BR112020001696A2 - pacote e artigo resistentes a pontas afiadas - Google Patents

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BR112020001696A2
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BR112020001696-9A
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Yunzhang Wang
Heather J. Hayes
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Milliken & Company
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Abstract

A presente invenção refere-se a um pacote resistente a pontas afiadas contendo uma bolsa, um primeiro agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas e uma camada deslizante. Cada uma das camadas têxteis dentro do primeiro agrupamento de camadas têxteis contém uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçadas com uma tenacidade de cerca de 14 ou mais gramas por Denier. A camada de deslizamento tem uma espessura inferior a cerca de 0,1 mm, uma rigidez inferior a cerca de 0,01 N-m e um coeficiente de atrito estático (COF) entre a camada de deslizamento e o segundo lado do primeiro agrupamento inferior a cerca de 0,40. A bolsa essencialmente encapsula totalmente o agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas e a camada de deslizamento, e camada de deslizamento e a superfície interna da bolsa estão em contato direto e íntimo. Um artigo que contém o pacote também é descrito.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PACO- TE E ARTIGO RESISTENTES A PONTAS AFIADAS".
CAMPO DA INVENÇÃO
[001] O presente pedido é direcionado para pacotes e artigos re- sistentes a pontas afiadas, como coletes resistentes a pontas afiadas.
FUNDAMENTOS
[002] Polícia, agentes penitenciários, pessoal de segurança e até indivíduos particulares têm uma necessidade crescente de proteção contra ameaças de pontas afiadas que ofereça boa proteção ao mes- mo tempo em que é leve e mais barato É um objetivo principal forne- cer uma estrutura leve e flexível que resista à penetração de ameaças semelhantes a pontas afiadas.
BREVE RESUMO DA INVENÇÃO
[003] Um pacote resistente a pontas afiadas contendo uma bolsa, um primeiro agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afi- adas e uma camada deslizante. Cada uma das camadas têxteis do primeiro agrupamento de camadas têxteis contém uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçadas com uma tenacidade de cerca de 5 ou mais gramas por Denier. Pelo menos uma parte das camadas têxteis resis- tentes a pontas afiadas compreende cerca de 10% em peso ou me- nos, com base no peso total da camada têxtil resistente a pontas afia- das, de um revestimento compreendendo uma pluralidade de partícu- las com um diâmetro de cerca de 20 μm ou menos em pelo menos uma das superfícies da camada têxtil resistente a pontas afiadas.
[004] A camada de deslizamento tem uma rigidez inferior a cerca de 0,01 N-m e um coeficiente de atrito estático (COF) entre a camada de deslizamento e o segundo lado do primeiro agrupamento inferior a cerca de 0,40. A bolsa encapsula o agrupamento de camadas têxteis e camada de deslizamento. Um artigo que contém o pacote também é descrito.
[005] Um pacote resistente a pontas afiadas contendo uma bolsa, um primeiro agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afi- adas e uma camada deslizante. Cada uma das camadas têxteis dentro do primeiro agrupamento de camadas têxteis contém uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçadas com uma tenacidade de cerca de 5 ou mais gramas por Denier. A camada de deslizamento tem uma espes- sura inferior a cerca de 0,1 mm, uma rigidez inferior a cerca de 0,01 N- m e um coeficiente de atrito estático (COF) entre a camada de desli- zamento e o segundo lado do primeiro agrupamento inferior a cerca de 0,40. A bolsa essencialmente encapsula totalmente o agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas e a camada de desliza- mento e a camada de deslizamento e a superfície interna da bolsa es- tão em contato direto e íntimo. Um artigo que contém o pacote tam- bém é descrito.
[006] Um pacote resistente a pontas afiadas contendo uma bolsa, um primeiro agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afi- adas, em que a superfície interna da bolsa tem um coeficiente de atrito estático entre a superfície interna da bolsa e o segundo lado do primei- ro agrupamento inferior a aproximadamente 0,40. Cada uma das ca- madas têxteis dentro do primeiro agrupamento de camadas têxteis contém uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçadas com uma tena- cidade de cerca de 5 ou mais gramas por Denier. Pelo menos uma parte das camadas têxteis resistentes a pontas afiadas compreende cerca de 10% em peso ou menos, com base no peso total da camada têxtil resistente a pontas afiadas, de um revestimento compreendendo uma pluralidade de partículas com um diâmetro de cerca de 20 μm ou menos em pelo menos uma das superfícies da camada têxtil resistente a pontas afiadas. A bolsa essencialmente encapsula totalmente o agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas e a ca- mada de deslizamento e a camada de deslizamento e a superfície in-
terna da bolsa estão em contato direto e íntimo. Um artigo que contém o pacote também é descrito.
[007] Um pacote resistente a pontas afiadas contendo uma bolsa, um primeiro agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afi- adas e um segundo agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas, em que o coeficiente de atrito estático entre o segundo lado do primeiro agrupamento e a superfície interna da bolsa é inferior a cerca de 0,40. Cada uma das camadas têxteis dentro do primeiro e segundo agrupamento de camadas têxteis contém uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçadas com uma tenacidade de cerca de 5 ou mais gramas por Denier. Pelo menos uma parte das camadas têxteis resis- tentes a pontas afiadas compreende cerca de 10% em peso ou me- nos, com base no peso total da camada têxtil resistente a pontas afia- das, de um revestimento compreendendo uma pluralidade de partícu- las com um diâmetro de cerca de 20 μm ou menos em pelo menos uma das superfícies da camada têxtil resistente a pontas afiadas. As camadas têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas do primeiro agru- pamento têm uma densidade de tecelagem entre aproximadamente 20 e 45 fios de urdidura e trama por polegada. As camadas têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas do segundo agrupamento têm uma densi- dade de tecelagem entre aproximadamente 15 e 35 fios de urdidura e trama por polegada. A bolsa essencialmente encapsula totalmente o primeiro e o segundo agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas. Um artigo que contém o pacote também é descrito. De preferência, deve haver fios Denier menores no primeiro agrupamento e fios Denier mais altos no segundo agrupamento. Ao usar os fios De- nier mais altos, o tecido é inerentemente menos caro, mas os fios De- nier mais baixos são benéficos para obter um pacote de peso geral mais baixo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[008] A Figura 1 é uma vista em corte de uma concretização de um pacote resistente a pontas afiadas.
[009] A Figura 2 é uma vista em seção transversal de uma con- cretização do primeiro agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas.
[0010] As Figuras 3A, 3B, e 3C ilustram de forma esquemática a seção transversal de diferentes concretizações das camadas têxteis resistentes pontas afiadas.
[0011] A Figura 4 é uma vista em corte de uma concretização de um pacote resistente a pontas afiadas.
[0012] A Figura 5 é uma ilustração de uma concretização de um artigo que contém um pacote resistente a pontas afiadas.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0013] Como utilizado neste documento, o termo "resistente a pon- tas afiadas" é geralmente usado para se referir a um material que for- nece proteção contra a penetração do material por armas ou objetos pontiagudos, como um picador de gelo ou uma haste feita por um pri- sioneiro. Assim, um material "resistente a pontas afiadas" pode impedir a penetração do material por um objeto como esse ou diminuir o grau de penetração de um objeto em comparação com materiais semelhan- tes, não resistentes a pontas afiadas. De preferência, um material "re- sistente a pontas afiadas" atinge uma classificação de aprovação quando testado contra ameaças da classe de pontas afiadas de Nível 1, de acordo com a Norma 0115.00 (2000) do Instituto Nacional de Justiça (NIJ), intitulada "Resistência à Facada de Couraça Corporal Individual". O termo "resistente a pontas afiadas" também pode se re- ferir a materiais (por exemplo, um composto de acordo com a inven- ção) atingindo uma classificação de aprovação quando testado contra ameaças de nível superior (por exemplo, Nível 2 ou Nível 3).
[0014] Em certas concretizações possivelmente preferidas, a in-
venção também pode ser direcionada a um pacote resistente a pontas afiadas que também possui propriedades de resistência às facas e/ou balísticas.
[0015] Quando uma espiga atinge o primeiro agrupamento de ca- madas têxteis resistentes a pontas afiadas sem uma bolsa, as cama- das têxteis resistentes a pontas afiadas podem se mover livremente e interagir totalmente com a espiga, dissipando energia de maneira efi- caz. Quando as camadas têxteis resistentes a pontas afiadas estão enclausuradas dentro de uma bolsa, o movimento das camadas têxteis resistentes a pontas afiadas é restrito se o coeficiente de atrito entre a superfície interna da bolsa e o segundo lado da camada têxtil resisten- te a pontas afiadas for alto. Como resultado, as camadas têxteis resis- tentes a pontas afiadas não são capazes de interagir totalmente com a espiga para dissipar efetivamente a energia. Quando uma camada deslizante com baixo coeficiente de atrito e/ou quando uma bolsa com uma superfície interna com baixo coeficiente de atrito é usada, a inte- ração entre as camadas têxteis resistentes a pontas afiadas e a super- fície interna da bolsa é reduzida, permitindo que as camadas têxteis resistentes à espiga interajam com a ponta afiada e dissipem a energia de forma mais eficaz.
