ES2253213T3 - Material compuesto protector de multiples capas que retiene liquidos. - Google Patents

Abstract

Material compuesto de múltiples capas, que retiene líquidos que comprende: i) una capa (16) conductora que comprende un material resistente al agua que permite el paso libre de los gases a su través, teniendo la capa conductora una superficie interna y una superficie externa; ii) una capa (14) de relleno que tiene una superficie interna y una superficie externa; estando dicha superficie interna de dicha capa de relleno en contacto con la superficie externa de dicha capa conductora; y iii)una capa (12) de retención que tiene una superficie interna y una superficie externa, estando en contacto la superficie interna de dicha capa de retención con la superficie externa de dicha capa de relleno; caracterizado porque dicha capa (14) de relleno comprende un material de guata de fibra para relleno y fibras poliméricas hidrófilas que absorben al menos aproximadamente de 2, 5 a 3 veces el peso de las fibras en agua.

Description

Material compuesto protector de múltiples capas que retiene líquidos.

Campo técnico

Esta invención se refiere generalmente a materiales que retienen fluidos y, particularmente, a una mezcla polimérica fibrosa y a un material compuesto de múltiples capas que comprende la mezcla fibrosa adecuada para la fabricación de una amplia variedad de artículos, tales como, prendas de vestir protectoras, mantas, compresas, etc. Se coloca una capa de relleno impregnada con fibras absorbentes de líquido entre las capas de los materiales textiles seleccionados. El material compuesto, tras empaparse en un líquido, proporciona recubrimiento que protege y/o proporciona comodidad. La presente invención también protege del calor o el frío extremos, así como de la lesión física que resulta de un impacto. Adicionalmente, la invención puede utilizarse para controlar la temperatura corporal de una persona proporcionando calor o refrigeración, según pueda necesitarse.

Antecedentes de la técnica

Aparecen muchas invenciones en la técnica anterior que se refieren a materiales compuestos y/o prendas de vestir para la comodidad y/o la protección del cuerpo de una persona. Estas invenciones se refieren a calentar o enfriar el cuerpo de una persona; a mantener el cuerpo húmedo o seco; a la protección del cuerpo de condiciones de calor o frío extremos, así como a la protección del cuerpo del impacto de objetos a alta velocidad. El uso de materiales compuestos que absorben líquidos se ha utilizado en muchas formas para ayudar en la eficacia de tales materiales compuestos y prendas de vestir. Ejemplos de patentes de los EE.UU. que se refieren, de una u otra forma, a esta técnica, son los siguientes: 2.855.758; 3.429.138; 3.670.731; 3.971.373; 4.105.033; 4.133.055; 4.235.227; 4.429.001; 4.556.055; 5.113.666; 5.289.695; 5.328.759; 5419955; y 5480410.

La patente de los EE.UU. número 5885912 describe ciertos tipos de prendas de vestir confeccionadas de acuerdo con las realizaciones de materiales compuestos descritos en ella. Más específicamente, se cosieron bolsillos o acolchamientos que tenían costuras en una prenda de vestir, y se rellenaron con una combinación de guata y microcristales de polímeros hidrófilos.

El documento EP-A-0947184 se refiere a artículos desechables tales como pañales sanitarios. La capa de almacenamiento de fluidos del núcleo absorbente de estos artículos desechables comprende materiales de gelificación absorbentes y un vehículo adecuado. El documento US 5043209 describe un forro para ropa absorbente especialmente para ropas impermeables a fluidos que comprenden un forro de dos capas con una capa interna de material impermeable a líquidos y permeable al vapor y una capa externa de material altamente absorbente tanto al vapor de agua como a los líquidos.

Esta invención proporciona la combinación de material de guata de fibra para relleno y fibras poliméricas hidrófilas superabsorbentes. Adicionalmente, esta invención proporciona un material compuesto de múltiples capas que retiene líquidos que tiene, en un lado, una capa conductora provista de un recubrimiento impermeable a los fluidos mientras que permite el paso libre de gases a su través. Se dispone una capa de relleno que tiene propiedades superabsorbentes adyacente a esta capa conductora, con una capa de retención en contacto con la capa de relleno. Esta invención se refiere además a los métodos para usar la combinación fibrosa y el material compuesto para calentar o enfriar a un ser humano.

Descripción de la invención

Ahora se hace referencia a los dibujos adjuntos, que forman parte de la memoria descriptiva de la presente invención:

Figura 1: una vista en perspectiva de una realización de un material compuesto de múltiples capas, en la que se ilustran secciones de capas diferenciadas y recubrimientos.

Figura 2: un alzado transversal de una realización de un material compuesto de múltiples capas, en el que se incluye una capa resistente al fuego como parte del material compuesto.

Figura 3: un alzado transversal del material compuesto de la figura 1, en el que se incluye una capa balística como parte del mismo.

Figura 4: una vista transversal de un material compuesto antes de empaparlo, en el que las capas del mismo se han unido entre sí de manera que formen bolsillos acolchados.

Figura 5: una vista en perspectiva de un material compuesto, en el que las capas del mismo se han unido entre sí de manera que se formen bolsillos acolchados y en el que los bolsillos se ilustran en un estado extendido como resultado de empapar el material compuesto.

Figura 6: una vista transversal tomada a lo largo de la línea 6-6 de la figura 8, en la que, únicamente con fines de ilustración, la capa de relleno se ha omitido del interior de un bolsillo para permitir la inclusión de las flechas Fi, que significan que la capa de relleno está ejerciendo una presión interna hacia fuera contra la capa de retención y la capa conductora.

Figura 7: una vista transversal como en la figura 6, en la que los bolsillos acolchados están unidos a una capa balística.

Figura 8: una vista transversal como en la figura 7 que ilustra una deformación de los bolsillos acolchados producida por el impacto de una bala sobre una capa balística y también, mediante las flechas Fii, ilustra el aumento de la presión dentro de los bolsillos como resultado del impacto de la bala, y la expulsión resultante del material a través de la capa de retención del material compuesto.

Figura 9: una vista transversal a escala ampliada de un bolsillo que se ha deformado hasta el punto de que el material polimérico de la capa de relleno se ha forzado hacia fuera a través de la capa de retención.

Figura 10: una prenda de vestir de material compuesto que ilustra un chaleco y la capa protectora trasera para su unión temporal a una capa de retención para proporcionar protección personal frente a proyectiles, tales como balas.

Figura 11: una capa protectora en la forma de una espinillera que está unida a una capa de retención de una prenda de vestir de material compuesto.

Figura 12: una capa protectora de un material compuesto, en la que una capa está adaptada para su unión temporal al resto del material compuesto, para la protección de la parte delantera de la pierna y el pie de una persona.

La presente invención se dirige a la protección térmica y frente a un impacto, así como frente a ciertos estados médicos, proporcionando mezclas únicas y versátiles de fibras poliméricas superabsorbentes. Esta mezcla puede utilizarse en relación con otro aspecto de la presente invención, un material compuesto de múltiples capas a partir del cual pueden confeccionarse prendas de vestir protectoras, compresas, mantas, etc. El material compuesto también es muy adecuado para la fabricación de artículos protectores para enfriar o calentar el cuerpo y para proteger al cuerpo del calor o frío intensos, así como de la lesión física.

