ES2266779T3

ES2266779T3 - Material resistente al punzonamiento y antibalistico y metodo para producir el mismo.

Info

Publication number: ES2266779T3
Application number: ES03706077T
Authority: ES
Inventors: David Hand; Rudiger Hartert; Christian Bottiger
Original assignee: Teijin Twaron GmbH
Current assignee: Teijin Aramid GmbH
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2023-02-04
Also published as: CO5601052A2; EP1476711A1; MXPA04007602A; EP1476711B2; ES2266779T5; US7354875B2; WO2003067173A1; AU2003207838B2; DE60307435T2; AU2003207838A1; CA2475565C; US8067317B2; US20040023580A1; CN100547342C; ZA200405495B; EP1476711B1; JP4249030B2; CN1628236A; ATE335982T1; US20080248709A1

Abstract

Un material textil que comprende hilo de un peso mayor que alrededor de 500 dtex, que se caracteriza porque el material textil tiene propiedades tanto de resistencia a la punzadura como propiedades anti-balísticas, y en el que el material textil tiene un factor de contracción mínima de al menos alrededor de 1%, logrado por medio de un tratamiento de densificado.

Description

Material resistente al punzonamiento y antibalístico y método para producir el mismo.

Antecedentes del invento Campo del invento

El presente invento se refiere a un material textil protector que tiene una elevada resistencia a la perforación y una elevada resistencia balística, y a objetos tales como prendas de ropa que incorporan el material textil.

Descripción de la técnica relacionada

Existe una creciente necesidad, especialmente en el campo de la aplicación de la ley, de prendas de ropa protectoras que protejan al usuario frente a la penetración de una variedad de instrumentos peligrosos. Típicamente, la prenda de ropa protectora se diseña para que sea resistente bien a los materiales punzantes, es decir, picahielos, cuchillos y similares, o bien a las amenazas balísticas, pero no a ambos. En algunos casos, no resulta práctico o seguro estar protegido únicamente frente a una de estas amenazas. Tampoco resulta práctico llevar capas múltiples de material protector, en las que cada capa individual está diseñada para una amenaza distinta.

Se han desarrollado distintos enfoques para la protección frente a las amenazas por punzadura como a las balísticas. Un enfoque típico de la técnica anterior es añadir materiales resistentes a la punzadura a los materiales textiles con resistencia balística. Por ejemplo, se ha empleado una plancha metálica resistente a la punzadura tal como titanio con un material textil con resistencia balística. No obstante, tales estructuras son bastante voluminosas e incómodas hasta el punto que no resultan prácticas.

La patente de EE.UU. Nº. 5.185.195 muestra la utilización de múltiples capas de material textil sujetas mediante filas muy juntas de pespuntes. También pueden introducirse discos cerámicos en el interior de la prenda para proporcionar más protección.

La patente de EE.UU. Nº. 6.162.746 muestra un material resistente a la punzadura fabricado a partir de muchas capas de fibras tejidas de polibenzoxazol o polibenzotiazol, muchas capas balísticas y muchas capas fuertemente tejidas resistentes a la penetración. El material textil descrito es de dtex 500 o menor.

La patente de EE.UU. Nº. 6.133.169 muestra una combinación de estructuras en forma de capas para la protección frente a la penetración por punzadura y frente a amenazas balísticas. La estructura en forma de capas comprende estructuras metálicas flexibles, capas de materia textil altamente tejidas y capas balísticas.

La patente de EE.UU. Nº. 5.565.264 muestra una capa protectora formada por una pluralidad de materiales textiles en forma de capas y densamente tejidos. Cada uno de estos materiales textiles densamente tejidos está formado por hilos multifilamento fuertemente tejidos para obtener una "densidad" de hilos de urdimbre en exceso de 100% en el centro del hilo de relleno. Los propios hilos comprenden materiales tales como KEVALR®, SPECTRA® ó VECTRAN® y comprenden un revestimiento de material con resistencia balística para conseguir resistencia a la penetración.

El documento WO 93/00564 describe una estructura balística laminada que comprende una pluralidad de capas de material textil de hilos p-aramídicos que tienen un peso mayor que alrededor de 500 dtex. El sobrepeso de cada uno de los materiales textiles se eliminó mediante lavado con agua y detergente y enjuagado con agua. Este documento no informa sobre las propiedades de resistencia a la punzadura.

Típicamente, la producción de las prendas de ropa protectoras con resistencia a la punzadura y/o con resistencia balística resulta costosa, tanto si se trata del material textil como de la forma final. Además, típicamente los procesos para producir el material textil protector y la prenda de ropa dan lugar a una prenda de ropa rígida e inflexible. Tales prendas de ropa pueden considerarse incómodas y limitantes para el usuario. De esta forma, algunos usuarios pueden renunciar a utilizar las prendas de ropa protectoras incluso cuando éstas resultan necesarias.

Es deseable un material textil que sea resistente tanto a las penetraciones por punzadura como a las amenazas balísticas, así como que ofrezca confort al usuario y/o tenga elevada flexibilidad de forma que su utilización y su aplicación resulten fáciles. Típicamente, un material textil no es resistente tanto a las penetraciones por punzadura como a las amenazas balísticas debido a las disipaciones de energía y a la diferente infiltración física de cada tipo de esfuerzo que se hace sobre el material. El material textil protector debería ser más flexible, más cómodo y menos limitante que los materiales textiles protectores conocidos. Además, el material textil debería resultar más barato de producir, y de esta forma más accesible al público.