[0016] Com referência agora à Figura 1, em uma concretização, o pacote 10 resistente a pontas afiadas contém uma bolsa 100 que con- tém o primeiro agrupamento 200 de camadas resistentes a pontas afi- adas 210 e a camada deslizante 300. A bolsa 100 contém uma super- fície interna 100a e uma superfície externa 100b. A bolsa 100 envolve pelo menos parcialmente o primeiro agrupamento 200 de camadas resistentes a pontas afiadas 210 e a camada deslizante 300, mais pre- ferencialmente, envolve e encapsula totalmente o primeiro agrupamen- to 200 de camadas resistentes a pontas afiadas 210 e a camada desli- zante 300.
[0017] Em uma concretização, a bolsa 100 compreende um tecido de bolsa. O têxtil de bolsa pode ser qualquer têxtil adequado, incluindo um tecido, malha ou não tecido. O tecido da bolsa pode ser feito de fibras como poliéster, nylon ou outros materiais comuns de fibra. Pode ser tingido e acabado para conferir cor, resistência à umidade e/ou re- sistência à chama. O tecido pode ser revestido por trás para proporci- onar um desempenho aprimorado na resistência à água, ar ou chama com poliuretano, acrílico ou outros materiais de revestimento posterior. Em outra concretização, a bolsa 100 pode ser uma película polimérica, com ou sem reforços de fibra.
[0018] O primeiro agrupamento de camadas têxteis 200 tem um primeiro lado 200a e um segundo lado 200b. As camadas têxteis resis- tentes a pontas afiadas 210 são de preferência tecidos. Cada camada têxtil resistente a pontas afiadas 210 contém uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçados 212 com uma tenacidade de aproximadamente 5 ou mais gramas por Denier, mais preferencialmente cerca de 8 ou mais, mais preferencialmente aproximadamente 10 ou mais, mais pre- ferencialmente cerca de 14 ou mais, mais preferencialmente 15 ou mais. Em uma concretização preferida, a pluralidade de fios ou fibras 212 tem uma tenacidade de cerca de 10 ou mais gramas por Denier e tem um tamanho inferior a dez Denier por filamento, mais preferenci- almente inferior a 5 Denier por filamento. Em uma concretização, as fibras têm um diâmetro médio inferior a cerca de 20 micrômetros, mais preferencialmente inferior a cerca de 10 micrômetros. As camadas têx- teis resistentes a pontas afiadas 210 podem ter qualquer peso ade- quado. Em certas concretizações possivelmente preferidas, as cama- das têxteis resistentes a pontas afiadas 212 podem ter um peso de aproximadamente 2 a cerca de 10 onças por jarda quadrada (33,5 gramas por metro).
[0019] Para as fibras ou fios entrelaçados nas camadas têxteis re-
sistentes a pontas afiadas 210, uma lista não inclusiva de fibras e fios adequados inclui fibras feitas de polímeros altamente orientados, como fibras de polietileno de peso molecular ultra-alto fiado em gel, fibras de polietileno fiado por fusão, fibras de nylon fiado por fusão, fibras de poliéster fiado por fusão e fibras de polietileno sinterizadas.
As fibras adequadas também incluem aquelas feitas a partir de polímeros de haste rígida, tais como polímeros de haste rígida liotrópica, polímeros de haste rígida heterocíclica e polímeros termotrópicos cristalinos lí- quidos.
As fibras adequadas fabricadas a partir de polímeros de haste rígida liotrópica incluem fibras de aramida, tais como fibras de poli (p- fenilenotereftalamida) e fibras feitas a partir de uma copoliesteronafta- lamida 1: 1 de éter 3,4'-diaminodifenílico e p-fenilenodiamina.
As fibras adequadas feitas a partir de polímeros de haste rígida heterocíclica, como heterocíclicos de p-fenileno, incluem fibras de poli (p-fenileno- 2,6-benzobisoxazol) (fibras PBO), fibras de poli (p-fenileno-2,6- benzobistiazol) (Fibras PBZT) e fibras de poli [2,6-diimidazo [4,5-b: 4 ', 5'-e] piridinileno-1,4- (2,5-di-hidroxi) fenileno] (fibras PIPD). As fibras adequadas feitas a partir de polímeros cristalinos líquidos termotrópi- cos incluem fibras poli (ácido 6-hidroxi-2-naftóico-ácido co-4- hidroxibenzóico). As fibras adequadas também incluem fibras de car- bono, como as produzidas a partir da pirólise em alta temperatura de rayon, poliacrilonitrila e alcatrão de hidrocarbonetos mesomórficos.
Em certas concretizações possivelmente preferidas, os fios ou fibras 113 e 212 compreendem fibras selecionados do grupo que consiste em fi- bras de polietileno de ultra alto peso molecular fiadas em gel, fibras de polietileno fiado por fusão, fibras de nylon fiado por fusão, fibras de poliéster fiado por fusão, fibras de polietileno sinterizadas, fibras de aramida, fibras de PBO, fibras de PBZT, fibras de PIPD, fibras de poli (ácido 6-hidroxi-2-naftóico-ácido co-4-hidroxibenzóico), fibras de car- bono e combinações das mesmas.
Em uma concretização particular-
mente preferida, a camada têxtil resistente a pontas afiadas 210 com- preende fibras de aramida 212. Em outra concretização particularmen- te preferida, a camada que defronta o ataque 110 compreende fibras de aramida 113.
[0020] Em uma concretização, pelo menos uma parte das cama- das têxteis resistentes a pontas afiadas 210 compreende cerca de 10% em peso % ou menos, com base no peso total da camada têxtil, de um revestimento compreendendo uma pluralidade de partículas com um diâmetro de aproximadamente 20 μm ou menos em pelo me- nos um lado da camada têxtil 210. Mais preferencialmente, a plurali- dade de partículas com um diâmetro de cerca de 4 μm ou menos, mais preferencialmente um diâmetro de aproximadamente 2 μm ou menos. Em uma concretização, pelo menos 50% em número das camadas têxteis 210 contêm o revestimento. Em outra concretização, pelo me- nos 75% em número, mais preferivelmente pelo menos aproximada- mente 90% em número das camadas têxteis 210 contêm o revesti- mento. Em outra concretização, cada uma (essencialmente 100% em número) das camadas têxteis 210 contém o revestimento. O primeiro grupo 200 contém preferencialmente pelo menos 2 camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210, mais preferencialmente pelo menos aproximadamente 3 camadas, mais preferencialmente pelo menos cerca de 4 camadas.
[0021] Enquanto a camada têxtil resistente a pontas afiadas 210 é descrita como sendo resistente a pontas afiadas, a camada têxtil 210 também pode ter propriedades resistentes a facas e/ou balísticas.
[0022] Verificou-se que as camadas têxteis resistentes a pontas afiadas tratadas com partículas 210 apresentavam resistência à pene- tração de espiga significativamente mais alta em comparação com a mesma construção de camadas têxteis sem as partículas. Acredita-se que o mecanismo-chave da resistência melhorada à penetração de pontas afiadas do tecido tratado seja interações entre camadas.
[0023] As camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 podem ter qualquer construção adequada. As camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 podem compreender uma pluralidade de fios for- necidos em uma malha ou construção tecida. A construção das cama- das têxteis 210 resiste ao deslizamento das fibras ou fios um após o outro. Alternativamente, as camadas têxteis resistentes a pontas afia- das 210 podem compreender uma pluralidade de fibras fornecidas em uma construção não tecida adequada (por exemplo, um não tecido perfurado por agulha, etc.).
[0024] Para a concretização em que as camadas têxteis resisten- tes a pontas afiadas estão em uma construção tecida, a camada tecida inclui, de preferência, uma multiplicidade de elementos de urdidura e trama entrelaçados de modo que um determinado elemento de trama se estenda em um padrão de cruzamento predefinido acima e abaixo do elemento de urdidura. Um tecido preferido é o tecido liso, onde ca- da elemento de trama passa por cima de um elemento de urdidura e depois passa por baixo do elemento de urdidura adjacente, de maneira repetitiva, por toda a largura da camada têxtil. Assim, os termos "teci- do" e "entrelaçado" devem incluir qualquer construção que incorpore fibras ou fios de formação de interengajamento.
