ES2199556T3

ES2199556T3 - Metodo para fabricar una pieza moldeada.

Info

Publication number: ES2199556T3
Application number: ES99907958T
Authority: ES
Inventors: Floribertus Cornelis Hermanus Mokveld; Jean Hubert Marie Beugels
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2004-02-16
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: AU2748799A; EP1124885B1; US7811498B2; CA2347673A1; DE69907496D1; EP1124885A1; NL1010399C1; CA2347673C; HK1042104A1; CN1332768A; IL142793A; IL142793A0; WO2000024811A1; TW460378B; US7311963B2; US20080237923A1; DE69907496T2; CN1203113C; US20020001693A1

Abstract

Un procedimiento para la producción de un artículo conformado, que comprende la compresión de una o más capas de fibras que contienen fibras de poliolefina, caracterizado porque las capas de fibras contienen de 0, 1 ¿ 1, 5 %, en peso, de un disolvente para la poliolefina (en relación al peso total de las fibras de poliolefina más el disolvente en la capa de fibras).

Description

Método para fabricar una pieza moldeada.

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de un artículo conformado, que comprende la compresión de una o más capas de fibras que contienen fibras de poliolefina. La invención se refiere también a los artículos conformados que se obtienen por el procedimiento según la invención y a su uso en aplicaciones antibalísticas.

Un procedimiento de este tipo es conocido desde el documento WO97/00766. Se describe en dicho documento que se pueden obtener composiciones con una muy buena calidad antibalística en un procedimiento en el que se comprimen capas de fibras una encima de otra a una temperatura alta y a una presión muy alta, y que posteriormente se enfrían bajo presión. La calidad antibalística se expresa como la absorción específica de energía (SEA), una medida de la cantidad de energía que puede absorber un artículo conformado tras el impacto de un proyectil por unidad de densidad superficial del artículo conformado. La SEA se define por 0,5.m.v_{50}^{2}/AD, donde m es la masa del proyectil. La v_{50} es la velocidad de los proyectiles disparados contra el artículo conformado, a la cual el 50% de los proyectiles atraviesan directamente el artículo conformado. AD es la densidad superficial del artículo conformado. Por SEA se entiende aquí y de aquí en adelante, cada vez, la SEA tras el impacto de un punto de AK-47 Mild Steel Core (MSC), a menos que se especifique otra cosa.

Existe sin embargo una necesidad constante de mejorar cada vez más la calidad antibalística de los artículos conformados. El inconveniente del procedimiento conocido para la producción de estos artículos conformados, es que a menudo es difícil llevar a cabo las presiones muy altas requeridas y que la calidad antibalística de los artículos conformados es inaceptable, especialmente a presiones relativamente bajas. Otro inconveniente del procedimiento conocido es que se limita a los compuestos UD (unidireccionales). El objetivo de la invención es por tanto proporcionar un procedimiento que dé como resultado artículos conformados de una mejor calidad antibalística, en particular a las mismas presiones o más bajas.

Este objetivo se consigue de forma sorprendente en el procedimiento según la invención en el que las capas de fibras contienen de 0,02 a 25%, en peso, de un disolvente de la poliolefina. El ``contenido de disolvente'' se entiende aquí y de aquí en adelante, cada vez, como la cantidad de disolvente expresada en porcentaje en peso del peso total de las fibras de poliolefina más el disolvente en la capa de fibras.

Es sorprendente que los artículos conformados que contienen disolvente obtenidos según este procedimiento tengan una SEA más alta, porque el disolvente no tiene ningún efecto antibalístico por sí mismo, y por tanto no puede contribuir al nivel de protección, mientras que sí aumenta la densidad superficial y debiera por tanto reducir el valor de SEA. Es sorprendente también que las fibras que contienen disolvente den como resultado una mejor calidad antibalística, ya que es conocido que la presencia de disolvente reduce las propiedades mecánicas de la fibra (en particular debido a la mayor tasa de fluencia y a la menor resistencia tensil y menor módulo de tensión) mientras que para una calidad antibalística más alta, se desean las mejoras propiedades mecánicas posibles.

