligante polimérico, ou seja, o teor de fibra é 100%. Cada folha de tecido é cortada para ter dimensões de 40 cm x 40 cm e elas são costuradas em conjunto com fio num padrão quadrado (grade 1" x 1") com fibras de poliamida (náilon 6). As folhas são, então, empilhadas umas sobre as outras, de maneira coextensiva, e colocadas centralmente entre duas placas de aço de 45 cm x 45 cm, cobertas com papel descartável e prensadas nas mesmas condições do Exemplo 1. O produto de tecido resultante tem as lacunas fechadas entre os dois estilos de tecido SPECTRA® e também fornece durabilidade suficiente para usá-lo, no estado atual, ou para processamento secundário, mas as folhas não são laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas com as outras.

EXEMPLO. 3

[00073] É fornecida uma folha do tecido tecido SPECTRA® S900 do Exemplo 1. Também é fornecida uma folha de feltro não tecido, orientada de forma aleatória de 1200 denier, fibras de grampo de polietileno de peso molecular ultra-elevado SPECTRA® S900, cortadas em três polegadas de comprimento (7 oz/yd2). Cada folha de tecido é cortada para ter dimensões de 40 cm x 40 cm e as folhas são, então, empilhadas umas sobre as outras, de forma coextensiva, e colocadas centralmente entre duas placas de aço de 45 cm x 45 cm, cobertas com papel descartável e prensadas nas mesmas condições do Exemplo 1. O produto de tecido resultante tem as lacunas fechadas entre os dois estilos do tecido SPECTRA®, e também fornece durabilidade suficiente para usá-lo, no seu estado atual, ou para processamento secundário, mas as folhas não são laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas com as outras.

EXEMPLO 4

[00074] É fornecida uma única folha de tecido tecido SPECTRA® S900 do Exemplo 1. A folha é, então, costurada com fio em um padrão quadrado (grade de 1"x 1") com fibras de bloco segmentadas com poliuretano (marca LYCRA®, comercialmente disponibilizada pela DuPont de Wilmington, DE). Também é fornecida uma camada de película de polietileno de baixa densidade linear, que tem dimensões de 40 cm x 40 cm. O tecido tecido é cortado para ter dimensões de 40 cm x 40 cm. Em seguida, a película e o tecido são empilhados uns sobre os outros, de forma coextensiva, e colocados centralmente entre duas placas de aço de 45 cm x 45 cm, cobertas com papel descartável e prensados nas mesmas condições do Exemplo 1. O produto de tecido resultante tem as lacunas fechadas entre dois estilos de tecido SPECTRA®, e também fornece durabilidade suficiente para usá-lo, no estado atual, ou para processamento secundário.

EXEMPLO 5

[00075] É fornecida uma folha do tecido tecido SPECTRA® S900 do Exemplo 1. Também é fornecida uma camada de um tecido unidirecional, não tecido, que compreende duas folhas dobradas de 375 denier, fibras de polietileno de peso molecular ultra- elevado SPECTRA® 1000 (dobradas em 0°/90°). As duas folhas do tecido não tecido são ligadas por costura junto com fibras de álcool polivinílico e a combinação tem uma densidade de área de 1,5 oz/yd2. Cada tecido é cortado para ter dimensões de 40 cm x 40 cm e as folhas são, então, empilhadas umas sobre as outras, de forma coextensiva, e colocadas centralmente entre duas placas de aço de 45 cm x 45 cm cobertas com papel descartável e prensadas nas mesmas condições do Exemplo 1. O produto de tecido resultante tem as lacunas fechadas entre os dois estilos de tecido SPECTRA®, e também fornece durabilidade suficiente para usá-lo, em seu estado atual, ou para processamento secundário, mas as folhas não são laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas com as outras.

[00076] Embora a presente invenção tenha sido particularmente ilustrada e descrita com referência a formas de realização preferidas, deve ser facilmente percebido pelos peritos na técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas, sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Pretende-se que as reivindicações sejam interpretadas para cobrir a forma de realização divulgada, as alternativas que foram descritas acima e todos os equivalentes a elas.

Claims

1. MATERIAL FIBROSO, caracterizado por compreender: primeira folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de primeiros corpos alongados de multifilamentos, em que, pelo menos, alguns dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos não são unidos, ligados ou fundidos uns com os outros, cada um dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos tendo uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; segunda folha fibrosa e coextensiva com a referida primeira folha fibrosa, a referida segunda folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de segundos corpos alongados de multifilamentos, em que, pelo menos, alguns dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos não são unidos, ligados ou fundidos uns com os outros, cada uma das referidas segundas fibras de multifilamentos com uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; em que a referida primeira folha fibrosa e a referida segunda folha fibrosa não são laminadas umas as outras, adesivamente unidas umas as outras com um adesivo, ou termicamente fundidas umas com as outras; e no qual cada dos primeiros corpos alongados de multifilamentos compreendem primeiras fibras de multifilamentos com uma relação de aspecto transversal (1ARf) de, pelo menos, 2:1, e cada um dos referidos segundos corpos alongados de multifilamentos compreender as segundas fibras de multifilamentos com uma relação de aspecto transversal (2ARf) de, pelo menos, 2:1.