[0025] Como será entendido pelos especialistas na técnica, cada camada têxtil dentro do agrupamento (ou de um agrupamento para o próximo) pode ser fornecida independentemente em cada uma das construções adequadas mencionadas acima. Por exemplo, o primeiro agrupamento 200 pode ter cinco (5) camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 em uma construção de malha e cinco (5) camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 em uma construção tecida. As diferentes construções podem ser agrupadas em conjunto, dispostas em um padrão de repetição ou dispostas de forma aleatória. Em certas concretizações possivelmente preferidas, as camadas têxteis resisten- tes a pontas afiadas 210 compreendem uma pluralidade de fios 212 fornecidos em uma construção tecida. Em uma concretização, as ca- madas têxteis 210 do primeiro grupo de agrupamentos 200 têm uma densidade de tecelagem entre aproximadamente 20 e 45 urdiduras e tramas por polegada, mais preferencialmente entre cerca de 25 e 45 urdiduras e tramas por polegada.
[0026] Em uma concretização, as camadas têxteis de resistência às pontas afiadas 210 têm um fator de firmeza maior do que aproxi- madamente 0,75, conforme definido nas Patentes US 6.133.169 (Chi- ou) e 6.103.646 (Chiou), que são aqui incorporadas por referência. "Fator de firmeza do tecido" e "Fator de cobertura" são nomes dados à densidade do entrelaçamento de um tecido. Fator de cobertura é um valor calculado relacionado à geometria da trama e indicando a por- centagem da área bruta da superfície de um tecido coberto por fios do tecido. A equação usada para calcular o fator de cobertura é a seguin- te (de Weaving: Conversão de fios a Tecido, Lord e Mohamed, publi- cada por Merrow (1982), páginas 141-143): dw =largura do fio de urdidura no tecido df =largura do fio de enchimento no tecido pw = passo dos fios de urdidura (extremos por unidade de comprimen- to) pf = passo dos fios de enchimento dw df Cw  Cf  pw pf total _ area _ obsured Fabric _ Cover _ Factor  Cfab  area _ enclosed ( p w  d w )d f  d w p f C fab  pw p f C fab  (C f  C w  C f C w )
[0027] Dependendo do tipo de tecelagem de um pano, o fator má- ximo de cobertura pode ser bastante baixo, mesmo que os fios do pa- no estejam situados juntos. Dependendo do tipo de tecelagem de um pano, o fator máximo de cobertura pode ser bastante baixo, mesmo que os fios do pano de fundo estejam situados juntos. O fator de fir- meza do tecido é uma medida do aperto de uma trama de tecido em comparação com a firmeza máxima de trama em função do fator de cobertura. actual _ cov er _ factor Fabric _ tightness _ factor  max imum _ cov er _ factor
[0028] Por exemplo, o fator de cobertura máximo possível para um tecido de entrelaçamento simples é 0,75; e um tecido liso com um fator de cobertura real de 0,68 terá, portanto, um fator de firmeza de 0,91. O tecido preferido para a prática desta invenção é o tecido liso.
[0029] Os fios ou fibras 212 das camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 podem compreender quaisquer fibras adequadas. Os fios ou fibras 212 adequados para uso na camada têxtil resistente a pontas afiadas 210 geralmente incluem, mas não estão limitados a es- ses, fios ou fibras de alta tenacidade e alto módulo, que se referem a fios que exibem uma parte relativamente alta de tensão à deformação quando colocados sob tensão. A fim de fornecer proteção adequada contra projéteis balísticos, os fios ou fibras das camadas têxteis resis- tentes a pontas afiadas 210 têm normalmente uma tenacidade de cer- ca de 8 ou mais gramas por Denier. Em certas concretizações possi- velmente preferidas, os fios ou fibras das camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 podem ter uma tenacidade de cerca de 10 ou mais gramas por Denier, mais preferencialmente 15 ou mais gramas por Denier.
[0030] Com referência à Figura 3, que é uma vista ampliada do primeiro agrupamento, pode ser visto que as camadas têxteis resisten- tes a pontas afiadas 210 compreendem um revestimento 215 em pelo menos uma superfície da mesma com um peso de aproximadamente 10% em peso ou menos, com base no peso total da camada têxtil, de um revestimento compreendendo uma pluralidade de partículas com um diâmetro de aproximadamente 20 μm ou menos. Em certas con- cretizações possivelmente preferidas, o revestimento pode penetrar na parte interior da camada têxtil 210 para revestir pelo menos parcial- mente os fios ou fibras 212 da camada têxtil resistente a pontas afia- das 210. A Figura 5A mostra uma camada têxtil resistente a pontas afiadas 210 com o revestimento 215 em ambos os lados e no interior das fibras 212. A Figura 5B mostra uma camada têxtil resistente a pon- tas afiadas 210 com o revestimento 215 aplicado a uma superfície da camada têxtil resistente a pontas afiadas 210. A Figura 5C mostra uma camada têxtil resistente a pontas afiadas 210 com o revestimento 215 em ambos os lados das fibras 212.
[0031] O revestimento 215 aplicado às camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 compreende material particulado (por exemplo, uma pluralidade de partículas). As partículas incluídas no revestimento 215 podem ser quaisquer partículas adequadas, mas preferencialmen- te são partículas com um diâmetro de cerca de 20 μm ou menos, ou de aproximadamente 10 μm ou menos, ou cerca de 1 μm ou menos (por exemplo, 5 cerca de 500 nm ou menos ou cerca de 300 nm ou menos). As partículas adequadas para uso no revestimento incluem, mas não se limitam e elas, partículas de sílica (por exemplo, partículas de sílica pirogenada, partículas de sílica precipitada, partículas de síli- ca coloidal modificadas por alumina, etc.), partículas de alumina (por exemplo, partículas de alumina pirogenada) e combinações das mes- mas. Em certas concretizações possivelmente preferidas, as partículas são compostas de pelo menos um material selecionado do grupo que consiste em sílica pirogenada, sílica precipitada, alumina pirogenada, sílica modificada por alumina, bióxido de zircônio, óxido de titânio, car-
boneto de silício, carboneto de titânio, carboneto de tungstênio, nitreto de titânio, nitreto de silício e similares, e combinações dos mesmos.
Tais partículas também podem ser modificadas na superfície, por exemplo, por enxerto, para alterar as propriedades da superfície, como carga e hidrofobicidade.
As partículas comercialmente disponíveis adequadas incluem, mas não estão limitadas a elas, as seguintes: Alumina pirogênica CAB-O-SPERSE® PG003, que é uma dispersão aquosa de 40% em peso de alumina pirogenada disponível comerci- almente na Cabot Corporation de Boyertown, Pa. (a dispersão tem um pH de 4,2 e um tamanho médio de partícula agregada de cerca de 150 nm); Alumina pirogenada SPECTRAL™ 51, que é um pó de alumina pirogenada disponível comercialmente na Cabot Corporation de Boyer- town, Pa. (o pó tem uma superfície de BET de 55 m2/g e um tamanho médio de partícula agregada de aproximadamente 150 nm); Alumina pirogênica CAB-O-SPERSE® PG008, que é uma dispersão aquosa de 40% em peso de alumina pirogenada disponível comercialmente na Cabot Corporation de Boyertown, Pa. (a dispersão tem um pH de 4,2 e um tamanho médio de partícula agregada de cerca de 130 nm); Alu- mina pirogenada SPECTRAL™81, que é um pó de alumina pirogena- da disponível comercialmente na Cabot Corporation de Boyertown, Pa. (o pó tem uma superfície de BET de 80 m2/g e um tamanho médio de partículas agregadas de aproximadamente 130 nm); Alumina pirogêni- ca AEROXIDE ALU C, que é um pó de alumina pirogenada disponível comercialmente em Degussa, Alemanha (o pó tem uma área superfici- al BET de 100 m2/g e uma granulometria média de partículas de cerca de 13 nm); Sílica revestida com alumina coloidal LUDOX® CL-P, que é uma solução aquosa de sólidos a 40% em peso, disponível na Grace Davison (a solução possui um pH de 4 e um tamanho médio de partí- cula de 22 nm de diâmetro); NALCO® 1056 sílica aluminizada, que é uma suspensão coloidal aquosa de 30% em peso de partículas de síli-
ca aluminizada (26% de sílica e 4% de alumina) disponíveis comerci- almente na Nalco;
[0032] sílica coloidal LUDOX® TMA, que é uma solução de sílica coloidal aquosa de 34% em peso de sólidos, disponível na Grace Da- vison, (a solução tem um pH de 4,7 e um tamanho médio de partícula de 22 nm de diâmetro); dióxido de titânio coloidal NALCO® 88SN-126, que é uma dispersão aquosa de sólidos a 10% em peso de dióxido de titânio disponível comercialmente na Nalco; Sílica pirogênica CAB-O- SPERSE® S3295, que é uma dispersão aquosa a 15% em peso de sílica pirogenada disponível comercialmente na Cabot Corporation de Boyertown, Pa. (a dispersão tem um pH de 9,5 e um tamanho médio de partículas primárias aglomeradas de cerca de 100 nm de diâmetro); Sílica pirogenada CAB-O-SPERSE® 2012A, que é uma dispersão aquosa a 12% em peso de sílica pirogenada disponível comercialmen- te na Cabot Corporation de Boyertown, Pa. (a dispersão tem um pH de 5); Sílica pirogênica CAB-O-SPERSE® PG001, que é uma dispersão aquosa de 30% em peso de Sílica pirogenada disponível comercial- mente na Cabot Corporation de Boyertown, Pa. (a dispersão tem um pH de 10,2 e um tamanho médio de partícula agregada de cerca de 180 nm de diâmetro); Sílica pirogênica CAB-O-SPERSE® PG002, que é uma dispersão aquosa a 20% em peso de sólidos de sílica piroge- nada disponível comercialmente na Cabot Corporation de Boyertown, Pa. (a dispersão tem um pH de 9,2 e um tamanho médio de partícula agregada de cerca de 150 nm de diâmetro); Sílica pirogênica CAB-O- SPERSE® PG022, que é uma dispersão aquosa a 20% em peso de sólidos de sílica pirogenada disponível comercialmente na Cabot Cor- poration de Boyertown, Pa. (a dispersão tem um pH de 3,8 e um ta- manho médio de partícula agregada de cerca de 150 nm de diâmetro); Sílica precipitada SIPERNAT® 22LS, que é um pó de sílica precipitada disponível na Degussa da Alemanha (o pó tem uma área de superfície
BET de 175 m2/g e uma mediana de tamanho médio de partícula pri- mária de cerca de 3 µm); Sílica precipitada SIPERNAT® 500LS, que é um pó de sílica precipitada disponível na Degussa da Alemanha (o pó tem uma superfície de BET de 450 m2/g e uma mediana de tamanho médio de partícula primária de cerca de 4,5 µm); e Óxido de Zircônio VP zircônia pirogênica, que é um pó de zircônia pirogênica disponível na Degussa da Alemanha (o pó tem uma área de BET de 60 m2/g).