Otra ventaja del procedimiento según la invención es que se puede elegir que sea más bajo el porcentaje de matriz de los artículos conformados UD sin ningún riesgo de deslaminación de las capas de fibras, esto es, con la misma ILSS (resistencia al cizallamiento interlaminar). Esto aumenta también la SEA del artículo conformado. Los artículos conformados UD son compuestos de fibras en una matriz en la cual las fibras de las capas de fibras están orientadas unidireccionalmente y en un ángulo en relación con las fibras de las capas de fibras vecinas. Debido a la presencia de disolvente, se puede reducir el contenido de matriz entre 2 y 20 veces el contenido de disolvente, en un 10, 15 o incluso más del 20% del contenido original de matriz. Preferiblemente, el procedimiento según la invención es un procedimiento en el que las capas de fibras contienen fibras orientadas unidireccionalmente y como máximo 30% en peso de matriz (en relación al peso total de la capa de fibras), estando la dirección de las fibras en la capa de fibras en un ángulo en relación con la de las capas de fibras vecinas. En un artículo conformado antibalístico más preferido, como se describe aquí más adelante, el contenido de matriz puede ser reducido por ejemplo desde los valores normales entre aproximadamente 22 y 30% en peso, hasta menos de 20, preferiblemente menos de 18 y más preferiblemente incluso menos de 17% en peso.

``Fibra'' se entiende que es un objeto largo, delgado, tal como un hilado monofilamento, un hilado multifilamento, una cinta, fibras cortadas o hilados de fibras cortadas. Las fibras pueden seguir en principio cualquier modelo seccional transversal elegido al azar. La ``capa de fibras'' se entiende que es una estructura plana extendida en dos dimensiones que contiene fibras tales como, por ejemplo, tejidos planos, tejidos de punto, fieltros o capas de fibras orientadas unidireccionalmente. Las capas de fibras pueden contener o no un material matriz. El efecto de la invención se obtiene ya con un artículo conformado constituido por una única capa, pero usualmente un artículo conformado tendrá un montón de dos o más capas de fibras consolidadas por medios de compresión. Ejemplos de artículos conformados son placas, estén o no curvadas, cascos, corazas o paneles de puertas. Los artículos conformados que se pueden obtener según la invención son particularmente adecuados para uso en aplicaciones antibalísticas.

Para uso en el procedimiento según la invención son adecuadas diferentes poliolefinas. Particularmente adecuadas como poliolefinas son los homo-polímeros y copolímeros de polietileno y polipropileno. Además, las poliolefinas empleadas pueden contener pequeñas cantidades de uno o más polímeros distintos, en particular otros polímeros de alqueno-1. Se obtienen buenos resultados cuando se elige como la poliolefina, un polietileno lineal (PE). Como ``polietileno lineal'' se entiende aquí un polietileno con menos de 1 cadena lateral por 100 átomos de C, preferiblemente con menos de 1 cadena lateral por 300 átomos de C, que puede contener además hasta 5% en moles de uno o más alquenos distintos copolimerizables tales como propileno, buteno, penteno, 4-metilpenteno u octeno. En adición a la poliolefina, la fibra puede contener pequeñas cantidades de los aditivos normalmente usados para tales fibras, tales como antioxidantes, spinfinish, estabilizantes térmicos o pigmentos.

Con vistas a obtener un buen efecto antibalístico, la fibra está con preferencia altamente orientada. En el contexto de esta descripción, ``altamente orientada'' se entiende como que tiene un módulo de al menos 500 g/den. Preferiblemente, el módulo es al menos 800 y más preferiblemente al menos 1000 y lo más preferiblemente al menos 1200 g/den. La resistencia tensil es preferiblemente más de 30 g/den. La resistencia tensil (resistencia) y el módulo de tensión (módulo) han sido definidos y se determinan como se describe en ASTM D885M, usando una longitud nominal de calibre de la fibra de 500 mm, una velocidad de cabezal de 50%/min y sujecciones Instron 2714. La fibra se retuerce a 31 vueltas por metro antes de la medida. Basándose en la curva de tensión-deformación medida, se determina el módulo como el gradiente entre 0,3 y 1% de deformación. Se calculan el módulo y la resistencia dividiendo las fuerzas tensiles medidas (en cN) por el título (en dtex), como se determina pesando 10 metros de la fibra.

