BRPI0411637B1 - artigo resistente a balas e a perfurações - Google Patents
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Abstract
"artigo resistente a balas e pregos". é descrito um artigo para proteger usuários contra ameaças balísticas e por pregos que é fabricado com um painel resistente a pregos e um painel resistente a balas. cada painel é fabricado com camadas de tecidos flexíveis. os tecidos no painel resistente a pregos são fabricados com primeiros fios que possuem densidade linear de 50 a 600, com uma série de filamentos. existem quarenta a cem primeiros fios por polegada nas direções da trama e da urdidura. os tecidos no painel resistente a balas são fabricados com segundos fios que possuem densidade linear de 100 a não mais de 840 denier com uma série de filamentos, que fornecem de 20.000.000 a não mais de 90.000.000 cruzamentos de filamentos por polegada quadrada. existem cinco a menos de quarenta segundos fios por polegada em ambos, trama e urdidura.
Description
“ARTIGO RESISTENTE A BALAS E A PERFURAÇÕES” Campo da Invenção A presente invenção se refere a vestuários flexíveis fabricados para a proteção contra ameaças balísticas e contra ameaças de perfurações (ou punções) por instrumentos pontiagudos, tais como picaretas, cabos, furadores ou similares. Tais vestuários devem ser tão flexíveis quanto o possível para garantir conforto suficiente, tal que a vestimenta será utilizada com prazer. Vestuários flexíveis que fornecem uma proteção contra tais ameaças também são comumente conhecidos como blindagem corporal.
Antecedentes da Invenção Blindagens corporais que protegem o usuário contra ameaças balísticas, ou balas, vêm sendo oferecidas comercialmente há algum tempo.
Blindagens corporais que protegem usuários contra ameaças por perfurações (ou punções) tornaram-se disponíveis comercialmente em meados da década de 1990. A patente US 5.578.358 (Foy et al), emitida em 26 de novembro de 1996 e a patente US 5.622.771 (Chiou), de 22 de abril de 1997, por exemplo, descrevem artigos flexíveis resistentes à penetração por perfurações que consistem essencialmente em um material tecido até um fator de firmeza de tecido de pelo menos 0,75 de fio de aramida, com menos de 500 dtex.
Blindagens corporais fabricadas para a proteção contra ameaças balísticas não são necessariamente eficazes contra ameaças por perfurações. O contrário também é verdadeiro, de que blindagens corporais que protegem usuários contra ameaças por perfurações não são necessariamente eficazes contra ameaças balísticas.
Mais recentemente, blindagens corporais para proteger usuários contra vários tipos de ameaças por penetração, incluindo ameaças balísticas e por perfurações, em um único vestuário protetor tornaram-se disponíveis. A patente US 6.103.646 (Chiou), por exemplo, descreve uma combinação de estruturas em camadas para proteger contra ameaças balísticas e de perfurações. A face externa é uma face de contato com materiais afiados e inclui camadas de tecidos firmemente costuradas com fios de aramida com densidade linear menor do que 500 dtex. A face interna inclui camadas balísticas. A patente US 5.960.470 (Bachner) descreve um painel resistente a perfurações que compreende uma série de camadas flexíveis de folhas tecidas que possuem tecedura de pelo menos 60 extremidades por polegada de fibra de aramida, em que, com a fibra de aramida, é construída de filamentos, que fornecem de 7.750.015 a 13.950.027 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado (50.000.000 a 90.000.000 cruzamentos de filamentos por polegada quadrada) e pelo menos dois subpainéis. Tal patente também descreve que o painel de matéria resistente a perfurações pode ser combinado com um painel resistente a balas, em que o painel resistente a balas é posicionado na face de contato d vestuário protetor contra perfurações/balas ou o painel resistente a balas é posicionado entre dois painéis resistentes a perfurações. Além disso, as patentes US 6.131.193 (Bachner) e US 6.219.842 (Bachner) descrevem um vest uário resistente a balas e perfurações que compreende um painel resistente a perfurações com fibras de aramida que fornece de 7.750.015 a 13.950.027 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado (50.000.000 a 90.000.000 cruzamentos de filamentos por polegada quadrada) e um painel resistente a balas de pelo menos uma dentre as fibras tecidas que possuem mais do que 13.950.027 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado (mais do que 90.000.000 cruzamentos de filamentos por polegada quadrada) e, opcionalmente, um painel composto.
Descrição Resumida da Invenção Em um primeiro aspecto da presente invenção, um artigo resistente a perfurações e balas compreende um painel resistente a perfurações e um painel resistente a balas. O painel resistente a perfurações contém uma série de camadas flexíveis de um primeiro tecido posicionadas de forma adjacente umas às outras. O primeiro tecido é feito de uma série de primeiros fios em direção da urdidura e direção da trama, em que os primeiros fios possuem uma densidade linear de 50 a 600 denier (55 a 660 dtex) e compreendem uma série de primeiros filamentos e existem de 15,7 a 39,4 primeiros fios por centímetro (40 a 100 primeiros fios por polegada) nas direções de trama e de urdidura. O painel resistente a balas contém uma série de camadas flexíveis de um segundo tecido posicionadas de forma adjacente umas às outras. As segundas camadas de tecido são feitas de uma série de segundos fios em direção da urdidura e direção da trama, em que os segundos fios possuem densidade linear de 100 a não mais do que 840 denier (de 110 a não mais de 930 dtex) e compreendem uma série de segundos filamentos que fornecem de 3.100.006 a não mais do que 13.950.027 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado (de 20.000.000 a não mais do que 90.000.000 cruzamentos de filamentos por polegada quadrada) no mencionado segundo tecido. Existem de 2 a menos do que 15,7 segundos fios por centímetro (de 5 a menos do que 40 segundos fios por polegada) nas direções de trama e de urdidura.
