BRPI0611917A2 - compostos cerámico transparente - Google Patents

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BRPI0611917A2
BRPI0611917A2 BRPI0611917-4A BRPI0611917A BRPI0611917A2 BR PI0611917 A2 BRPI0611917 A2 BR PI0611917A2 BR PI0611917 A BRPI0611917 A BR PI0611917A BR PI0611917 A2 BRPI0611917 A2 BR PI0611917A2
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BR
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glass
shield
sheet
less
compound
Prior art date
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BRPI0611917-4A
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English (en)
Inventor
Christopher D Jones
Jeffrey B Rioux
John W Locher
Eric S Carlson
Katheleen R Farrell
Brian C Furchner
Vincent Pluen
Matthias Mandelartz
Original Assignee
Saint Gobain Ceramics
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Abstract

COMPOSTO CERáMICO TRANSPARENTE. A presente invenção refere-se a um composto cerâmico e método de produção que são providos, O composto cerâmico pode ser transpa- rente e pode servir como blindagem transparente. A porção cerâmica do composto pode ser safira de cristal simples. O composto pode proporcionar proteção adequada de projéteis, enquanto exibe área superficial maior e densidades areais relativamente baixas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSTO CERÂMICO TRANSPARENTE".
PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisó-rio dos Estados Unidos N0 de Série 60/689.688, intitulado COMPOSTO CE-RÂMICO TRANSPARENTE, depositado em 10 de junho de 2005, e Pedidode Patente Provisório dos Estados Unidos N9 de Série 60/761.814, intituladoCOMPOSTO CERÂMICO TRANSPARENTE, depositado em 25 de janeirode 2006.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
1. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a compostos cerâmicos e, em par-ticular, a blindagem cerâmica transparente.
2. Discussão da Técnica Relacionada
As cerâmicas exibem uma variedade de propriedades que astornam úteis em produtos submetidos a, por exemplo, abrasão, altas tempe-raturas, ou altas velocidades de impactos. Uma excelente resistência à ra-zão de peso e dureza superior significa que as cerâmicas podem freqüente-mente substituir e aperfeiçoar materiais estruturais, tais como aço, polímerose vidro. Os compostos cerâmicos são materiais que incluem uma cerâmicaligada a outra cerâmica, ou a um material não-cerâmico. Por exemplo, umafolha cerâmica pode estar ligada a um vidro ou plástico, ou a outra cerâmica,para formar um composto cerâmico. Os compostos cerâmicos podem permi-tir que as propriedades úteis das cerâmicas sejam exploradas, enquantoproporcionam um produto que é, por exemplo, mais leve, mais flexível, oumenos oneroso do que um material puramente cerâmico.
As cerâmicas podem ser opacas, translúcidas ou transparentes.As cerâmicas transparentes são de interesse particular porque elas podemproporcionar uma resistência à impacto, resistência à arranhadura e resis-tência ao calor, que podem substituir vidro transparente ou polímeros. En-quanto as folhas de cerâmica são tipicamente mais custosas para produzirdo que são as folhas de vidro ou poliméricas, as propriedades superioresdas cerâmicas podem torná-las o material de escolha para uso em pequenasjanelas, onde resistência à arranhadura, alta resistência e transmissão de luzsão desejadas sob condições extremas ou em ambientes severos.
Os compostos de cerâmica e outros materiais, tais como vidro epolicarbonato, têm sido sugeridos como blindagem transparente resistente àimpacto. Por exemplo, o Registro de Invenção Estatutário dos Estados Uni-dos Ns H1567 descreve uma blindagem de composto transparente tendouma placa de face quebradiça dura apoiada por uma placa mais resiliente. ORegistro de Invenção Estatutário dos Estados Unidos Ne H1519 descreve aligação de oxido de alumínio ou oxido de magnésio transparente a uma pla-ca de retorno de plástico transparente. Contudo, para proporcionar transpa-rência e resistência suficientes, estes compostos podem ser espessos, pe-sados e custosos, e podem somente serem disponíveis em tamanhos pe-quenos que proporcionam áreas de visão limitadas. Como um resultado, oscompostos cerâmicos não têm sido amplamente usados como blindagemtransparente. Os avanços no campo que podem, por exemplo, reduzir pesoe custo, enquanto aumentam a área superficial, devem conduzir à blindagemaperfeiçoada e ao uso maior de cerâmicas neste campo.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Em um aspecto, a invenção refere-se a composto cerâmicotransparente tendo um V50 de mais do que 843 m/seg para projéteis de cali-bre 30 AP, e exibindo uma densidade areai de menos do que 58,7 kg/m2.
Em outro aspecto, a invenção refere-se a um composto cerâmicocompreendendo uma folha de safira de cristal simples tendo pelo menosuma dimensão maior do que 15 cm, maior do que 20 cm, ou maior do que 25 cm.
Em outro aspecto, um método de produção de um composto ce-râmico é provido, o método compreendendo aderir uma folha de safira decristal simples a um substrato no qual a folha inclui pelo menos uma dimen-são maior do que 15 cm.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de uma esfera de 7,62 mmχ 51 Μ80 se deslocando a uma velocidade de 835 m/seg, a blindagem exi-bindo uma densidade areai de menos do que cerca de 150 kg/m2.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x39API-BZ se deslocando a uma velocidade de 776 m/seg, a blindagem exibin-do uma densidade areai de menos do que cerca de 150 kg/m2.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x51AP (M61) se deslocando a uma velocidade de 768 m/seg, a blindagem exi-bindo uma densidade areai de menos do que cerca de 150 kg/m2.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de uma esfera de 7,62 mmχ 51 M80 se deslocando a uma velocidade de 835 m/seg, a blindagem exi-bindo uma espessura média de menos do que cerca de 50 mm.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x39API-BZ se deslocando a uma velocidade de 776 m/seg, a blindagem tendouma espessura média de menos do que cerca de 50 mm.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x51AP (M61) se deslocando a uma velocidade de 768 m/seg, a blindagem tendouma espessura média de menos do que cerca de 50 mm.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de uma esfera de 7,62 mmχ 51 M80 se deslocando a uma velocidade de 835 m/seg, a blindagem tendouma transparência luminosa de pelo menos 75%.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x39API-BZ se deslocando a uma velocidade de 776 m/seg, a blindagem tendo30 uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 75%.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x51AP (Μ61) se deslocando a uma velocidade de 768 m/seg, a blindagem tendouma transparência luminosa de pelo menos cerca de 75%.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x54RB32 se deslocando a uma velocidade de 858 m/seg, a blindagem exibindouma densidade areai de menos do que cerca de 150 kg/m2.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x54RB32 se deslocando a uma velocidade de 858 m/seg, a blindagem tendo umaespessura média de menos do que cerca de 60 mm.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de um projétil de 7,62x54RB32 se deslocando a uma velocidade de 858 m/seg, a blindagem tendo umatransparência luminosa de pelo menos cerca de 75%.
Em outro aspecto, uma blindagem transparente composta é pro-vida, a blindagem capaz de impedir a penetração de três projéteis seqüenci-almente queimados de 7,62 χ 63 mm APM2 se deslocando a uma velocida-de de 850 m/seg, a blindagem tendo uma espessura média de menos doque cerca de 80 mm.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Os desenhos acompanhantes não são pretendidos para seremdesenhados em escala. Nos desenhos, cada componente idêntico ou quaseidêntico que é ilustrado em várias figuras é representado por um numeraisimilar. Para proposta de clareza, nem todo componente pode ser indicadoem todo desenho. Nos desenhos:
A FIGURA 1 é um diagrama esquemático mostrando uma vistaem corte de um composto cerâmico;
A FIGURA 2 proporciona dados de teste na forma tabular;
As FIGURAS 3A e 3B são fotocópias de fotografias de certasconcretizações da invenção após teste de projétil; e
As FIGURAS 4A e 4B são fotocópias de certas concretizaçõesda invenção após teste de projétil.DESCRIÇÃO DETALHADA
Esta invenção não está limitada neste pedido aos detalhes deconstrução e ao arranjo dos componentes colocados na descrição que sesegue ou ilustrada nos desenhos. A invenção é capaz de outras concretiza-ções, e de ser praticada e ser efetuada em vários modos. Também, a fraseo-logia e terminologia usadas aqui são para a proposta de descrição, e nãodevem ser relacionadas como limitantes. O uso de "incluindo", "compreen-dendo", ou "tendo", "contendo", "envolvendo", e variações destes aqui, ésignificativo para envolver os itens listados daqui por diante e equivalentesdestes, bem como itens adicionais.
