BRPI0803433A2 - composição polimérica de uso balìstico, processo de obtenção de composição polimérica, uso de composição para fabricar painel balìstico, processo de fabricação de painéis balìsticos e painel balìstico - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a uma composição polimérica de uso balistico, processo de obtenção de composição polimérica, uso de composição para fabncar painel balístico, processo de fabricação de painéis balisticos e painel balistico, cuja composição compreende ao menos um material polimérico, que lhe confere reslilência suficiente para ser utilizado para proteção balística, absorvendo a energia cinética de um projétil, e permitindo o retomo de seu estado original após o impacto.

Description

COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA DE USO BALÍSTICO, PROCESSODE OBTENÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA, USO DE COMPOSIÇÃOPARA FABRICAR PAINEL BALÍSTICO, PROCESSO DE FABRICAÇÃO DEPAINÉIS BALÍSTICOS E PAINEL BALÍSTICO

Campo da Invenção

A presente Invenção refere-se a uma composição polimérica deuso balístico, processo de obtenção de composição polimérica, uso decomposição para fabricar painel balístico, processo de fabricação de painéisbalísticos e painel balístico, particularmente a uma composição de materialsintético usado para fabricar painéis balísticos.

Histórico da Invenção

São conhecidos do homem da técnica os painéis balísticosformados a partir de tecidos a base de fibras técnicas com finalidade balística.

Genericamente, tais painéis são formados a partir de umapluralidade de camadas de diferentes tipos de fibras e oferecem boa resistênciaao impacto de projéteis de armas de fogo mas praticamente não apresentamnenhuma resiliência. Assim quando sofrem impacto de um projétil, deformam-sede forma permanente.

Em vista dessa deficiência do estado da técnica, foi desenvolvidauma composição para produzir painéis balísticos, que lhe atribui a resiliêncianecessária à sua utilização como proteção balística, absorvendo a energiacinética de um projétil, e permitindo o retorno de seu estado original após oimpacto.

É também um objetivo da presente invenção uma composiçãousada para fabricação de um painel balístico que oferece adesão completa entreduas camadas de tecidos técnicos consecutivos, e que impede sua separaçãomesmo após sofrer impacto de qualquer projétil.

É ainda um objetivo da presente invenção um processo deobtenção de uma manta polimérica a partir de uma composição para formaçãode painéis balísticos.

É também um objetivo da presente invenção um painel balísticoformado a partir de uma pluralidade de camadas sobrepostas de um único tipode fibra técnica, que assim, facilita sua fabricação, estocagem, e evita qualquertroca de material.

Conforme sentido aqui utilizado, tecido de fibras técnicas sãoaqueles de uso balístico escolhidos particularmente dentro do grupo compostopor fibra de aramida, fibra de vidro, fibras cerâmicas, etc. De forma particularutiliza-se o tecido de fibra aramida, tais como aqueles assinalados com asmarcas Kevlar, Twaron e Ultrax.

Descrição da Invenção

A presente invenção trata de uma composição que compreende aomenos um material polimérico, um agente ativador, um acelerador, um agentecatalisador, um agente de cura e cargas reforçantes.

Um material polimérico adequado da composição é umelastômero, mais particularmente ainda, policloropreno que apresenta boaadesividade, resistência a altas e baixas temperaturas, por exemplo aqueleassinalado pela marca Neoprene. Ele está presente na proporção entre 68 e72% em peso da composição, particularmente de 69,5 a 71 %.

Como agente ativador utiliza-se particularmente oxido de zinco naproporção entre 3 a 4% em peso, mais particularmente 3,3 a 3,8%. Enquantoque o agente catalisador adequado é o oxido de magnésio na proporção entre 2a 3% em peso da composição, mais particularmente 2,5 a 2,9%.

O acelerador é selecionado dentre dissulfeto de2,2'mercaptobenzotiazol (MBTS), N-ciclohexilbenzotiazol-2-sulfenamida (CBS),2-mercaptobenzotiazol (MBT), ou sua mistura, na proporção entre 0,1 e 0,3%em peso, mais particularmente 0,15 a 0,25%.

O agente de cura que pode ser usado no preparo do presentecomposição pode ser qualquer um conhecido na arte anterior, como o 2-Imidazolidinethione, por exemplo o comercialmente conhecido por NA-22, naproporção entre 0,3 e 1,00% em peso, particularmente 0,5 a 0,9%.

Como cargas reforçantes podem ser utilizados negro de fumo,sílica, ou sua mistura, na proporção entre 19 e 23% em peso, maisparticularmente 20 a 23%. A presença dessa porcentagem alta de cargas nacomposição, é vantajosa porque reforçam suas propriedades físicas, como adureza, tensão de ruptura, resistência ao rasgo e ao desgaste, além dereduzirem seu custo. A escolha da carga pode ser de acordo com a coloraçãodesejada para a composição. Por exemplo, se a composição preferida forescura utiliza-se negro de fumo cuja coloração é preta; enquanto que, se a cordesejada for clara, utiliza-se sílica.