Por tanto, otra realización de la presente invención es un método para proteger el cuerpo humano del calor o el frío que comprende aplicar la mezcla polimérica de la presente invención a un ser humano, preferiblemente mediante una de las prendas de vestir tratadas anteriormente. Además, otra realización es proporcionar un método para calentar o enfriar el cuerpo mediante la aplicación de la mezcla polimérica descrita en el presente documento.

Adicionalmente, las prendas de vestir confeccionadas a partir del material compuesto de múltiples capas son extremadamente eficaces para su uso por bomberos, fuerzas y cuerpos de seguridad, personal militar y personas tales como trabajadores de la fundición o en panificadoras, que están expuestos durante largos periodos de tiempo a altas temperaturas. Las prendas de vestir, particularmente las mantas, también pueden ser eficaces para tratar personas que se han expuesto a temperaturas extremadamente bajas y que padecen hipotermia. A la inversa, cuando una persona tiene fiebre alta, una manta de este tipo empapada en un líquido frío proporciona un medio para el tratamiento de urgencia de la fiebre. En este uso, puede utilizarse un líquido más volátil que el agua, tal como el alcohol, para promover un enfriamiento más eficazmente. De manera más significativa, tales mantas también pueden proporcionar protección frente al fuego y al impacto de proyectiles u objetos similares a proyectiles. Adicionalmente, las prendas de vestir y las mantas fabricadas del material compuesto de la invención pueden utilizarse para reducir las señales térmicas para las operaciones militares. A menudo se producen catástrofes tales como tormentas de viento, el fuego y la guerra, en las que se proporciona a las personas alguna advertencia, pero en las que el tiempo no permite la evacuación de los pacientes postrados en la cama de los hospitales o sus domicilios en el caso de los ancianos. Las mantas empapadas en líquido fabricadas del material compuesto de la presente invención proporcionarán protección eficaz frente a las quemaduras o las lesiones por impacto para tales personas.

En términos generales, la invención incluye una configuración básica de un material compuesto de múltiples capas que retiene líquidos que comprende:

una capa conductora que está adaptada para su colocación en proximidad cercana a, o en contacto indirecto con el cuerpo de la persona que lo lleva;

una capa de relleno impregnada de un material de guata de fibra para relleno y con fibras absorbentes de líquidos;

una capa de retención para la retención de la capa de relleno entre la capa conductora y la capa de retención; y, si es necesario,

una capa protectora exterior unida a, o colocada adyacente a, la superficie más externa de la capa de retención.

Con respecto a las fibras absorbentes de líquidos, la mezcla es una combinación de una fibra polimérica superabsorbente y fibra para relleno o guata. No se conoce que la fibra para relleno particular sea crítica. Es decir, puede utilizarse cualquier fibra para relleno comercial, siempre que no afecte adversamente al rendimiento del material compuesto final. En consecuencia, cuando el material compuesto final va a utilizarse como, o parte de una prenda de vestir ignífuga, la fibra para relleno o guata se escoge en consecuencia. En tal caso, la fibra para relleno normalmente se compone de un material resistente a la llama y al calor, tal como fibras de aramida tejidas y/o polibenzamidazol ("PBI"). Es decir, la fibra para relleno se selecciona de un grupo que consiste en un material textil polimérico de aramida, como la mezcla de materiales textiles poliméricos de aramida, un material de polibenzamidazol, y una mezcla de material textil polimérico de aramida y materiales de polibenzamidazol. Para otras aplicaciones no ignífugas existen fibras para relleno comerciales tal como DuPont DACRON® disponible de DuPont, o productos de fibra para relleno de poliéster de Consolidated Textiles, Inc. de Charlotte, NC. Adicionalmente, las patentes de los EE.UU. números 5.104.725; 4.304.817; y 4.818.599; describen fibras para relleno y mezclas adecuadas para determinadas aplicaciones de la presente invención.

En lo que se refiere a la fibra hidrófila extruida tratada anteriormente, es preferible que las fibras hidrófilas absorban al menos aproximadamente de 2,5 a 3 veces su peso en agua de manera similar a las partículas poliméricas tratadas en el presente documento. Tal como se trata más adelante, una fibra preferida es una fibra hidrófila de poliacrilonitrilo/poliacrilato similar a un material de tipo LANSEAL-F. La fibra hidrófila de la presente invención también puede ser una de las fibras superabsorbentes descritas en la patente de los EE.UU. número 5.350.370. Normalmente estas fibras tendrán diámetros que oscilan desde aproximadamente 10 hasta 50 micras y longitudes que oscilan desde aproximadamente 3 hasta 60 milímetros. Su absorbencia oscilará normalmente entre aproximadamente 10 y aproximadamente 40 gramos por gramo de material superabsorbente bajo una carga de 0,03 kg (0,5 libras) por cm cuadrado (pulgada) (3500 pascales) utilizando un 0,9% en peso de solución salina. Fibras superabsorbentes comercialmente disponibles incluyen Allied Colloids/Courtalds FSA.RTM. 101 y 111; ARCO FIBERSORB.RTM. de Arco Corporation de Philadelphia, Pa.; y TOYO BOSEKI KK Lanseal de Toyo Boseki KK de Osaka, Japón.

Adicionalmente, las fibras de la presente invención pueden ser una fibra superabsorbente de la patente de los EE.UU. 5.906.952. Por tanto, las fibras hidrófilas de la presente invención pueden ser un copolímero de acrilato reticulado, parcialmente neutralizado a la sal sódica (según las patentes de los EE.UU. números 5.413.747 y 5.466.731) y disponible en forma de fibra con el nombre comercial de OASIS de Technical Absorbents Limited de Grimsby, Reino Unido; o un copolímero de olefina/carboxilato de alquilo, parcialmente neutralizado a la sal sódica (según el documento E.P. 0 436 514 81) y disponible en la forma de fibra con el nombre comercial CAMELOT de Camelot Super Absorbents Ltd. de Calgary, Canadá). Las fibras superabsorbentes del documento US 5.906.952 son preferiblemente inferiores a 10 denier (óptimamente 3-10 denier) con una longitud de corte de 30-65 milímetros (óptimamente 50 mm). Denier es el peso unitario de una fibra expresado como el peso en gramos de una longitud de 9.000 metros.

Finalmente, en otra realización de la presente invención, las fibras hidrófilas de la presente invención pueden ser los materiales de gelificación fibrosos absorbentes de alta velocidad descritos en la patente de los EE.UU. 5.681.300. Tales fibras (aunque no necesariamente los materiales de gelificación absorbentes fibrosos de alta velocidad) se tratan más completamente en la patente de los EE.UU. número 4.855.179, concedida el 8 de agosto de 1989, a Bourland, et al. El término "materiales de gelificación absorbentes fibrosos", tal como se usa en el presente documento, pretende incluir materiales de gelificación absorbentes en forma de fibras que se componen en su totalidad de material de gelificación absorbente y fibras de dos componentes que se componen, al menos parcialmente, de otros materiales que tienen sus superficies recubiertas con materiales de gelificación absorbentes. Materiales de gelificación absorbentes fibrosos adecuados incluyen un material fibroso acrílico disponible con el nombre comercial de Lanseal-F, una realización preferida de la presente invención, y un material fibroso de carboximetilcelulosa disponible con el nombre comercial Aqualon C de Hercules, Inc. Materiales de gelificación absorbentes fibrosos de alta velocidad adecuados se conocen como FIBERSORB SA7000 o SA7200 fabricados anteriormente por Arco Chemical Company de Newton Square, Pa.