Também se verificou que melhorias ainda maiores de desempenho balístico, mantendo, ao mesmo tempo, desempenho excelente contra ameaças por perfurações são realizadas, em que o artigo resistente a perfurações e balas compreende um painel resistente a perfurações com fibras que de 3.875.007 a não mais do que 46.500.093 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado (fornecem de 25.000.000 a não mais de 300.000.000 cruzamentos de filamentos por polegada quadrada) e um painel resistente a balas com fios que fornecem de 3.100.006 a não mais do que 13.950.027 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado (de 20.000.000 a não mais do que 90.000.000 cruzamentos de filamentos por polegada quadrada). O escopo adicional de aplicação da presente invenção tornar-se-á evidente a partir da descrição detalhada fornecida a seguir. Dever-se-á compreender, entretanto, que a descrição detalhada e os exemplos específicos, embora indiquem realizações da presente invenção, são fornecidos unicamente como forma de ilustração, pois várias mudanças e modificações dentro do espírito e do escopo da presente invenção tornar-se-ão evidentes para os técnicos no assunto a partir da presente descrição detalhada. Deve-se compreender que tanto a descrição resumida acima quanto a descrição detalhada a seguir são unicamente exemplificações e explicações e não restringem a presente invenção conforme reivindicada.
Breve Descrição da Figura A Figura 1 exibe uma vista em perspectiva expandida de um artigo resistente a balas e perfurações de acordo com a presente invenção.
Descrição Detalhada da Invenção O artigo protetor de acordo com a presente invenção foi desenvolvido especificamente para fornecer uma proteção dupla contra a penetração por ameaças de perfurações (ou punções) por instrumentos pontiagudos, tais como picaretas, cabos, furadores e similares, bem como uma proteção contra ameaças balísticas. Está se tornando cada vez mais importante que a polícia, as autoridades corregedoras e o pessoal de segurança possuam proteção simultânea contra ameaças de perfurações e ameaças balísticas no mesmo vestuário protetor.
Como regra geral, os artigos flexíveis resistentes a perfurações são fabricados utilizando camadas de material tecido com um material de fio com alta tenacidade e rigidez; e o grau de resistência à penetração é, entre outras coisas, uma função da densidade linear do fio e da rigidez da tecedura. Quanto mais baixa a densidade linear do fio e mais firme a tecedura, maior a resistência à penetração.
Como regra geral, os artigos flexíveis resistentes a balas são fabricados utilizando camadas de tecido fabricadas com um material de fio com alta tenacidade e rigidez em camadas suficientes para que seja eficaz contra a ameaça especificada. Os tecidos para proteção balística geralmente utilizam fios com densidades lineares relativamente altas e, quando tecidos, possuem pouca consideração pela rigidez da tecedura, exceto para evitar que teceduras extremamente firmes evitem danos para as fibras de fios resultantes dos rigores da tecedura.
Para tornar uma estrutura protetora eficaz contra ameaças de penetração por ameaças balísticas e por perfurações, foram propostas combinações de materiais conforme indicado anteriormente. O inventor do presente descobriu uma combinação totalmente diferente de materiais, que gera uma melhoria notável da proteção. A combinação específica da presente invenção, utilizando um material resistente a perfurações e um material resistente a balas, exibe boa proteção balística e boa resistência a perfurações e apresenta um desempenho superior em comparação com as estruturas protetoras disponíveis anteriormente eficazes contra ameaças de perfurações e ameaças balísticas. Muito notadamente, também se constatou que as vestimentas flexíveis que fornecem tal proteção superior contra ameaças balísticas e por perfurações são produzidas com fibras que não sofrem limitações de produção que gerem custos de produção mais altos.
Um artigo resistente a balas e perfurações de acordo com a presente invenção pode ser elaborado colocando-se um painel resistente a perfurações composto de uma série de camadas de tecidos resistentes a perfurações e um painel resistente a balas composto de uma série de camadas de tecido resistentes a balas juntos, em relação face a face, com outros materiais de camadas entre elas ou não, conforme o desejado. As camadas, que formam o painel do artigo, podem ser unidas, por exemplo, por costura entre si ou podem ser empilhadas juntas e mantidas, por exemplo, em um envelope de tecido. As camadas que constituem cada painel são normalmente colocadas juntas e o composto pode, de tal forma, ser observado como uma estrutura que possui seções distintas de camadas. A Fig. 1 exibe o artigo resistente a balas e perfurações (10) de acordo com a presente invenção com um painel resistente a balas (11) de camadas (12) de material tecido resistente a balas e um painel resistente a perfurações (13) de camadas (14) de um material tecido resistente a perfurações. O painel resistente a perfurações é fabricado com uma série de camadas flexíveis de um tecido resistente a perfurações posicionadas de forma adjacente umas às outras, em que o tecido é fabricado com uma série de primeiros fios na direção da urdidura e uma série de primeiros fios na direção da trama. O primeiro fio do painel resistente a perfurações possui uma densidade linear de 50 a 600 denier (55 a 660 dtex). Existem de 15,7 a 39,4 fios por centímetro (40 a 100 fios por polegada) nas direções de trama e de urdidura. Em uma realização, existem de 17,7 a 31,5 fios por centímetro (45 a 80 fios por polegada) nas direções de trama e de urdidura.