Em um aspecto, a invenção refere-se a um composto cerâmicotransparente útil na provisão de proteção de projéteis de alta velocidade,enquanto permite a transmissão de luz. O composto pode proporcionar umajanela protetora que pode ser usada em, por exemplo, aeronave, espaçona-ve, veículos submarinos, e veículos terrestres civis ou militares. O compostopode oferecer uma alta resistência à razão de peso, bem como um campoaperfeiçoado de visão quando comparado a outros materiais. O componentecerâmico do composto pode ser, por exemplo, uma cerâmica não-cristalinatal como safira de cristal simples (AI2O3). Outros componentes podem incluir,por exemplo, vidro e/ou materiais poliméricos.
Conforme aqui usado, um "adesivo" é um material capaz de unirdois sólidos juntos de modo que eles não se separam quando submetidos aum uso pretendido. Os adesivos podem ser ou temporários ou permanentes.
"Densidade areai" é a massa por unidade de área superficial deum material.
Um "composto" é um artigo produzido pela ligação de dois oumais materiais separados juntos. Os materiais podem ser da mesma compo-sição ou de composição diferente.
Um "material quebradiço" é um que é designado para quebrarquando impactado por um projétil de momento suficiente. Um material não-quebradiço é designado para manter sua estrutura após impacto.
"Safira de Cristal Simples" significa Oc-AI2O3, também conhecidacomo coríndon, que é cristal primariamente simples.
"Espinélio" é usado conforme é conhecido na técnica, e refere-sea um material cerâmico tendo uma estrutura de cristal de espinélio, tal comoMgAI2O4.
Um material "translúcido" é conhecido àquele técnico no assun-to, e permite a transmissão de luz, mas não proporciona uma imagem clarade objetos vistos através do material.
Um material "transparente" é conhecido àquele versado na téc-nica, e permite a transmissão de luz e proporciona uma imagem discernívelclara de objetos vistos através do material. Um material "transparente visí-vel" é transparente na faixa visível. Um material "transparente a infraverme-lho (IR)" é transparente na faixa de IR1 e um material "transparente a ultra-violeta (UV)" é transparente na faixa de UV.
"V50" refere-se a uma classificação de blindagem e descreve avelocidade de um projétil específico na qual uma dada blindagem é penetra-da 50% do tempo. O projétil impacta a blindagem em um ângulo substanci-almente normal ao plano da blindagem no ponto de impacto. Desse modo,um blindagem tendo um V50 de 2770 fps (844 m/seg) para disparos de cali-bre .30 AP seria penetrada por aproximadamente 50% dos golpes recebidosnesta velocidade.
Em um aspecto, os compostos cerâmicos aqui descritos podemser usados como blindagem. O composto é preferivelmente transparente, epode suportar impacto a partir de projéteis, tais como balas ou fragmentosespaciais. O composto pode proteger o ocupante de um veículo de armas defogo pequenas, metralha, explosivos e outros projéteis que um veículo podeestar exposto quando sob fogo. O material composto pode proporcionar umcampo claro de visão, permitindo que um ocupante visualize o que está asua volta através da blindagem. Os compostos podem ser planos (planar) oucurvados em uma ou mais localizações. Os materiais, espessura, tamanho epeso do composto cerâmico podem ser variados, dependendo do uso ante-cipado do composto cerâmico. Compostos mais leves e mais finos podemser usados para aplicações menos demandadas, e compostos mais espes-sos e mais pesados podem ser usados para proteger contra projéteis maispoderosos e golpes múltiplos. Em algumas concretizações, a blindagemtransparente pode permanecer intacta após um ou mais golpes de arma defogo pequena, por exemplo, disparos de calibre .30 AP. A blindagem trans-parente pode ser designada para proteger contra um número de armas defogo diferentes, incluindo igual ou maior do que disparos de calibre, 5,56mm, 5,45 mm, 6,8 mm e 7,62 mm (.22, .223, .30, .50 (polegadas)).
Em algumas concretizações, o composto cerâmico transparentepode ser um laminado de dois, três ou mais componentes estruturais dife-rentes. Por exemplo, o composto pode incluir uma folha cerâmica ligada auma folha de vidro que é ligada a uma folha polimérica. Ou o composto podeser uma folha cerâmica ligada a uma folha polimérica ligada a um segundotipo de folha polimérica. A folha cerâmica pode ser não-policristalina, e podeser uma cerâmica de cristal simples, tal como safira de cristal simples. Umsanduíche composto resultante, tal como aquele mostrado na FIGURA 1,pode ser usado como blindagem transparente. A FIGURA 1 proporcionauma vista em corte transversal de uma porção de um tipo de composto. Ocomposto 100 inclui uma camada externa, tal como uma folha de cerâmicatransparente, por exemplo, folha de safira de cristal simples 110. A folha 110pode estar ligada diretamente a uma camada intermediária, tal como folhade vidro 130, ou pode incluir uma ou mais folhas de safira adicionais interve-nientes, tal como folha 120. Se duas ou mais folhas de safira são usadas,elas são tipicamente da mesma ou de área superficial diferente, embora aespessura possa ser a mesma ou diferente. A superfície da folha de vidro130 que se opõe à superfície ligada à folha de safira pode ser, por sua vez,ligada a uma folha interna, por exemplo, uma folha polimérica, tal como afolha de policarbonato 140. Folhas múltiplas de vidro e/ou folhas poliméricaspodem também ser usadas. Cada componente do composto pode estar liga-do ao componente adjacente. A adesão ou ligação pode ser alcançada u-sando-se uma variedade de meios mecânicos ou químicos incluindo, porexemplo, adesivos curados por calor, adesivos curados por radiação, adesi-vos curados pelo tempo, adesivos curados por químico, e/ou adesivos cura-dos por catalisador. As camadas adesivas 112, 114 e 116 podem ser de ma-teriais idênticos, similares, ou diferentes. A camada de policarbonato 140pode ser revestida (em uma superfície exposta) com um revestimento adi-cional 118 que pode proporcionar, por exemplo, resistência à arranhadurae/ou turvamento.
Um composto cerâmico resultante pode incluir uma série de ca-madas, tais como cerâmica/adesivo/vidro/adesivo/polímero. Camadas múlti-plas de cada tipo podem ser incluídas. Um composto mais específico podeincluir, por exemplo, folha(s) de safira/adesivo de polivinil butiral/vidro de fer-ro baixo/adesivo de poliuretano termoplástico (TPU)/policarbonato. A espes-sura de cada camada pode variar, com as camadas de adesivo tipicamentesendo de uma espessura mínima requerida para ligar as folhas. A folha ce-râmica pode ser, por exemplo, de 0,05 a 2 ou 3 cm de espessura. A camadade vidro intermediária pode ser, por exemplo, de 0,1 a 10 ou 15 cm de es-pessura. A camada de policarbonato interna pode ser, por exemplo, de 0,1 a5 cm de espessura. A folha de TPU pode ser uma folha de adesivo que ade-re à camada de policarbonato a outra camada, por exemplo, vidro. Em ou-tras concretizações, a camada de adesivo, por exemplo, TPU, e policarbona-to, pode ser substituída por um material simples, tal como filme FAENAC®(FAE) disponível de Saint-Gobain Sully, França. FAE pode ser diretamentelaminada em vidro, ou outras superfícies, e uma camada de cerca de 1mmde espessura pode ser usada no lugar de um TPU/camada de PC de cercade 4,5 mm de espessura. Tipicamente, um policarbonato ou camada de FAEfaceia o interior de um veículo no qual o composto tenha sido instalado.