Sumario del invento

Diferentes realizaciones ejemplares del presente invento se refieren a un material textil protector y a una prenda de ropa que reduce el riesgo de lesiones al usuario procedentes de un instrumento punzante y de armas balísticas. En varias realizaciones ejemplares, la prenda de ropa protectora comprende una pluralidad de capas de material textil. Cada capa de material textil comprende una fibra de elevada resistencia tal como, por ejemplo, TWARON® para-aramídico.

Una realización ejemplar del presente invento comprende un material textil tejido, que tiene preferiblemente un factor de cubrimiento práctico máximo, tejido a partir de hilos que tienen un peso mayor que alrededor de 500 dtex, siendo dicho material textil tejido resistente a la punzadura cuando está formado por una estructura de capas múltiples de al menos alrededor de 8 capas. La estructura de capas múltiples de las realizaciones ejemplares del presente invento muestra resistencia a la punzadura de acuerdo con el National Institute of Justice (NIJ) Standard-0115.00.

Diferentes realizaciones ejemplares del presente invento comprenden un material textil protector que tiene una elevada resistencia a la penetración, que comprende una pluralidad de capas de material textil que comprenden hilos de pesos por encima de alrededor de 500 dtex. Las realizaciones ejemplares del invento también comprenden un método para producir tal material textil protector que comprende preparar un material textil a partir de hilos de elevada resistencia, y densificar el material textil de manera que aumente la resistencia a la penetración.

En varias realizaciones ejemplares del presente invento, una vez que el material textil ha sido preparado a partir de hilos, se somete a un proceso para aumentar la resistencia a la penetración del material textil mediante (a) densificado el material textil, preferiblemente a través de un mínimo de contracción de alrededor de 1%, y/o (b) formación de fibras de los hilos del material textil. Durante este proceso, es posible eliminar el exceso de hilado de los filamentos de los hilos. La contracción del material textil durante el densificado concentra un mayor número de fibras en una zona determinada para aumentar la resistencia a la penetración del dispositivo penetrante. El aumento de la resistencia a la penetración puede obtenerse también a partir de la formación de fibras de los hilos/filamentos del material
textil.

En diferentes realizaciones ejemplares del presente invento se logra una resistencia de amenaza balística frente a balas de revolver de baja energía como la que se especifica en National Institute of Justice (NIJ) Standard-0101.04 (Junio, 2001). Las diferentes realizaciones ejemplares también pueden lograr las propiedades de resistencia a la punzadura paral dispositivos protectores del cuerpo humando requeridas por NIJ Standard-0115.00 (Septiembre,
2000).

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una microfotografía de un material textil antes de ser procesado de acuerdo con las diferentes realizaciones ejemplares del presente invento.

La Figura 2 es una microfotografía de un material textil después de ser procesado de acuerdo con varias realizaciones ejemplares del presente invento.

La Figura 3 es una microfotografía de un material textil que muestra particularmente la formación de fibras de los hilos/filamentos del material textil siguiendo el tratamiento mediante el proceso de una realización ejemplar del presente invento.

La Figura 4 es una microfotografía de un material textil que muestra la estructura de pliegue introducida en el material textil mediante el proceso de tratamiento.

La Figura 5 es una vista más próxima de la estructura de pliegue de la Figura 4.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

El material protector de las diferentes realizaciones ejemplares del invento muestra la mayor protección frente a penetrantes punzantes o arrojadizos, es decir, picahielos, cuchillos y similares, y frente a amenazas balísticas, es decir, balas procedentes de armas. Típicamente, los materiales conocidos protegen frente a amenazas por punzadura o amenazas balísticas, pero no ambos. No obstante, los materiales protectores del presente invento, muestran protección mejorada frente a ambos tipos de amenaza mientras que resultan flexibles, cómodos y fáciles de usar.

El material textil de las diferentes realizaciones ejemplares del invento es altamente flexible, ligero y más cómodo que otros tipos de armadura corporal o materiales protectores disponibles. Esto aumenta las posibilidades de que alguien, en situaciones en las que las amenazas por punzadura o balísticas resultan más típicas, es decir, para oficiales de prisiones o policías antidisturbios, lleve una prenda de ropa protectora, ya que la naturaleza incómoda y pesada de la prenda de ropa se reduce.

Los hilos del material textil de las diferentes realizaciones ejemplares del invento pueden comprender cualquier material conocido de elevada resistencia en el campo de la resistencia balística y/o la resistencia por punzadura. Los hilos del material textil pueden comprender, por ejemplo, (poli(tereftalamida de fenileno)) para-aramídica (PPTA) tal como TWARON® o KEVLAR®, poli(m-xilenadipeno), poli(p-xilen-sebacamida), poliamidas alifáticas y cicloalifáticas, tales como copoliamida de isoftalato de hexametilenamonio al 30% y adipato de hexametilendiamonio al 70%, la copoliamida de hasta 30% de bis-(amidociclohexil)metileno, ácido tereftálico y caprolactama, poli(adipamida de hexametileno), polietilenos de alta densidad tales como SPECTRA®, poliésteres de cristal líquido, por ejemplo, VECTRAN®, benzimidazol tal como M5 ó RUSAR® y oxazoles tales como ZYLON® y similares. Del modo más preferido, los hilos están formados de para-aramida. Aramida es un término conocido en la técnica y hace referencia a una poliamida en la que al menos alrededor de 85% de los enlaces (-CO-NH) de la amida está directamente unidos a dos anillos aromáticos. Preferiblemente, en las diferentes realizaciones ejemplares los hilos comprenden, por ejemplo, TWARON® 550 dtex, TWARON® 840 dtex, TWARON® 930 dtex y TWARON® 1100 dtex.