Os primeiros fios do painel resistente a perfurações são fabricados com uma série de filamentos. Em uma realização, os filamentos fornecem de 25.000.000 (3.875.007) a não mais do que 300.000.000 (46.500.093); mais do que 90.000.000 (13.950.027) a não mais do que 250.000. 000 (38.750.077); ou de 25.000.000 (3.875.007) a menos do que 50.000. 000 (7.750.015) cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) no tecido do painel resistente a perfurações. Em outra realização, o fio do painel resistente a perfurações possui uma tenacidade de pelo menos 10 g/denier (9 g/dtex) e um alongamento à ruptura de pelo menos 2%. Em outra realização, os primeiros fios do painel resistente a perfurações possuem uma densidade linear de 50 a 600 denier (55 a 660 dtex), preferencialmente 100 a 500 denier (110 a 550 dtex) e os filamentos possuem uma densidade linear de 0,3 a 8,0 denier (0,33 a 8,9 dtex), preferencialmente de 0,5 a 4,0 denier (0,55 a 4,44 dtex). Em outra realização, o painel resistente a perfurações possui uma densidade de área de 732 a não mais do que 7.320 gramas por metro quadrado (0,15 a não mais do que 1,50 libras por pé quadrado), preferencialmente 976 a não mais do que 4.394 gramas por metro quadrado (de 0,20 a não mais do que 0,90 libra por pé quadrado). O painel resistente a balas é fabricado com uma série de camadas flexíveis de um tecido resistente a balas posicionadas de forma adjacente umas às outras, em que as camadas de tecido são fabricadas com uma série de segundos fios na direção da urdidura e uma série de segundos fios na direção da trama. Os segundos fios do painel resistente a balas possuem uma densidade linear de 100 a não mais do que 840 denier (de 110 a não mais do que 930 dtex) e existem de 2 a menos do que 15,7 segundos fios por centímetro (5 a menos do que 40 segundos fios por polegada) nas direções de trama e de urdidura. Os fios do painel resistente a balas compreendem uma série de filamentos que fornecem de 20.000.000 (3.100.006) a não mais do que 90.000. 000 (13.950.027), preferencialmente de 35.000.000 (5.425.010) a 85.000. 000 (13.175.026), cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) no tecido do painel resistente a balas. Em uma realização, existem de 3,94 a 14,2 fios por centímetro (10 a 36 fios por polegada) nas direções de urdidura e de trama. Em outra realização, os fios do painel resistente a balas possuem uma densidade linear de 100 a 800 denier (110 a 890 dtex), preferencialmente 150 a 750 denier (167 a 833 dtex) e os filamentos possuem uma densidade linear de 0,3 a 8,0 denier (0,33 a 8,9 dtex), preferencialmente 0,5 a 4,0 denier (0,55 a 4,44 dtex). Em outra realização, o fio do painel resistente a balas possui uma tenacidade de pelo menos 10 g/denier (9 g/dtex) e alongamento à ruptura de pelo menos 2%.
Os painéis resistentes a balas e perfurações podem ser colocados virtualmente em qualquer ordem. Em uma realização, o painel resistente a balas é a face de contato da penetração e, em outra realização, o painel resistente a perfurações é a face de contato de penetração. Prefere-se que o painel resistente a perfurações esteja sobre a face de contato de penetração.
Mais de um painel resistente a perfurações e/ou painel resistente a balas podem ser utilizados para compor o artigo resistente a balas e a perfurações. O artigo resistente a balas e a perfurações pode compreender, por exemplo, um painel resistente a perfurações como a face de contato, com um painel resistente a balas adjacente e, em seguida, outro painel resistente a perfurações como face interna para o posicionamento contra o corpo do usuário.
Em outra realização, as camadas do tecido resistente a balas e do tecido resistente a perfurações não são inter-misturadas, de forma que os painéis resistentes a perfurações e a balas sejam substancialmente distintos. Em outra realização, as camadas do tecido resistente a balas e do tecido resistente a perfurações são inter-misturadas de forma que os painéis resistentes a perfurações e a balas não sejam distintos. Prefere-se, entretanto, que as camadas e os painéis estejam dispostos com os painéis resistentes a balas e a perfurações sendo substancialmente distintos.