La fibra de poliolefina, en particular la fibra de polietileno, tiene preferiblemente una viscosidad intrínseca (IV) de más de 5 dl/g. Preferiblemente, las fibras de poliolefina son fibras de polietileno altamente orientadas que tienen una viscosidad intrínseca de al menos 5 dl/g y un módulo de tensión de al menos 800 g/den. Debido a sus largas cadenas de moléculas, las fibras de poliolefina que tienen una IV tal, tienen muy buenas propiedades mecánicas tales como una alta resistencia tensil, alto módulo y alta absorción de energía en la rotura. Esto es también por qué la poliolefina es aún más preferiblemente un polietileno que tiene una IV de más de 10 dl/g. La IV se determina según la instrucción PCT-129 (Hercules Inc. Rev. Apr. 29, 1982) a 135ºC en decalina siendo el tiempo de disolución de 16 horas, estando el antioxidante DBPC en una cantidad de 2 g/l de solución y siendo extrapolada a cero la viscosidad a diferentes concentraciones.

Preferiblemente, la fibra según la invención tiene también una finura menor que 5 denier, más preferiblemente menor que 3 denier por filamento. Se ha encontrado que las propiedades balísticas de tales fibras son mejores.

Para conseguir el efecto de la invención no importa cómo haya sido producida la fibra de poliolefina. Las técnicas conocidas para la producción de fibras altamente orientadas son por ejemplo rotación de gel (gel-spinning) (Smith and Lemstra), procesado en fase sólida del polvo de un reactor que no ha funcionado (Chanzy and Smith), extrusión del fundido (Ward) o extrusión del polvo recristalizado en una solución (Kanamoto) usando una o más etapas de embutición para aumentar el grado de orientación.

El disolvente puede estar sobre y/o en las fibras y puede haber sido añadido a la capa de fibras de diferentes modos. Puede haber sido aplicado a la fibra poniendo en contacto con el disolvente, por ejemplo, por pulverización, inmersión o absorción, las fibras que están esencialmente libres de disolvente, como se ha descrito antes. Esto se puede hacer antes o después de que las fibras que están esencialmente libres de disolvente, hayan sido conformadas en una capa de fibras. Se puede hacer también aplicando el disolvente mediante la distribución del disolvente sobre una o más capas de fibras antes de la compresión. En particular en el caso de la aplicación a las capas de fibras y en los contenidos más bajos de disolvente, aproximadamente en el área por debajo de 1% en peso, las fibras se ponen preferiblemente en contacto con una mezcla del disolvente y un agente de dilución, siendo separado el agente de dilución después de la aplicación a las fibras. La ventaja de esto es una distribución más homogénea. El agente de dilución es por ejemplo una sustancia volátil que se puede separar fácilmente por evaporación después de la distribución.

En una realización preferida del procedimiento según la invención el disolvente ha sido introducido en las capas de fibras como resultado de las capas de fibras que contienen fibras de poliolefina que contienen disolvente con un contenido de disolvente de 0,02-25% en peso. Una de las ventajas de que el disolvente esté en la fibra es que el procedimiento se contamina menos por la eliminación del disolvente presente en las fibras, y lo que es más importante, que se puede obtener una calidad antibalística comparable con un menor contenido de disolvente. En esta realización, ya se alcanzaron muy buenos resultados antibalísticos con contenidos de disolvente de 0,02-5% en peso.