Los hilos de las diferentes realizaciones ejemplares del invento comprenden múltiples filamentos de material. Puede usarse cualquier número de filamentos por cada trenza de hilos sin limitación. El número de filamentos por trenza de hilos puede ser, por ejemplo, de alrededor de 200 a alrededor de 5.000 filamentos. Más preferiblemente, los hilos comprenden de alrededor de 500 a alrededor de 1.500 filamentos por trenza de hilo. Los filamentos pueden tener cualquier finura, pero del modo más preferido tienen una finura de menos de 1,65 dtex aproximadamente. (Dtex se define como el peso, en gramos, de 10.000 metros del material).

Además, en las diferentes realizaciones ejemplares del invento, los hilos del material textil formados por múltiples filamentos pueden tener cualquier dtex. No obstante, en una realización preferida, los hilos tienen un dtex por encima de al menos 500 dtex aproximadamente, preferiblemente de alrededor de 510 dtex a alrededor de 2.000 dtex, antes de la incorporación al material textil del invento, y más preferiblemente por encima de 550 dtex aproximadamente, por ejemplo, de alrededor de 550 dtex a alrededor de 1.100 dtex, antes de la incorporación al material textil.

El material textil de las diferentes realizaciones ejemplares del invento puede prepararse por medio de cualquier estructura conocida en la técnica. No obstante, en varias realizaciones ejemplares, el material textil está tejido a partir de hilos de multi-filamento. Preferiblemente, el tejido es un tejido denso en el que el espacio intersticial entre los hilos se mantienen al mínimo (es decir, el material textil tejido tiene un elevado factor de cubrimiento como práctica). Esto proporciona principalmente resistencia a la penetración.

En varias realizaciones ejemplares, una vez que se ha preparado el material textil, preferiblemente mediante tejido denso como se ha mostrado anteriormente, y bien antes o después de que el material textil haya sido conformado en una estructura multi-capa, se somete a un proceso de tratamiento de pos-formación del material textil con el fin de aumentar las características de resistencia a la punzadura. El proceso de tratamiento de pos-formación del material textil puede ser una etapa sencilla o etapas múltiples de naturaleza similar o diferente como se detalla a continua-
ción.

Como mínimo, el tratamiento del material textil debe aumentar la resistencia a la fricción del material textil, es decir, aumentar la capacidad del material textil de aguantar la penetración de un objeto penetrante tal como un objeto de tipo punta o de tipo cuchillo. Como mínimo, aumentar la resistencia a la fricción significa aumentar la resistencia a aguantar la penetración más allá de la que se logra mediante la retirada simple y convencional del exceso de hilado que actúa como lubricante sobre el material textil. Preferiblemente, se retira considerablemente del hilo el exceso de hilado. Por ejemplo, la resistencia a la penetración del material textil preferiblemente aumenta hasta tal punto que el tejido es capaz de satisfacer el NIJ Standard-0115.00 de resistencia a la punzadura cuando se emplea en una estructura de al menos 8 capas. En varias realizaciones ejemplares, el aumento de la resistencia a la fricción del material textil puede hacerse mediante uno o más de (a) densificar el material textil para reducir el espacio intersticial entre los hilos, (b) contraer el material textil por las mismas razones, y/o (c) aumentar la formación de fibras de los hilos/filamentos del material textil. Estos métodos no son excluyentes uno con respecto al otro, y un tratamiento determinado puede dar lugar a uno o a una combinación de más de uno, incluyendo todos, de estos resultados que aumentan la resistencia a la fricción del material textil.

En una realización preferida, el procesado del material textil para aumentar la resistencia a la fricción del material textil se logra sometiéndolo a un tratamiento de agitación. En la presente memoria, "tratamiento de agitación" significa cualquier proceso que someta a agitación al material textil durante cualquier duración de tiempo. No obstante, también puede usarse cualquier otro proceso que consiga una mayor resistencia a la penetración, por ejemplo, mediante aumento de la densidad, contracción y/o formación de fibras del material textil, en una o más etapas.

Puede llevarse a cabo un ciclo de tratamiento de agitación apropiado una o más veces. El tratamiento de agitación ocurre en presencia de un sistema líquido. El tratamiento de agitación tiene la ventaja de lograr cada uno de los resultados de densificado, contracción y formación de fibras.

En una realización, preferiblemente el tratamiento de agitación puede llevarse a cabo empleando una lavadora cuya acción es de tipo agitación. No obstante, el presente invento no se limita a ello, y puede comprender una lavadora de tipo giratorio.