Uma ou mais folhas de vidro podem ser usadas em um compos-to. Algumas concretizações podem incluir 2, 3, 4 ou mais folhas de vidro. Asfolhas de vidro podem ser dispostas para proporcionar, por exemplo, prote-ção ótima e/ou visibilidade ótima. Em alguns casos, as folhas de vidro po-dem ser adjacentes uma à outra, podem ser unidas por um adesivo uma àoutra, ou podem ser unidas a outros componentes do composto.
Quando uma folha de vidro é usada, concretizações diferentespodem usar tipos diferentes de vidro. Por exemplo, vários tipos de vidro po-dem proporcionar resistência ou características óticas diferentes. Os tipos devidro que podem ser usados incluem vidro de ferro baixo, vidro de borossili-catos, vidro de "água branco", vidro "branco extra", vidro de diamante (ferrobaixo de água branca) e vidro de diamante RC (quimicamente fortalecido).
Um composto cerâmico pode ser de qualquer forma e pode ser,por exemplo, quadrado, redondo, retangular, trapezoidal, ou substancialmen-te poligonal. As formas retangulares podem ser preferidas para proporcionarum campo expendido de visão. O composto cerâmico tipicamente tem umcomprimento, largura e espessura, embora cada dimensão possa variar a-través de todo o composto. O composto pode ser substancialmente planarcom a espessura sendo menor do que 50%, menor do que 25%, ou menordo que 10%, ou do comprimento ou da largura. Quando usado aqui, o com-primento refere-se ao comprimento do retângulo hipotético menor (área) quepode cobrir completamente o composto ou folha sendo medida. Por exem-pio, o comprimento de um retângulo é seu comprimento convencional; ocomprimento de uma peça circular é seu diâmetro; e o comprimento de umhexágono é a medição entre os dois vértices mais distantes. A largura refe-re-se à largura do mesmo retângulo hipotético. A espessura refere-se à di-mensão medida através de uma folha ou composto de uma superfície à su-perfície oposta. Por exemplo, um composto cerâmico de 30 cm por 45 cmtem uma espessura de 3 cm, um comprimento de 45 cm e uma largura de 30 cm.
Um componente importante do composto é a folha ou folhas ce-râmicas. A área superficial do composto pode ser coberta por uma folha ce-râmica contínua simples, preferivelmente do que por um mosaico ou série defolhas unidas borda a borda. Folhas maiores podem também ser ligadas jun-tas para formar um mosaico. Folhas maiores podem resultar em poucas li-nhas de ligação para o mosaico de mesmo tamanho, e poucas linhas de li-gação podem reduzir o número de pontos fracos na folha e/ou composto.Folhas múltiplas podem ser empilhadas uma no topo da outra. A folha cerâ-mica pode ser designada para ser ou quebradiça ou não-quebradiça, e podeter um módulo elástico maior do que aquele do vidro ou policarbonato. A ce-râmica pode ter uma alta "dureza". A dureza inclui resistência à deformaçãoplástica, resistência à penetração, resistência à indentação, e resistência àarranhadura. A dureza de algumas cerâmicas, por exemplo, safira de cristalsimples, pode proporcionar resistência à arranhadura aperfeiçoada que podeser útil sob condições adversas, tais como em ambientes que incluem so-pramento de areia. Em algumas concretizações, o material pode ter umadureza Vicker de mais do que 1000, mais do que 1500, mais do que 1800,ou mais do que 1900 kg/mm2. A cerâmica pode também ter uma alta "resis-tência". A resistência é a quantidade de operação requerida para deformaruma polegada cúbica do material até que ele frature. A folha cerâmica podeser cerâmica policristalina ou cerâmica de cristal simples. Em alguns casos,a folha pode ser uma folha de cerâmica sinterizada, embora cerâmicas decristal simples sejam freqüentemente preferidas devido a, por exemplo, qua-lidades óticas superiores e/ou melhor resiliência. Exemplos não-exaustivosde materiais cerâmicos adequados incluem AI2O3 policristalino, AI2O3 de cris-tal simples (safira), oxinitreto de alumínio e espinélio. Em algumas concreti-zações, a folha cerâmica pode ser essencialmente livre de magnésio. A ce-râmica pode exibir uma orientação de cristal não-aleatória, e pode possuiruma estrutura de cristal hexagonal anisotrópica.
Folhas cerâmicas podem ser produzidas de um cristal sintéticopuro. Contudo, folhas produzidas de seções transversais de um cristal sinté-tico puro podem ser limitadas, em que o cristal sintético puro é tipicamentecilíndrico e, desse modo, tem uma seção transversal circular. Portanto, umafolha cortada de um cristal sintético puro tem geralmente uma largura que élimitada ao diâmetro do cristal sintético puro. Enquanto folhas quadradaspodem ser cortadas com perda mínima, as folhas retangulares podem sermais custosas de produzir, e podem envolver cortes adicionais, com perdacorrespondente, de modo a produzir folhas tendo um comprimento maior doque a largura. Embora formas diferentes possam ser fatiadas de um cristalsintético puro, as folhas cortadas de um bloco de safira podem ser custosase consomem tempo.
Folhas múltiplas de material cerâmico podem ser fixadas lado alado a um substrato comum para formar um composto de mosaico. As folhasindividuais podem ter bordas unidas uma contra a outra, ou podem ser uni-das por uma estrutura de aço, ou outro material. Este desenho não pode serpreferido em alguns exemplos, por exemplo, onde o campo de visão é preju-dicado devido às interrupções freqüentes da estrutura.
Em algumas concretizações, o uso de folhas de cerâmica sim-ples de área superficial maior pode resultar em blindagem aperfeiçoada por,por exemplo, dispersão mais efetivamente de uma força de impacto, e tam-bém provisão de um campo de visão aperfeiçoado. Folhas de área maiores,por exemplo, folhas tendo um comprimento maior do que 30, 40, 50, 60 ou70 cm, podem ser produzidas usando-se métodos de "crescimento alimen-tado de filme de borda definida". Tais métodos de produção são descritos noPedido de Patente dos Estados Unidos da mesma requerente por Locher etal, intitulado "Cristais Simples e Métodos para Fabricação dos Mesmos", Pe-dido de Patente dos Estados Unidos N9 de Série 10/820.468, depositado em8 de abril de 2004, que é aqui incorporado por referência.
Estes métodos podem ser usados para produzir folhas de safirade cristal simples para uso em compostos, e podem ter uma dimensão maiordo que 15 cm, maior do que 20 cm, ou maior do que 25 cm. As folhas podemter um comprimento que é substancialmente maior do que a largura. Por e-xemplo, a largura pode ser menor do que ou igual a 90%, 80%, 70% ou 60%do comprimento. A espessura da folha pode ser substancialmente constante,e pode ser maior do que ou igual a 0,05 cm, 0,07 cm, 0,1 cm, 0,2 cm, 0,3cm, 0,4 cm, 0,5 cm, 0,7 cm ou 1 cm. Similarmente, as folhas podem ter umaespessura de menos do que 0,05 cm, 0,07 cm, 0,1 cm, 0,2 cm, 0,3 cm, 0,4cm, 0,5 cm, 0,7 cm, 1 cm, 2 cm ou 3 cm. Em algumas concretizações, asfolhas de safira são formadas em formas substancialmente retangulares,quadradas, redondas, poligonais, etc., e podem proporcionar uma forma ide-al para blindagem transparente. Em algumas concretizações, as folhas po-dem permitir transmissão de mais do que 25%, 50%, 70%, 80% ou 90% deluz visível, infravermelho e/ou ultravioleta. Transmissão significante de com-primentos de onda abaixo de cerca de 200 nm até cerca de 2 a 3 um podetambém ser alcançada. As folhas tipicamente têm um alto módulo elástico, epodem suportar uma força pelo menos igual a cerca de 200X a força quequebraria qualquer folha equivalente de vidro. As folhas podem também sernão-combustíveis no ar, e podem exibir propriedades superiores de transfe-rência de calor.