Se pueden producir las fibras que contienen disolvente poniendo la fibra en contacto con el disolvente y dejando que el disolvente penetre en la fibra. El inconveniente de esto es que son necesarias varias etapas de procedimiento y que el disolvente que se adhiere tiene que ser eliminado para evitar la contaminación. Para evitar este inconveniente, se producen tales fibras preferiblemente directamente por rotación de una solución de poliolefina y disolvente para formar filamentos y por embutición de los mismos hasta un estado altamente orientado sin eliminar completamente de la fibra el disolvente empleado. En una realización más preferida del procedimiento, el disolvente ha sido introducido en las capas de fibras como un resultado de las capas de fibras que contienen fibras de poliolefina altamente orientadas que contienen disolvente con una viscosidad intrínseca de al menos 5 dl/g, una resistencia tensil de al menos 30 g/den, un módulo de tensión de al menos 800 g/den y que contienen 0,05-25% en peso de un disolvente de la poliolefina (en relación al peso total de las fibras), que han sido producidas por rotación de una solución de poliolefina y disolvente para formar filamentos y por embutición de los mismos hasta un estado altamente orientado sin eliminar completamente de la fibra el disolvente empleado.

``Disolvente'' se debe entender aquí y de aquí en adelante como una sustancia que es capaz de disolver la poliolefina implicada. Los disolventes adecuados para las poliolefinas son conocidos por los expertos en la técnica. Se pueden elegir por ejemplo del ``Polymer Handbook'' by J. Brandrup and E. H. Immergut, third edition, chapter VII, pages 379-402. Preferiblemente, se usa un disolvente con la poliolefina empleada, en particular polietileno, que tiene un parámetro chi menor que 0,5, más preferiblemente menor que 0,45, aún más preferiblemente menor que 0,4 y lo más preferiblemente menor que 0,35. Los parámetros chi de los disolventes se dan en el Handbook of sol. Parameters and other cohesion parameters, 2nd edition, Allan Barton, p. 386. La ventaja de esto es que con el mismo contenido de disolvente, la mejora en la calidad puede ser superior y, mutatis mutandis, se requiere menos disolvente y/o se pueden usar presiones más bajas y tiempos de compresión menores, para alcanzar la misma mejora en las propiedades antibalísticas. Ejemplos de disolventes adecuados para la poliolefina, en particular polietileno, son, por separado o combinados uno con otro: decalina, tetralina, tolueno, n-alcanos inferiores tales como hexano, para-xileno, aceite de parafina, escualano, aceite mineral, cera parafina, ciclooctano. Preferiblemente, se usa decalina y lo más preferiblemente aceite de parafina.

En el procedimiento según la invención las fibras contienen 0,02-25%, en peso, de un disolvente para poliolefina antes de la compresión. Los contenidos de disolvente inferiores a 0,02%, en peso, no tienen o prácticamente no tienen efecto. Los contenidos superiores a 25%, en peso, presentan el inconveniente de que generalmente no siguen contribuyendo a la mejora de las propiedades antibalísticas o incluso las disminuyen. La SEA aumenta de acuerdo con el contenido de disolvente hasta un cierto contenido óptimo de disolvente, en el cual la contribución a la absorción de energía ya no contrapesa el aumento de la densidad superficial y la SEA disminuye. Aunque los contenidos de disolvente por encima del óptimo pueden ser ventajosos en el artículo conformado obtenido últimamente, porque el disolvente es más barato que las fibras, preferiblemente se elige que el contenido de disolvente sea el óptimo con vistas a la calidad antibalística del artículo conformado. El contenido óptimo de disolvente depende, por ejemplo, de la configuración de las fibras, de la calidad del disolvente elegido y de las condiciones de compresión. Por ejemplo, para alcanzar la misma mejora de las propiedades antibalísticas, la cantidad que se necesita de un disolvente muy bueno tal como parafina o decalina, será inferior que la que se necesita de un disolvente de calidad inferior y la cantidad óptima de disolvente será más alta a una presión más baja que a una presión alta. Si el disolvente ha sido aplicado distribuyendo el mismo sobre las fibras que están esencialmente libres de disolvente sobre capas de fibras unidireccionales, el contenido de disolvente es preferiblemente algo más alto, del orden de más de 0,5, preferiblemente más de 1 y aún más preferiblemente más de 1,5%, en peso. Para comprimir los tejidos planos, el contenido de disolvente es preferiblemente más del 1%, en peso, más preferiblemente más de 1,5%, en peso, lo más preferiblemente más de 2%, en peso, y aún más, lo más preferiblemente más de 3%, en peso. Un experto en la técnica puede determinar fácilmente la cantidad óptima para cada condición. En la realización más preferida en la que las capas de fibras contienen fibras de polietileno unidireccionales altamente orientadas que contienen disolvente, y el disolvente tiene un parámetro chi menor que 0,5, ya se obtienen buenas propiedades antibalísticas con los contenidos de disolvente relativamente bajos de entre 0,05 y 5%, en peso. Preferiblemente, el contenido de disolvente de las capas de fibras es 0,1-2%, en peso, más preferiblemente 0,1-1,5%, en peso, aún más preferiblemente 0,1-1,2%, en peso, y lo más preferiblemente 0,05-1%, en peso, del disolvente. Las preferencias mencionadas son todas con vistas a obtener la SEA más alta posible.