[0033] Em certas concretizações possivelmente preferidas, as par- tículas podem ter uma carga superficial positiva quando suspensas em um meio aquoso, como um meio aquoso com um pH de cerca de 4 a
8. As partículas adequadas para uso nesta concretização incluem, mas não se limitam a elas, partículas de sílica coloidal modificadas por alumina, partículas de alumina (por exemplo, partículas de alumina pirogenada) e combinações das mesmas. Em certas concretizações possivelmente preferidas, as partículas podem ter uma dureza de Mohs de aproximadamente 5 ou mais, ou cerca de 6 ou mais, ou cerca de 7 ou mais. As partículas adequadas para uso nesta concretização incluem, mas não estão limitadas a elas, partículas de alumina piroge- nada. Em certas concretizações possivelmente preferidas, as partícu- las podem ter uma estrutura tridimensional ramificada ou similar a uma corrente compreendendo ou consistindo em agregados de partículas primárias. As partículas adequadas para uso nesta concretização in- cluem, mas não estão limitadas a elas, partículas de alumina piroge- nada, partículas de sílica pirogenada e suas combinações.
[0034] As partículas incluídas no revestimento podem ser modifi- cadas para conferir ou aumentar a hidrofobicidade das partículas. Por exemplo, nas concretizações compreendendo partículas de sílica piro- genada, as partículas de sílica pirogenada podem ser tratadas, por exemplo, com um organossilano para tornar hidrofóbicas as partículas de sílica pirogenada. As partículas hidrofóbicas adequadas disponíveis no mercado incluem, mas não estão limitadas a elas, as séries R de sílicas pirogênicas AEROSIL® disponíveis na Degussa, como AEROS- IL® R812, AEROSIL® R816, AEROSIL® R972 e AEROSIL® R7200. Embora não deseje estar vinculado a nenhuma teoria específica, acre- dita-se que o uso de partículas hidrofóbicas no revestimento minimize a quantidade de água que as camadas e o painel absorverão quando expostos a um ambiente úmido. Quando partículas hidrofóbicas são utilizadas no revestimento nas camadas têxteis 210, as partículas hi- drofóbicas podem ser aplicadas usando uma composição de revesti- mento contendo solvente, a fim de auxiliar sua aplicação. Pensa-se que tais partículas e revestimentos estejam mais detalhadamente des- critos na Publicação de Patente U.S. No. 2007/0105471 (Wang et al.), aqui incorporada por referência.
[0035] As camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 podem compreender qualquer quantidade adequada do revestimento 215. Como será entendido pelos especialistas na técnica, a quantidade de revestimento aplicada às camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 geralmente não deve ser tão alta que o peso do painel flexível 10 seja aumentado drasticamente, o que poderia potencialmente prejudi- car certas utilizações finais para o painel 10. Normalmente, a quanti- dade de revestimento 215 aplicada às camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 compreenderá cerca de 10% em peso ou menos do peso total da camada têxtil 210. Em certas concretizações possi- velmente preferidas, a quantidade de revestimento aplicado às cama- das têxteis resistentes a pontas afiadas 210 compreenderá cerca de 5% em peso ou menos ou aproximadamente 3% em peso ou menos (por exemplo, aproximadamente 2% em peso ou menos) do total peso da camada têxtil 210. Normalmente, a quantidade de revestimento aplicada às camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 compre- enderá cerca de 0,1% em peso ou mais (por exemplo, em torno de
0,5% do peso ou mais) do peso total da camada têxtil 210. Em certas concretizações possivelmente preferidas, o revestimento compreende aproximadamente de 2 a cerca de 4% em peso do peso total da ca- mada têxtil 210.
[0036] Em certas concretizações possivelmente preferidas do pa- cote resistente a pontas afiadas 10, o revestimento 215 aplicado às camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 pode compreender um aglutinante. O aglutinante incluído no revestimento 215 pode ser qualquer aglutinante adequado. Aglutinantes adequados incluem, mas não estão limitados a esses, aglutinantes de isocianato (por exemplo, aglutinantes de isocianato bloqueados), aglutinantes de acrílico (por exemplo, aglutinantes de acrílico não iônicos), aglutinantes de poliure- tano (por exemplo, aglutinantes de poliuretano alifáticos e aglutinantes de poliuretano à base de poliéter), aglutinantes de epóxi e combina- ções dos mesmos. Em certas concretizações possivelmente preferi- das, o aglutinante é um ligante de reticulação, como um aglutinante de isocianato bloqueado.
[0037] Quando presente, o aglutinante pode compreender qual- quer quantidade adequada de revestimento aplicado às camadas têx- teis resistentes a pontas afiadas 210. A razão entre a quantidade (por exemplo, peso) de partículas presentes no revestimento e a quantida- de (por exemplo, peso) de sólidos aglutinantes presentes no revesti- mento 215 é normalmente maior que aproximadamente 1: 1 (partículas em peso: sólidos aglutinantes em peso). Em certas concretizações possivelmente preferidas, a razão entre a quantidade (por exemplo, peso) de partículas presentes no revestimento 215 e a quantidade (por exemplo, peso) de sólidos aglutinantes presentes no revestimento é normalmente maior do que cerca de 2: 1 ou maior do que aproxima- damente 3: 1 ou superior a cerca de 4: 1 ou superior a aproximada- mente 5: 1 (por exemplo, superior a cerca de 6: 1, superior aproxima-
damente 7: 1 ou superior a cerca de 8: 1). Note-se que quando o re- vestimento 215 é aplicado à camada resistente a pontas afiadas, a camada de pontas afiadas pode ter uma tela de firmeza de tecido mui- to menor para atingir o mesmo nível de resistência a pontas afiadas.
[0038] Em certas concretizações possivelmente preferidas, o re- vestimento 215 aplicado às camadas têxteis resistentes a pontas afia- das 210 podem compreender um repelente à água, a fim de conferir maior repelência à água ao painel flexível 10. O repelente à água in- cluído no revestimento pode ser qualquer repelente à água adequado, incluindo, mas não limitado àqueles, produtos químicos fluorados ou fluoropolímeros.
[0039] Em uma concretização, o pacote 10 contém um segundo agrupamento de fibras resistentes a pontas afiadas. O primeiro e o se- gundo agrupamentos podem ter os mesmos ou diferentes fios/fibras, construção, densidade de tecelagem, revestimento de partículas. Em uma concretização, o segundo agrupamento está no primeiro lado 200a do primeiro agrupamento 200 e contém uma camada resistente a pontas afiadas tecida com uma trama mais apertada do que as cama- das têxteis 210 do primeiro agrupamento 200. Em uma concretização, o segundo agrupamento tem uma densidade de tecelagem entre cerca de aproximadamente 30 e 80 fios de urdidura por polegada e entre cerca de 30 e 80 fios de trama por polegada. Em outra concretização, o segundo agrupamento está no primeiro lado 200a do primeiro agru- pamento 200 e contém uma camada resistente a pontas afiadas tecida com uma trama mais solta do que as camadas têxteis 210 do primeiro agrupamento 200. Em uma concretização, o segundo agrupamento tem uma densidade de tecelagem entre cerca de 15 e 35 fios de urdi- dura por polegada e entre aproximadamente 15 e 35 fios de trama por polegada. O segundo agrupamento pode ter menos, as mesmas ou mais camadas de têxteis que o primeiro agrupamento 200. Em uma concretização, apenas um agrupamento contém os revestimentos de partículas (e os outros agrupamentos não conteriam revestimentos de partículas).