As folhas cerâmicas de área superficial maior proporcionam umcampo de visão aperfeiçoado, e podem também proporcionar dispersãomais ampla de forças de impacto, resultando em maior proteção, particular-mente contra golpes múltiplos. O resultado pode ser um composto cerâmiconão-quebradiço capaz de proteger contra golpes múltiplos. Enquanto algu-mas formas de blindagem transparente são designadas para fraturar no im-pacto, é freqüentemente preferido que a blindagem e/ou a porção de folhacerâmica da blindagem fique intacta após ser impactada.
Uma variedade de tamanhos de compostos cerâmicos pode serusada, freqüentemente dependendo da aplicação pretendida. As folhas ce-râmicas contínuas (não-mosaico) aqui descritas podem ter, por exemplo,áreas superficiais de mais do que 100 cm2, mais do que 200 cm2, mais doque 250 cm2, mais do que 300 cm2, mais do que 400 cm2, mais do que 500cm2, ou mais do que 1000 cm2. Os compostos contínuos produzidos usando-se folhas cerâmicas podem ser de alta área superficial, e a área superficialdividida pela espessura do composto (cm2/cm) pode ser, por exemplo, maiordo que 10 cm, maior do que 25 cm, maior do que 50 cm, maior do que 100cm, maior do que 250 cm, maior do que 500 cm, ou maior do que 1000 cm.
A densidade areai do composto cerâmico pode também variarcom a aplicação antecipada. Folhas mais espessas ou externa, interna ouintermediária podem ser usadas para aumentar a resistência do composto, epodem resultar em um aumento na densidade areai do composto. As densi-dades areais do composto cerâmico podem ser menores do que ou iguais a200 kg/m2, menores do que ou iguais a 100 kg/m2, menores do que ou iguaisa 80 kg/m2, menores do que ou iguais a 70 kg/m2, menores do que ou iguaisa 58,7 kg/m2, menores do que ou iguais a 52,8 kg/m2, menores do que ouiguais a 45 kg/m2, menores do que ou iguais a 40 kg/m2, menores do que ouiguais a 30 kg/m2, ou menores do que ou iguais a cerca de 17,5 kg/m2.
Os compostos podem exibir espessuras diferentes, dependendo,em parte, do uso antecipado para o composto acabado. Por exemplo, com-postos para impedir a penetração de projéteis de alto momento podem serde maior espessura do que aqueles para impedir a penetração de baixomomento. Concretizações diferentes podem ter espessuras de, por exemplo,mais do que 200 mm, menos do que ou igual a 200 mm, menos do que 150mm, menos do que 120 mm, menos do que 100 mm, menos do que 80 mm,menos do que 70 mm, menos do que 60 mm, menos do que 50 mm, menosdo que 40 mm, menos do que 30 mm, ou menos do que 25 mm.
A folha cerâmica e/ou o composto cerâmico pode ser planar, oupode incluir pelo menos um raio. Em muitas concretizações, a folha cerâmi-ca é substancialmente planar. Uma folha substancialmente planar pode serformada, por exemplo, por técnicas de crescimento alimentado de filme deborda definida, e pode resultar em uma folha adequada sem qualquer usina-gem ou fabricação adicionais. Para produzir uma folha curva que não sejasubstancialmente planar, a folha pode ser desenvolvida com uma superfíciecurva ou um raio, tal como uma porção de um tubo. Folhas planares ou não-planares podem ser usadas para produzir compostos cerâmicos transparen-tes, tais como blindagem transparente que pode ser usada como pára-brisaem, por exemplo, aeronave, espaçonave, e veículos tais como caminhões etransportadores pessoais blindados.
Uma folha cerâmica, tal como uma folha de safira, pode ser for-mada de folhas múltiplas empilhadas juntas, e uma folha pode ser ligada,por exemplo, a uma segunda ou terceira folha, para produzir um componen-te de safira de maior espessura. Cada uma destas folhas pode ser de di-mensões idênticas ou similares, e pode ser aderida a outra folha ou folhasusando métodos conhecidos de ligação, tais como usando-se adesivos oumeios mecânicos, tais como grampos. Adesivos apropriados são preferivel-mente transparentes, e muitos são conhecidos àquele técnico no assunto.Os adesivos podem ser curados por calor, curados por radiação, curadoscom o tempo, curados por químicos, e curados por catalisador, e incluem,por exemplo, poliuretanos, poliuretanos termoplásticos, epóxies, silicones,polivinil butiral, e adesivos baseados em metal.
Em adição a uma camada cerâmica, um composto cerâmico po-de incluir um material de apoio, e pode também incluir uma camada interme-diária. A camada de apoio (ou camada interna) pode ajudar a proporcionar,por exemplo, suporte e dispersão da força de impacto, e pode ajudar a reterfragmentos e projéteis que podem, de outro modo, passar através do com-posto. O material de apoio pode ser de qualquer espessura ou forma, e podeser mais espesso ou mais delgado do que a folha cerâmica. O material deapoio pode ser transparente, e é preferivelmente transparente nos mesmoscomprimentos de onda como é a folha cerâmica com a qual ele é usado. Porexemplo, uma folha de safira que é transparente na faixa visível pode serligada a uma folha de policarbonato que é transparente na faixa visível. Se ocomposto é para ser usado como uma janela de infravermelho, o material deapoio pode ser transparente a infravermelho. Similarmente, ele também po-de ser transparente à radiação ultravioleta. Em algumas concretizações,uma camada interna pode ser um polímero, tal como policarbonato. A cama-da interna pode incluir um revestimento na superfície interna (exposta), talcomo um revestimento resistente à arranhadura ou resistente à turvamento.
Muitos tais revestimentos são conhecidos àquele técnico no assunto. Folhasmúltiplas de material de apoio podem ser empilhadas juntas, e podem seraderidas uma à outra usando-se adesivos, tais como, por exemplo, poliure-tanos, poliuretanos termoplásticos, epóxies, silicones e adesivos baseadosem metal. Materiais tais como fios condutivos podem também ser colocadoscontra ou entre camadas para proporcionar, por exemplo, aquecimento re-sistivo para descongelamento ou desturvamento. Materiais de apoio ade-quados incluem composições termoplástica ou de termocura transparentes,tais como acrilonitrila-butadieno-estireno (BS), resinas acetais, acetato decelulose, acetato de celulose butirato, acetato de celulose propionato, acríli-cos e acrílicos modificados, resinas alila, triacetato de celulose, poliéteresclorinatados, etil celulose, epóxi-rígido e flexível, fluorplásticos, ionômeros-"Surlyn A" DuPont), melaminas, náilons, polímeros parileno, fenólicos trans-parentes (termocura), resinas fenóxi, polibutileno, policarbonatos, poliéste-res, polietilenos, polifenileno, polipropileno, poliestireno, poliuretanos (termo-plástico e termocura e alta densidade), polissulfona, acetato de polivinila(PVA), álcool polivinílico, fluoreto de polivinila, butiral de polivinila, PVB/I a-minado mylar, cloreto de polivinilideno, silicones, estireno-acrilonitreto, e co-polímero de estireno-butadieno.
