ES2340095T3 - Procedimiento para producir paneles flexibles que comprenden laminados de cintas polimeros dispuestos unidireccionalmente. - Google Patents
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Abstract
Un panel flexible que comprende una pluralidad de laminados individuales, estando constituidos los laminados por al menos dos monocapas de cintas poliméricas unidas dispuestas unidireccionalmente, siendo la dirección de las cintas poliméricas la misma en cada monocapa y estando las cintas poliméricas de cada monocapa desfasadas respecto a las cintas de la monocapa adyacente, caracterizado porque los laminados están superpuestos uno sobre otro y asegurados unos a otros mediante puntos de unión o líneas de unión separados.
Description
Procedimiento para producir paneles flexibles
que comprenden laminados de cintas poliméricas dispuestas
unidireccionalmente.
La presente invención se refiere a paneles
flexibles que comprenden laminados, estando constituidos los
laminados por al menos dos monocapas de cintas poliméricas
dispuestas unidireccionalmente y un procedimiento para fabricar
dichos paneles. Los paneles flexibles de acuerdo con la invención
pueden usarse para ropa antibalas.
La ropa antibalas puede comprender placas
rígidas, por ejemplo placas metálicas, cerámicas o poliméricas,
como piezas intercaladas en chalecos de protección antibalas. Con
este tipo de ropa no se garantiza que el usuario tenga la libertad
de movimiento necesaria para el ejercicio de sus funciones. Además
de su peso relativamente alto, el hecho de que las piezas
intercaladas del chaleco carezcan de flexibilidad los hace muy poco
cómodos de lle-
var.
var.
Existe como alternativa ropa de protección
antibalas constituida por múltiples capas de estructuras textiles
planas. Muy frecuentemente se usan tejidos de fibra de aramida en
las capas protectoras individuales de la ropa antibalas. Además, se
ha sugerido el uso en ropa antibalas de telas no tejidas y de otras
estructuras planas textiles fabricadas con fibras de polietileno de
gran tenacidad. Dicha ropa se denomina también ropa "antibalas
blanda" y persigue disminuir el peso del blindaje corporal a la
vez que se mejora su comodidad y se mantiene o incluso se mejora su
actuación frente al impacto.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un panel flexible y un procedimiento para fabricar un
panel flexible para su uso en aplicaciones antibalas blandas que
cumplan el actual deseo de disminuir el peso del blindaje corporal
a la vez que se mejora su comodidad y se mantiene o incluso se
mejora su actuación frente al impacto.
Este objeto se alcanza mediante un panel
flexible que comprende una pluralidad de laminados individuales,
estando constituidos los laminados por al menos dos monocapas de
cintas poliméricas unidas, siendo la dirección de las cintas
poliméricas la misma en cada monocapa y estando las cintas
poliméricas de cada monocapa desfasadas respecto a las cintas de la
monocapa adyacente, caracterizado porque los laminados están
apilados uno sobre otro y asegurados unos a otros mediante puntos
de unión o líneas de unión separados.
El objeto de la presente invención también se
alcanza mediante un procedimiento para fabricar un panel flexible
que comprende una pluralidad de laminados individuales, estando
constituidos los laminados por al menos dos monocapas de cintas
poliméricas unidas, siendo la dirección de las cintas poliméricas la
misma en cada monocapa y estando las cintas poliméricas de cada
monocapa desfasadas respecto a las cintas de la monocapa adyacente,
caracterizado porque los laminados están superpuestos uno sobre otro
y asegurados unos a otros mediante puntos de unión o líneas de
unión separados.
Debido a los puntos de unión o a las líneas de
unión separados, el panel permanecerá muy flexible, a diferencia de
los paneles que están unidos por toda su superficie. Los paneles
absorben la energía del impacto al que son sometidos con un alto
grado de absorción de energía.
Los puntos de unión o las líneas de unión pueden
estar localizados en los bordes del panel. De preferencia, los
puntos de unión o las líneas de unión están localizados en el centro
de los paneles. No obstante, es más preferente que los puntos de
unión o las líneas de unión que aseguran los laminados apilados uno
sobre otro no estén alineados en laminados adyacentes. La
localización de los puntos o líneas de unión de dos laminados está,
por lo tanto, desfasada respecto a los puntos o líneas de unión de
los laminados adyacentes a los dos laminados. Así, puede obtenerse
un panel muy flexible que, cuando se somete a una flexión, muestra
una baja formación de arrugas de los laminados sometidos al radio
de flexión menor, es decir, al radio de flexión interior. En una
realización preferente del panel de acuerdo con la invención, los
laminados están asegurados a laminados adyacentes de un modo
alterno de puntos o líneas de unión en el centro del laminado y en
los bordes del laminado.
Los laminados pueden asegurarse unos a otros por
medio de un hilo, por ejemplo mediante cosido o tejido.