[0040] Voltando à Figura 1, é mostrada uma camada deslizante 300 no pacote 10 dentro da bolsa 100. A camada de deslizamento po- de ser qualquer camada adequada e é colocada no segundo lado 200b do agrupamento da camada resistente a pontas afiadas 200. Quando o pacote 10 é colocado em um artigo, de preferência o pacote 10 é orientado de modo que a camada deslizante 300 esteja entre ca- da lado do agrupamento 200 e a bolsa 100. Mais preferencialmente, a camada deslizante está mais próxima do usuário do artigo do que o agrupamento 200. A camada de deslizamento 300 pode estar solta dentro da bolsa ou pode ser aderida ou fixada de outro modo à super- fície interna 100a da bolsa 100 ou ao agrupamento 200. A camada de deslizamento 300 está preferencialmente em contato íntimo com a su- perfície interna 100a da bolsa 100, o que significa que a camada de deslizamento 300 está em contato direto com a superfície interna 100a com essencialmente nada entre elas. A camada de deslizamento tam- bém pode ser posicionada entre as camadas do agrupamento 200.
[0041] Preferencialmente, a camada de deslizamento é uma pelí- cula polimérica, de preferência uma película polimérica termoplástica orientada. Numa concretização, a camada de deslizamento tem uma espessura inferior de aproximadamente 0,2 mm, mais preferencial- mente inferior a cerca de 0,1 mm. A camada de deslizamento possui preferencialmente um baixo coeficiente de atrito estático (COF) em contato com as camadas têxteis, o que permite que as camadas têx- teis e seus fios deslizem em relação à superfície interna da bolsa. O coeficiente de atrito estático é medido de acordo com a norma ASTM D1894 - Método de Teste Padrão para Coeficientes de Atrito Estáticos e Cinéticos de Películas e Chapas Plásticas. O coeficiente de atrito dinâmico ou cinético é a resistência em estado estacionário ao movi- mento entre os dois materiais testados com uma carga constante de 200 gf e uma velocidade constante de 150 mm/min. O coeficiente de atrito estático é a resistência inicial ao movimento. De preferência, o coeficiente de atrito estático entre o segundo lado 200b do primeiro agrupamento das camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 200 e a camada deslizante 300 é menor aproximadamente do que 0,50. Em uma concretização, a estática entre a camada de deslizamento 300 e a superfície interna 100a da bolsa 100 é menor aproximadamente do que 0,45 e mais preferencialmente menor que 0,40. Nas concretiza- ções em que a camada de deslizamento é incorporada na bolsa ou está ausente, então, de preferência, coeficiente de atrito estático entre o segundo lado 200b do primeiro agrupamento de camadas têxteis re- sistentes a pontas afiadas 200 e a superfície interna 100a da bolsa 100 é menor aproximadamente do que 0,40.
[0042] A camada deslizante permite que as camadas têxteis resis- tentes a espiga se movam prontamente em relação à superfície interna da bolsa, permitindo que a espiga seja mais eficazmente impedida de penetrar no pacote. Quando as camadas são rigidamente mantidas por alta resistência ao deslizamento, elas são menos capazes de ab- sorver a energia da ameaça da ponta afiada. O escorregamento entre as camadas laterais do corpo e a bolsa interna parece ser a mais útil para resistir à penetração, mas pode-se imaginar que o escorregamen- to entre outras camadas do pacote também pode ser benéfica.
[0043] Em uma concretização, o pacote 10 contém camadas de deslizamento adicionais. Essas camadas de deslizamento adicionais podem ser dos mesmos materiais e ter propriedades conforme a pri- meira camada de deslizamento 300 ou podem usar materiais diferen- tes e ter propriedades diferentes. As camadas de deslizamento adicio- nais podem estar em qualquer local adequado dentro da bolsa 100,
por exemplo, uma camada de deslizamento adicional na superfície in- terna da bolsa 100 no segundo lado 200b do agrupamento 200, na su- perfície interna da bolsa 100 no primeiro lado 200a do agrupamento 200, dentro do agrupamento 200 entre as camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 e entre o primeiro agrupamento e o segundo agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas.
[0044] Em uma concretização mostrada na Figura 4, é mostrada uma concretização alternativa em que a camada deslizante 300 é in- corporada na bolsa 100. Em uma concretização, a camada deslizante 300 e a bolsa 100 são co-extrudadas juntas. Em outra concretização, a camada de deslizamento é revestida, aderida, laminada ou de outra forma afixada a uma bolsa 100 já formada. Em uma concretização pre- ferida, a bolsa é formada a partir de um tecido entrelaçado e a camada antiderrapante é revestida sobre o tecido. Assim, nesta concretização, a camada de deslizamento 300 forma a superfície interna 100a da bol- sa 300. Em outra concretização, o pacote não contém uma camada deslizante 300 entre o segundo lado do primeiro agrupamento e a su- perfície interna da bolsa. A superfície interna de baixo atrito da bolsa pode ser conseguida através da seleção de fios, revestimentos ou tra- tamentos para fios, agentes que dão brilho à superfície durante a fa- bricação dos fios ou películas, ou revestimentos ou tratamentos para a superfície interna da bolsa.
[0045] Em uma concretização, o pacote 10 resistente a pontas afi- adas é flexível, onde flexível é definido para poder dobrar-se a um raio de 30 cm ou menos sem afetar o desempenho. O pacote resistente a pontas afiadas 10 da invenção é particularmente adequado para uso em dispositivos de proteção individual, como armaduras corporais. Por exemplo, como representado na Figura 5, o pacote resistente a pontas afiadas 10 pode ser incorporada a um artigo 12 (nesta figura um cole- te), a fim de fornecer ao usuário proteção contra ameaças de pontas afiadas.
[0046] Em uma concretização, o pacote 10 é incorporado em um artigo para proteger o usuário contra ameaças de pontas afiadas. Al- guns artigos incluem camisas, jaquetas, calças, coletes, sapatos, ca- pacetes e chapéus. Em uma concretização, o artigo contém um fenda ou bolso no qual o pacote 10 pode ser colocado dentro e fora do mesmo. De preferência, o pacote 10 é facilmente removível do artigo para lavagem.
[0047] Em outra concretização, o pacote 10 também pode conter camadas direcionadas à resistência à faca e/ou balística. A composi- ção dessas camadas adicionais seria escolhida pelas propriedades desejadas do pacote, bem como a localização dessas camadas dentro do pacote 10. As camadas adicionais podem adicionar resistência adi- cional, a espiga, faca e/ou resistência balística ou outras propriedades desejadas. Exemplos de materiais ou componentes adequados co- nhecidos resistentes à perfuração incluem, entre outros, armadura (por exemplo, cota de malha), revestimento de metal, revestimento de ce- râmica, camadas de materiais têxteis feitos de fios de alta tenacidade cujas camadas foram impregnadas ou laminadas com um adesivo ou resina, ou materiais têxteis fabricados a partir de fios de alta tenacida- de e baixo Denier, em uma forma trançada apertada, tal como o Du- Pont KEVLAR CORRECTIONAL®, disponível na DuPont.
[0048] Os painéis flexíveis com resistência balística e disponíveis no mercado, como os descritos acima, incluem, entre outros, os mate- riais balísticos de alto desempenho SPECTRA SHIELD® vendidos pe- la Honeywell International Inc.. Acredita-se que esses laminados com resistência balística sejam descritos mais detalhadamente nas paten- tes US Nos. 4.916.000 (Li et al.); 5.437.905 (Park); 5.443.882 (Par- que); 5.443.883 (Parque); e 5.547.536 (Park), cada uma das quais é aqui incorporada por referência. Outros materiais flexíveis com resis-
tência balística de alto desempenho e comercialmente disponíveis in- cluem DYNEEMA UD®, disponível na DSM Dymeema, e GOL- DFLEX®, disponível na Honeywell International Inc. Esses materiais flexíveis com resistência balística de alto desempenho podem ser usa- dos juntamente com o pacote resistente a pontas afiadas 10 para me- lhorar o desempenho balístico geral.
[0049] O processo para formar as camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210, em que as camadas têxteis resistentes a pontas afiadas 210 compreendem uma pluralidade de fios ou fibras entrelaça- dos com uma tenacidade de aproximadamente 5 ou mais gramas por Denier, em que pelo menos uma das superfícies da camada têxtil re- sistente a pontas afiadas compreende cerca de 10% em peso ou me- nos, com base no peso total da camada têxtil, de um revestimento compreendendo uma pluralidade de partículas com um diâmetro de cerca de 20 μm ou menos, compreende as etapas de (a) fornecer uma primeira camada têxtil, (b) entrar em contato com pelo menos uma das superfí- cies inferiores da primeira camada têxtil com uma composição de re- vestimento compreendendo uma pluralidade de partículas com um di- âmetro de cerca de 20 μm ou menos, e (c) secagem da camada têxtil tratada na etapa (b) para produzir um revestimento na superfície inferior da primeira camada têxtil ou na superfície superior da segunda camada têxtil.