En el tratamiento de agitación, es posible utilizar cualquier sistema líquido que logre mejorar los requisitos de resistencia a la fricción del material textil. De esta forma, puede usarse agua, y puede estar fría, templada o caliente. Preferiblemente, el agua es caliente. Por supuesto, también pueden usarse otros líquidos diferentes de agua, por ejemplo, disolventes orgánicos suaves, disolventes que preferiblemente no disuelvan el material textil.

Preferiblemente, se añade un detergente al sistema líquido, por ejemplo, al agua. La inclusión de un detergente tiene la ventaja adicional de contribuir a la retirada considerable del exceso de hilado del tejido. No obstante, el exceso de hilado también puede retirarse considerablemente mediante cualquier otro método convencional conocido en la técnica tal como, por ejemplo, un proceso de restregado. Tal etapa individual de retirada del exceso de hilado en el proceso puede llevarse a cabo antes o después del tratamiento de agitación.

En otra realización preferida, la agitación puede llevarse a cabo mediante tratamiento del material textil en la denominada máquina de tinción de chorro, por ejemplo tal como la disponible en AIRFLOW® AFS (THEN Maschinen und Apparatebau GmbH, Schwäbisch Hall, Germany) o AIRO quattro® (Biancalani, Prato, Italy). Cuando el proceso se lleva a cabo en dichos dispositivos, el material textil tratado en estos dispositivos tiene también las mismas propiedades deseables que el material textil tratado como se ha descrito en la presente memoria.

Una máquina de tinción de chorro de elevada temperatura permite el lavado, el ablandamiento y el secado de los materiales textiles tejidos o fruncidos. El dispositivo permite, igual que la lavadora, una operación discontinua, pero también permite el tratamiento de volúmenes mucho mayores que la lavadora.

Del modo más preferido, el material textil a tratar en dicho dispositivo de tinción de chorro no se introduce en el dispositivo en forma de capas, sino en forma de cordel.

Se enrolla un material textil, que tiene por ejemplo una longitud de alrededor de 400 m y una anchura de alrededor de 1,3 m, alrededor del núcleo central y se dispone en el exterior del dispositivo. Se toma una primera porción del material textil liso y, por ejemplo mediante trenzado, se le confiere una configuración parecida a un cordel. A continuación, se introduce el cordel en la abertura interna del dispositivo y éste es extraído por un carrete (por ejemplo, un cabrestante) localizado en la entrada para su posterior transporte al interior del dispositivo.

Tras esta primera inserción, el cordel es transportado de forma automática a través del dispositivo, y tras el primer ciclo se retiene la primera porción, por ejemplo a mano, a través de una abertura especial en el dispositivo.

Tras la primera inserción del cordel, el material textil liso se desenrolla automáticamente del núcleo y se saca del dispositivo, de nuevo en forma de cordel. Cuando se ha retirado totalmente el material textil del núcleo, preferiblemente se toma la parte final del material textil y se fija a la primera porción retenida, por ejemplo, mediante unión. Ahora, el material textil tiene la forma de un cordel sin fin en el dispositivo.

Preferiblemente, el cordel se trata con un aerosol caliente en el dispositivo, por ejemplo, con una dispersión de partículas líquidas (agua y/o agua y detergente) en un medio gaseoso (por ejemplo, aire) a presión elevada y es forzado a pasar a través de un elemento con forma de cono (por ejemplo, un embudo). La inclusión de placas difusoras en el dispositivo puede dar lugar a una compactación en la dirección longitudinal del material textil ya que el material textil entra en contacto con uno o más de los difusores durante el tratamiento. Durante el tratamiento, el material textil también se compacta mediante torsión.

También es posible llevar a cabo la etapa de agitación y de compactación en varios ciclos con inserción del sistema líquido (modo inyección), seguido de ciclos adicionales sin inserción del sistema de líquido (modo giratorio). Por ejemplo, el cordel puede tratarse durante alrededor de 15 minutos a 60ºC con inserción de agua que contenga detergente y aire (modo inyección). A continuación, este ciclo puede estar seguido de un segundo modo de inyección y de un segundo modo giratorio, etc., hasta que se consigan las propiedades deseadas del material textil.

Tras el tratamiento en el dispositivo, el cordel puede enjuagarse con, por ejemplo, agua u otro disolvente, preferiblemente agua pura, y posteriormente se seca con aire en el dispositivo o, tras retirarlo del dispositivo después del enjuagado, se seca al aire de manera natural o con ayuda de calor.

Los inventores del presente invento han encontrado que la agitación del tejido mediante medios apropiados proporciona resultados sorprendentes. La sabiduría de la técnica ha sido el manejo cuidadoso del material textil durante el proceso de fabricación para alterar lo mínimo el material textil o sus hilos. Se piensa que si tuviera lugar una alteración considerable, se destruiría la resistencia balística del material textil. No obstante, de manera no intencionada, el tratamiento de agitación altera de manera importante el material textil con resultados sorprendentemente beneficiosos (por ejemplo, proporciona resistencia a la penetración) y sin destruir la resistencia balística del material textil. En particular, aunque el tratamiento de agitación rebaje la resistencia balística del material textil, de manera sorprendente esa disminución es mínima y el material textil todavía puede satisfacer el NIJ Standard-0101.04, y el material textil también muestra de manera sorprendente una excelente resistencia a la punzadura tras el tratamiento de
agitación.