Aunque no se excluyen otras realizaciones, usualmente, y preferiblemente, todas las capas de fibras del artículo conformado son esencialmente las mismas, de forma que los contenidos de disolvente mencionados se refieren al artículo conformado completo. El contenido de disolvente del procedimiento según la invención se elige a través de la elección de la cantidad añadida. El contenido de disolvente de las fibras, de las capas de fibras o de los artículos conformados se puede determinar de una manera conocida, por ejemplo directamente por medio de técnicas de infrarrojos o C13 NMR, o indirectamente separando el disolvente, por ejemplo por medios de extracción o cromatografía de espacio de cabeza o combinaciones de estas técnicas.

En una realización del procedimiento de la invención, el disolvente es un disolvente volátil. El disolvente volátil puede permanecer en el artículo conformado. En particular, en el caso de artículos conformados delgados, por ejemplo de hasta 2 mm, preferiblemente hasta 1 mm, y más preferiblemente hasta 0,5 mm, puede ser ventajoso usar un disolvente volátil y separar el mismo completa o parcialmente del artículo conformado después de la compresión. Consecuentemente se puede alcanzar una SEA más alta. Preferiblemente, el contenido de disolvente volátil residual en el artículo conformado obtenido de este modo, es finalmente menor que 2%, más preferiblemente como máximo 1,5% y lo más preferiblemente como máximo 1% porque entonces habrá menos riesgo de deformación plástica, formación de burbujas, deslaminación o mal olor.

Sin embargo, a menudo es difícil y no es interesante económicamente separar el disolvente en la práctica, especialmente en el caso de los artículos conformados más gruesos. Por tanto, preferiblemente todo o parte del disolvente permanece en el artículo conformado En una realización más preferida de la invención, en particular en el caso de los artículos conformados más gruesos, el disolvente es un disolvente no volátil. La ventaja de éste en comparación con los disolventes volátiles estriba en que hay menos riesgo de formación de burbujas y en que el artículo conformado tiene mejor estabilidad como resultado de la cual la calidad antibalística de los artículos conformados obtenidos permanecerá también a un alto nivel durante un tiempo más largo. Otra ventaja es que el artículo conformado no huele tan mal y no es tóxico ni peligroso para la salud, lo que es relevante en particular en el caso de la protección corporal. ``Un disolvente no volátil'' se entiende que es un disolvente que prácticamente no se evapora a una temperatura por debajo de la temperatura de fusión de la poliolefina. Preferiblemente, hay disolventes con una temperatura de ebullición que es sustancialmente, preferiblemente de 50 a 100 grados, más alta que la temperatura de fusión de la fibra. Más preferiblemente, el disolvente es una parafina no volátil. La ventaja es que una parafina no volátil, en particular un aceite de parafina (o aceite mineral), es un disolvente relativamente bueno que tiene las ventajas mencionadas, con un riesgo mínimo de reducir la estabilidad del artículo conformado. El disolvente puede ser también una mezcla de uno o más disolventes adecuados. En otra realización de la invención, el disolvente es una mezcla de un disolvente no volátil, preferiblemente parafina, y un disolvente volátil, siendo la concentración del disolvente volátil en el artículo conformado como máximo 2%, más preferiblemente como máximo 1,5% y lo más preferiblemente como máximo 1% (en relación al peso total de las fibras). La mezcla tiene la ventaja de una mejor calidad disolvente que la del componente disolvente no volátil y una buena estabilidad.