Materiais ou camadas intermediárias podem também ser usadase podem proporcionar, por exemplo, suporte, bem como distribuição de força. Camadas intermediárias podem ser ligadas a ambas uma camada cerâ-mica e uma camada de apoio. Em algumas concretizações, a camada inter-mediária pode ser mais espessa ou de maior massa do que ou a camadacerâmica ou a camada de apoio. Como um resultado, o material intermediá-rio pode contribuir com mais do que 40%, mais do que 50%, mais do que60%, mais do que 70%, mais do que 80%, ou mais do que 90% da massa docomposto. Em um conjunto de concretizações, a camada intermediária évidro, e em algumas concretizações, vidro de ferro baixo pode ser usado.Uma camada intermediária pode ser transparente sobre a mesma faixa decomprimento de onda como as camadas externa (cerâmica) e interna docomposto. Por exemplo, se as camadas externa e interna são transparentesna faixa visível, a camada intermediária pode também ser transparente nafaixa visível. Os materiais não necessitam ter características de transmitân-cia comuns através de uma faixa extendida de comprimentos de onda, masé preferido que as características de transmitância se sobreponham paraproduzir uma subfaixa que proporcionará transmissão adequada através detodo o composto. Por exemplo, camadas cerâmicas, camadas internas ecamadas intermediárias podem ser escolhidas para permitirem transmissãodo espectro total de luz visível. Exemplos não-exaustivos de materiais decamada intermediária incluem vidros, cerâmica e materiais poliméricos. Umacamada intermediária pode estar ligada a uma camada interna ou a umacamada externa, ou mecanicamento ou com um adesivo. Adesivos apropria-dos incluem, por exemplo, poliuretanos, poliuretanos termoplásticos, epó-xies, silicones e adesivos baseados em metal.As camadas de um composto podem ser unidas juntas usando-se uma combinação de calor e pressão. Preferivelmente, as camadas defolha são firmemente seguras uma à outra, e a nitidez ótica é retida ou aper-feiçoada. Quando usada para aplicações de visualização, tal como blinda-gem transparente, a nitidez ótica pode ser importante, e valores de transmis-são de mais do que 70%, mais do que 75%, mais do que 80%, ou mais doque 85%, são preferidos. Um valor de turvamento de menos do que 3% po-de ser também preferido.
Para formar o composto, as folhas podem ser temporariamentepresas juntas, por exemplo, com fita, e, em seguida, colocadas em um sacoa vácuo. O saco pode ser colocado em uma câmara, tal como um autoclave,e um vácuo pode ser estirado no saco. A quantidade de vácuo pode variarde aplicação para aplicação e pode ser, por exemplo, maior do que 13,3 Pa(100 mTorr), mais do que 6,37 Pa (50 mTorr), ou mais do que 1,3 Pa (10mTorr). Enquanto sob vácuo parcial no saco, a câmara pode ser pressuriza-da e/ou aquecida. Pressões que podem ser usadas incluem atmosférica,maior do que atmosférica, maior do que 200 kPa (2 bar), maior do que 400kPa (4 bar) ou maior do que 8 kPa (8 bar). Em algumas concretizações,pressão pode ser aplicada em uma câmara de pressão ou por meios mecâ-nicos, por exemplo, rolos ou uma prensa. Pressão e calor podem ser aplica-dos até que a folha de polímero alcance um ponto de amolecimento, permi-tindo que bolhas de ar sejam expelidas, e permitindo que o polímero (PVB,por exemplo) clareie e flua.
A temperatura de amolecimento pode ser, por exemplo, maior doque 70 graus C, maior do que 80 graus C, maior do que 90 graus C, maiordo que 100 graus C, maior do que 120 graus C, maior do que 150 graus C,maior do que 160 graus C1 maior do que 200 graus C, maior do que 250graus C. Uma temperatura ótima é dependente, em parte, da pressão apli-cada, e do material específico que é usado para ligar as folhas de cerâmica(safira), vidro e policarbonato juntas.
Conforme as bolhas de ar são expelidas e o polímero amolece, anitidez ótica através da janela pode aperfeiçoar, e o composto pode tornar-se transparente. A observação desta mudança pode ajudar a indicar quandocombinações de pressão e temperatura ótimas são obtidas. As imperfeiçõese desigualdades nas superfícies de faceamento internas da safira ou vidropodem ser preenchidas pelo escoamento de PVB. Após polimerização ouendurecimento ou arrefecimento, os componentes do composto permane-cem seguramente imobilizados um em relação ao outro, e qualquer fita ououtro retentor pode ser removido. Métodos diferentes podem ser usados pa-ra testar a capacidade de um composto cerâmico suportar um impacto espe-cífico. Em um método, um composto cerâmico, tal como blindagem cerâmi-ca, pode ser suportado seguramente em um suporte, e impactado com umprojétil, tal como um disparo de um rifle. A blindagem cerâmica é considera-da para ser completamente penetrada quando o disparo passa através dacamada interna, por exemplo, uma camada de policarbonato. Para determi-nar um V50 para um projétil específico, o projétil é detonado em obliqüidadede zero grau na blindagem em um número de velocidades diferentes. Asduas velocidades mais altas que não penetram a blindagem são classifica-das com as duas velocidades mais baixas que não penetram a blindagempara chegar a um V50. Todos os resultados de teste balístico aqui reportadossão determinados usando-se projéteis detonados a zero grau de obliqüida-de, ou razoalvelmente mais próximo dada a técnica de teste, a menos quede outro modo citado.
Em algumas concretizações, o composto cerâmico pode ser ca-paz de impedir penetração e/ou alcançar um V50 de pelo menos 740 m/seg,maior do que 800 m/seg, maior do que 843 m/seg, maior do que 850 m/seg,maior do que 900 m/seg, maior do que 950 m/seg, maior do que 1000m/seg, ou maior do que 1100 m/seg. Em várias concretizações, estes níveispodem ser alcançados para proteção contra projéteis incluindo calibre .30AP, calibre .50, Esferade 7,62x51 M-80, 7,62x39 API-BZ, 7,62x51 AP (M61),7,62x54R B32 (Dragonov), e 7,62x51 AP-WC. Para proteção contra estesprojéteis, em concretizações diferentes, a densidade areai do composto po-de ser, por exemplo, menor do que 200 kg/m2, menor do que 165 kg/m2,menor do que 135 kg/m2, menor do que 110 kg/m2, menor do que 80 kg/m2,menor do que 70 kg/m2, menor do que 58,7 kg/m2, menor do que 50 kg/m2,ou menor do que 40 kg/m2. Para proteção de calibre .50 AP, o composto po-de ter uma densidade areai, por exemplo, de menos do que 200 kg/m2, me-nos do que 150 kg/m2, menos do que 120 kg/m2, menos do que 100 kg/m2,menos do que 80 kg/m2, ou menos do que 50 kg/m2. Densidades areaismais altas podem ser usadas em composições designadas para impedir pe-netração de tiros múltiplos impactando o mesmo composto.
EXEMPLOS
Várias amostras de compostos de safira foram construídas e a-valiadas, via teste balístico, para determinar sua eficiência como blindagemtransparente. Os resultados mostram que compostos transparentes basea-dos em cerâmica, conforme aqui descritos, podem ser efetivos em impedir apenetração de uma variedade de projéteis, incluindo tiros simples e múlti-plos. Além disso, este nível de penetração pode ser obtido em densidadesareais e espessuras que estão abaixo daquelas da blindagem tipo vidro con-vencional.
Onze testes de projétil diferentes foram efetuados em dois lami-nados de compostos diferentes. Cada laminado tinha um comprimento de150 mm e uma largura de 150 mm. Folhas de safira destes laminados deamostra são produzidas por técnicas de crescimento alimentado por filme deborda definida, a mesmos que de outro modo especificado.