[0050] A (s) superfície (s) das camadas têxteis podem ser contata- das com a composição de revestimento de qualquer maneira adequa- da. As camadas têxteis podem ser contatadas com a composição de revestimento usando técnicas convencionais de preenchimento, pulve- rização (úmida ou seca), formação de espuma, impressão, revestimen- to e exaustão. Por exemplo, as camadas têxteis podem ser contatadas com a composição de revestimento usando uma técnica de preenchi-
mento na qual a camada têxtil é imersa na composição de revestimen- to e depois passada através de um par de rolos de aperto para remo- ver qualquer excesso de líquido. Em tal concretização, os rolos de aperto podem ser ajustados a qualquer pressão adequada, por exem- plo, a uma pressão de cerca de 280 kPa (40 psi). Alternativamente, a superfície da camada têxtil a ser revestida pode ser coberta primeiro com um adesivo adequado e, em seguida, as partículas podem ser aplicadas ao adesivo.
[0051] As camadas têxteis revestidas podem ser secas utilizando qualquer técnica adequada a qualquer temperatura adequada. Por exemplo, as camadas têxteis podem ser secas em uma armação de tenda ou faixa convencional a uma temperatura de aproximadamente 160° C (320° F) por aproximadamente cinco minutos. A camada têxtil formada resistente a pontas afiadas compreende aproximadamente 10% em peso ou menos, com base no peso total da camada têxtil, de um revestimento que compreende uma pluralidade de partículas com um diâmetro de aproximadamente 20 μm ou menos pode ser encon- trada na Publicação de Patente US 2007/0105471 (Wang et al.), aqui incorporada por referência.
[0052] As camadas 210 podem ser dispostas adjacentes uma à outra e mantidas no lugar uma em relação à outra por um invólucro adequado, como uma bolsa ou podem ser fixadas uma à outra por qualquer meio de fixação conhecido. Em certas concretizações possi- velmente preferidas, as camadas 110 e 210 também podem ser costu- radas juntas em um padrão desejado, por exemplo, em torno dos can- tos ou ao longo do perímetro das camadas têxteis empilhadas, a fim de fixar as camadas na disposição adequada ou desejada. Além disso, as camadas 210 e 110 podem ser aderidas umas às outras usando um adesivo padronizado ou outro meio de fixação, como rebites, parafu- sos, fios, fita ou grampos. Em uma concretização, as camadas estão soltas (não presas uma à outra usando qualquer meio adesivo ou me- cânico são colocadas juntas dentro da bolsa.
EXEMPLOS
[0053] Várias concretizações da invenção são mostradas por meio dos Exemplos abaixo, mas o escopo da invenção não é limitado pelos Exemplos específicos fornecidos neste documento.
MÉTODOS DE TESTE
[0054] Método de Teste de Resistência a Pontas Afiadas
[0055] A resistência à facada foi testada de acordo com a norma NIJ 0115.00 (2000), intitulada "Resistência à Facada da Couraça Cor- poral Individual". A energia de facada da massa largada foi fixada em 65 J (Nível de Proteção 3 na energia de ataque "E2"). "Aprovação" é definida como uma penetração inferior a 20 mm. As pontas afiadas projetadas pela NIJ foram usadas como arma de ameaça comprada na Precision Machine Works™.
MATERIAL DA BOLSA
[0056] A bolsa de nylon do pacote era uma bolsa de nylon resis- tente à água e com revestimento traseiro, selada em três lados. Com as diferentes composições de tecido, densidades de área, espessuras e composições de revestimento de suporte listadas na Tabela 1. Bolsa Denier Tecer Revestimento Densidade de Espessura de fios Posterior Área (g/m2) (mm) Bolsa de Nylon I 70d antirrasgo poliuretano 130 0,15 Bolsa de Nylon II 200d plano poliuretano 200 0,23 Bolsa de Nylon III 70d antirrasgo acrílico 75 0,11 Bolsa de Nylon IV 500d plano acrílico 241 0,37 Tabela 1 - Composição da bolsa
MATERIAIS DE CAMADA TÊXTIL Camada "A"
[0057] Foi obtido um tecido KEVLAR® JPS STYLE 767® disponí- vel na JPS Composite Materials localizada em Anderson, Carolina do Sul. O tecido Kevlar era composto por fios de urdidura e enchimento
KEVLAR KM2 + 600 Denier, tecidos juntos em uma construção de trama simples com 28 pontas/polegada e 28 picadas/polegada. A ca- mada de tecido pesava 150 g/m2 após a lavagem para remover qual- quer acabamento de fio presente. Uma camada resistente a pontas afiadas foi preparada revestindo o tecido KEVLAR® em um banho aquoso compreendendo: a) aproximadamente 20% de CAB-O-SPERSE PG003®, uma dispersão de alumina pirogenada (40% de sólidos) com tamanho de partícula de 150 nm, disponível na Cabot Corporation; e b) MILLITEX RESIN MRX® a 2%, um agente de reticula- ção à base de isocianato bloqueado (35-45% em peso de sólidos) dis- ponível na Milliken Chemical.
[0058] A solução foi aplicada usando um processo de preenchi- mento (imersão e compressão a uma pressão de rolo de 40 psi). O tecido foi então seco a 320° F. A adição em peso seco do produto químico no tecido foi de aproximadamente 2%. A camada de tecido revestido será designada como a camada "A" nos exemplos a seguir. Camada "B"
[0059] Foi obtido um tecido KEVLAR® JPS STYLE 312® disponí- vel na JPS Composite Materials localizada em Anderson, Carolina do Sul. O tecido Kevlar era composto por fios de urdidura e enchimento KEVLAR KM2 + 400 Denier, tecidos juntos em uma construção de trama simples com 36 pontas/polegada e 36 picadas/polegada. A ca- mada de tecido pesava 120 g/m2 após a lavagem para remover qual- quer acabamento de fio presente. Uma camada resistente a pontas afiadas foi preparada revestindo o tecido KEVLAR® em um banho aquoso compreendendo: a) aproximadamente 20% de CAB-O-SPERSE PG003®, uma dispersão de alumina pirogenada (40% de sólidos) com tamanho de partícula de 150 nm, disponível na Cabot Corporation; e b) MILLITEX RESIN MRX® a 2%, um agente de reticula- ção à base de isocianato bloqueado (35-45% em peso de sólidos) dis- ponível na Milliken Chemical.
[0060] A solução foi aplicada usando um processo de preenchi- mento (imersão e compressão a uma pressão de rolo de 40 psi). O tecido foi então seco a 320° F. A adição em peso seco do produto químico no tecido foi de aproximadamente 3%. A camada de tecido revestido será designada como a camada "B" nos exemplos a seguir. Camada "C"
[0061] Foi obtido um tecido KEVLAR® JPS STYLE 312® disponí- vel na JPS Composite Materials localizada em Anderson, Carolina do Sul. O tecido Kevlar era composto por fios de urdidura e enchimento KEVLAR KM2 + 400 Denier, tecidos juntos em uma construção de trama simples com 36 pontas/polegada e 36 picadas/polegada. A ca- mada de tecido pesava 120 g/m2 após a lavagem para remover qual- quer acabamento de fio presente. A camada de tecido será designada como a camada "B" nos exemplos a seguir.