Preferencialmente, o tecido de pelo menos uma camada da primeira e segunda séries de camadas (12) e (14) é tecido. De preferência superior, todo o tecido da primeira e segunda séries de camadas (12) e (14) é tecido. Entretanto, tal material pode ser uma estrutura tecida, entrelaçada ou não-tecida. Por não-tecido, indica-se uma rede de fibras, incluindo as unidirecionais (se contidas em uma resina matriz), de feltro e similares. Por tecido, indica-se qualquer tecedura de tecido, tal como uma trama simples, uma trama curta, trama de cesta, trama de cetim, trama de sarja e similares. A trama simples é a mais comum. A série de camadas do tecido resistente a balas pode ser fabricada com o mesmo material ou com um diferente. De forma similar, a série de camadas do tecido resistente a perfurações pode ser do mesmo material ou de um diferente. As camadas do tecido resistente a balas e do tecido resistente a perfurações podem ser do mesmo material ou de um diferente.
As camadas dos tecidos resistentes a balas e/ou perfurações podem também conter independentemente uma resina matriz ou aglutinante. Em uma realização, as camadas de tecido são substancialmente rodeadas e substancialmente impregnadas com a resina matriz, que compreende uma resina termo-ajustável ou termoplástica, ou suas misturas.
Uma ampla variedade de resinas termo-ajustáveis e termoplásticas e suas misturas são bem conhecidas no estado da técnica e podem ser utilizadas como uma resina matriz. Resinas termoplásticas podem compreender, por exemplo, um ou mais poliuretanos, poliimidas, polietilenos, poliésteres, poliéter éter cetona, poliamida, policarbonato e similares. Resinas termo-ajustáveis podem ser uma ou mais resinas com base epóxi, resinas com base em poliéster, resinas com base fenólica e similares, preferencialmente uma resina fenólica de polivinilbutiral. As misturas podem ser qualquer combinação das resinas termoplásticas e das resinas termo-ajustáveis.
Em uma realização, existem de 2 a 32, preferencialmente de 5 a 25 camadas do tecido resistente a perfurações. Em outra realização, existem de 10 a 70, preferencialmente de 15 a 60 camadas do tecido resistente a balas.
Em uma realização, o desempenho balístico V50 do artigo resistente a balas e perfurações de acordo com a presente invenção contra uma bala de 9 mm é de pelo menos 350 m/s. Em outra realização, o artigo resistente a balas e perfurações de acordo com a presente invenção, que é primeiro artigo, possui um desempenho V50 balístico maior do que o de um segundo artigo que compreende o painel resistente a perfurações e o painel resistente a balas que possui a mesma densidade de área do primeiro artigo mas possui um número de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) no painel resistente a balas do segundo artigo maior do que 90.000.000 (13.950.027).
Outros materiais de camadas que podem ser colocados entre o painel resistente a perfurações e o painel balístico incluem, por exemplo, materiais de acolchoamento, materiais adesivos, materiais à prova d’água e similares.
Os fios utilizados para fabricar as camadas de tecido resistente a balas e resistente a perfurações na presente invenção podem ser fabricados a partir de fibras orgânicas compostas de poliamida, poliolefina, polibenzoxazol, polibenzotiazol, poli{2,6-diimidazo[4,5-b4’,5’-e]piridinileno-1,4(2,5-di- hidróxi)fenileno} (PIPD) ou suas misturas. Preferencialmente, os fios são fabricados com poliamida.
Quando o polímero for poliamida, prefere-se aramida. Por “aramida”, indica-se uma poliamida em que pelo menos 85% das ligações amida (-CO-NH-) estão ligadas diretamente a dois anéis aromáticos. As fibras de aramida apropriadas são descritas em W. Black et al, Man-Made Fibers -Science and Technology, vol. 2, pág. 297 (Interscience Publishers, 1968), em um capítulo intitulado Fiber-Forming Aromatic Polyamides. As fibras de aramida também são descritas nas patentes US 4.172.938, US 3.869.429, US 3.819.587, US 3.673.143, US 3.354.127 e US 3.094.511.
Aditivos podem ser utilizados com a aramida e constatou-se que até 10% em peso de outro material polimérico pode ser misturado com a aramida ou que podem ser utilizados copolímeros que contêm até 10% de outra diamina substituída pela diamina da aramida ou até 10% de outro cloreto diácido substituído pelo cloreto diácido ou a aramida. A aramida preferida é uma para-aramida e poli(p-fenileno tereftalamida) (PPD-T) é a para-aramida preferida. Por PPD-T, indica-se o homopolímero resultante da polimerização mol por mol de p-fenileno diamina e cloreto de tereftaloíla, bem como copolímeros resultantes da incorporação de pequenas quantidades de outras diaminas com a p-fenileno diamina e de pequenas quantidades de outros cloretos diácidos com o cloreto de tereftaloíla. Como regra geral, outras diaminas e outros cloretos diácidos podem ser utilizados em quantidades de até cerca de 10% em mois da p-fenileno diamina ou do cloreto de tereftaloíla, ou talvez um pouco mais altas, desde que somente as outras diaminas e cloretos diácidos não contenham grupos reativos que interfiram com a reação de polimerização. PPD-T também indica copolímeros resultantes da incorporação de outras diaminas aromáticas e outros cloretos diácidos aromáticos, tais como o cloreto de 2,6-naftaloíla ou o cloreto de cloro ou diclorotereftaloíla ou 3,4-diaminodifeniléter.