2. MATERIAL FIBROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender, pelo menos, um primeiro conjunto de fios, que interliga a primeira folha fibrosa com a segunda folha fibrosa, o referido primeiro conjunto de fios compreendendo uma pluralidade de terceiros corpos alongados.

3. MATERIAL FIBROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as referidas primeiras fibras de multifilamento serem formadas a partir de primeiras fibras precursoras de multifilamento com uma relação de aspecto de 1ARi, e as ditas segundas fibras de multifilamento serem formadas a partir das segundas fibras precursoras de multifilamento com uma relação de aspecto de 2ARi, em que 1ARf é, pelo menos, duas vezes 1ARi, e em que 2ARf é, pelo menos, duas vezes 2ARi.

4. MATERIAL FIBROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 1ARi ser de cerca de 1:1 a cerca de 2:1, e 1ARf ser de cerca de 2:1 a cerca de 4:1, e em que 2ARi é de cerca de 1:1 a cerca de 2:1, e 2ARf é de cerca de 2:1 a cerca de 4:1.

5. MATERIAL FIBROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 1ARf ser, pelo menos, cinco vezes 1ARi, e por 2ARf ser, pelo menos, cinco vezes 2ARi.

6. MATERIAL FIBROSO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelos terceiros corpos alongados compreenderem as terceiras fibras, e em que cada uma das referidas primeiras fibras de multifilamento e as referidas segundas fibras de multifilamento tem uma tenacidade de, pelo menos, duas vezes a tenacidade das terceiras fibras, e em que cada uma das referidas terceiras fibras tem um alongamento à ruptura de, pelo menos, o dobro do alongamento à ruptura das referidas primeiras fibras de multifilamento e as referidas segundas fibras de multifilamento, e no qual cada das referidas primeiras fibras de multifilamento e referidas segundas fibras de multifilamentos serem revestidas com um material ligante polimérico, em que referido material ligante polimérico compreende 10% em peso ou menos do material fibroso.

7. MATERIAL FIBROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por não haver lacunas entre os primeiros corpos alongados de multifilamento adjacentes, e por não haver lacunas entre os segundos corpos alongados de multifilamento adjacentes, e em que a referida primeira folha fibrosa e a referida segunda folha fibrosa são não tecidas.

8. MATERIAL FIBROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por referida primeira folha fibrosa e referida segunda folha fibrosa serem não tecidas.

9. MATERIAL FIBROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos alguns corpos adjacentes imediatos dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamento não serem conectados, unidos ou fundidos uns aos outros de modo que eles não são limitados em relação um ao outro e, portanto, podem se mover livremente quando dentro da primeira folha fibrosa, e no qual pelo menos alguns corpos imediatamente adjacentes dos referidos segundos corpos alongados de multifilamento não serem conectados, unidos ou fundidos uns aos outros de modo que eles não são limitados em relação um ao outro e, portanto, podem se mover livremente quando dentro da segunda folha fibrosa.

10. PROCESSO PARA FORMAR O MATERIAL FIBROSO, caracterizado por compreender: a) fornecer uma primeira folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de primeiros corpos alongados de multifilamentos, dispostos em uma matriz paralela, plana, cada um dos referidos primeiros corpos alongados de multifilamentos com uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; b) fornecer uma segunda folha fibrosa compreendendo uma pluralidade de segundos corpos alongados de multifilamentos, dispostos em uma matriz paralela, plana, cada um dos referidos corpos alongados de multifilamentos tendo uma tenacidade de, pelo menos, cerca de 7 g/denier, e um módulo de elasticidade inicial de, pelo menos, cerca de 150 g/denier; c) posicionar a primeira folha fibrosa, de forma coextensiva, com a segunda folha fibrosa e, em seguida, de forma opcional, fixar mecanicamente a primeira folha fibrosa e a segunda folha fibrosa, uma à outra, formando, desse modo, um conjunto de folhas; d) após isso, aquecer o conjunto de folhas a uma temperatura de cerca de 270 °F (132,2 °C) a cerca de 302 °F (150 °C), e prensar o conjunto de folhas em uma prensa, de maneira simultânea ou subsequente, ao referido aquecimento, a uma pressão abaixo de 500 psi (cerca de 3447 kPa), fazendo, desse modo, com que os filamentos dos referidos corpos alongados de multifilamentos se expandam, de modo que as bordas longitudinais dos corpos alongados de multifilamentos adjacentes, em cada respectiva folha fibrosa, sejam colocadas em contato umas com as outras; e e) De forma opcional, permitir que o conjunto aquecido de folhas arrefeça, em que a referida primeira folha fibrosa e a referida segunda folha fibrosa não são laminadas, aderidas ou termicamente fundidas umas com as outras; e no qual cada dos primeiros corpos alongados de multifilamentos compreendem primeiras fibras de multifilamentos com uma relação de aspecto transversal (1ARf) de, pelo menos, 2:1, e cada um dos referidos segundos corpos alongados de multifilamentos compreender as segundas fibras de multifilamentos com uma relação aspecto transversal (2ARf) de, pelo menos, 2:1.