En el procedimiento según la invención, se usan preferiblemente las presiones más altas posibles, como se describe, por ejemplo, en el documento WO97/00766. Las presiones registradas varían de 10 a 165 bar. La temperatura de compresión se elige que sea alta, pero no tan alta como para hacer que las propiedades balísticas disminuyan de nuevo como resultado del reblandecimiento o fusión de las fibras. El documento WO97/00766 describe una temperatura de compresión para las fibras de polietileno entre 110 y 130ºC. Como regla, se ha tomado como límite superior de seguridad, 125ºC. Sorprendentemente se ha encontrado que los mejores resultados se obtienen precisamente a temperaturas incluso más altas combinadas con presiones incluso más altas, en presencia de un disolvente en las capas de fibras. En el procedimiento según la invención, el contenido de disolvente es preferiblemente 0,05-5%, en peso, la temperatura de compresión superior a 125ºC y la presión superior a 165 bar. Es sorprendente que se puedan obtener tan buenos resultados con la combinación mencionada de las condiciones de compresión porque no se observó ningún aumento apreciable de las propiedades a una presión superior a 165 bar, mientras que por otro lado a una temperatura por encima de 125ºC usualmente tiene lugar un deterioro de las propiedades. Preferiblemente, la temperatura de compresión es, con preferencia creciente, superior a 130, 135, 140, 145 o incluso 150 grados, combinada con presiones, con preferencia creciente, superiores a 175, 200, 250, 275 o incluso 300 bar. Los resultados más altos se obtuvieron a 150ºC y 300 bar, en presencia de 0,05 a 2%, en peso, de decalina o parafina. Los compuestos UD producidos según el procedimiento tienen muy buenas propiedades balísticas, de hasta 145 J/m^{2}/kg y más altas.

La invención se refiere también a un artículo conformado que se puede obtener por el procedimiento según la invención descrito antes. En particular, la invención se refiere a un artículo conformado que contiene una o más capas de fibras comprimidas una encima de otra, que contienen fibras de poliolefina y 0,05 a 25%, en peso, de un disolvente para la poliolefina. Las realizaciones preferidas para el artículo conformado antibalístico se deducen directamente de las realizaciones preferidas del procedimiento descritas antes, y por tanto han sido descritas también en esta memoria. Los artículos conformados según la invención tienen un nivel de protección más alto (a la misma densidad superficial) que los artículos conformados conocidos. Preferiblemente, la SEA del artículo conformado tras el impacto de un punto de AK-47 MSC es como mínimo 115 J/kg/m^{2}, preferiblemente más de 120 J/kg/m^{2} y aún más preferiblemente más de 135 J/kg/m^{2}, y lo más preferiblemente más de 145 J/kg/m^{2}.

La mejor realización es un artículo conformado que contiene una o más capas de fibras comprimidas una encima de otra, que contienen fibras de polietileno altamente orientadas y como máximo 30% en peso de un material matriz (en relación al peso total de la capa de fibras), estando las fibras de las capas de fibras unidireccionalmente orientadas y en un ángulo con respecto a las fibras de las capas de fibras vecinas, cuyas fibras tienen una viscosidad intrínseca de al menos 5 dl/g, un módulo de tensión de al menos 800 g/den, una finura menor que 5 denier por filamento y contienen de 0,05 a 5%, en peso de un disolvente no volátil, cuyo artículo conformado tiene una absorción específica de energía tras el impacto de un punto de AK-47 MSC de al menos 115 J/kg/m^{2}.

La invención se refiere también al uso de un artículo conformado según la invención en aplicaciones antibalísticas tales como cascos, paneles de puertas, suelo, blindajes de asientos y puertas en automóviles, tanques, helicópteros de caza, o placas de inserción para chalecos antibalas.

Aunque esta descripción describe exclusivamente artículos conformados antibalísticos que contienen fibras de poliolefina y un disolvente para la poliolefina, lo indicado se aplica de forma similar a otros artículos conformados que contienen fibras solubles y un disolvente para las fibras implicadas.