El material textil del presente invento también posee propiedades contrarias a las enseñanzas de la técnica, por ejemplo, las enseñanzas de las patentes de EE.UU. Nos. 5.578.358, 6.133.169 y 5.622.771. Estas referencias muestran que es posible obtener una "resistencia a la penetración aceptable únicamente cuando la densidad lineal de los hilos aramídicos sea menor que 500 dtex. Se piensa que los hilos aramídicos de más de 500 dtex, incluso cuando están tejidos hasta un factor de rigidez del material textil de casi 1,0, ceden entre los hilos adyacentes y permiten una penetración más fácil del instrumento afilado". (Véase, por ejemplo, la patente de EE.UU. Nº. 5.622.771, columna 3, renglones 31-17). En varias realizaciones ejemplares del presente invento, se obtiene resultados sorprendentes tanto para la resistencia a la punzadura como para la resistencia balística con hilos para-aramídicos que tienen un dtex mayor que 500 dtex aproximadamente. Por supuesto, también se obtienen resultados similares en varias realizaciones ejemplares del presente invento con hilos que tienen un dtex menor que 500 dtex.

Como se discutirá más profundamente a continuación, preferiblemente el material con resistencia balística y con resistencia a la punzadura de varias de las realizaciones ejemplares del invento comprende múltiples capas de material textil. Preferiblemente, las láminas de una sola capa del material textil se someten a la etapa de agitación, juntas o por separado. Preferiblemente, cada capa al menos se enjuaga antes de preparar una estructura multi-capa. No obstante, para conseguir el presente invento, también pueden agitarse las capas múltiples del material textil ya combinado físicamente en una estructura multi-capa.

Una vez que ha sido sometido a la etapa de agitación, el material textil se seca. El secado del material textil puede ser simplemente al aire, o puede ser asistido con calor. En una realización ejemplar, el material textil se seca al aire.

Un objetivo del proceso (por ejemplo, tratamiento de pos-formación del material textil, la retirada del exceso de hilado y/o el secado) es lograr el densificado del material textil, por ejemplo, conseguir un factor de contracción del material textil de un mínimo de al menos 1% aproximadamente. Preferiblemente, se consigue un factor de contracción de alrededor de 2 a alrededor de 10%. Del modo más preferido, el factor de contracción es de al menos 3% aproximadamente, por ejemplo, de alrededor de 3 a alrededor de 5%. El factor de contracción da lugar al densificado de los hilos y de los filamentos.

Según se expresa en la presente memoria, "factor de contracción" significa una cantidad medida de contracción del material textil como resultado del procesado. Nótese que la fibra por sí misma no se contrae en cantidad apreciable.

La Figura 1 es una microfotografía del material textil antes de ser procesado de acuerdo con varias realizaciones del presente invento. Puede observarse que las aberturas y/o huecos están presentes en la intersección de los hilos y entre ellos.

Estas aberturas y/o huecos pueden permitir una penetración más fácil del objeto forzado tal como un picador de hielo o una bala, ya que el objeto que penetra puede ser capaz de deslizarse en el interior de tales aberturas, empujar a los hilos colindantes fuera de su sitio y de esta forma penetrar más en el material textil.

La Figura 2 es una microfotografía después de haber procesado de acuerdo con varias realizaciones del presente invento.

En la Figura 2, al contrario de la Figura 1, las aberturas y/o los huecos entre hilos adyacentes e intersecantes se encuentran más cerca. Se piensa que la proximidad aparente de las aberturas entre los hilos disminuye la facilidad comparable con la que un objeto forzado podría penetrar y desplazar a los hilos del material textil.

Debería notarse que las hebras del hilo procesado de la Figura 2 están fibriladas en comparación con las hebras de los hilos de la Figura 1. La formación de fibras resulta más aparente en el material textil mostrado en la Figura 3, que también fue preparado de acuerdo con el proceso del presente invento, en particular empleando una máquina de tinción de chorro como se ha descrito anteriormente.

Preferiblemente, otro objetivo del proceso de tratamiento es también la formación de fibras de los hilos y/o filamentos del material textil.

En una realización preferida, el tratamiento de agitación y la retirada del exceso de hilado dejan el material textil libre de cualquier revestimiento extraño o aditivo en cantidad mayor que alrededor de 2%.

Se piensa que como resultado del procesado, la contracción densifica el material textil con el fin de que los hilos formen fibras y expongan más filamentos a la superficie del material textil. De manera apreciable, el tamaño de los intersticios del material textil se reduce y éstos parecen "acercarse". Preferiblemente, los hilos del material textil muestran aglomeraciones de fibrillas en la zona de las aberturas y/o huecos entre los hilos adyacentes e intersecantes tras el tratamiento(s) de procesado. Esto aporta un mayor número de filamentos de hilos con penetrante por punzadura o balística y reduce los orificios microscópicos o los intersticios visibles a través de los cuales el penetrante puede comprometer al material, simplemente desplazando los hilos del material textil fuera de su sitio. En otras palabras, la resistencia friccional frente al penetrante aumenta mediante densificado de los hilos del material textil.

Tras procesar un material textil tejido y denso, se consigue un aumento importante de la movilidad, flexibilidad y en general se logra un manejo más suave, presentando el material textil un aspecto parecido al crepé. Esto parece permitir que el material textil sea conformado más fácilmente y se "enrolle" esencialmente alrededor del punto del penetrante, dando lugar a un aumento de la resistencia a la penetración a medida que el penetrante intenta avanzar a través de las diferentes capas del material textil.