Cada composto foi produzido conforme segue. As camadas decomponente foram empilhadas juntas e seguras com fita, e colocadas emum saco de vácuo. Um vácuo foi aplicado ao saco que foi, em seguida, colo-cado em um autoclave onde pressão de cerca de 8 bares (116 psi) foi apli-cada à pilha. Desse modo, a pilha estava sob vácuo dentro do saco, maspressurizada no autoclave. A temperatura foi elevada a um nível onde ascamadas de PVB começariam a fluir, aproximadamente 125 graus Celsius.
As temperaturas apropriadas podem variar com a pressão - quando fluxoocorre, o PVB clareia e este clareamento pode ser observado por um obser-vador, e pode ser usado para escolher uma temperatura apropriada. A pres-são e temperatura foram mantidas por cerca de 150 minutos. A pressão foientão liberada, e o laminado de composto permitido arrefecer. Após arrefe-cimento, a fita foi removida e as camadas foram seguramente unidas juntascom o composto exibindo excelentes propriedades óticas para turvamento etransparência.
Nos primeiros oito testes (Grupo A), o seguinte laminado decomposto de safira foi usado (camadas foram dispostas na ordem provida,mas uma ordem temporal específica de colocação das camadas não deveser inferida):
O composto A incluiu, na ordem física, folha de safira de 6,35mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de vidro de 8 mm, uma folhade 3 mm de TPU, e uma folha de 3 mm de policarbonato, para produzir umlaminado composto de cinco camadas. O composto resultante é referido nasTabelas 1 e 2 como "6,35 safira/0,76PVB/8mm Vidro/3 mm TPU/3 mm PC".A densidade areai foi 52,12 kg/m2. Três testes adicionais (Grupo B) foramrealizados usando-se o seguinte laminado:
O composto B incluiu, na ordem física, uma folha de safira de6,35 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de "vidro de diamante"(vidro de água branco, vidro de ferro baixo) de 12 mm, uma folha de PVB de0,76 mm, uma folha de vidro de diamante RC (vidro quimicamente fortaleci-do) de 4 mm, uma folha de TPU de 2,5 mm, e uma folha de policarbonato(PC) de 3 mm, para produzir um laminado composto de sete camadas. Ocomposto resultante é referido na Tabela 1 como Composição Β. A densida-de areai foi 72,78 kg/m2. A composição B foi também analisada para deter-minar Transmissão Luminosa e valores de Turvamento. Os valores detransmissão luminosa foram determinados para serem de 85,3 a 85,9% detransmissão. O valores de turvamento para as mesmas amostras foram de-terminados para serem de 0,99 a 1,25%. Estes valores de transmissão eturvamento indicam que os compostos podem ser úteis na aplicação de blin-dagem transparente onde visão clara pode ser importante.
Testes adicionais foram realizados em composições de laminadodiferentes para anular projéteis diferentes. Os compostos C, D, E e F inclu-em os seguintes componentes:O composto C incluiu, na ordem física: uma folha de safira de6,35 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de "vidro de diamante"(vidro de água branco, vidro de ferro baixo) de 12 mm, uma folha de PVB de0,76 mm, uma folha de vidro de diamante RC (vidro quimicamente fortaleci-do) de 4 mm, uma folha de FAE de 0,94 mm. A densidade areai foi 67,46kg/m2.
O composto D incluiu 10 componentes, na ordem física: uma fo-lha de safira de 6,35 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de safirade 6,35 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de "vidro de diaman-te" (vidro de água branco, vidro de ferro baixo) de 12 mm, uma folha de PVBde 0,76 mm, uma folha de "vidro de diamante" (vidro de água branco, vidrode ferro baixo) de 12 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de vidrode diamante RC (vidro quimicamente fortalecido) de 3 mm, uma folha deFAE de 0,94 mm. A densidade areai foi 159,21 kg/m2.
O composto E incluiu 10 componentes, na ordem física: uma fo-lha de safira de 7,62 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de safirade 7,62 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de "vidro de diaman-te" (vidro de água branco, vidro de ferro baixo) de 12 mm, uma folha de PVBde 0,76 mm, uma folha de "vidro de diamante" (vidro de água branco, vidrode ferro baixo) de 12 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de vidrode diamante RC (vidro quimicamente fortalecido) de 3 mm, uma folha deFAE de 0,94 mm. A densidade areai foi 169,11 kg/m2.
O composto F incluiu os componentes, na ordem física: uma fo-lha de safira de 7,62 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de "vi-dro de diamante" (vidro de água branco, vidro de ferro baixo) de 12 mm,uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de "vidro de diamante" (vidro deágua branco, vidro de ferro baixo) de 10 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm,uma folha de "vidro de diamante" (vidro de água branco, vidro de ferro baixo)de 4 mm, uma folha de PVB de 0,76 mm, uma folha de "vidro de diamante"(vidro de água branco, vidro de ferro baixo) de 3 mm, uma folha de TPU de1,25 mm, uma folha de FAE de 0,94 mm. A densidade areai foi 107,97 kg/m2.Procedimento de Teste
Cada amostra de composto de safira estava na forma de umapeça de 150 χ 150 mm, e foi baslisticamente testada usando-se um tiro sim-ples (exceto a amostra 19 de tiro múltiplo). As propriedades físicas do com-posto e resultados balísticos são mostrados na Tabela 1. Sob a coluna "pe-netração", um resultado de "sim" significa que pelo menos o estilhaço resul-tante passou através da camada de policarbonato final (a camada de poli-carbonato final foi penetrada). Um resultado de "não" significa que pode terhavido penetração parcial da face de safira e vidro, mas que o projétil nãopassou através do composto, e que o estilhaço foi contido pela camada depolicarbonato (a camada de policarbonato final não foi penetrada).
Os testes balísticos foram realizados sob condições controladasem faixas balísticas certificadas. Todos os tiros foram detonados a zero graude obliqüidade em relação à superfície dos compostos. Para as amostras 1-8, o projétil foi detonado a uma distância de 10 m, e um detector de veloci-dade ótico foi usado para determinar a velocidade do projétil 2,5 m na frentedo alvo. Para as amostras 9-18, os projéteis foram detonados a uma distân-cia de 50 m, e um detector de velocidade ótico foi usado para determinar avelocidade do projétil a 6,5 m na frente do alvo. Para a amostra 19, o projétilfoi detonado a uma distância de 3,2 m, e uma caixa de tela leve foi usadapara determinar a velocidade do projétil a 1,1 m na frente do alvo.
As primeiras amostras testadas (Amostra ID n91 a 8, ver Tabela1 (FIGURA 2)) foram de 21,1 mm de espessura, e tinham uma densidadeareai de 52,12 kg/m2. Este composto produzido anulou a esfera de 7,62x51mm M80 a uma velocidade de 835 m/seg (Amostra ID n9 1). A deformaçãodeste sistema de blindagem transparente pode ser vista nas FIGURAS 3A e4A. Usando-se esta mesma configuração (Amostra ID n9 2-4), ela foi em se-guida testada usando-se 0 7,62x39mm API-BZ. O sistema também anuloueste projétil em três velocidades diferentes, até 776 m/seg. A deformação doprojétil de 776 m/seg é mostrada nas Figuras 3B e 4B.
O teste do projétil de 7,62x51 mm AP M61 (núcleo de aço duro)foi realizado na espessura de 21,1 mm (Amostra ID n9 5-8, ver Tabela 1 (Fl-GURA 2). Este projétil foi anulado (penetração parcial) quando detonado a768 m/seg.
O próximo composto teste submetido a teste balístico foi maisespesso (Composto B, Amostra ID n9 9-11, ver Tabela 1) em 29,4 mm e umadensidade areai de 72,78 kg/m2. Este composto anulou (penetração parcial)o projétil de 7,62x54R B32 API (Draganov) a uma velocidade de 858 m/seg.Acredita-se que uma solução de apenas vidro para anular este projétil seriaacima de 50 mm de espessura, e teria uma densidade areai maior do que115 kg/m2.