MATERIAIS DE CAMADA DE DESLIZAMENTO Filme de Polietileno
[0062] Uma película soprada de polietileno preto de baixa densi- dade ("PE") foi obtida com uma espessura de 25 micrômetros com uma densidade de área de 24 gramas por metro quadrado (g/m²). Filme de Polipropileno
[0063] Um filme de polipropileno ("PP") foi feito com 50 micrôme- tros de espessura como um filme soprado a partir da resina PROFAX® SR257m, disponível na Lyondell Basell, com sede em Houston, Texas. O filme tinha uma densidade de área de 47 g/m²
EXEMPLOS
[0064] Para cada um dos exemplos, o resumo para a orientação dos Exemplos é mostrado na Tabela 1. As composições de bolsa para os Exemplos são mostradas na Tabela 2. O conjunto foi testado quan- to à resistência à estocada de pontas afiadas. Os resultados do teste de ponta afiada são mostrados na Tabela 3. Exemplo 1
[0065] O Exemplo 1 foi formado a partir da disposição das seguin- tes camadas em ordem: 6 camadas "B" e 9 camadas "A" com o agru- pamento de camadas "B" orientadas como a superfície da face de im- pacto. As camadas foram encapsuladas na bolsa de náilon I para for- mar o pacote. O exemplo tinha uma densidade de área de 2,12 kg/m2 excluindo o peso da bolsa. Exemplo 2
[0066] O Exemplo 2 foi formado a partir da disposição das seguin- tes camadas em ordem: 6 camada "B" e 9 camadas "A" com o agru- pamento de camadas "B" orientadas como a superfície da face de im- pacto. As camadas foram testadas sem o uso de uma bolsa de náilon. O exemplo tinha uma densidade de área de 2,12 kg/m2. Exemplo 3
[0067] O Exemplo 3 foi formado a partir da disposição das seguin- tes camadas em ordem: 6 camada "B" e 9 camadas "A" com o agru- pamento de camadas "B" orientadas como a superfície da face de im- pacto. As camadas foram encapsuladas na bolsa de náilon com o filme PE (camada de deslizamento) colocado entre as camadas "A" e a bol- sa de náilon I. O exemplo tinha uma densidade de área de 2,12 kg/m2, excluindo o peso da bolsa. Exemplo 4
[0068] O Exemplo 4 foi formado a partir de 12 camadas "A". As camadas foram encapsuladas na bolsa de náilon I. O exemplo tinha uma densidade de área de 1,82 kg/m2 excluindo o peso da bolsa. Exemplo 5
[0069] O Exemplo 5 foi formado a partir de 12 camadas "A". As camadas foram encapsuladas na bolsa de náilon II para teste. O exemplo tinha uma densidade de área de 1,82 kg/m2 excluindo o peso da bolsa. Exemplo 6
[0070] O Exemplo 6 foi formado a partir de 12 camadas "A". As camadas foram encapsuladas na bolsa de náilon III para teste. O exemplo tinha uma densidade de área de 1,82 kg/m2 excluindo o peso da bolsa. Exemplo 7
[0071] O Exemplo 7 foi formado a partir de 12 camadas "A". As camadas foram encapsuladas em bolsa de náilon I para teste com o filme PP colocado em frente à superfície de ataque entre as camadas "A" e a bolsa. O exemplo tinha uma densidade de área de 1,87 kg/m2 excluindo o peso da bolsa.
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
[0072] A Tabela 2 mostra o coeficiente de atrito estático entre vá- rias camadas e materiais dentro do pacote. A Tabela 3 mostra os re- sultados dos testes dos exemplos. Trenó Declive COF estático COF Dinâmico Camada A Bolsa I 0,64 0,62 Camada A Bolsa IV 0,64 0,50 Camada B Camada B 0,44 0,32 Camada A Camada A 0,42 0,32 Camada A Camada B 0,41 0,30 Camada A Filme PE 0,38 0,32 Camada A Bolsa III 0,37 0,30 Camada C Camada C 0,35 0,25 Camada A Filme PP 0,31 0,28 Camada A Bolsa II 0,27 0,25 TABELA 2: Resultados do Coeficiente de Atrito - ASTM D1894
Exemplo Bolsa Camada de Deslizamento % de aprovação #quedas 1 I nenhum 0 2 2 nenhum nenhum 100 3 3 I PE 100 5 4 I nenhum 50 6 5 II nenhum 100 3 6 III nenhum 100 3 7 I PP 100 4 Tabela 3: Resultados da NIJ 0115.00 Nível de Ponta Afiada 3, nível de energia 2 para Exemplos
[0073] Os exemplos 3 e 7 incorporam a invenção em que o painel contém pelo menos uma camada de deslizamento. Os exemplos 1 e 4 - 6 representam prática comum em coletes à prova de facada, em que as camadas resistentes à facada são encapsuladas diretamente em uma bolsa resistente à água.
[0074] Como se pode ver ao comparar os Exemplos 1 e 3, ter o coeficiente de atrito menor ao incorporar o plano de deslizamento me- lhora muito os resultados de aprovação contra o nível 3 E2 da ponta cortante da NIJ 0115.00. Os mesmos resultados podem ser vistos comparando os Exemplos 4 e 7 usando uma camada de deslizamento diferente. Além disso, o Exemplo 2 mostra que, removendo completa- mente a bolsa, a resistência à ponta afiada é melhorada. Como des- crito anteriormente, a bolsa serve para proteger as camadas contra espiga, mas quando restringe o movimento das camadas em resposta a uma ameaça de facada, a bolsa pode reduzir a capacidade das ca- madas contra espiga de resistir à penetração. A camada de desliza- mento permite que as camadas contra pontas afiadas se movam em resposta à ameaça, mesmo quando as camadas são encapsuladas em uma bolsa.
[0075] Os exemplos 5 e 6 mostram que a substituição de uma bol- sa com alto coeficiente de atrito por uma bolsa com coeficiente de atri- to muito menor cria um efeito semelhante ao reduzir a resistência ao deslizamento e melhorar a resistência à ponta afiada.
[0076] Todas as referências, incluindo publicações, pedidos de patentes e patentes, citadas neste documento, são aqui incorporadas por referência na mesma extensão como se cada referência fosse in- dividual e especificamente indicada para ser incorporada por referên- cia e fosse apresentada na íntegra neste documento.
[0077] O uso dos termos "um" e "uma" e "a/o/as/os" e referentes semelhantes no contexto da descrição da invenção (especialmente no contexto das reivindicações a seguir) deve ser interpretado para abranger tanto o singular quanto o plural, a menos que indicado de outra forma aqui ou claramente contradito pelo contexto. Os termos "compreendendo", "tendo", "incluindo" e "contendo" devem ser inter- pretados como termos em aberto (isto é, significando "incluindo, mas não se limitando a"), a menos que indicado de outra forma. O enuncia- do de faixas de valores neste documento visa apenas servir como um método abreviado de se referir individualmente a cada valor separado dentro do intervalo, a menos que indicado de outra forma aqui, e cada valor separado é incorporado dentro da especificação como se fosse aqui enunciado individualmente. Todos os métodos aqui descritos po- dem ser realizados em qualquer ordem adequada, a menos que indi- cado de outra forma aqui ou claramente contradito pelo contexto. O uso de todo e qualquer exemplo ou linguagem exemplificativa (por exemplo, "tal como") aqui fornecido, destina-se apenas a iluminar me- lhor a invenção e não representa uma limitação no escopo da inven- ção, a menos que seja reivindicado de outra forma. Nenhuma lingua- gem na especificação deve ser interpretada como indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial para a prática da invenção.
[0078] As concretizações preferidas desta invenção são descritas aqui, incluindo o melhor modo conhecido pelos inventores para realizar a invenção. Variações dessas concretizações preferidas podem se tornar aparentes para os peritos na técnica após a leitura da descrição anterior.
Os inventores esperam que artesãos especializados empre- guem tais variações conforme apropriado, e os inventores pretendem que a invenção seja praticada de outra forma que não conforme espe- cificamente descrita neste documento.
Por conseguinte, esta invenção inclui todas as modificações e equivalentes do objeto enunciado nas reivindicações anexas, conforme permitido pela legislação aplicável.
Além disso, qualquer combinação dos elementos acima descritos em todas as variações possíveis é abrangida pela invenção, a menos que indicado de outra forma aqui ou claramente contradito pelo contexto.

Claims (19)

REIVINDICAÇÕES
1. Pacote resistente a pontas afiadas, caracterizado pelo fa- to de que compreende: uma bolsa, em que que a bolsa tem uma superfície interna e uma superfície externa; um primeiro agrupamento de camadas têx- teis resistentes a pontas afiadas, em que o agrupamento tem um pri- meiro lado, um segundo lado e compreende uma pluralidade de ca- madas têxteis resistentes a pontas afiadas, em que cada camada têxtil resistente a pontas afiadas compreende uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçados com uma tenacidade de aproximadamente 14 ou mais gramas por Denier; e uma camada deslizante, em que a camada deslizante tem uma espessura inferior de aproximadamente 0,1 mm, uma rigidez infe- rior a cerca de 0,01 N-m e um coeficiente de atrito estático (COF) entre a camada de deslizamento e o segundo lado do primeiro agrupamento inferior a aproximadamente 0,40, em que a camada deslizante está localizada no segundo lado do agrupamento de camadas têxteis resis- tentes a pontas afiadas, em que a bolsa essencialmente encapsula totalmente o agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas e a camada deslizante, e em que a camada deslizante e a su- perfície interna da bolsa estão em contato direto e íntimo.
2. Pacote resistente a pontas afiadas, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o coeficiente de atrito es- tático entre a camada de deslizamento e a superfície interna da bolsa é menor que aproximadamente 0,40.
3. Pacote resistente a pontas afiadas, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agrupamento de cama- das têxteis resistentes a pontas afiadas compreende pelo menos 4 camadas têxteis resistentes a pontas afiadas.