Tras el procesado, el aspecto del material textil tiene arrugas y pliegues. Los pliegues pueden formar un ángulo de, por ejemplo, alrededor de 45º con respecto a los hilos de la trama y de la urdimbre del material textil, aunque no resulte necesario. Véase, por ejemplo, las Figuras 4 y 5 que muestran tal estructura de pliegues. Los citados pliegues en ángulo pueden lograrse mediante un tratamiento del material textil de tipo agitación. No obstante, los pliegues también pueden adquirir una disposición paralela a la trama y/o urdimbre de hilos. Esta estructura de pliegues puede lograrse mediante un tratamiento del material textil que emplea un dispositivo de tinción de chorro.

Preferiblemente, el número de capas del material textil tratado que se emplea en una estructura de material con resistencia a la punzadura o con resistencia balística es de al menos alrededor de 8. No obstante, el número mínimo de capas de material textil procesado depende del tipo particular de hilo que comprende el material textil y del grado de amenaza deseado para el material textil. No obstante, en general, el materia puede tener de, por ejemplo, alrededor de 8 a alrededor de 100 o más capas, preferiblemente de alrededor de 8 a alrededor de 70 capas, y del modo más preferido de alrededor de 20 a alrededor de 50 capas de material textil. Por supuesto, las capas de material textil tratado pueden usarse junto con capas de material textil no tratado. Por ejemplo, un material/estructura puede estar formado por, por ejemplo, alrededor de 8 o más capas de material textil tratado (para conferir resistencia a la punzadura) y alrededor de 2 ó más capas, preferiblemente 8 o más capas, de material textil no tratado con resistencia balística.

El presente invento puede usarse en una variedad de circunstancias. Por ejemplo, el material textil puede usarse para formar cualquier tipo de prenda de ropa protectora, tal como, por ejemplo, camisetas, trajes, sombreros, guantes, zapatos, etc. El material textil también puede usarse como revestimiento en cualquiera de los citados tipos de prenda de ropa. El material también podría usarse para proteger vehículos militares o comerciales. Por ejemplo, puede usarse como material de revestimiento, por ejemplo, de depósitos de combustible y/o en motores de aviones o alrededor de ellos. No se pretende que estos ejemplos sean exhaustivos, sino que se presentan como ejemplos constructivos. En otras palabras, el material textil puede usarse en cualquier entorno y aplicación donde se desee resistencia balística y/o resistencia a la penetración sin limitación.

El invento se ilustrará más por medio de los siguientes ejemplos.

El material textil tratado del presente invento se somete a amenazas punzantes basadas en varias fuerzas penetrantes automáticas y pesos de material textil. En los ensayos, el objeto penetrante punzante se deja caer con un ángulo de 90º con respecto al material del invento. El objeto penetrante punzante incluye un peso particular para simular fuerza variables del material punzante que se clava en el material.

Los ejemplos 1-3 representan materiales textiles sometidos a un proceso de tratamiento de pos-formación del material textil por agitación. Se sometieron a agitación capas sencillas del material textil en una lavadora de tipo agitación en presencia de agua caliente (ciclo de lavado de 15 minutos a 50ºC) y con un detergente comercial (GAIN®), seguido de un ciclo de enjuague de 5 minutos en agua fría de aproximadamente 20ºC y un ciclo de extracción de 5 minutos. Se dejaron secar los pliegues al aire de forma natural, y a continuación se conformaron en una estructura de pliegues múltiples para someterla a ensayo. Los ejemplos comparativos 1-4 representan materiales textiles empleados como tal sin el tratamiento de agitación.

La Tabla 1 muestra los resultados de la amenaza punzante (peso de 1900 g, altura de caída de 280 cm).

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TABLA 1

	Material textil	Número de	Peso del panel	¿Penetración?
		capas	(g/m^{2})
Ejemplo 1	TWARON® 550	10	\sim 2100	No
Ejemplo 2	TWARON® 840	8	\sim 2250	No
Ejemplo 3	TWARON® 930	14	\sim 2350	No
Ejemplo comparativo 1	TWARON® 840	16	\sim 4000	Si
Ejemplo comparativo 2	TWARON® 210	22	\sim 2640	Si
Ejemplo comparativo 3	Tejido abierto TWARON® 210	75	\sim 5250	Si

Ejemplo comparativo 4	Material textil correccional KEVLAR®	14	\sim 1680	Si

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Como muestran los resultados anteriores, el material textil tratado de acuerdo con el invento tiene propiedades de resistencia a la punzadura mejores que los materiales textiles no tratados.

También se evaluó el material textil del presente invento para determinar la velocidad límite de disparo balístico del material antes y después de ser tratado en el proceso de tratamiento de pos-formación del material textil descrito anteriormente en los Ejemplos 1-3.

La evaluación de la velocidad límite de disparo comprendió disparar una bala del calibre de 9 mm con un ángulo de 90º con respecto al material del presente invento a una distancia de 5 m. El material del presente invento presentaba 24 capas de material. La Tabla 2 muestra los resultados.