La invención se aclarará con respecto a los siguientes ejemplos.

Tejidos planos: experimento comparativo A

Un hilado SK76 Dyneema® sin parafina, se tejió en un tejido simple con 8 hilos/cm en la urdimbre y en la trama. La densidad superficial del tejido plano fue 318 g/m^{2}. Se comprimieron veinte capas de este tejido para formar paneles planos con una película Stamilex (LLDPE) de 60 micras entre cada capa. La presión fue de 10 bar, la temperatura fue 125ºC y el tiempo de compresión 20 minutos. Después de este tiempo de compresión, se enfriaron los paneles mientras que se mantenía la presión. Se determinó la V50 según el ensayo estándar Stanag 2920 usando 17 granos de FSP (fragmento que simula un proyectil). La V50 fue 532 m/s, que corresponde a una absorción de energía (SEA) de 21,4 J/kg/m^{2}.

Las propiedades del hilado SK76 empleado son:

Resistencia: 36,0 cN/dtex

Módulo: 1180 cN/dtex

La resistencia y el módulo se determinaron usando un analizador tensil Zwick, con sujecciones Instron 2714, una longitud de sujección de 500 mm y una tasa de embutición en el ensayo de 250 mm/min. Se determinó el módulo entre 0,3 y 1%.

Tejidos planos: Ejemplo 1

Un hilado SK76 Dyneema® con un particular contenido en parafina, se produjo por medio de rotación de gel (gel-spinning), en las condiciones usadas normalmente para SK76, a partir de un disolvente al que se había añadido una particular cantidad de parafina. Se usó como la parafina, la parafina Dünflussig de Merck que tiene una viscosidad dinámica de 25-80 Mpa.s y una densidad de 0,818-0,875 g/cm^{3}. El contenido especificado de parafina se calculó basándose en el porcentaje de parafina añadido al disolvente para la retención completa de la parafina en la fibra durante el procedimiento de producción de la fibra.

Se produjo un panel y se ensayó según el Experimento comparativo A, excepto que se usaron hilados SK76 que contienen aproximadamente 0,8% de disolvente de parafina. La resistencia y el módulo del hilado fueron los mismos que los del hilado libre de disolvente. La densidad superficial del tejido plano fue 302 g/m^{2}. La V50 resultante del panel que contiene disolvente fue 560 m/s, que corresponde a una absorción de energía de 24 J/kg/m^{2}.

Tejidos planos asargados: experimento comparativo B

Hilados dobles Dyneema® SK75 sin disolvente, se tejieron para formar un tejido estilo sarga 3/1 con 3,75 hilos/cm en la urdimbre y en la trama y una AD de 276 g/m^{2}. Se comprimieron 22 capas de este tejido con una película Stamylex (LLDPE) de 30 micras entre las capas para formar paneles, y se ensayaron de una manera como la descrita en el Ejemplo 1. La V50 fue 534 m/s, que corresponde a una SEA de 23,8 J/kg/m^{2}.

Las propiedades del hilado SK75 empleado (medidas como en el Experimento comparativo A), son:

Resistencia: 35,1 cN/dtex

Módulo: 1130 cN/dtex

Tejidos planos asargados: Ejemplo 2

Se produjo un tejido asargado como en el Experimento comparativo B, pero usando ahora solamente fibras SK75 que contenían aproximadamente 2000 ppm de decalina, como se determinó con la ayuda de la cromatografía de espacio de cabeza. Aunque las propiedades del hilado fueron las mismas, la V50 de los paneles fue más alta, esto es 600 m/s, que corresponde a una SEA de 28 J/kg/m^{2}.