4. Pacote resistente a pontas afiadas, de acordo com a rei-
vindicação 1, caracterizado pelo fato de que as camadas têxteis resis- tentes a pontas afiadas são camadas têxteis tecidas compreendendo uma pluralidade de fios de urdidura e fios de trama, em que as cama- das têxteis resistentes a pontas afiadas do primeiro agrupamento têm uma densidade de tecelagem entre cerca de 20 e 45 fios de urdidura por polegada e entre cerca de 20 e 45 fios de trama por polegada.
5. Pacote resistente a pontas afiadas, de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda cama- das deslizantes adicionais.
6. Artigo de vestuário para proteção contra pontas afiadas, que compreende um artigo de vestuário e o pacote como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o pacote é orientado de modo que o segundo lado do primeiro agrupamento de camadas têx- teis resistentes a pontas afiadas esteja voltado para o usuário do artigo de vestuário.
7. Pacote resistente a pontas afiadas, caracterizado pelo fa- to de que compreende: uma bolsa, em que a bolsa tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna da bolsa tem um coeficiente de atrito estático (COF) entre a superfície interna da bolsa e o segundo lado do primeiro agrupamento inferior a cerca de 0,40; um primeiro agrupamento de camadas de têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas, em que o agrupamento tem um primeiro lado, um segundo lado e compreende pelo menos 4 camadas de têx- teis tecidas resistentes a pontas afiadas, em que cada camada têxtil tecida resistente a pontas afiadas compreende uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçados com uma tenacidade de aproximadamente 5 ou mais gramas por Denier, em que pelo menos uma parte das camadas têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas compreende cerca de 10% em peso ou menos, com base no peso total da camada têxtil tecida resistente a pontas afiadas, de um revestimento compreendendo uma pluralidade de partículas com um diâmetro de aproximadamente 20 μm ou menos em pelo menos uma das superfícies da camada têxtil tecida resistente a pontas afiadas, em que camadas têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas do primeiro agrupamento com uma densi- dade de tecelagem entre aproximadamente 20 e 45 fios de urdidura por polegada e entre cerca de 20 e 45 fios de trama por polegada.
8. Pacote resistente a pontas afiadas de acordo com a rei- vindicação 7, caracterizado pelo fato de que a bolsa compreende um tecido de bolsa.
9. Pacote resistente a pontas afiadas de acordo com a rei- vindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas são selecio- nadas do grupo que consiste em sílica, alumina, carboneto de silício, carboneto de titânio, carboneto de tungstênio, nitreto de titânio, nitreto de silício e combinações das mesmas.
10. Pacote resistente a pontas afiadas de acordo com a rei- vindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas têm um diâ- metro de cerca de 300 nm ou menos.
11. Pacote resistente a pontas afiadas de acordo com a rei- vindicação 7, caracterizado pelo fato de que os fios ou fibras das ca- madas têxteis resistentes a pontas afiadas compreendem fibras sele- cionadas do grupo que consiste em fibras de polietileno de ultra alto peso molecular fiadas em gel, fibras de polietileno fiado por fusão, fi- bras de náilon fiado por fusão, fibras de poliéster fiado por fusão, fibras de polietileno sinterizadas, fibras de aramida, fibras de PBO, fibras de PBZT, fibras de PIPD, fibras de poli (ácido 6-hidroxi-2-naftóico ácido co-4-hidroxibenzóico), fibras de carbono e combinações das mesmas.
12. Artigo de vestuário para proteção contra pontas afiadas, que compreende um artigo de vestuário e o pacote como definido na reivindicação 7, caracterizado pelo fato que o pacote é orientado de modo que o segundo lado do primeiro agrupamento de camadas têx- teis tecidas resistentes a pontas afiadas esteja voltado para o usuário do artigo de vestuário.
13. Pacote resistente a pontas afiadas, caracterizado pelo fato de que compreende: uma bolsa, em que a bolsa tem uma superfície interna e uma superfície externa, em que a superfície interna da bolsa tem um coeficiente de atrito estático (COF) entre a superfície interna da bolsa e o segundo lado do primeiro agrupamento inferior a cerca de 0,40; um primeiro agrupamento de camadas de têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas, em que o agrupamento tem um primeiro lado, um segundo lado e compreende pelo menos 4 primeiras cama- das de têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas, em que cada pri- meira camada têxtil tecida resistente a pontas afiadas compreende uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçados com uma tenacidade de aproximadamente 5 ou mais gramas por Denier, em que pelo menos uma parte das camadas têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas compreende cerca de 10% em peso ou menos, com base no peso to- tal da camada têxtil tecida resistente a pontas afiadas, de um revesti- mento compreendendo uma pluralidade de partículas com um diâme- tro de aproximadamente 20 μm ou menos, em pelo menos uma das superfícies da primeira camada têxtil tecida resistente a pontas afia- das, em que as camadas têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas do primeiro agrupamento têm uma densidade de tecelagem entre aproximadamente 20 e 45 fios de urdidura por polegada e entre cerca de 20 e 45 fios de trama por polegada; um segundo agrupamento de camadas de têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas, em que o agrupamento tem um primeiro lado, um segundo lado e compreende pelo menos 4 segundas cama- das de têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas, em que cada se-
gunda camada têxtil tecida resistente a pontas afiadas compreende uma pluralidade de fios ou fibras entrelaçados com uma tenacidade de aproximadamente 5 ou mais gramas por Denier, em que pelo menos uma parte das segundas camadas têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas compreende cerca de 10% em peso ou menos, com base no peso total da segunda camada têxtil tecida resistente a pontas afiadas, de um revestimento compreendendo uma pluralidade de partículas com um diâmetro de aproximadamente 20 μm ou menos em pelo me- nos uma das superfícies da camada têxtil tecida resistente a pontas afiadas, em que camadas têxteis tecidas resistentes a pontas afiadas do segundo agrupamento com uma densidade de tecelagem entre aproximadamente 15 e 35 fios de urdidura por polegada e entre cerca de 15 e 35 fios de trama por polegada.
14. Pacote resistente a pontas afiadas, caracterizado pelo fato de que compreende: uma bolsa com uma superfície interna e uma superfície ex- terna; um primeiro agrupamento de camadas têxteis resistentes a pon- tas afiadas, em que o agrupamento tem um primeiro lado, um segundo lado, e compreende a pluralidade de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas, em que cada uma das camadas têxteis resistentes a pontas afiadas compreende uma pluralidade de fios ou fibras entrela- çados com uma tenacidade de cerca de 5 ou mais gramas por Denier, em que pelo menos uma parte das camadas têxteis resistentes a pon- tas afiadas compreende cerca de 10% em peso ou menos, com base no peso total da camada têxtil resistente a pontas afiadas, de um re- vestimento compreendendo uma pluralidade de partículas que possu- em um diâmetro de aproximadamente 20 μm ou menos em pelo me- nos uma das superfícies da camada têxtil resistente a pontas afiadas; e uma camada deslizante, em que a camada deslizante tem uma espessura inferior de aproximadamente 0,1 mm, uma rigidez infe- rior a cerca de 0,01 N-m e um coeficiente de atrito estático (COF) entre a camada de deslizamento e o segundo lado do primeiro agrupamento inferior a aproximadamente 0,40, em que a camada deslizante está localizada no segundo lado do agrupamento de camadas têxteis resis- tentes a pontas afiadas, em que a bolsa essencialmente encapsula totalmente o agrupamento de camadas têxteis resistentes a pontas afiadas e a camada deslizante, e em que a camada deslizante e a su- perfície interna da bolsa estão em contato direto e íntimo.
15. Pacote resistente a pontas afiadas de acordo com a rei- vindicação 14, caracterizado pelo fato de que a bolsa compreende um tecido de bolsa.
16. Pacote resistente a pontas afiadas de acordo com a rei- vindicação 15, caracterizado pelo fato de que o pacote compreende ainda um segundo agrupamento de camadas têxteis resistentes a pon- tas afiadas dentro da bolsa, em que o segundo agrupamento está lo- calizado no primeiro lado do primeiro agrupamento, e em que as ca- madas têxteis resistentes a pontas afiadas do segundo agrupamento são camadas têxteis tecidas.
17. Pacote resistente a pontas afiadas de acordo com a rei- vindicação 16, caracterizado pelo fato de que as camadas têxteis teci- das do segundo agrupamento têm um tecido mais apertado do que as camadas têxteis tecidas do primeiro agrupamento.
18. Pacote resistente a pontas afiadas de acordo com a rei- vindicação 14, caracterizado pelo fato de que as partículas são seleci- onadas do grupo que consiste em sílica, alumina, carboneto de silício, carboneto de titânio, carboneto de tungstênio, nitreto de titânio, nitreto de silício e combinações das mesmas.
19. Artigo de vestuário para proteção contra pontas afiadas, que compreende um artigo de vestuário e o pacote como definido na reivindicação 14, caracterizado pelo fato que o pacote é orientado de modo que o segundo lado do primeiro agrupamento de camadas têx- teis resistentes a pontas afiadas esteja voltado para o usuário do artigo de vestuário.
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