Quando o polímero for uma poliolefina, um polietileno ou um polipropileno são preferidos. Por polietileno, indica-se um material de polietileno predominantemente linear preferencialmente com peso molecular maior do que um milhão que pode conter quantidades menores de ramificação de cadeia ou comonômeros que não excedem cinco unidades modificadoras por cem átomos de carbono de cadeia principal e que podem também conter misturados com eles não mais do que cerca de 50% em peso de um ou mais aditivos poliméricos tais como os polímeros de 1-alqueno, particularmente um polietileno de baixa densidade, o propileno e similares, ou aditivos de baixo peso molecular tais como antioxidantes, lubrificantes, agentes de filtro ultravioleta, colorantes e similares que são comumente incorporados. Isso é comumente conhecido como polietileno de cadeia estendida (ECPE). De forma similar, o polipropileno é um material de polipropileno predominantemente linear preferencialmente com peso molecular de um milhão. Fibras de poliolefina linear com alto peso molecular estão disponíveis comercialmente. A preparação de fibras de poliolefina é discutida na patente US 4.457.985. O polibenzoxazol (PBO) e o polibenzotiazol (PBZ) são apropriados, conforme descrito no documento WO 93/20400. O polibenzoxazol e polibenzotiazol são preferencialmente compostos de unidades repetitivas das estruturas a seguir: Embora os grupos aromáticos exibidos unidos aos átomos de nitrogênio possam ser heterocíclicos, eles são preferencialmente carbocíclicos; e, embora eles possam ser sistemas policíclicos fundidos ou não fundidos, eles são preferencialmente anéis de seis membros isolados. Embora o grupo exibido na cadeia principal dos bis-azóis seja o grupo para-fenileno preferido, aquele grupo pode ser substituído por qualquer grupo orgânico divalente que não interfira com a preparação do polímero, ou nenhum grupo. Aquele grupo pode ser, por exemplo, alifático até doze átomos de carbono, tolileno, bifenileno, b/s-fenileno éter e similares. O polibenzoxazol e o polibenzotiazol utilizados para fabricar as fibras de acordo com a presente invenção deverão conter pelo menos vinte e cinco e, preferencialmente, pelo menos cem unidades repetitivas. A preparação dos polímeros e fiação de tais polímeros é descrita no documento WO 93/20400 mencionada acima. O artigo de acordo com a presente invenção será descrito adicionalmente abaixo com referência aos exemplos de trabalho. Dever-se-á observar, entretanto, que o conceito da invenção não está limitado de nenhuma forma por tais exemplos. Métodos deTeste Os métodos de teste a seguir foram utilizados nos Exemplos abaixo.
Densidade linear: a densidade linear de um fio ou fibra é determinada pesando-se um comprimento conhecido do fio ou fibra com base nos procedimentos descritos em ASTM D1907-97 e D885-98. Decitex ou “dtex” é definido como o peso, em gramas, de 10.000 metros do fio ou fibra.
Na prática real, o dtex medido de uma amostra de fio, as condições de teste e a identificação da amostra são alimentados em um computador antes do início do teste; o computador registra a curva de alongamento na carga do fio à medida que é partido e calcula as propriedades em seguida.
Propriedades de tensão: as fibras a serem testadas são condicionadas e têm a tensão testada com base nos procedimentos descritos em ASTM D885-98. A tenacidade (tenacidade na quebra), o alongamento até a quebra e módulo de elasticidade são determinados por meio de rompimento das fibras de teste em um aparelho de teste Instron (Instron Engineering Corp. Canton, Mass., Estados Unidos).
Densidade de área: a densidade de área da camada de tecido é determinada medindo-se o peso de cada camada isolada de tamanho selecionado, tal como 10 cm x 10 cm. A densidade de área da estrutura composta é determinada pela soma das densidades de área das camadas individuais.
Resistência a facadas: os testes de resistência a perfurações dos painéis de múltiplas camadas são conduzidos de acordo com o Padrão NIJ 0115.00, Stab Resistance of Personal Body Armor para a classe de proteção contra perfurações, emitido em setembro de 2000.
Desempenho balístico: testes balísticos V50 dos painéis de múltiplas camadas são conduzidos de acordo com o Padrão NIJ 0101.04, Ballistic Resistance of Personal Body Armor, emitido em setembro de 2000.