En una realización preferida, las fibras de la presente invención son fibras de dos componentes del tipo cubierta - núcleo, estando hecha la capa externa de copolímero de acrilato reticulado, parcialmente neutralizado a la sal de amonio y estando hecha la capa interna de poliacrilonitrilo. Tales fibras se describen en la patente de los EE.UU. número 4.562.114.

Las fibras de la realización preferida de la presente invención son, por tanto, fibras acrílicas que absorben agua que tienen una capacidad de absorción de agua estable, que no disminuirá fácilmente por el tratamiento con calor, etc. y que son excelentes en cuanto a las propiedades físicas tales como resistencia y alargamiento y en cuanto a las propiedades prácticas, tales como la inalterabilidad del color, la hilabilidad, etc.

Las fibras que absorben agua de esta realización se componen de no menos del 90% en peso de polímero de acrilonitrilo (abreviado más adelante en el presente documento como AN) y de menos del 10% en peso de una resina que absorbe agua que contiene grupos carboxilo (representados por -COOX, en el que X es H, NH_{4} o un metal alcalino) y que tiene un grado de hinchamiento en agua de 10 - 300 cc/g, siendo el diámetro de partícula de la resina no superior a 0,5 micras a sequedad absoluta, estando los grupos carboxilo de la resina que absorbe agua presentes al menos en la capa externa de las fibras de tipo ácido (-COOH), teniendo la capa interna de las fibras poros no inferiores a 0,2 micras en su diámetro mayor, y siendo la proporción de retención de agua de dichas fibras de no menos del 20%.

Las fibras de esta realización se obtienen según los procedimientos expuestos en el documento US 4.562.114. En lo que se refiere a los polímeros de AN descritos anteriormente de la presente invención, puede utilizarse cualquiera de los utilizados en la producción de fibras acrílicas conocida hasta ahora, y no se realizan limitaciones en el polímero. Sin embargo, es preferible utilizar un copolímero de no menos del 80% en peso, preferiblemente de no menos del 90% en peso, de AN y el resto de otro monómero de vinilo, desde un punto de vista de las propiedades físicas de la fibra, teñibilidad, etc. Además, puede emplearse cualquier resina que absorba agua, siempre que contenga grupos carboxilo (representados por -COOX en el que X es H, NH_{4} o un metal alcalino) en una cantidad de preferiblemente no menos de 1,5 mmol/g, más preferiblemente de no menos de 3,0 mmol/g, que tenga un grado de hinchamiento en agua de 10 - 300 cc/g, preferiblemente de 20 - 150 cc/g y un diámetro de partícula no superior a 0,5 micras, preferiblemente no superior a 0,2 micras, y sea insoluble en agua y disolventes de polímero de AN.

Cuando un copolímero de AN reticulado que tiene un diámetro de partícula no superior a 0,5 micras, preferiblemente no superior a 0,2 micras, que se compone de preferiblemente no menos del 50% en peso, más preferiblemente de no menos del 70% en peso, de AN, basado en la cantidad total de los monómeros que componen el polímero, y cantidades definitivas de un monómero de reticulación y otro monómero de vinilo copolimerizable con AN, o una dispersión acuosa de tal copolímero de AN reticulado, se hace reaccionar, de la forma habitual, con una sustancia alcalina de manera que se introduzcan grupos carboxilo en dicho copolímero, es posible producir, de una manera industrialmente ventajosa, una resina que tiene un grado de hinchamiento en agua de 10 - 300 cc/g, preferiblemente de 20 - 150 cc/g o una dispersión acuosa de dicha resina.

Las fibras acrílicas que absorben agua según esta realización producidas de la forma anterior deben contener preferiblemente no menos de 5 poros que tienen el diámetro mayor no inferior a 0,2 micras en la capa interna de la fibra, y que tienen una proporción de retención de agua de no menos del 20%, preferiblemente de no menos del 25%.

Además, las fibras según esta realización tienen una disminución en la proporción de retención de agua, tras el tratamiento por calor seco a 120ºC durante una hora, de no más del 10%, preferiblemente no más del 5%, de manera que en las etapas de tratamiento complementarias o en el uso práctico, no haya disminución sustancial en la capacidad de absorción de agua.

En resumen, las fibras acrílicas que absorben agua de la realización preferida preferiblemente tienen una capa externa y una interna y se componen de no menos del 90% en peso de un polímero de acrilonitrilo y tienen dispersas en ellas menos del 10% en peso de partículas de la resina que absorbe agua que contienen grupos carboxilo, representados por -COOX en el que X es H, NH_{4} o un metal alcalino. La resina preferiblemente no tiene sustancialmente hinchamiento en agua cuando X es H y tiene un grado de hinchamiento en agua de 10 - 300 cc/g cuando X es NH_{4} o un metal alcalino. El diámetro de partícula de la resina es preferiblemente no superior a 0,5 micras a sequedad absoluta, y las partículas de la resina que absorbe agua están presentes al menos en la capa externa de las fibras que tienen grupos carboxilo en los que X es H. Las partículas de la resina que absorbe agua presentes en la capa interna que tienen los grupos carboxilo en los que X = NH_{4} o metal alcalino están presentes en una cantidad suficiente para hacer que en la fibra que absorbe agua, una sección transversal de las fibras contenga no menos de 5 poros no inferiores a 0,2 micras en su diámetro máximo y que las fibras tengan una proporción de retención de agua no inferior al 20%. Las fibras se han obtenido mediante hilatura en húmedo de una disolución de hilatura compuesta de un polímero de acrilonitrilo de dichas partículas de resina que absorbe agua, lavándose las fibras resultantes en agua, tratándose las fibras con ácido a un pH no superior a 4, sometiéndose las fibras a tratamiento de extensión por calor y a tratamiento de compactación en seco, seguido por tratamiento de relajamiento por calor húmedo a una temperatura no inferior a 110ºC y secando después las fibras a 105º- 170ºC, estando presente la resina que absorbe agua del 0,5 al 7% en peso.

Preferiblemente, la fibra polimérica hidrófila se mezcla con la fibra para relleno en un intervalo de desde aproximadamente el 15% hasta el 75% con la fibra para relleno. La mezcla puede variarse dependiendo del uso final del material compuesto. Por ejemplo, una disminución alrededor de la fibra polimérica daría como resultado un material compuesto ligero que podría utilizarse para, por ejemplo, una camisa. Una cantidad alta de fibra daría como resultado un material compuesto pesado que podría utilizarse para, por ejemplo, el traje de un bombero. Además, la guata puede espesarse dependiendo del uso del producto final. Por ejemplo, una guata con un espesor de 1,58 mm (1/16 de una pulgada) (antes del acolchamiento) puede utilizarse como una camisa. Una guata con un espesor superior a 2,5 cm (una pulgada) (antes del acolchamiento), por ejemplo, puede utilizarse en conjunto con un chaleco antibalas.