De maneira particular são utilizados agentes antioxidantes paraevitar a deterioração da composição, prevenindo a perda de elasticidade. Elessão escolhidos do grupo que consiste de N-1,3-dimetil-butil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (6PPO), antioxidante amínico (octamine), ou sua mistura, naproporção entre 1,00 e 1,80% em peso da composição, mais particularmente 1,2a 1,6%, cuja função inclui reagir com os agentes causadores do envelhecimento(ozônio, oxigênio, calor, luz, intempéries e radiação solar), para prevenir oudiminuir a falha do polímero, aumentando a vida útil do produto.

A presente invenção trata ainda de um processo de obtenção deuma composição polimérica na forma de manta de acordo com as seguintesetapas:

a) misturar o material polimérico, agente ativador, acelerador, agentecatalisador, agente de cura, cargas reforçantes, e agente antioxidante emum misturador por até 3 minutos, a uma temperatura inferior a 70°C;

b) verter a composição em um cilindro;

c) laminar a composição para formação de mantas;

d) esfriar as mantas com sopro.

O misturador adequado é o do tipo Banbury que apresenta umcompartimento fechado com dois rolos internos paralelos, por onde oscomponentes passam diversas vezes, melhorando a homogeneização dacomposição.

As mantas são resfriadas com sopro, por exemplo, comventiladores que mantém a característica aderente das mantas, que sãoarmazenadas separadas por plásticos, evitando a adesão de umas às outras.

A presente invenção trata também do uso da composiçãopolimérica na forma de manta para fabricar painéis balísticos. A presentecomposição, quando dissolvida em solventes, apresenta características de altaresistência à abrasão, cura rápida e elevada vulcanização, o que facilita suaaplicação em tecidos técnicos para formação de painéis balísticos.

Em um outro aspecto a presente invenção trata do uso da presentemanta polimérica para fabricação de painéis balísticos de acordo com asseguintes etapas:

a) dissolver a manta em solvente na proporção de 1:2 em peso;

b) aplicar de 70 a 150 g/m2 da manta dissolvida em cada lado de um tecidotécnico;

c) secar o tecido técnico revestido;

d) sobrepor de 5 a 15 camadas do tecido técnico revestido;

e) prensar as diversas camadas de tecido técnico revestido sobrepostas.

De maneira particular, previamente à etapa (a) de dissolução damanta polimérica, ela é triturada em pellets de 3 a 7 mm que, de maneiravantajosa, reduz o tempo de dissolução a 50% quando comparado à mantainteiriça.

O solvente utilizado é qualquer um capaz de dissolver a manta,preferivelmente é qualquer um selecionado do grupo que consiste de solventesaromáticos ou solventes de hidrocarbono, tais como xileno, tolueno,metiletilcetona, octano, ou suas misturas. Mais particularmente é utilizadotolueno e metiletilcetona na razão de 30% de tolueno e 70% de metiletilcetona.

O tecido técnico é selecionado dentre fibra de aramida, fibra devidro, fibras cerâmicas, etc, particularmente o tecido de fibra aramida.

A aplicação da manta polimérica dissolvida sobre o tecido técnicoé particularmente feita com o auxílio de uma espalmadeira, que consiste emdepositar uma ou mais camadas sobre o tecido. O controle da quantidade demanta dissolvida aplicada é feito pela velocidade de avanço do tecido que variade 3 a 7 m/seg e por uma régua que uniformiza a aplicação.

A etapa (c) de secagem do tecido revestido é feita de formagradativa, particularmente de 30 a 80°C, o que impede a formação de película,que reteria o solvente, formando bolhas na camada de revestimento do tecidoquando de sua evaporação. O tecido recoberto pode ser armazenado paraposteriormente ser recortado quando da montagem das placas, por exemplo,pode ser enrolado para seu armazenamento sem que ocorra aderência entresuas faces.

O número de camadas de tecido utilizadas depende da resistênciabalística desejada. Quanto mais resistência, mais camadas se utiliza.A placa balística assim fabricada oferece uma resistência àpenetração balística superior às da arte anterior, pois as diversas camadas detecido técnico são totalmente aderidas entre si pelas coberturas da mantapolimérica, que assim absorve a energia cinética, dístribuindo-o na placa, sempermitir que as diversas camadas se separem.

Devido à sua alta característica resiliente, a manta formada a partirda composição permite ainda o retomo da placa à sua condição inicial, após oimpacto da bala. Além disso, a composição garante a integridade da fibra, semque os fios se desloquem, impedindo a passagem de qualquer projétil.

A presente invenção refere-se também a um painel balísticoresistente ao impacto de projéteis que compreende uma pluralidade de tecidostécnicos sobrepostos, sendo cada camada de tecido revestida em suas duasfaces com uma manta polimérica.