Exemplos e Exemplos Comparativos Nos exemplos a seguir, compostos de uma série de camadas de tecido foram preparados para testes de resistência balística e de penetração por facas. Painéis com cerca de 40,6 cm x 40,6 cm foram construídos para os testes. Vários tecidos diferentes fabricados com fios de aramida com diferente densidade linear e diferente quantidade de cruzamentos de filamentos foram utilizados para painéis resistentes a perfurações e balas, respectivamente. O fio de aramida foi vendido pela E. I. du Pont de Nemours & Company com a marca comercial Kevlar®. A aramida foi a poli(p-fenileno-tereftalamida). Os painéis resistentes a perfurações e balas empilhados entre si na forma de um sistema combinado, em dois níveis diferentes de densidades de área de cerca de 4,8 kg/m2 e 5,9 kg/m2, respectivamente, foram testados para comparação sobre desempenho contra facadas e balístico. O cruzamento de filamentos é um caso em que um dos filamentos na direção da urdidura cruzam sobre um dos filamentos na direção da trama. A quantidade de pontos de cruzamento de filamentos é baseada na quantidade de filamentos por extremidade na direção da trama e da urdidura e na quantidade total de extremidades por polegada (ou por centímetro, se especificado). A quantidade de pontos de cruzamento é calculada multiplicando-se a quantidade de filamentos na fibra pela quantidade de fibras por polegada (ou por centímetro, se especificado) na trama na direção da urdidura e, em seguida, multiplicando aquela quantidade pela quantidade de filamentos em uma fibra de cruzamento pela quantidade de fibras de cruzamento por polegada (ou por centímetro, se especificado) na trama na direção da trama. A quantidade total de pontos de cruzamento de filamentos Dara várias construções de tecido, por exemplo, foi calculada conforme segue: O cálculo da quantidade de cruzamentos de filamento por polegada quadrada (ou por centímetro quadrado, se especificado) para vários tecidos trama simples diferentes fabricados com diferente densidade linear de fio, contagens de extremidades por polegada (ou por centímetro, se especificado) e quantidade de filamentos por extremidade é exemplificado para referência.
Exemplo Comparativo 1 No Exemplo Comparativo 1, doze camadas de material tecido com aramida Kevlar® de 220 dtex contendo 133 filamentos em construção de 70 extremidades por polegada (27,6 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a perfurações. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a perfurações foi de 86.676.100 (13.434.822), que foi de menos de 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a perfurações foi de cerca de 1,5 kg/m2. Além disso, dezesseis camadas de tecidos tecidos com aramida Kevlar® de 930 dtex contendo 560 filamentos em construção de 26 extremidades por polegada (10,2 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a balas. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a balas foi de 211.993.600 (32.859.074), que foi maior que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a balas foi de 3,2 kg/m2. A densidade de área total dos painéis resistentes a balas e perfurações combinados foi de cerca de 4,7 kg/m2. O teste resistente a facadas sobre os painéis combinados contra perfurações exibiu boa resistência a facadas, ou seja, sem penetração quando testado a 36 Joules e a 43 Joules, respectivamente. Testes de resistência V50 balística sobre os painéis combinados exibiram V50s balísticos respeitáveis de 467 m/s contra uma bala de 9 mm e 434 m/s contra uma bala S&W 40.
Exemplo 1 Neste exemplo, doze camadas de material tecido com aramida Kevlar® de 220 dtex contendo 133 filamentos em construção de 70 extremidades por polegada (27,6 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a perfurações. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a perfurações foi de 86.676.100 (13.434.822), que foi de menos de 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a perfurações foi de 1,5 kg/m2. Além disso, vinte e oito camadas de tecidos tecidos com aramida Kevlar® de 440 dtex contendo 267 filamentos em construção de 31 extremidades por polegada (12,2 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a balas. A densidade de área do componente resistente a balas foi de cerca de 3,2 kg/m2. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a balas foi de 68.508.729 (10.618.874), que foi significativamente menor que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área total dos painéis resistentes a balas e perfurações combinados foi de 4,7 kg/m2. O teste de resistência a facadas sobre os painéis combinados contra perfurações exibiu boa resistência a facadas, ou seja, sem penetração quando testados a 36 Joules e a 43 Joules, respectivamente. Foram conduzidos testes de resistência V50 balística sobre os painéis combinados contra balas de 9 mm e 40 S&W. O artigo de acordo com a presente invenção com o painel resistente a balas construído com a quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) de menos de 90.000.000 (13.950.027) exibiu V50s balísticos aprimorados de 496 m/s contra uma bala de 9 mm e 461 m/s contra uma bola 40 S&W, que foram cerca de 7% e 6% mais altos que os do Exemplo Comparativo 1, respectivamente.
Exemplo 2 Neste exemplo, dez camadas de material tecido de aramida Kevlar® de 440 dtex contendo 267 filamentos em construção de 50 extremidades por polegada (19,7 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a perfurações. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a perfurações foi de 178.222.500 (27.624.543), que foi significativamente mais alta que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a perfurações foi de 1,7 kg/m2. Além disso, 34 camadas de tecidos tecidos com aramida Kevlar® de 440 dtex contendo 267 filamentos em construção de 26 extremidades por polegada (10,2 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a balas. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a balas foi de 48.191.364 (7.469.676), que foi significativamente menor que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a balas foi de 3,2 kg/m2. A densidade de área total dos painéis resistentes a balas e perfurações com binados foi de cerca de 4,9 kg/m2. O teste de resistência a facadas sobre os painéis combinados contra perfurações exibiu resistência a facadas muito boa, ou seja, sem penetração quando testados a 36 Joules e a 43 Joules, respectivamente. Foi conduzido teste de resistência V50 balística sobre os painéis combinados. O artigo de acordo com a presente invenção com o painel de resistência a balas construído com a quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) significativamente menor que 90.000.000 (13.950.027) exibiu V50s balísticos significativamente mais altos de 507 m/s contra uma bala de 9 mm e 468 m/s contra uma bala 40 S&W, que são cerca de 9% e 8% mais altos que os do Exemplo Comparativo 1, respectivamente.