Una de las ventajas de la combinación de los polímeros hidrófilos y el material de fibra para relleno es que la mezcla potencia las calidades de evaporación y proporciona un medio para mantenerlo frío o mantener caliente. Es decir, la mezcla mantiene el frío o el calor cuando se enfría o se calienta. Las mezclas hidrófilas de la presente invención permiten que ciertos materiales compuestos se calienten en el microondas o se refrigeren. En tal uso, la ayuda de la guata actúa como un aislante para ayudar a mantener la temperatura deseada.

Con respecto al material compuesto que retiene líquidos, la capa conductora puede formarse normalmente de un material resistente al agua que permite la transmisión de humedad. La capa de relleno puede formarse de una guata de fibra para relleno impregnada con partículas absorbentes de líquido y fibras superabsorbentes. Estas partículas son normalmente de tipo de polímero superabsorbente. La capa de retención es normalmente un material textil que tiene una porosidad que permite el paso de un líquido, tal como el agua, pero que puede retener las partículas absorbentes secas. La capa protectora opcional se configura normalmente para que sea resistente al fuego y/o a un impacto.

Cuando una aplicación del material compuesto se refiere a la protección del cuerpo de altas temperaturas, el material compuesto de múltiples capas se empapa en un líquido, tal como agua, hasta que las partículas y/o fibras del polímero alcanzan el grado deseado de saturación, normalmente un punto igual a del 50% al 90% de la saturación total, dependiendo de la aplicación particular. Este intervalo de saturación requiere la inmersión en agua durante un periodo de aproximadamente 2 a 5 minutos. Cuando el material compuesto mezclado se utiliza para la protección frente a impactos, el grado de saturación puede ser de hasta el 100%. Cuando lo requieren las situaciones de urgencia, pueden hacerse aprovisionamientos para el almacenamiento de prendas de vestir, u otros artículos fabricados del material compuesto, en dispositivos que aceleran la saturación requerida. Tales dispositivos pueden incluir tanques o recipientes a presión en los que la temperatura del líquido se mantiene a una temperatura más conductora para la absorción rápida por el polímero que se está utilizando. Si se prevé que puede que no se disponga de tiempo suficiente para empapar, el material compuesto también puede almacenarse en un estado pre-empapado. Tal como se entenderá más completamente más adelante en el presente documento, los periodos de saturación óptimos de las partículas y/o fibras absorbentes se determinarán por el uso destinado, así como por las características y la calidad del material compuesto.

Para algunas aplicaciones, el material compuesto de múltiples capas puede configurarse como una lámina plana. Sin embargo, la interconexión de varias capas mediante costuras de acolchamiento proporciona resultados más eficaces para muchos usos, particularmente con respecto a la protección frente a impactos. Este proceso de acolchamiento forma bolsillos para la retención de las fibras y/o partículas absorbentes, tal como se describirá adicionalmente. En otras aplicaciones en las que se utilizan láminas o materiales textiles sintéticos, las costuras pueden unirse entre sí mediante soldadura ultrasónica, adherencia, aplicación de calor, o cualquier otro método adecuado. Durante su uso, y tras empaparse en agua durante un periodo de tiempo predeterminado, cada partícula absorbente normalmente se expande de 100 a 300 veces su volumen original y cambia desde una forma cristalina, relativamente dura, hasta una masa blanda gelatinosa. Las fibras poliméricas normalmente absorben aproximadamente de 2,5 a 3 veces su peso. Debido a las características de las fibras y/o partículas de polímero, la eliminación del agua del polímero sólo puede llevarse a cabo por medio de evaporación. Los intentos de extraer el agua por prensado del polímero hidratado darán probablemente como resultado la rotura de la integridad estructural de la partícula o fibra en trozos más pequeños que continúan manteniendo el agua absorbida. Esta característica proporciona un medio eficaz para utilizar la masa polimérica como una sustancia amortiguadora.

Tal como es bien conocido, el agua por sí misma se considera que es incompresible. El agua y muchos otros líquidos se utilizan con fines amortiguadores mediante la encapsulación del líquido en un depósito que está cerrado, excepto por una pequeña abertura que permite la expulsión del agua a una tasa controlada. Utilizar el agua per se de esta manera en una prenda de vestir de material textil que tiene numerosos depósitos individuales (bolsillos) sería obviamente poco práctico porque el agua se escaparía a través de los materiales por los que entró el agua. Sin embargo, manteniendo el agua dentro de un polímero, estas propiedades del agua, cuando se retiene dentro del polímero, proporcionan un medio amortiguador eficaz.

En esta invención, se encapsula una cantidad predeterminada de fibras y/o partículas de polímero saturadas con agua dentro de un bolsillo de material textil de un tamaño predeterminado. Mediante el control de la cantidad de polímero en proporción al tamaño del bolsillo, se ejercerá una presión positiva sobre las superficies internas del bolsillo mediante la expansión de las fibras y/o partículas de polímero cuando se exponen al agua. Por tanto, se entenderá fácilmente que la aplicación de una fuerza de compresión externa al bolsillo tal como se produciría por un impacto al bolsillo, disminuirá el volumen del bolsillo. Resulta un aumento de la presión interna cuando el volumen del bolsillo se reduce. Si el polímero está totalmente saturado y suponiendo que el material textil es impermeable, también se entenderá que tras la compresión parcial del bolsillo, la incompresibilidad del agua atrapada dentro de las partículas de polímero haría que el bolsillo se rompiera si la fuerza de compresión llegara a ser demasiado grande. Aunque algo de la energía del impacto se absorbería durante este proceso, la ruptura abrupta del bolsillo produciría la pérdida inmediata de toda la resistencia al impacto. Para evitar tal ruptura, una parte del material textil del bolsillo es de una porosidad que permitirá la expulsión o el escape controlado de la masa de polímero hidratado. La expulsión de la masa hidratada se produce cuando se fuerza a través de los poros del material textil a una tasa suficiente para absorber energía, pero para evitar la ruptura del bolsillo.

Esta expulsión controlada del polímero hidratado del bolsillo proporciona un medio eficaz de absorción de la energía creada por el impacto. Dado que el polímero saturado se comprime y se fuerza a través de los poros del material, su integridad estructural se transforma rápidamente desde una sustancia similar a gelatina hasta una emulsión casi licuada. Esta rápida transformación estructural requiere la aplicación de fuerza considerable. Tal como llegará a ser evidente, la aplicación de energía procedente de un impacto se absorberá más eficazmente si la fuerza del impacto se distribuye sobre varios bolsillos. Esta distribución de la fuerza del impacto se lleva a cabo por una capa protectora externa opcional que se fabrica teniendo rigidez suficiente para distribuir eficazmente la fuerza según la gravedad del impacto. En consecuencia, un usuario de un material compuesto de múltiples capas está equipado de una protección eficaz frente a lesiones por impacto. Dado que el peligro de impactos extremos es creciente, tal como con la policía que participa en el control de disturbios u otras tareas peligrosas, se utilizan capas de materiales más rígidos para proporcionar un medio para distribuir la energía de un impacto al mayor número posible de bolsillos presurizados. Cuando se resulta alcanzado por un disparo, el uso de prendas de vestir de este material compuesto, que incluye una capa de protección balística, ha demostrado que reduce el impacto sobre la persona que las lleva en aproximadamente el 20%. También se señala que pueden colocarse segmentos de la capa protectora de materiales de tipo balístico o antibalas sólo sobre las zonas más vulnerables del cuerpo. Esta disposición proporciona la protección deseada mientras se mejora enormemente la movilidad del usuario.