Compuesto UD: experimento comparativo C y ejemplos 3-7

Los hilados SK75 y SK76 de Dyneema® con diferentes concentraciones de parafina, producidos como se describe en el Ejemplo 1, se trataron para formar monocapas de hilos orientados unidireccionalmente unidos en una matriz Kraton® (copolímero de
isopreno-estireno de Shell). Se formaron cuatro
monocapas en un montón UD en el cual la dirección de las fibras en cada monocapa estaba en un
ángulo de 90 grados con respecto a la dirección de las fibras de la capa vecina. Se comprimieron
75 de tales montones UD para formar un artículo
conformado antibalístico a una temperatura de
125 grados Celsius y una presión de 165 bar durante 35 minutos. El artículo conformado se enfrió con agua mientras se mantenía la presión. Se analizó el artículo conformado según el método estándar Stanag 2920 usando rondas de AK47 MSC. Las propiedades del hilado no habían sido afectadas por la adición de la parafina.

	Fibra	Parafina (%)	V50 (m/s)
C	SK75	0	<710
3	SK75	0,4	730
4	SK75	0,8	780
5	SK76	0,4	750
6	SK76	0,8	780
7	SK76	1,2	810
8	SK76	0,8	820

Compuesto UD : Ejemplo 8

Se produjo un compuesto UD y se analizó según los ejemplos 3-7, con una AD de 19 kg/m^{2}, con 0,8%, en peso, de aceite de parafina y se comprimió a una presión de 300 bar a una temperatura de compresión de 150ºC. los resultados se dan en la tabla anterior.

Claims

1. Un procedimiento para la producción de un artículo conformado, que comprende la compresión de una o más capas de fibras que contienen fibras de poliolefina, caracterizado porque las capas de fibras contienen de 0,1-1,5%, en peso, de un disolvente para la poliolefina (en relación al peso total de las fibras de poliolefina más el disolvente en la capa de fibras).

2. El procedimiento para la producción de un artículo conformado según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de poliolefina son fibras de polietileno que tienen un módulo de tensión de al menos 500 g/den, preferiblemente de al menos 800 g/den, y que tienen una viscosidad intrínseca de al menos 5 dl/g.

3. El procedimiento para la producción de un artículo conformado según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el disolvente ha sido aplicado distribuyendo el disolvente sobre una o más de las capas de fibras antes de la compresión.

4. El procedimiento para la producción de un artículo conformado según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el disolvente ha sido introducido como un resultado de las capas de fibras que contienen fibras de poliolefina que contienen disolvente con un contenido de disolvente de 0,1-1,5%, en peso.

5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque las fibras de polietileno tienen una finura menor que 5 denier por filamento.

6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque las capas de fibras contienen fibras orientadas unidireccionalmente y como máximo 30%, en peso, de matriz (en relación al peso total de la capa de fibras), estando la dirección de las fibras en la capa de fibras en un ángulo en relación con la de las capas de fibras vecinas.

7. El procedimiento para la producción de un artículo conformado antibalístico según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque el disolvente es una parafina no volátil.

8. El procedimiento para la producción de un artículo conformado antibalístico según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la compresión se realiza a una presión que es superior a 165 bar, y a una temperatura de compresión que es superior a 125ºC.

9. Un artículo conformado que se puede obtener según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque dicho artículo conformado contiene de 0,1-1,5%, en peso, de un disolvente para la poliolefina (en relación al peso total de las fibras de poliolefina más el disolvente en la capa de fibras).

10. El artículo conformado según la reivindicación 9, caracterizado porque la SEA tras el impacto de un punto de AK-47 MSC es al menos 115 J/kg/m^{2}.

11. Un artículo conformado que contiene una o más capas de fibras comprimidas una encima de otra, que contiene fibras de polietileno altamente orientadas y como máximo 30%, en peso, de un material matriz (en relación con el peso total de la capa de fibras), estando orientadas las fibras de la capa de fibras unidireccionalmente y en un ángulo en relación con las fibras de las capas de fibras vecinas, cuyas fibras tienen una viscosidad intrínseca de al menos 5 dl/g, un módulo de tensión de al menos 800 g/den, una finura menor que 5 denier por filamento y de 0,1-1,5%, en peso, de un disolvente no volátil, cuyo artículo conformado tiene una absorción específica de energía tras el impacto de un punto de AK-47 MSC de al menos 115 J/kg/m^{2}.

12. El uso del artículo conformado según una cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en aplicaciones antibalísticas.