Exemplo 3 Neste exemplo, dez camadas de material tecido de aramida Kevlar® de 330 dtex contendo 150 filamentos em construção de 63 extremidades por polegada (24,8 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a perfurações. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a perfurações foi de 158.760.000 (24.607.849), que foi significativamente mais alta que 90.000.000 (13.950.027) . A densidade de área do componente resistente a perfurações foi de 1,6 kg/m2. Além disso, vinte e cinco camadas de tecidos tecidos com aramida Kevlar® de 440 dtex contendo 267 filamentos em construção de 35 extremidades por polegada (13,8 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a balas. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a balas foi de 87.329.025 (13.536.026), que foi significativamente menor que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a balas foi de 3,2 kg/m2. A densidade de área total dos painéis resistentes a balas e perfurações com binados foi de cerca de 4,8 kg/m2. O teste de resistência a facadas sobre os painéis combinados contra perfurações exibiram resistência a facadas muito boa, ou seja, sem penetração quando testados a 36 Joules e a 43 Joules, respectivamente. Foi conduzido teste de resistência V50 balística sobre os painéis combinados. O artigo de acordo com a presente invenção com o painel de resistência balística construído com a quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) menor que 90.000.000 (13.950.027) exibiu V50 balístico significativamente mais alto de 487 m/s contra uma bala de 9 mm e 466 m/s contra uma bala 40 S&W, que foram cerca de 5% e 7% mais altos que os do Exemplo Comparativo 1, respectivamente.
Exemplo Comparativo 2 No Exemplo Comparativo 2, doze camadas de material tecido com aramida Kevlar® de 220 dtex contendo 133 filamentos em construção de 70 extremidades por polegada (27,6 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a perfurações. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a perfurações foi de 86.676.100 (13.434.822), que foi menor do que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a perfurações foi de 1,5 kg/m2.
Além disso, vinte e duas camadas de tecidos tecidos com aramida Kevlar® de 930 dtex contendo 560 filamentos em construção de 26 extremidades por polegada (10,2 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a balas. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a balas foi de 211.993.600 (32.859.074), que foi maior que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a balas foi de 4,4 kg/m2. A densidade de área total dos painéis resistentes a balas e perfurações combinados foi de 5,9 kg/m2. O teste de resistência a facadas dos painéis combinados contra perfurações exibiu boa resistência contra perfurações, ou seja, nenhuma penetração quando testados a 36 Joules e a 43 Joules, respectivamente. O teste de resistência a balas dos painéis combinados contra uma bala de 9 mm exibiu V50 balístico respeitável de 509 m/s.
Exemplo 4 Neste exemplo, doze camadas de material tecido de aramida Kevlar® de 220 dtex contendo 133 filamentos em construção de 70 extremidades por polegada (27,6 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a perfurações. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a perfurações foi de 86.676.100 (13.434.822), que foi menos do que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a perfurações foi de 1,5 kg/m2. Além disso, trinta e nove camadas de tecidos tecidos com aramida Kevlar® de 440 dtex contendo 267 filamentos em construção de 31 extremidades por polegada (12,2 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a balas. A densidade de área do componente resistente a balas foi de 4,3 kg/m2. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a balas foi de 68.508.729 (10.618.874), que foi significativamente menor que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área dos painéis resistentes a balas e perfurações combinados foi de 5,8 kg/m2. O teste de resistência a facadas sobre os painéis combinados contra perfurações também exibiram resistência a facadas muito boa, ou seja, sem penetração quando testados a 36 Joules e a 43 Joules, respectivamente. Foi conduzido teste de resistência a balas sobre os painéis combinados contra uma bala de 9 mm. O artigo de acordo com a presente invenção com o painel resistente a balas construído com a quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) menor que 90.000.000 (13.950.027) exibiu V50 balístico aprimorado de 521 m/s contra uma bala de 9 mm, que foi mais alto que o do Exemplo Comparativo 2.
Exemplo 5 Neste exemplo, nove camadas de material tecido de aramida Kevlar® de 440 dtex contendo 267 filamentos em construção de 50 extremidades por polegada (19,7 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a perfurações. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a perfurações foi de 178.222.500 (27.624.543), que foi significativamente mais alta que 90.000.000 (13.950.027) . A densidade de área do componente resistente a perfurações foi de 1,6 kg/m2. Além disso, quarenta e seis camadas de tecidos tecidos com aramida Kevlar® de 440 dtex contendo 267 filamentos em construção de 26 extremidades por polegada (10,2 extremidades por centímetro) em trama simples foram utilizadas como componente resistente a balas. A quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) para o componente resistente a balas foi de 48.191.364 (7.469.676), que foi significativamente menor que 90.000.000 (13.950.027). A densidade de área do componente resistente a balas foi de 4,3 kg/m2. A densidade de área total dos painéis resistentes a balas e perfurações combinados foi de 5,9 kg/m2. O teste de resistência a facadas sobre os painéis combinados contra perfurações, exibiram resistência a facadas muito boa, ou seja, sem penetração quando testados a 36 Joules e a 43 Joules, respectivamente. Foi conduzido teste de resistência a balas sobre os painéis combinados. O artigo de acordo com a presente invenção com o painel resistente a balas construído com a quantidade de cruzamentos de filamentos por polegada quadrada (por centímetro quadrado) significativamente menor que 90.000.000 (13.950.027) exibiu V50 balístico significativamente mais alto de 540 m/s contra uma bala de 9 mm, que foi cerca de 6% mais alto que o do Exemplo Comparativo 2.
