ES2206181T3 - Material resistente a la penetracion que comprende una tela con alta relacion de densidad lineal de dos juegos de hilos. - Google Patents

Material resistente a la penetracion que comprende una tela con alta relacion de densidad lineal de dos juegos de hilos.

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ES2206181T3
ES2206181T3 ES00901105T ES00901105T ES2206181T3 ES 2206181 T3 ES2206181 T3 ES 2206181T3 ES 00901105 T ES00901105 T ES 00901105T ES 00901105 T ES00901105 T ES 00901105T ES 2206181 T3 ES2206181 T3 ES 2206181T3
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Teijin Twaron GmbH
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Abstract

Un material resistente a la penetración que comprende por lo menos una capa doble de tela compuesta por dos capas de tela tejida las cuales están dispuestas en capas atravesadas a un ángulo, caracterizado porque la tela está compuesta por un primer juego de hilos que comprende 3, 5 a 20 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de por lo menos 420 dtex, y un segundo juego de hilos que comprende 0, 5 a 8 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de por lo menos 50 dtex, con el segundo juego de hilos transversal al primer juego de hilos, y en el cual la relación entre la densidad lineal del primer juego de hilos y la densidad lineal del segundo juego de hilos es > 4, 2, y la relación entre el número de hilos/cm del primer juego y el del segundo juego es > 1.