Las pruebas de las prendas de vestir fabricadas de este material compuesto han sido extraordinarias. Tal como se mencionó anteriormente, las prendas de vestir de material compuesto se adaptan fácilmente para cumplir las necesidades de una variedad de aplicaciones. Como ejemplo, en una prenda de vestir de material compuesto tal como se describe para su uso por un bombero, la capa de retención puede pulverizarse simplemente con un recubrimiento repelente al fuego o, si se requiere, puede utilizarse una capa de material resistente al fuego diferenciada parcial o adicional.

Se entenderá que tras empapar una prenda de vestir de material compuesto tal como se describió anteriormente, el material compuesto proporciona una protección extremadamente eficaz a la persona que la lleva, no sólo frente al calor extremo, sino también frente a la lesión.

En referencia ahora a los dibujos, la figura 1 ilustra una realización de la invención, y a modo de ejemplo, un material 10 compuesto de múltiples capas que tiene una capa 12 de retención, una capa 14 de relleno y una capa 16 conductora. La capa 12 de retención puede ser un material textil de alta resistencia fuertemente tejido, tal como un material textil de tipo NOMEX a través del cual puede pasar un líquido (normalmente agua). Puede aplicarse un recubrimiento 13 protector adicional a la superficie externa de la capa 12 de retención. Como su nombre indica, este recubrimiento protege al resto del material compuesto frente al daño de peligros externos, tales como el fuego y/o el impacto.

Una variedad de recubrimientos resistentes al fuego y al impacto adecuados para este fin están fácilmente disponibles; sin embargo deben hacerse previsiones para permitir el paso del líquido, o bien a través o alrededor del recubrimiento, para facilitar la hidratación de las fibras y/o partículas absorbentes. Esto puede llevarse a cabo perforando el recubrimiento con una multitud de perforaciones diminutas.

La capa 14 de relleno se construye de una mezcla de materiales fibrosos, siendo uno de los materiales fibrosos un polímero hidrófilo extruido. En esta realización, el polímero hidrófilo puede ser un material de tipo LANSEAL-F, disponible de TOYOBO, de OSAKA, Japón, y que en su forma extruida es un hilo o fibra que puede mezclarse en un intervalo de desde aproximadamente el 30% hasta aproximadamente el 60% con fibra para relleno de poliéster. La mezcla resultante de fibras es en aspecto idéntica a la fibra para relleno, absorbiendo las fibras de polímero hidrófilo aproximadamente de 2,5 a 3 veces su peso en agua.

La capa 16 conductora puede, al igual que la capa 12 de retención, fabricarse de un material textil de tipo NOMEX. La superficie interna o externa, o posiblemente ambas superficies, de la capa 16 conductora (la superficie que está en uso directamente contra o en proximidad cercana con el cuerpo de la persona) puede cubrirse con un recubrimiento 18 impermeable pero transpirable, tal como "BREATHE TEX". La superficie externa se muestra estando cubierta con este recubrimiento en la figura 1. (Se observará que más adelante en el presente documento en el que se hace referencia a una superficie interna o externa de capas, además de a la capa conductora, en cada caso la superficie interna se refiere a la superficie de la capa que está más próxima a la capa conductora). En uso, este recubrimiento evita que el líquido contenido dentro de la capa de relleno entre en contacto con el cuerpo de un usuario y también proporciona un conductor térmico eficaz que expone al cuerpo del usuario a la temperatura aproximada de las fibras que retienen líquido. Puesto que el recubrimiento es transpirable, permitirá el paso de la humedad en forma de vapor desde el cuerpo del usuario hasta las fibras absorbentes para su absorción de ese modo. Naturalmente, esto supone que las fibras no están totalmente saturadas. En la mayoría de las aplicaciones en las que el material compuesto va a utilizarse para el control de la temperatura corporal o la protección frente a temperaturas externas extremas, el material absorbente se empapará hasta el 50% al 70% de la saturación total.

El material compuesto ilustrado a modo de ejemplo en la figura 2 incluye una capa 20 resistente al fuego protectora opcional. Esta capa diferenciada se utiliza para aplicaciones en las que se prevé que el usuario se someterá al fuego o un calor tan extremo que se requiere la protección térmica máxima posible. Ejemplos de tales materiales resistentes al fuego incluyen un material de tipo NOMEX y algodón FR (resistente al fuego). Tal como se ha establecido, el material de tipo NOMEX, sugerido anteriormente como un material textil de retención básico, es un material resistente al fuego.

El material compuesto ilustrado en la figura 3 a modo de ejemplo incluye una capa 22 balística protectora opcional. Esta capa diferenciada se utiliza para aplicaciones en las que se prevé que el usuario se somete a impactos por arma de fuego o extremos, tales como pueden ser los experimentados por un policía antidisturbios. Normalmente, la capa 22 balística puede formarse utilizando un material textil de tipo CORDURA sobre un material de tipo KELVER. Esta capa es característicamente bastante rígida y, como tal, requiere procedimientos de unión especiales que se tratarán en detalle más adelante en el presente documento. Aunque la capa balística puede unirse de muchas formas adecuadas, las figuras 3, 7, 8, y 10 - 12 ilustran el uso de cierres 25 de estilo gancho y bucle (hook and loop) de tipo VELCRO. El uso de tales cierres que se pueden quitar permite la unión temporal de capas protectoras segmentadas de material balístico a otras capas de las prendas de vestir de material compuesto, tales como chaquetas, de una manera que también se tratará en mayor detalle más adelante en el presente documento.

Los materiales compuestos tal como se ilustra en las figuras 1 y 2 se cosen para proporcionar costuras 26 en un patrón de entrecruzamiento para formar una configuración acolchada, tal como se ilustra en las figuras 4 y 5. Tal como se ilustra, las costuras 26 de entrecruzamiento forman bolsillos 27 cerrados. Se observará que los bolsillos 37, ilustrados en la figura 4, todavía tienen que empaparse en el líquido. En este estado seco, las fibras ocupan una cantidad insignificante de espacio dentro de los bolsillos 27. En consecuencia, las capas 12 y 18 de retención y conductora, respectivamente, se disponen sustancialmente planas y no experimentan presión interna de las fibras secas. Sin embargo, tal como se observó anteriormente, empapar las fibras en líquido aumenta el tamaño de las fibras. En consecuencia, las figuras 5 - 11 ilustran los bolsillos una vez que se ha llevado a cabo la empapación adecuada. Tal como se ilustra en estas figuras, tras empaparlas, las fibras absorbentes expanden los bolsillos hasta el punto de que, tal como se ilustra en la figura 6, se ejerce una presión interna, Fi, contra las capas de retención y conductora 12 y 16, respectivamente.