O homem da técnica prontamente perceberá, a partir da descriçãoe dos processos apresentados, várias maneiras de realizar a invenção sem fugirdo escopo das reivindicações em anexo.

Claims (22)

1.- COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA DE USO BALÍSTICOcaracterizada por compreender ao menos um material polimérico, um agenteativador, um acelerador, um agente catalisador, um agente de cura e cargasreforçantes.

2. — COMPOSIÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do material polimérico ser policloropreno, na proporção de 68 a 72%em peso da composição.

3. - COMPOSIÇÃO de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato do policloropreno estar presente em uma proporção entre 69,5 a 71%em peso da composição.

4. - COMPOSIÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do agente ativador ser oxido de zinco na proporção entre 3 a 4%,particularmente 3,3 a 3,8% em peso da composição.

5. - COMPOSIÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do agente catalisador ser oxido de magnésio na proporção entre 2 a-3%, particularmente 2,5 a 2,9% em peso da composição.

6. - COMPOSIÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato do acelerador ser escolhido dentre dissulfeto de-2,2'mercaptobenzotiazol (MBTS), N-ciclohexilbenzotiazol-2-sulfenamida (CBS),-2-mercaptobenzotiazol (MBT), ou sua mistura, na proporção entre 0,1 e 0,3%em peso, particularmente 0,15 a 0,25% em peso da composição.

7. - COMPOSIÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato do agente de cura ser o 2-lmidazolidinethione, na proporção entre 0,3e 1,00%, particularmente 0,5 a 0,9% em peso da composição.

8. - COMPOSIÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato das cargas reforçantes serem qualquer uma dentre negro de fumo,sílica, ou sua mistura, na proporção entre 19 e 23%, particularmente 20 a 23%em peso da composição.

9. - COMPOSIÇÃO de acordo com uma qualquer dasreivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de compreender agentesantioxidantes escolhidos do grupo que consiste de N-1,3-dimetil-butil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (6PPD), antioxidante amínico (octamine), ou sua mistura, naproporção entre 1,00 e 1,80%, particularmente 1,2 a 1,6% em peso dacomposição.

10. - PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPOSIÇÃOPOLIMÉRICA de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9, na formade manta, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:a) misturar o material polimérico, agente ativador, acelerador, agentecatalisador, agente de cura, cargas reforçantes e agente antioxidante emum misturador por até 3 minutos, a uma temperatura inferior a 70°C;b) verter a composição em um cilindro;c) laminar a composição para formação de mantas;d) esfriar as mantas com ventilador.

11. - PROCESSO de acordo com a reivindicação 10 caracterizadopelo fato do misturador utilizado ser do tipo Banbury.

12. USO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA de qualquer uma dasreivindicações 1 a 9 caracterizado pelo fato de ser para fabricação de painéisbalísticos.

13. - PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS BALÍSTICOScom a composição de uma qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelofato de compreender as seguintes etapas:a) dissolver à composição em solvente na proporção de 1:2 em peso;b) aplicar de 70 a 150 g/m2 da composição dissolvida em cada lado de umtecido técnico;c) secar do tecido técnico revestido;d) empilhar de 5 a 15 camadas do tecido técnico revestido;e) prensar as diversas camadas de tecido técnico revestido sobrepostos.

14. - PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS BALÍSTICOS deacordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de previamente à etapa(a) de dissolução da composição polimérica, ela é triturada em pellets de 3 a 7mm.

15. - PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS BALÍSTICOS deacordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do solvente utilizado serqualquer um selecionado do grupo que consiste de solventes aromáticos ousolventes de hidrocarbono, tais como xileno, tolueno, metiletilcetona, octano, ousuas misturas.

16. - PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS BALÍSTICOS deacordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do solvente utilizado sertolueno e metiletilcetona, na razão de 30% de tolueno e 70% de metiletilcetona.

17. - PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS BALÍSTICOS deacordo com a reivindicação 13, caracterizado peio fato da aplicação dacomposição dissolvida sobre o tecido técnico ser feita com o auxílio de umaespalmadeira.

18. - PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS BALÍSTICOS deacordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato da velocidade de avançodo tecido na etapa (b) ser entre 3 a 7 m/seg.

19. - PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS BALÍSTICOS deacordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato da etapa (c) de secagemdo tecido revestido ser feita de forma gradativa, particularmente de 30 a 80°C.

20. - PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAINÉIS BALÍSTICOS deacordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato do tecido técnico ser fibrade aramida.

21. -PAINEL BALÍSTICO fabricado a partir da composiçãopolimérica de uma qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato decompreender de 5 a 15 camadas de tecidos técnicos sobrepostos, em que cadacamada de tecido técnico é revestida em suas duas faces com a referidacomposição.

22. -PAINEL BALÍSTICO de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato do tecido técnico ser fibra de aramida.