Description

Material resistente a la penetración que comprende una tela con alta relación de densidad lineal de dos juegos de hilos.
La invención está relacionada con material resistente a la penetración que comprende una tela con alta relación de densidad lineal de dos juegos de hilos, y con artículos hechos del mismo.
Artículos resistentes a la penetración tales como chalecos antibalas, cascos, paneles de vehículos y pantallas protectoras preparados de fibras de alta resistencia son conocidos en la técnica. Para numerosas aplicaciones, en particular para chalecos balísticos, las fibras son utilizadas en una tela tejida o de punto. Estas telas pueden estar recubiertas o impregnadas en una matriz para obtener materiales balísticos duros, o pueden ser utilizados sin matriz para obtener materiales balísticos blandos.
Las telas tejidas antibalas son conocidas, inter alia, del documento EP 310.199. Las telas descritas en el mismo están compuestas de hilos de filamentos de polímero de peso molecular ultra-alto que tiene alta resistencia y alto módulo, siendo los hilos de urdimbre de un material polimérico diferente del de los hilos de trama.
En la patente Rusa RU 2.096.542 fue descrita una tela balística para chaquetas antibalas que tiene hilos de urdimbre y de trama de poli-para-fenileno tereftalamida (PPTA) en la cual la relación de densidad lineal entre urdimbre y trama es menor que 4,17. Típicamente, fueron descritos hilos de urdimbre que tienen un densidad lineal de 143 a 588 dtex e hilos de trama que tienen una densidad lineal de 588 a 930, teniendo los hilos de trama una densidad lineal mayor o igual que los hilos de urdimbre. Se afirma particularmente que telas balísticas que tienen relaciones de densidad lineal entre urdimbre y trama de entre 1,59 y 4,17 tienen propiedades de deformación mejoradas.
Ahora se ha descubierto que materiales resistentes a la penetración que comprenden por lo menos una capa doble de tela compuesta por dos capas de tela tejida las cuales están dispuestas en capas atravesadas a un ángulo, caracterizados porque la tela está compuesta por un primer juego de hilos que comprende 3,5 a 20 hilos/cm y que tiene un título de por lo menos 420 dtex, y un segundo juego de hilos que comprende 0,5 a 8 hilos/cm y que tiene un título de por lo menos 50 dtex, cuyo segundo juego de hilos es transversal al primer juego de hilos, y en los cuales la relación entre la densidad lineal del primer juego de hilos y la densidad lineal del segundo juego de hilos es > 4,2, y la relación entre número de hilos/cm del primer juego y el del segundo juego es > 1, tienen propiedades balísticas mejoradas.
Preferentemente, el material resistente a la penetración tiene una relación entre la densidad lineal del primer juego de hilos y la densidad del segundo juego de hilos > 7,5. El número de hilos en el primer juego de hilos es de 3,5 a 20 hilos/cm. Más preferentemente, el número es de 4 a 15 hilos/cm, y más preferentemente de 5 a 12 hilos/cm. El número de hilos en el segundo juego de hilos es de 0,5 a 8 hilos/cm. Más preferentemente, el número es de 1 a 6 hilos/cm, y todavía más preferentemente de 2 a 4 hilos/cm. Por razones de fabricación eficiente, se prefiere que el primer juego de hilos sea de hilos de urdimbre y el segundo juego de hilos sea de hilos de trama. El segundo juego de hilos es transversal al primer juego de hilos. Aunque usualmente estos juegos son aproximadamente perpendiculares uno al otro, esto no es necesario. El segundo juego de hilos puede estar proporcionado bajo un ángulo diferente de 90º con respecto al primer juego de hilos.
El material resistente a la penetración también está compuesto de un segundo juego de hilos (preferentemente hilos de trama), cuya composición del hilo no es decisiva para la presente invención. Sin embargo, preferentemente, estos hilos tienen alta resistencia y alto módulo. Este es el caso particularmente cuando estos hilos son escogidos de hilos de poliéster, polietileno, polipropileno, poliamida, y aramida. Todavía más preferentemente, el segundo juego de hilos está hecho de hilos de poliéster.
El primer juego de hilos (preferentemente hilos de urdimbre) es de alta resistencia y alto módulo, y más preferentemente es escogido hilo de aramida, más particularmente p-aramida. Aún más preferida es la poli-para-fenileno tereftalamida (PPTA). En una realización preferida los hilos de urdimbre y de trama son escogidos para que estén hechos de diferente polímeros, por ejemplo, se prefiere una tela que tiene hilos de urdimbre de hilos de p-aramida e hilos de trama de hilos de poliéster.
En tanto se satisfaga la relación de densidad lineal requerida, la densidad lineal del primer juego de hilos es escogida para que sea por lo menos aproximadamente 420 dtex, preferentemente entre 420 y 3360 dtex, más preferentemente entre 420 y 1680 dtex, y todavía más preferentemente entre aproximadamente 840 y 1100 dtex. La densidad lineal del segundo juego de hilos es escogido para que sea por lo menos aproximadamente 50 dtex, más preferentemente entre 50 y 280 dtex, y todavía más preferentemente entre unos 80 y 140 dtex.
El término "hilo" se refiere a cualquier tipo de hilo tal como hilo discontinuo, hilo discontinuo retorcido, hilo continuo retorcido, hilo entremezclado no retorcido y, preferentemente, hilo continuo sin retorcer.
En una realización preferida los hilos de cada una de las dos capas de tela de la capa doble están unidos entre sí, por ejemplo, mediante unión por costura, o preferentemente, con un material adhesivo. El material adhesivo puede ser un material adhesivo proporcionado sobre los hilos o sobre la tela, por ejemplo, como un acabado. El material adhesivo también puede ser una capa adhesiva proporcionada entre las dos capas de tela de la capa doble. Los materiales adhesivos incluyen materiales termoplásticos, elastoméricos, y termoestables. También es posible utilizar para por lo menos parte del segundo juego de hilos, un material que se funde bajo presión y/o temperatura, logrando de este modo sujetar los hilos del primer juego de hilos a los del segundo juego de hilos, y opcionalmente también sujetar las dos capas de tela entre sí. Los materiales termoplásticos incluyen poliolefinas tales como polietileno y polipropileno, poliamida, poliéster, o mezclas de estos materiales. Los materiales elastoméricos incluyen Kraton, caucho, silicona, y otros. Los materiales termoestables incluyen resinas epoxi, resinas de poliéster, resinas fenólicas, resinas de éster vinílico, y otros.