A amostra teste do teste número 12 foi realizada no Composto Ctendo uma espessura de 24,87 mm e uma densidade areai de 67,46 kg/m2.O composto anulou com sucesso um projétil de 7,62x54R B32 impactando a864 m/seg.
As amostras testes 13-14 foram realizadas no Composto D tendouma espessura de cerca de 43,7 mm e uma densidade areai de 159,21kg/m2. O composto anulou com sucesso um projétil de 7,62x51 AP-WC im-pactando a 917 m/seg.
As amostras testes 15-18 foram realizadas no Composto E tendouma espessura de cerca de 46,3 mm e uma densidade areai de 169,1 kg/m2.O composto anulou com sucesso um projétil de 7,62x51 AP-WC impactandoa 918 m/seg.
A amostra teste 19 foi realizada no Composto F tendo uma es-pessura de cerca de 41,85 mm e uma densidade areai de 107,97 kg/m2. Di-ferente dos outros testes, o composto mediu 300 mm por 300 mm. Três tiros(teste múltiplo) foram disparados em seqüência na mesma amostra de com-posto ( n9 19), perto do centro do painel, 120 graus um do outro, e aproxi-madamente 150 mm distanciados. O composto anulou com sucesso os trêsprojéteis de 7,62 χ 63 mm impactando a cerca de 850 m/seg.
Testes Óticos
Os compostos baseados em safira testados acima mostraramtransparência ótica superior àquela dos compostos baseados em vidro ca-pazes de proporcionar um nível igual de proteção. A transmissão luminosa eturvamento foram medidas usando-se técnicas de acordo com ASTMD1003-00, o método de teste padrão para turvamento e transmitância lumi-nosa de plásticos transparentes. Um medidor de turvamento foi usado namedição. Um sistema de blindagem transparente de safira a 29,4 mm deespessura (Composto B) exibiu uma transmissão maior do que 85%, comníveis de turvamento ao redor de 1%. Aumentando-se a espessura do sis-tema pela adição de camadas de vidro adicionais para 41,1 mm de espessu-ra, reduz-se a transmissão para ao redor de 84%, com nenhuma mudançadetectável no turvamento. Para comparação, a blindagem de vidro típica quetem proteção balística similar ao sistema de blindagem transparente de safi-ra de 29,4 exibe uma transmissão luminosa de 73% e turvamento de cercade 0,6%.
Tendo-se, desse modo, descrito vários aspectos de pelo menosuma concretização deste invenção, é para ser apreciado que várias altera-ções, modificações e aperfeiçoamentos ocorrerão prontamente àqueles téc-nicos no assunto. Tais alterações, modificações e aperfeiçoamentos são pre-tendidos para serem parte desta revelação, e são pretendidos para estaremdentro do espírito e escopo da invenção. Conseqüentemente, a descriçãoprecedente e desenhos são por meio de exemplo somente.
Todas as referências, patentes e pedidos de patente e publica-ções que são citados ou referidos neste relatório são incorporados em suatotalidade aqui por referência.

Claims (119)

1. Composto cerâmico transparente tendo um V5o de mais doque 843 m/seg para projéteis de calibre .30 AP, e exibindo uma densidadeareai de menos do que 58,7 kg/m2.
2. Composto, de acordo com a reivindicação 1, compreendendouma folha de safira de cristal simples.
3. Composto, de acordo com a reivindicação 2, compreendendonão mais do que uma folha de safira de cristal simples.
4. Composto, de acordo com a reivindicação 1, compreendendouma folha de cerâmica não-quebradiça.
5. Composto, de acordo com a reivindicação 3, no qual a folhatem uma área superficial maior do que 50 cm2.
6. Composto, de acordo com a reivindicação 3, no qual a folhatem uma área superficial maior do que 100 cm2.
7. Composto, de acordo com a reivindicação 3, no qual a folhatem uma área superficial maior do que 250 cm2.
8. Composto, de acordo com a reivindicação 3, no qual a folhatem uma área superficial maior do que 900 cm2.
9. Composto, de acordo com a reivindicação 3, no qual a folhatem uma área superficial maior do que 1200 cm2.
10. Composto, de acordo com a reivindicação 3, no qual a folhatem uma área superficial maior do que 1500 cm2.
11. Composto, de acordo com a reivindicação 2, no qual a folhatem uma espessura de mais do que 0,07 cm.
12. Composto, de acordo com a reivindicação 1, no qual a folhainclui uma dimensão maior do que 15 cm.
13. Composto, de acordo com a reivindicação 1, no qual a folhainclui uma dimensão maior do que 30 cm.
14. Composto, de acordo com a reivindicação 1, no qual o com-posto é não-planar.
15. Composto cerâmico compreendendo uma folha de safira decristal simples tendo pelo menos uma dimensão maior do que 15 cm.
16. Composto cerâmico compreendendo uma folha de safira decristal simples tendo pelo menos uma dimensão maior do que 20 cm.
17. Composto cerâmico compreendendo uma folha de safira decristal simples tendo pelo menos uma dimensão maior do que 25 cm.
18. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual o composto tem uma espessura média de menos do que 2,5 cm.
19. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual o composto tem uma espessura média de menos do que 3,75 cm.
20. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual o composto tem uma espessura média de menos do que 3 cm.
21. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual a folha tem uma dimensão de pelo menos 25 cm.
22. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual o comprimento é maior do que a largura que é maior do que 30 cm.
23. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual uma espessura da folha é maior do que 0,07 cm.
24. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual uma espessura da folha é menor do que cerca de 0,9 cm.
25. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual uma espessura da folha é menor do que cerca de 0,5 cm.
26. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual uma espessura da folha é menor do que cerca de 2 cm.
27. Composto cerâmico, de acordo com a reivindicação 15, noqual o composto é transparente a Infravermelho, a Ultravioleta ou visível.
28. Composto, de acordo com a reivindicação 1, no qual o com-posto é não-planar.
29. Composto, de acordo com a reivindicação 1, compreendendouma folha de vidro.
30. Composto, de acordo com a reivindicação 29, no qual a folhade vidro compreende um material selecionado a partir do grupo consistindoem vidro de borossilicato, vidro de diamante, vidro de água branco, vidro deferro baixo, vidro branco extra, e vidro quimicamente fortalecido.
31. Método de produção de um composto cerâmico compreen-dendo aderir uma folha de safira de cristal simples a um substrato no qual afolha inclui pelo menos uma dimensão maior do que 15 cm.
32. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual o subs-trato compreende polímero, cerâmica, metal ou vidro.
33. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual o subs-trato compreende vidro.
34. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual o com-posto tem uma espessura média de menos do que cerca de 10 cm.
35. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual o com-posto tem uma espessura média de menos do que cerca de 5 cm.
36. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual o com-posto tem uma espessura média de menos do que cerca de 2,55 cm.
37. Método, de acordo com a reivindicação 31, compreendendoadicionalmente aderir uma folha polimérica ao substrato.
38. Método, de acordo com a reivindicação 37, no qual a folhapolimérica compreende policarbonato.
39. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual a folha éaderida ao substrato usando-se um adesivo selecionado a partir de butiral depolivinila, silicone, poliuretano, epóxi e acrílico.
40. Método, de acordo com a reivindicação 31, compreendendoaderir uma segunda folha de safira de cristal simples à primeira.
41. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual pelo me-nos uma dimensão da folha é maior do que 15 cm.
42. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual pelo me-nos uma dimensão da folha é maior do que 20 cm.
43. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual pelo me-nos uma dimensão da folha é maior do que 25 cm.
44. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual pelo me-nos uma dimensão da folha é maior do que 50 cm.
45. Método, de acordo com a reivindicação 31, no qual pelo me-nos uma dimensão da folha é maior do que 70 cm.
46. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de uma esfera de 7,62 mm χ 51 M80 se deslocando a uma velocidadede 835 m/seg, a blindagem exibindo uma densidade areai de menos do quecerca de 150 kg/m2.