Reivindicações
Claims (24)
1. ARTIGO RESISTENTE A BALAS E A PERFURAÇÕES, caracterizado pelo fato de que compreende: - um painel resistente a perfurações que contém uma série de camadas flexíveis de um primeiro tecido, posicionadas de forma adjacente umas às outras, em que o primeiro tecido é feito de uma primeira série de primeiros fios em direção da urdidura e uma segunda série de primeiros fios em direção da trama, em que os primeiros fios possuem uma densidade linear de 50 a 600 denier e compreendem uma série de primeiros filamentos que fornece de 3.875.007 a não mais do que 46.500.093 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado no mencionado primeiro tecido; e, adicionalmente, em que a primeira série e a segunda série de primeiros fios compreendem de 15,7 a 39,4 primeiros fios por centímetro; e - um painel resistente a balas que contém uma série de camadas flexíveis de um segundo tecido posicionadas de forma adjacente umas às outras, em que as segundas camadas de tecidos são feitas de uma primeira série de segundos fios em direção da urdidura e uma segunda série de segundos fios em direção da trama, em que os segundos fios possuem uma densidade linear de 100 a não mais do que 840 denier e em que os segundos fios compreendem uma série de segundos filamentos que fornecem de 3.100.006 a não mais do que 13.950.027 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado no mencionado segundo tecido e, adicionalmente, em que a primeira série e a segunda série de segundos fios compreendem de 2 a menos do que 15,7 segundos fios por centímetro.
2. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os segundos filamentos fornecem de 5.425.010 a 13.175.026 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado.
3. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda séries dos primeiros fios são de 17,7 a 31,5 primeiros fios por centímetro.
4. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e segunda séries dos segundos fios são de 3,94 a 14,2 segundos fios por centímetro.
5. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a série de primeiros filamentos dos primeiros fios fornece mais do que 13.950.027 a não mais do que 38.750.077 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado no mencionado primeiro tecido.
6. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a série de primeiros filamentos dos primeiros fios fornece de 3.875.007 a menos do que 7.750.015 cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado no mencionado primeiro tecido.
7. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo fios possuem uma tenacidade de pelo menos 10 g/denier e um alongamento à ruptura de pelo menos 2%.
8. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os segundos fios possuem uma densidade linear de 100 a 800 denier e os segundos filamentos possuem uma densidade linear de 0,3 a 8,0 denier.
9. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os segundos fios possuem uma densidade linear de 150 a 750 denier e os segundos filamentos possuem uma densidade linear de 0,5 a 4,0 denier.
10. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiros fios possuem uma densidade linear de 50 a 600 denier e os primeiros filamentos possuem uma densidade linear de 0,3 a 8,0 denier.
11. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiros fios possuem uma densidade linear de 100 a 500 denier e os primeiros filamentos possuem uma densidade linear de 0,5 a 4,0 denier.
12. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o painel resistente a perfurações possui uma densidade de área de 732 a não mais de 7.320 g/m2.
13. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o painel resistente a perfurações possui uma densidade de área de 976 a não mais de 4.394 g/m2.
14. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o painel resistente a perfurações compreende de 2 a 32 primeiras camadas de tecido e o painel resistente a balas compreende de 10 a 70 segundas camadas de tecido.
15. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o painel resistente a perfurações compreende de 5 a 25 primeiras camadas de tecido e o painel resistente a balas compreende de 15 a 60 segundas camadas de tecido.
16. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das primeiras camadas de tecido e pelo menos uma das segundas camadas de tecido é tecida.
17. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que todas as primeiras camadas de tecido e todas as segundas camadas de tecido são tecidas.
18. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo fios compreendem independentemente uma série de fibras selecionadas a partir do grupo que consiste em fibras de poliamida, fibras de poliolefina, fibras de polibenzoxazol, fibras de polibenzotiazol, poli{2,6-diimidazo[4,5-b4’,5’-e]piridinileno-1,4(2,5-diidróxi)fenileno} e suas misturas.
19. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o painel resistente a perfurações é a face de contato.
20. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o artigo compreende o painel resistente a perfurações como a face de contato, o painel resistente a balas como uma camada intermediária e um segundo painel resistente a perfurações como uma face interna para o posicionamento contra o corpo de um usuário do artigo.
21. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as primeiras camadas de tecido incluem uma resina matriz ou aglutinante.
22. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as segundas camadas de tecido incluem uma resina matriz ou aglutinante.
23. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o artigo possui um desempenho V50 balístico maior do que o de um segundo artigo que compreende um painel resistente a perfurações e um painel resistente a balas, em que o painel resistente a balas no segundo artigo possui a mesma densidade de área do painel resistente a balas do primeiro artigo, mas em que a quantidade de cruzamentos de filamentos por centímetro quadrado no painel resistente a balas do segundo artigo é maior do que 13.950.027.
24. ARTIGO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o desempenho balístico V50 do artigo contra uma bala de 9 mm é de pelo menos 350 m/s.
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