En otra realización preferida por lo menos uno de los lados exteriores del material resistente a la penetración está provisto con una capa protectora. La capa protectora puede ser un material termoplástico o elastomérico, o una mezcla de estos materiales. La capa protectora está aplicada para proteger la tela de daños por abrasión excesiva.
El material resistente a la penetración comprende por lo menos una capa doble que consiste en dos capas de tela tejida que están dispuestas en capas atravesadas a un ángulo y opcionalmente unidas entre sí. El término tejido incluye todos los tipos de ligamentos, tales como ligamento liso, ligamento satén, ligamento panamá, ligamento sarga y otros. Las telas preferidas son los tejidos lisos.
El material resistente a la penetración puede contener tan poco como una capa doble consistente en dos capas de tela tejida, pero usualmente se aplican más capas dobles. Números adecuados de capas dobles son 5 a 100, y más preferentemente se utilizan 6 a 35 capas dobles. En por lo menos una de las capas dobles las dos capas de tela están fijadas entre sí a un ángulo. Los ángulos preferidos son 30 a 90º. Un ángulo de aproximadamente 90º es más preferido. Para armadura blanda el mejor comportamiento se obtiene usualmente cuando las capas de tela en todas las capas dobles están fijadas a un ángulo, preferentemente un ángulo de 90º. El primer juego de hilos de la primera capa de tela de una capa doble puede estar paralelo a, o a un ángulo con, el primer juego de hilos de la primera capa de tela de la capa doble adyacente.
Las capas dobles están fijadas entre sí utilizando una capa adhesiva o mediante costura. Una capa adhesiva de esta clase puede estar hecha de los materiales mencionados previamente para los materiales adhesivos y tiene un espesor de entre 4 y 36 \mu, preferentemente entre 8 y 20 \mu.
Los métodos de fabricación de las capas dobles son bien conocidos en la técnica. Usualmente la tela es fabricada mediante urdido del hilo de urdimbre en un plegador, seguido por tejido en un telar. La capa simple opcionalmente puede ser impregnada o laminada, y ser sometida a un proceso de calandrado. Por lo menos dos capas de tela pueden ser unidas entre sí, preferentemente a un ángulo una a la otra, mediante costura, calentamiento, o aplicación de presión.
La invención también está relacionada con artículos como chalecos antibalas y planchas de blindajes hechas de las telas tejidas mencionadas anteriormente según los métodos conocidos por las personas expertas.
Además la invención se ilustra con los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1
La construcción I fue preparada según esta invención. La construcción contenía 21 capas dobles de una tela de aproximadamente 100g/m^{2} hecha de Kevlar® de 1100 dtex (ex DuPont) en urdimbre (8,6 hilos/cm) y poliéster de 140 dtex (Trevira® 710, ex Hoechst) en dirección de la trama (2 hilos/cm). La relación urdimbre/trama es 7,9. Las capas fueron laminadas entre sí con 2 capas de una película de polietileno (LDPE, ex EKB) que tiene un espesor de 10 \mu. El peso total de la construcción I fue de aproximadamente 4300 g/m^{2}.
La construcción II fue preparada según esta invención y contenía 20 capas dobles de la misma tela utilizada para la construcción I, y 1 hoja de película de polietileno (LDPE, ex EKB) que tiene un espesor de 10\mu sobre ambos lados exteriores de la capa doble y entre cada una de las dos capas de tela de la capa doble. El peso total de la construcción II fue de aproximadamente 4400 g/m^{2}.
Fueron determinados valores V_{50} con balas Para 9x19 Tipo DM 11 A1B2, donde V_{50} es la velocidad a la cual el 50% de las balas es detenida y el 50% de las balas causa penetración total. Se encontró que V_{50} de la construcción I es 471 m/s y que V_{50} de la construcción II es 481 m/s.
Ejemplo 2
La construcción III fue hecha de forma análoga a la construcción I con 19 capas de Twaron® de 930 dtex (Microfilamento CT 709, ex Akzo Nobel) en lugar de Kevlar (10,4 hilos de urdimbre/cm, 2 hilos de trama/cm, relación urdimbre/trama 6,6). El peso total de la construcción III fue de aproximadamente 4330 g/m^{2}, el V_{50} (determinado con balas Para 9x19 Tipo DM 11 A1B2) fue aproximadamente 490 m/s.
Ejemplo Comparativo 3
La construcción IV fue hecha con 22 capas de tela de Twaron® modelo CT 709 (ex Akzo Nobel). Los hilos de trama y urdimbre fueron hechos de Microfilamento Twaron® (ex Akzo Nobel) de 930 dtex (10,5 hilos/cm en dirección de la urdimbre y de la trama; relación urdimbre/trama 1). El peso total de la construcción IV fue de aproximadamente 4400 g/m^{2}, el V_{50} (determinado con balas Para 9x19 Tipo DM 11 A1B2) fue aproximadamente 460-465 m/s.
Ejemplo 4
La construcción V fue hecha con 50 capas dobles de una tela hecha de Twaron® de 930 dtex (9,5 hilos/cm en dirección de la urdimbre y 2 hilos/cm de Trevira 710 de 140 dtex en la dirección de la trama; relación urdimbre/trama 6,6).
Las capas fueron laminadas entre sí con una matriz de copolímero LPDE (contenido de resina 35%) a una temperatura de 115ºC y una presión de 2,5 MPa. El peso total fue de aproximadamente 6500 g/m^{2}, el V_{50} (determinado con balas Magnum .357 FJ CB SC) fue 484 m/s.
Ejemplo Comparativo 5
La construcción VI fue hecha con 44 capas de tela de Twaron® CT 709 (930 dtex, 200 g/m^{2}, tejido liso). El material fue recubierto con resina fenólica modificada con PVB (contenido de resina 23%) y laminada a una temperatura de 160ºC y a una presión de 1,0 MPa. El peso total fue de 10800 g/m^{2}, el V_{50} (determinado con balas Magnum.357 FJ CB SC) fue 487 m/s.
Utilizando el sistema de resina, contenido de resina y condiciones de laminación mencionados anteriormente, el peso no podría reducirse sin reducir el V_{50}.