En un estado empapado, una prenda de vestir confeccionada de un material compuesto de múltiples capas tal como se describe proporciona una protección corporal extremadamente eficaz frente al calor intenso. Esta protección se proporciona de múltiples formas. En primer lugar, la capa de retención del material compuesto puede estar provista de un recubrimiento resistente al calor, cuya función es obvia por definición. En segundo lugar, el líquido (normalmente agua) contenido por las fibras hidratadas o las combinaciones de fibras y partículas dentro de la capa de relleno proporciona un aislante térmico eficaz entre la capa de retención y la capa térmicamente conductora adyacente al cuerpo de la persona. En tercer lugar, dado que la capa de retención se expone al calor, el líquido dentro de la capa de relleno comienza a evaporarse y pasa lentamente a través de la capa de retención, creando así una película húmeda sobre la superficie externa de la capa de retención. La propia humedad resiste el calor y protege a la superficie externa de la capa de retención. En cuarto lugar, a medida que se evapora la humedad sobre la capa de retención, se produce un enfriamiento por evaporación que enfría adicionalmente la capa de retención. (Se entenderá fácilmente que el líquido almacenado dentro de la capa de relleno proporcionará una continuación de estos procesos de enfriamiento). En quinto lugar, si el usuario está transpirando, la transpiración se evaporará en gran parte y enfriará al usuario. La humedad se transporta entonces en la forma de aire húmedo a través de la capa conductora transpirable y hacia la capa de relleno para su absorción por las fibras y/o partículas absorbentes parcialmente saturadas. Para facilitar este efecto, se observará que en ciertas aplicaciones, las fibras no se saturan totalmente durante el proceso de empapación y que la capa conductora es por diseño un conductor térmico eficaz. La capa conductora también es preferiblemente impermeable, aunque lo suficientemente porosa como para ser transpirable.

Tal como se estableció anteriormente, un material adecuado para su uso en la capa conductora es un material de tipo NOMEX (NOMEX (MR) que está disponible de DuPont Corporation). Un ejemplo de un material de recubrimiento puede ser un material de tipo BREATHE TEX que proporciona una cobertura transpirable pero impermeable, es decir un excelente conductor térmico y presenta una superficie seca fría para el cuerpo de la persona que lo lleva. El propio BREATHE-TEX (MR) está disponible de Alden Industries Inc.

Un ejemplo de un material de guata adecuado para la capa de relleno es un material de tipo ARAMID-E 89, estando disponible el propio material de DuPont.

Un material adecuado para las partículas impregnadas dentro del material de relleno es un polímero de poliacrilamida reticulado disponible de Plant Health Care Inc. Tal como se ha establecido, otro material puede ser un material de tipo LANSEAL-F, un polímero hidrófilo fibroso que puede mezclarse con otros materiales de fibra para relleno o guata y fibras.

Un material adecuado para su uso en una capa de retención es un alto grado de algodón. Si se desea una protección frente al fuego sin una capa protectora diferenciada, puede utilizarse algodón - resistente al fuego (algodón-FR). Es un material textil de algodón que se ha pulverizado con un material ignífugo.

Un material adecuado para su uso como capa protectora frente al fuego es un material de tipo NOMEX, que, tal como se ha establecido anteriormente, está disponible de la empresa DuPont.

Un material adecuado para su uso en una capa protectora frente a impactos, tal como se utilizaría por personas sometidas a disparos es un material de tipo CORDURA y un material de tipo KEVLAR, estando disponibles ambos de DuPont.

La figura 6 es una vista transversal tomada a lo largo de la línea divisoria 6-6 de la figura 5. Para fines de ilustración, la capa de relleno se ha omitido de un bolsillo 27. Las flechas, Fi, se incluyen dentro del bolsillo para ilustrar el hecho de que, tras una empapación apropiada, se ejerce una presión hacia fuera en las paredes internas de las capas 12 y 16 de retención y conductora, respectivamente, por las fibras saturadas absorbentes. Para determinar un tiempo de empapación apropiado, debe predeterminarse el tamaño y el número de las fibras absorbentes. También deben considerarse parámetros tales como el tamaño del bolsillo requerido para proporcionar una presión positiva predeterminada dentro de los bolsillos una vez que el material compuesto se ha empapado. La presión interna requerida, Fi, depende de la aplicación a la que se destine el material compuesto.

En referencia ahora a la figura 7, la capa 22 balística se ilustra unida a las partes más externas de los bolsillos 27 por parches 25 individuales de un material de gancho y bucle de tipo VELCRO. Puede unirse una lámina 24 de la parte del gancho o de la parte del bucle del material de gancho y bucle a la superficie interna de la capa 22 balística. Esta disposición permite la colocación y la unión de la capa 22 balística en cualquier posición deseada sobre la capa 12 de retención.

En referencia ahora a la figura 8, la capa 22 balística se ilustra sometida al impacto de un objeto a alta velocidad, tal como una bala, B. Se observará que, debido a la rigidez de la capa balística, el impacto de la bala, B. Se observará, debido a la rigidez de la capa balística, que el impacto de la bal, B, se ha extendido sobre una zona relativamente grande que engloba un número proporcionalmente grande de bolsillos 27. Se observará que el impacto produce una deformación y compresión considerables de los bolsillos afectados. Dado que el volumen de los bolsillos sometidos al impacto disminuye, la presión dentro de los bolsillos aumentará rápidamente, tal como se ilustra por las flechas de fuerza, Fii, en la figura 8. Puesto que el líquido dentro del polímero es incompresible, es evidente que si las presiones dentro de los bolsillos no se alivian en cierto grado, los bolsillos estallarán bajo las fuertes tensiones producidas por el impacto de la bala.

Debido a las características de los polímeros de los que están formadas estas fibras, la eliminación eficaz del agua del polímero sólo puede llevarse a cabo por medio de evaporación. Tras empaparse, el polímero se transforma en una masa similar a gelatina de tamaño muy aumentado (véase la figura 9).

Un intento de extraer el agua de las fibras aumentadas por la compresión de las fibras puede dar como resultado una rotura de la integridad estructural de las fibras en trozos más pequeños que continúan reteniendo el agua absorbida. Tal como se mencionó anteriormente, esta característica del polímero proporciona un medio extremadamente eficaz para su uso como una sustancia amortiguadora. Tal como se ha establecido, se considera que la propia agua es incompresible. El agua y muchos otros líquidos se utilizan con fines amortiguadores mediante la encapsulación del líquido en un depósito que está cerrado, excepto por una pequeña abertura que permite su expulsión más amplia a una tasa controlada. Utilizar el agua, per se, en una prenda de vestir que tiene numerosos depósitos individuales (bolsillos) sería obviamente poco práctico. Sin embargo, manteniendo el agua dentro de un polímero hidrófilo tal como se ha descrito, las propiedades del agua cuando se combina con el polímero proporcionan un medio amortiguador eficaz. El uso del polímero saturado o parcialmente saturado como medio amortiguador se lleva a cabo mediante la encapsulación de una cantidad predeterminada de fibras de polímero saturadas de agua o mezclas de fibras y partículas, dentro de un bolsillo de material textil de un tamaño predeterminado. Mediante el control de la cantidad del polímero en proporción al tamaño del bolsillo, se ejercerá una presión positiva sobre las superficies internas del bolsillo por el polímero en expansión, ya que se han expuesto al agua. Por tanto, se entenderá fácilmente que la aplicación de una compresión externa del bolsillo, tal como se produciría por un impacto al bolsillo, deformará y disminuirá el volumen del bolsillo.