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TABLA 2

	Material textil	V_{50}	Peso seco nominal del	Profundidad máxima	Diámetro máximo
		(m/s)	material textil (kg/m^{2})	de la lesión (mm)	de penetración (mm)
Ejemplo	TWARON® 930	505	5,7	54	80
comparativo
5 (antes del
procesado)
Ejemplo 4	TWARON® 930	484	5,7	48	80
(después del
procesado)
Ejemplo	TWARON® 1100	484	6,7	44	80
comparativo
6 (antes del
procesado)
Ejemplo 5	TWARON® 1100	468	6,7	45	80
(después del
procesado)

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Los valores numéricos de V_{50} son medias aritméticas generadas usando un mínimo de 3 velocidades de penetración parciales y 3 velocidades de penetración completas de un proyectil específico, estando todas las medidas de velocidad dentro de un intervalo de menos que 39 metros por segundo.

Una vez tratado el material textil del Ejemplo Comparativo 5 (Ejemplo 4), las propiedades anti-balísticas disminuyeron ligeramente, presentando un cambio de 21 m/s para el V_{50}. No obstante, el material retuvo la mayoría de su poder de resistencia balística. Lo mismo se cumplió para el Ejemplo Comparativo 6, en el que se determinó un cambio de 16 m/s (en el Ejemplo 5) tras el tratamiento del material textil de acuerdo con el presente invento. No obstante, de nuevo, el valor reducido de V_{50} tras el procesado del material textil no resultó significativo a la hora de reducir las propiedades anti-balísticas totales.

Como puede verse a partir de estos resultados, el proceso de tratamiento de agitación reduce bastante la resistencia balística del material textil, igual que lo hace cualquier proceso de pos-preparación de tales materiales. No obstante, el material textil procesado todavía se comporta de manera aceptable, en particular cuando se considera que el material textil muestra también, de manera inesperada, un aumento considerable de la resistencia a la punzadura.

También se sometieron a ensayo, de acuerdo con NIJ Standard-0115.00, los materiales textiles procesados de acuerdo con las realizaciones ejemplares del presente invento. En este ensayo, los materiales textiles procesados de acuerdo con varias realizaciones ejemplares del presente invento se someten a un objeto punzante que se deja caer con un ángulo de bien 45º o 0º con respecto al plano perpendicular al material textil procesado. El objeto punzante se deja caer sobre el material textil que tiene diferentes números de capas a diferentes niveles de energía.

La Tabla 3 presenta las energías medias de impacto experimentadas por el material textil de acuerdo con este ensayo. Los resultados se muestran como la cantidad media de penetración del objeto punzante en el material textil. Las capas del material textil de cada uno de los ejemplos de la Tabla 3 comprenden un material textil de 550 dtex de peso 185 g/m^{2} de material textil.

En los ejemplos en los que el ángulo de impacto del objeto punzante es 0º, el material textil falla si la penetración media es mayor que 20 mm. En los ejemplos en los que el ángulo de impacto por el objeto punzante es de 45º, el material textil falla si la penetración media es mayor que 7 mm.

TABLA 3

Ejemplo	Número de capas	Ángulo de impacto del	Energía media	Penetración media del
	del material textil	objeto punzante (º)	del impacto (J)	objeto punzante (mm)
1	8	0	35,94	0,4
2	10	0	50,28	0
3	12	0	64,75	0
4	15	0	65,51	0
5	10	45	24,19	0
6	10	45	33,02	0
7	12	45	32,97	0
8	12	45	43,07	0

Como muestran los resultados de la Tabla 3 anterior, todas las muestras del material textil procesado de las realizaciones ejemplares del presente invento pasan el NIJ Standard-0115.00 de Resistencia a la Punzadura de una Armadura Corporal.

El presente invento también es más flexible que los materiales típicos anti-balísticos o con resistencia a la punzadura. Típicamente, esto es porque tales materiales están revestidos de forma que el material sea menos flexible y con menor probabilidad de ceder. No obstante, el presente material textil procesado es más flexible y se adapta más fácilmente a las diferentes situaciones. Esto es, el material textil es más fácil de trabajar y de conformar para dar lugar a diferentes objetos y, en la utilización como prenda de ropa protectora, más cómodo para el usuario.

El material textil del invento por sí solo presenta tanto resistencia a la punzadura como resistencia balística. No se requieren capas/láminas adicionales de revestimientos de otros materiales para proporcionar al material resistencia a la punzadura, como sucedía en la técnica anterior. En otras palabras, es posible utilizar capas de este material textil procesado solo y obtener propiedades tanto de resistencia a la punzadura como de resistencia balística. De esta forma, preferiblemente las capas del material textil están considerablemente libres de cualesquiera otras capas/láminas o revestimientos cuya finalidad es la resistencia a la punzadura.

Mientras que se ha descrito este invento junto con las realizaciones específicas mostradas anteriormente, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones resultarán claras para los expertos en la técnica. Por consiguiente, se pretende que las realizaciones preferidas del invento mostradas anteriormente sean ilustrativas, no limitantes. Pueden hacerse varios cambios sin alejarse del alcance del invento.

Claims

1. Un material textil que comprende hilo de un peso mayor que alrededor de 500 dtex, que se caracteriza porque el material textil tiene propiedades tanto de resistencia a la punzadura como propiedades anti-balísticas, y en el que el material textil tiene un factor de contracción mínima de al menos alrededor de 1%, logrado por medio de un tratamiento de densificado.

2. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las propiedades de resistencia a la punzadura están de acuerdo con la Resistencia a la Punzadura de las Armaduras Corporales Personales del National Institute of Justice Standard-0115.00.

3. El material de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las propiedades anti-balísticas están de acuerdo con la Resistencia Balística de las Armaduras Corporales Personales del National Institute of Justice Standard-0101.04.

4. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material textil se conforma en una estructura multi-capa de al menos 8 capas o más.

5. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el hilo es para-aramídico.

6. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el hilo comprende de alrededor de 500 a alrededor de 1.500 filamentos por trenza de hilos, en el que los filamentos tienen una finura medida menor que alrededor de 1,65, dtex.

7. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los hilos tienen un peso de alrededor de 550 a alrededor de 1.100 dtex.

8. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material textil se encuentra considerablemente libre de un exceso de hilado.

9. El material de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el factor de contracción es de alrededor de 3% a alrededor de 5%.

10. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material textil se encuentra libre de cualesquiera revestimientos extraños o aditivos en una cantidad mayor que alrededor de 2%.

11. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el material textil tiene arrugas y pliegues.

12. El material textil de acuerdo con la reivindicación 11, en el que los pliegues forman un ángulo de alrededor de 45º con respecto a los hilos de la trama y de la urdimbre del material textil.

13. El material textil de acuerdo con la reivindicación 11, en el que los pliegues están dispuestos considerablemente paralelos a los hilos de la trama y de la urdimbre del material textil.

14. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los hilos del material textil tienen aglomeraciones de fibrillas en la zona de las aberturas o de los huecos entre los hilos adyacentes e intersecantes.

15. Un método para producir un material textil que tiene propiedades tanto de resistencia a la punzadura como propiedades anti-balísticas, que comprende agitar un material textil tejido densamente que comprende hilos de un peso mayor que alrededor de 500 dtex en presencia de un sistema líquido, densificar el material textil a través de un mínimo de al menos alrededor de 1% de contracción, retirar considerablemente el exceso de hilado del material textil antes, durante o después de la etapa de agitación y secar el material textil.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el hilo es para-aramídico.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el hilo comprende de alrededor de 500 a alrededor de 1.500 filamentos por trenza de hilos, y en el que los filamentos tienen una finura medida menor que alrededor de 1,65 dtex.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que los hilos tienen un peso de alrededor de 550 dtex a alrededor de 1.100 dtex.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la etapa de agitación ocurre más de una vez.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende además la formación de fibras de los hilos del material textil.

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21. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el sistema líquido se escoge entre el grupo formado por agua, disolventes orgánicos suaves, detergentes y sus mezclas.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la etapa de agitación comprende agitar el material textil en una lavadora convencional.

23. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que retirar considerablemente el exceso de hilado comprende restregar el material textil.

24. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que las láminas de capas sencillas del material textil se someten a la etapa de agitación por separado.

25. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el secado del material textil comprende secado al aire o secado por calor.

26. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la agitación y la retirada considerable del exceso de hilado deja el material textil libre de cualquier revestimiento extraño o aditivo en una cantidad mayor que alrededor de 2%.

27. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el material textil se alimenta en la etapa de agitación en forma de cordel.

28. El método de acuerdo con la reivindicación 27, en el que el cordel del material textil se expone a un sistema líquido presurizado a elevada temperatura en la etapa de agitación.

29. El método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que el sistema líquido comprende agua y un detergente.

30. El método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que el líquido es una dispersión de partículas líquidas en un medio gaseoso.

31. El método de acuerdo con la reivindicación 30, en el que el medio gaseoso es aire.

32. El método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que el sistema líquido induce una compactación y un movimiento del cordel del material textil.

33. El método de acuerdo con la reivindicación 32, en el que la compactación y el movimiento tienen lugar en un elemento con forma de cono de un dispositivo en el que se lleva a cabo la etapa de agitación.

34. El método de acuerdo con la reivindicación 32, en el que el material textil se compacta en la dirección longitudinal del material textil golpeando con una o más placas difusoras de un dispositivo en el que se lleva a cabo la etapa de agitación.

35. El método de acuerdo con la reivindicación 27, en el que el material textil se compacta mediante torsión.

36. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la etapa de agitación comprende agitar el material textil en un dispositivo de tinción de chorro.

37. El material textil de acuerdo con la reivindicación 1, que está preparado mediante un método que comprende densificar el material textil que comprende hilos de un peso mayor que alrededor de 500 dtex en presencia de un sistema líquido, retirar considerablemente el exceso de hilado del material textil antes, durante o después de la etapa de agitación, y secar el material textil.

38. Un material con resistencia a la punzadura y resistencia balística que comprende una estructura multi-capa de al menos 8 capas de material textil que tiene propiedades de resistencia a la punzadura y propiedades anti-balísticas, en el que el material textil tiene un factor de contracción mínimo de al menos alrededor de 1%, logrado mediante un tratamiento de densificado y comprende hilos de un peso mayor que alrededor de 500 dtex.

39. El material con resistencia a la punzadura y con resistencia balística de la reivindicación 38, en el que el material incluye al menos 2 capas de un material textil adicional que no muestra las mismas propiedades de resistencia a la punzadura y propiedades anti-balísticas.