47. Blindagem, de acordo com a reivindicação 46, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 120 kg/m2.
48. Blindagem, de acordo com a reivindicação 46, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 100 kg/m2.
49. Blindagem, de acordo com a reivindicação 46, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 80 kg/m2.
50. Blindagem, de acordo com a reivindicação 46, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 60 kg/m2.
51. Blindagem, de acordo com a reivindicação 46, compreen-dendo safira de cristal simples.
52. Blindagem, de acordo com a reivindicação 46, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
53. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x39 API-BZ se deslocando a uma velocidade de-776 m/seg, a blindagem exibindo uma densidade areai de menos do quecerca de 150 kg/m2.
54. Blindagem, de acordo com a reivindicação 53, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 120 kg/m2.
55. Blindagem, de acordo com a reivindicação 53, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 100 kg/m2.
56. Blindagem, de acordo com a reivindicação 53, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 80 kg/m2.
57. Blindagem, de acordo com a reivindicação 53, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 60 kg/m2.
58. Blindagem, de acordo com a reivindicação 53, compreen-dendo safira de cristal simples.
59. Blindagem, de acordo com a reivindicação 53, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
60. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x51 AP (M61) se deslocando a uma velocidadede 768 m/seg, a blindagem exibindo uma densidade areai de menos do quecerca de 150 kg/m2.
61. Blindagem, de acordo com a reivindicação 60, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 120 kg/m2.
62. Blindagem, de acordo com a reivindicação 60, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 100 kg/m2.
63. Blindagem, de acordo com a reivindicação 60, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 80 kg/m2.
64. Blindagem, de acordo com a reivindicação 60, exibindo umadensidade areai de menos do que cerca de 60 kg/m2.
65. Blindagem, de acordo com a reivindicação 60, compreen-dendo safira de cristal simples.
66. Blindagem, de acordo com a reivindicação 60, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
67. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de uma esfera de 7,62 mm χ 51 M80 se deslocando a uma velocidadede 835 m/seg, a blindagem exibindo uma espessura média de menos do quecerca de 50 mm.
68. Blindagem, de acordo com a reivindicação 67, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 40 mm.
69. Blindagem, de acordo com a reivindicação 67, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 30 mm.
70. Blindagem, de acordo com a reivindicação 67, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 25 mm.
71. Blindagem, de acordo com a reivindicação 67, compreen-dendo safira de cristal simples.
72. Blindagem, de acordo com a reivindicação 67, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
73. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x39 API-BZ se deslocando a uma velocidade de-776 m/seg, a blindagem tendo uma espessura média de menos do que cer-ca de 50 mm.
74. Blindagem, de acordo com a reivindicação 73, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 40 mm.
75. Blindagem, de acordo com a reivindicação 73, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 30 mm.
76. Blindagem, de acordo com a reivindicação 73, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 25 mm.
77. Blindagem, de acordo com a reivindicação 73, compreen-dendo safira de cristal simples.
78. Blindagem, de acordo com a reivindicação 73, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
79. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x51 AP (M61) se deslocando a uma velocidadede 768 m/seg, a blindagem tendo uma espessura média de menos do quecerca de 50 mm.
80. Blindagem, de acordo com a reivindicação 79, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 40 mm.
81. Blindagem, de acordo com a reivindicação 79, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 30 mm.
82. Blindagem, de acordo com a reivindicação 79, no qual a blin-dagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 25 mm.
83. Blindagem, de acordo com a reivindicação 79, compreen-dendo safira de cristal simples.
84. Blindagem, de acordo com a reivindicação 79, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
85. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de uma esfera de 7,62 mm χ 51 M80 se deslocando a uma velocidadede 835 m/seg, a blindagem tendo uma transparência luminosa de pelo me-nos 75%.
86. Blindagem, de acordo com a reivindicação 85, no qual a blin-dagem tem uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 80%.
87. Blindagem, de acordo com a reivindicação 85, no qual a blin-dagem tem uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 85%.
88. Blindagem, de acordo com a reivindicação 85, compreen-dendo safira de cristal simples.
89. Blindagem, de acordo com a reivindicação 85, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
90. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x39 API-BZ se deslocando a uma velocidade de 776 m/seg, a blindagem tendo uma transparência luminosa de pelo menoscerca de 75%.
91. Blindagem, de acordo com a reivindicação 90, no qual a blin-dagem tem uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 80%.
92. Blindagem, de acordo com a reivindicação 90, no qual a blin-dagem tem uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 85%.
93. Blindagem, de acordo com a reivindicação 90, compreen-dendo safira de cristal simples.
94. Blindagem, de acordo com a reivindicação 90, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
95. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x51 AP (M61) se deslocando a uma velocidadede 768 m/seg, a blindagem tendo uma transparência luminosa de pelo me-nos cerca de 75%.
96. Blindagem, de acordo com a reivindicação 95, no qual a blin-dagem tem uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 80%.
97. Blindagem, de acordo com a reivindicação 95, no qual a blin-dagem tem uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 85%.
98. Blindagem, de acordo com a reivindicação 95, compreen-dendo safira de cristal simples.
99. Blindagem, de acordo com a reivindicação 95, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
100. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x54R se deslocando a uma velocidade de 858m/seg, a blindagem exibindo uma densidade areai de menos do que cercade 150 kg/m2.
101. Blindagem, de acordo com a reivindicação 100, exibindouma densidade areai de menos do que cerca de 120 kg/m2.
102. Blindagem, de acordo com a reivindicação 100, exibindouma densidade areai de menos do que cerca de 100 kg/m2.
103. Blindagem, de acordo com a reivindicação 100, exibindouma densidade areai de menos do que cerca de 80 kg/m2.
104. Blindagem, de acordo com a reivindicação 100, exibindouma densidade areai de menos do que cerca de 75 kg/m2.
105. Blindagem, de acordo com a reivindicação 100, compreen-dendo safira de cristal simples.
106. Blindagem, de acordo com a reivindicação 100, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
107. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x54R B32 se deslocando a uma velocidade de 858 m/seg, a blindagem tendo uma espessura média de menos do que cer-ca de 60 mm.
108. Blindagem, de acordo com a reivindicação 107, no qual ablindagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 50 mm.
109. Blindagem, de acordo com a reivindicação 107, no qual ablindagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 30 mm.
110. Blindagem, de acordo com a reivindicação 107, no qual ablindagem tem uma espessura média de menos do que cerca de 40 mm.
111. Blindagem, de acordo com a reivindicação 107, compreen-dendo safira de cristal simples.
112. Blindagem, de acordo com a reivindicação 107, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
113. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de um projétil de 7,62x54R B32 se deslocando a uma velocidade de 858 m/seg, a blindagem tendo uma transparência luminosa de pelo menoscerca de 75%.
114. Blindagem, de acordo com a reivindicação 113, no qual ablindagem tem uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 80%.
115. Blindagem, de acordo com a reivindicação 113, no qual ablindagem tem uma transparência luminosa de pelo menos cerca de 85%.
116. Blindagem, de acordo com a reivindicação 113, compreen-dendo safira de cristal simples.
117. Blindagem, de acordo com a reivindicação 113, compreen-dendo uma folha de vidro no qual a folha de vidro compreende um materialselecionado a partir do grupo consistindo em vidro de borossilicato, vidro dediamante, vidro de água branco, vidro de ferro baixo, vidro branco extra, evidro quimicamente fortalecido.
118. Blindagem transparente composta capaz de impedir a pene-tração de três projéteis seqüencialmente queimados de 7,62 χ 63 mm APM2se deslocando a uma velocidade de 850 m/seg, a blindagem tendo uma es-pessura média de menos do que cerca de 80 mm.
119. Blindagem transparente composta, de acordo com a reivin-dicação 118, tendo uma densidade areai de menos do que 150 kg/m2.
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