Resulta un aumento de la presión interna cuando el volumen del bolsillo se reduce. Si el polímero estuviera totalmente saturado y suponiendo que el material textil es impermeable, se entenderá que la incompresibilidad del agua dentro del polímero haría que el bolsillo se rompiera si la fuerza llegara a ser demasiado grande. Aunque se absorbería una pequeña cantidad de energía durante este proceso, la ruptura abrupta del bolsillo produciría la pérdida inmediata de toda la resistencia al impacto. Para evitar tal ruptura, una parte del material textil del bolsillo se fabrica de un material que tiene una porosidad que permitirá la expulsión de las masas gelatinosas del polímero saturado a través de los poros del material 15 textil a una tasa controlada (véase la figura 9). La tasa de expulsión depende de la porosidad del material. La expulsión evitará la ruptura del bolsillo y proporcionará así un medio eficaz de absorber la energía creada por el impacto sobre el bolsillo. La expulsión del polímero saturado se ilustra más claramente en la figura 8 y se amplía a la figura 9, en la que el polímero expulsado se identifica mediante el número 32. Tal como debe ser evidente, la aplicación de la energía procedente de un impacto se absorberá más eficazmente si la fuerza del impacto se distribuye sobre varios bolsillos.

El usuario del material compuesto de múltiples capas, ya sea en la forma de prenda de vestir, de una manta, o cualquiera que sea el artículo, está por tanto provisto de una protección eficaz frente a las lesiones por impacto. Dado que el peligro de impactos extremos es creciente, tal como con la policía que participa en el control de disturbios u otras tareas peligrosas, pueden utilizarse capas de materiales más rígidos para proporcionar un medio para distribuir la energía de un impacto al mayor número posible de bolsillos presurizados. En comparación con el uso de una prenda de vestir balística sola, se ha demostrado que una prenda de vestir de material compuesto que incluye una capa balística reduce el impacto sobre la persona que la lleva en aproximadamente el 20% cuando recibe un disparo.

Las pruebas de este material compuesto en prendas de vestir para su uso por bomberos, policías y personal militar han sido verdaderamente extraordinarias. Estas prendas de vestir se adaptan fácilmente para cumplir los requisitos de la variedad de aplicaciones mencionadas anteriormente.

Por ejemplo, para que un bombero use una prenda de vestir confeccionada del material compuesto de múltiples capas básico, la capa de retención puede pulverizarse simplemente con un recubrimiento ignífugo. Si se requiere, puede añadirse fácilmente una capa diferenciada de material ignífugo adicional.

Por tanto, tras empapar una prenda de vestir tal como se describió anteriormente, el material compuesto de múltiples capas proporciona una protección extremadamente eficaz a la persona que lo lleva, no sólo frente al calor extremo, sino también frente a la lesión producida por la caída de escombros con que puede encontrarse un bombero dentro de un edificio en llamas.

En uso, cualquier artículo fabricado a partir del material compuesto de las diversas realizaciones de la presente invención se empapa en un líquido, tal como agua, durante un tiempo predeterminado. Aunque un periodo de empapación habitual puede ser de aproximadamente 2 a 5 minutos, deben considerarse muchos parámetros para llegar al periodo de empapación óptimo. Estos parámetros incluyen la composición del material compuesto, así como la aplicación a la que está destinado. Por ejemplo, en aplicaciones destinadas principalmente a la protección frente a un fuerte impacto, puede requerirse un tiempo suficiente para empapar las fibras del polímero, o las mezclas de fibras y partículas hasta casi el 100% de saturación. Si la aplicación es una que requiere protección frente a un calor intenso, puede ser apropiado un tiempo suficiente para lograr del 50% al 90% de saturación. Se señala que el grado de saturación se mide experimentalmente y se convierte en un tiempo de empapación y/o método de empapación. En uso, tal información se proporciona con cada artículo de material compuesto. Más específicamente, en una aplicación de protección frente a impactos, se empaparía un mayor número de fibras durante un tiempo más prolongado, de manera que se ejerciera una presión mayor dentro de cada bolsillo del material compuesto. También se deduce que, dentro de las limitaciones impuestas por los bolsillos, cuanto mayor sea el impacto esperado, mayor debe ser la presión original dentro de los bolsillos. Tal como se señaló anteriormente, para la protección frente al fuerte impacto de balas y similares, el material compuesto incluye una capa protectora de material balístico. Esta capa protectora puede unirse permanente o temporalmente a la capa de retención. La unión permanente puede realizarse mediante cosido, adherencia u otros medios adecuados, y normalmente puede realizarse antes del proceso de acolchamiento. La unión temporal de la capa protectora puede llevarse a cabo tras la finalización del proceso de acolchamiento mediante el uso de un material de gancho - bucle, tal como se ha descrito. De esta forma, la capa protectora puede unirse temporalmente a la capa de retención sin necesidad de alinear los materiales de gancho y bucle que se acoplan. Esta disposición de cierre temporal permite la unión o la separación de una capa protectora seleccionada a cualquiera que sea la zona del cuerpo para la que los usuarios puedan requerir protección. Por tanto, el usuario puede vestirse con un traje completo de material compuesto acolchado sin una capa protectora. A continuación, puede unirse rápidamente cualquier configuración seleccionada de la capa protectora. Tal como se ilustra en la figura 10, un oficial de policía que requiere protección frente a un disparo puede estar provisto de un chaleco y/o capa de protección trasera hechas a medida (números 40 y 42, respectivamente). Tal como se ilustra en las figuras 11 y 12, un bombero que combata un incendio forestal puede estar provisto de una capa protectora adicional para las piernas para la protección frente a la lesión por el desplazamiento a través de maleza densa y a menudo espinosa, así como frente al intenso calor del incendio.

Aunque el equipo ilustrado en la figura 10 se utilizaría normalmente en lugar del equipo existente, también puede utilizarse para llevarse bajo el equipo contra incendios existente. Tal como es bien conocido, los que combaten los incendios forestales están en grave peligro de incendios que avanzan en dirección contraria al viento, que pueden cerrar cualquier medio de escapar de las llamas. En esta situación, la práctica de la supervivencia reside en una zanja preparada rápidamente, cubrir el cuerpo con una manta y permitir que el fuego pase por encima. El uso de una manta empapada fabricada de un material compuesto tal como se describe en el presente documento proporciona protección sin igual para este fin. Tal como se señaló anteriormente, también se contempla el uso de tales mantas para la protección de personas postradas en la cama.