Claims (11)

1. Un material resistente a la penetración que comprende por lo menos una capa doble de tela compuesta por dos capas de tela tejida las cuales están dispuestas en capas atravesadas a un ángulo, caracterizado porque la tela está compuesta por un primer juego de hilos que comprende 3,5 a 20 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de por lo menos 420 dtex, y un segundo juego de hilos que comprende 0,5 a 8 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de por lo menos 50 dtex, con el segundo juego de hilos transversal al primer juego de hilos, y en el cual la relación entre la densidad lineal del primer juego de hilos y la densidad lineal del segundo juego de hilos es > 4,2, y la relación entre el número de hilos/cm del primer juego y el del segundo juego es > 1.
2. El material resistente a la penetración de la reivindicación 1 en el cual los hilos de las capas de la capa doble están unidos entre sí, preferentemente con un material adhesivo.
3. El material resistente a la penetración de la reivindicación 1 ó 2 en el cual la relación entre la densidad lineal del primer juego de hilos y la densidad lineal del segundo juego de hilos es > 7,5.
4. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el cual el primer juego de hilos consiste en hilos de aramida.
5. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el cual el segundo juego de hilos es escogido de hilos de poliéster, polietileno, polipropileno y aramida.
6. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el cual el primer juego de hilos consiste en hilos de aramida y el segundo juego de hilos consiste en hilos de poliéster.
7. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el cual la densidad lineal del primer juego es de 420 a 3360 dtex, preferentemente de 420 a 1680 dtex, y todavía más preferentemente de 840 a 1100 dtex.
8. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el cual la densidad lineal del segundo juego de hilos es de 50 a 280 dtex y preferentemente de 80 a 140 dtex.
9. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el cual el primer juego de hilos es de hilos de urdimbre y el segundo juego de hilos es de hilos de trama.
10. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el cual por lo menos uno de los lados exteriores del material está provisto con una capa protectora.
11. Un artículo hecho del material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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