Tal como se estableció anteriormente, con respecto a una aplicación que requiere protección frente a un calor intenso, puede ser apropiada una saturación del 50% al 90%, de manera que se proporcione un medio de absorber la transpiración del usuario. Si el usuario está transpirando, la transpiración se evaporará en gran medida, enfriando así al usuario. La humedad se transportará entonces en forma de aire húmedo a través de la capa conductora transpirable y hacia la capa de relleno para su absorción por las fibras parcialmente saturadas. Otras funciones de enfriamiento del material compuesto también se describieron anteriormente en el presente documento.

Por tanto, se entiende que se describen varias realizaciones de la presente invención que logran los objetivos de la invención tal como se expusieron anteriormente. Sin embargo, debe apreciarse que esta invención puede ponerse en práctica en otras formas distintas a las descritas. También pueden realizarse variaciones con respecto al mejor modo de poner en práctica esta invención sin apartarse del alcance de la invención, tal como se expone en las siguientes reivindicaciones adjuntas.

Claims (20)

1. Material compuesto de múltiples capas, que retiene líquidos que comprende:

i)

una capa (16) conductora que comprende un material resistente al agua que permite el paso libre de los gases a su través, teniendo la capa conductora una superficie interna y una superficie externa;

ii)

una capa (14) de relleno que tiene una superficie interna y una superficie externa; estando dicha superficie interna de dicha capa de relleno en contacto con la superficie externa de dicha capa conductora; y

iii)

una capa (12) de retención que tiene una superficie interna y una superficie externa, estando en contacto la superficie interna de dicha capa de retención con la superficie externa de dicha capa de relleno;

caracterizado porque dicha capa (14) de relleno comprende un material de guata de fibra para relleno y fibras poliméricas hidrófilas que absorben al menos aproximadamente de 2,5 a 3 veces el peso de las fibras en agua.

2. Material compuesto según la reivindicación 1, en el que la superficie externa de dicha capa (12) de retención incluye una capa (22) de material resistente a los proyectiles o una capa de material resistente al fuego.

3. Material compuesto según la reivindicación 2, en el que dicha capa (22) resistente a los proyectiles está unida de manera que se pueda quitar a dicha superficie externa de dicha capa (12) de retención, preferiblemente mediante un material (25) de gancho y bucle.

4. Material compuesto según la reivindicación 3, en el que dicha capa (22) protectora es un material balístico rígido configurado para ajustarse a la forma del cuerpo de una persona.

5. Material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que:

i)

dicha capa (16) conductora, dicha capa (14) de relleno y dicha capa (12) de retención se unen entre sí mediante costuras (26) de manera que se formen bolsillos (27) entre dicha capa (16) conductora y dicha capa (12) de retención; y/o

ii)

dicha capa (16) conductora es una capa térmicamente conductora.

6. Material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha capa (14) de relleno comprende además partículas que absorben líquido que aumentan en tamaño entre 100 y 300 veces desde un tamaño en seco hasta un tamaño en húmedo, que responde a que se empapen en un líquido.

7. Material compuesto según la reivindicación 6, en el que dichas partículas que absorben líquido tienen un volumen cuando están secas de entre 0,1 y 2 milímetros cúbicos.

8. Material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas fibras poliméricas hidrófilas:

i)

son fibras de poliacrilonitrilo/poliacrilato; y/o

ii)

tienen diámetros que oscilan desde aproximadamente 10 hasta 50 micras y longitudes que oscilan desde aproximadamente 3 hasta 60 milímetros; y/o

ii)

tienen un intervalo de absorbencia de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 40 gramos por gramo de fibra bajo una carga de 0,03 Kg (0,5 libras) por cm cuadrado (pulgada) usando un 0,9% en peso de solución salina; y/o

iii)

constan de material de gelificación absorbente y dichas fibras son fibras de dos componentes.

9. Material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dichas fibras poliméricas hidrófilas son fibras de dos componentes del tipo cubierta - núcleo.

10. Material compuesto según la reivindicación 9, en el que dichas fibras:

se componen de no menos del 90 por ciento en peso de acrilonitrilo y de menos del 10 por ciento en peso de una resina que absorbe agua que contiene grupos carboxilo y tiene un grado de hinchamiento de 10 a 300 cc/g.

11. Material compuesto según la reivindicación 10, en el que dichas fibras tienen una disminución en la proporción de retención de agua, tras el tratamiento por calor seco a 120ºC ante una hora, de no más del diez por ciento.

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12. Material compuesto según la reivindicación 9, en el que dichas fibras se componen de no menos del 80 por ciento en peso de un polímero de acrilonitrilo, siendo el resto del porcentaje en peso un monómero de vinilo.

13. Material compuesto según la reivindicación 9, en el que dichas fibras se componen de no menos del 80 por ciento en peso de un polímero de acrilonitrilo y una resina que absorbe agua que contiene un grupo carboxilo en una cantidad de no menos de 3,0 mmol/g.

14. Material compuesto según la reivindicación 13, en el que dicha resina que absorbe agua tiene:

i)

un grado de hinchamiento en agua de 10 a 300 cc/g;

ii)

un diámetro de partícula no superior a 0,5 micras a sequedad absoluta; e

iii)

insolubilidad en agua.

15. Material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dichas fibras poliméricas hidrófilas tienen una capa interna y una capa externa y dichas fibras se componen de no menos del 90 por ciento en peso de un polímero de acrilonitrilo y tienen dispersas en las mismas menos del diez por ciento en peso de partículas de resina que absorbe agua que contienen al menos un grupo carboxilo representado por -COOX, en el que X es H, NH_{4} o un metal alcalino.

16. Material compuesto según la reivindicación 15, en el que dichas partículas de resina tienen:

i)

sustancialmente ausencia de hinchamiento en agua, cuando X es H y tiene un grado de hinchamiento de 10 a 300 cc/g cuando X es NH_{4} o un metal alcalino; y/o

ii)

un diámetro de partícula no superior a 0,5 micras a sequedad absoluta.

17. Material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de guata de fibra para relleno comprende al menos uno de una fibra de aramida tejida o una fibra de polibenzamidazol.

18. Material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fibra polimérica hidrófila se mezcla con la fibra para relleno en un intervalo de desde aproximadamente el 15 por ciento hasta el 75 por ciento, con la fibra para relleno.

19. Método para enfriar a una persona que comprende:

i)

proporcionar un material (10) compuesto de múltiples capas que retiene líquidos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18;

ii)

empapar dicho material compuesto de la etapa (i) en un líquido preferiblemente durante un periodo de 2 a 5 minutos; y

iii)

emplear dicho material compuesto de la etapa (ii) como una prenda de vestir o una lámina plana.

20. Método para calentar a una persona que comprende:

i)

proporcionar un material (10) compuesto de múltiples capas que retiene líquidos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18;

ii)

empapar dicho material compuesto de la etapa (i) en un líquido;

iii)

calentar dicho material compuesto de la etapa (ii) hasta la temperatura deseada; y

iv)

emplear dicho material compuesto de la etapa (iii) como una prenda de vestir o una lámina plana.