Como alternativa, los laminados pueden
asegurarse unos a otros mediante remaches, preferentemente remaches
fabricados de material polimérico.
Los laminados también pueden asegurarse unos a
otros mediante juntas soldadas. La soldadura puede realizarse
mediante soldadura ultrasónica o soldadura láser.
El panel de acuerdo con la presente invención
puede usarse como pieza intercalada en chalecos de protección
antibalas. No obstante, es preferente que los paneles sean de tal
forma que pueda conformarse a partir de los mismos un blindaje
corporal blando adaptado al cuerpo, es decir, chalecos antibalas
blandos.
En la apariencia externa, el blindaje corporal
puede diseñarse tomando como modelo blindajes corporales de la
técnica anterior, por ejemplo en forma de un chaleco o una
chaqueta.
Los laminados individuales de los que están
comprendidos los paneles de acuerdo con la invención pueden tener
un grosor de 10 \mum a 1500 \mum, preferentemente de 50 \mum a
1500 \mum, más preferentemente de 50 \mum a 1000 \mum, y lo
más preferente de 50 \mum a 500 \mum.
En una realización preferente, los paneles
comprenden al menos 2, preferentemente al menos 4 laminados
individuales que están apilados uno sobre otro, más preferentemente
al menos 10 laminados individuales y del modo más preferente al
menos 50 laminados individuales. El panel de acuerdo con la
invención puede comprender 100 o hasta 500 laminados
individuales.
En la técnica anterior las cintas poliméricas
sólo se han usado para materiales balísticos rígidos, denominados
aplicaciones balísticas duras. Por ejemplo, el documento US
5,578,370 divulga un panel resistente al impacto adecuado para
protección antibalas. Dicho panel está formado por un apilamiento de
dos o más mallas superpuestas de elementos alargados entrecruzados.
El apilamiento de dos o más mallas superpuestas se consolida
calentando el apilamiento para formar una hoja de varias capas, es
decir, un panel. El documento GB 1387701 divulga una tela de
plástico no tejida formada disponiendo una pluralidad de cintas de
plástico unidireccionales a través de un segundo grupo de cintas
poliméricas dispuestas unidireccionalmente, y la posterior unión en
los puntos de entrecruzamiento.
Las cintas que forman los laminados de los que
están comprendidos los paneles están dispuestas en una relación
paralela, es decir, lado con lado, y la dirección de las cintas es
la misma en cada monocapa. Las monocapas de los laminados no están
plegadas de forma transversal en ángulo unas con respecto a otras.
El número de cintas por monocapa puede ser, por ejemplo, de hasta
10, de hasta 100, de hasta 1000, pero también de hasta 10.000 o
más. Las monocapas están apiladas de modo que las cintas de cada
capa están desfasadas respecto a las cintas de la monocapa
adyacente superior o inferior a dicha capa. Así, las uniones entre
cintas adyacentes de una monocapa están cubiertas por las cintas de
la monocapa adyacente inferior y superior a dicha capa. Las cintas
pueden estar dispuestas en paralelo unas a otras, solapándose cada
cinta polimérica de una monocapa con la cinta polimérica que está
situada de forma adyacente a la misma. Las cintas poliméricas que se
usan en el procedimiento de acuerdo con la invención pueden ser
monofilamentos hilados. El término monofilamento tal como se usa en
el presente documento abarca cualquier filamento sencillo hilado
individualmente, por ejemplo mediante hilado de fusión o hilado de
gel.
Las cintas también podrían fabricarse en una
extrusión en estado sólido (SSE) o ahusarse a partir de material
sólido seguido de un estirado posterior.
Las cintas poliméricas usadas en el
procedimiento de acuerdo con la invención también pueden fabricarse
cortando o haciendo tiras una película polimérica. La película
polimérica puede laminarse, estirarse o incluso sobreestirarse para
lograr la resistencia a la tracción necesaria.
Los laminados se puede fabricar formando una
primera monocapa de cintas poliméricas pretensando las cintas
poliméricas y subsecuentemente situando las cintas poliméricas en
tensión de un modo paralelo, unidireccional, formando al menos una
segunda monocapa sobre la primera monocapa de modo similar a como se
forma la primera monocapa, apilando de este modo las al menos dos
monocapas de cintas poliméricas de una manera tal que la dirección
de las cintas poliméricas sea la misma en cada monocapa y que las
cintas poliméricas de cada monocapa estén desfasadas con respecto a
las cintas de la monocapa adyacente superior o inferior a dicha
monocapa y compactando las monocapas así apiladas de cintas
poliméricas obteniendo un laminado.
Obsérvese que el laminado puede comprender más
de 2, por ejemplo 3, 4 o hasta 25, incluso hasta 50 o hasta 100
monocapas de cintas poliméricas todas apiladas de un modo tal que la
dirección de las cintas poliméricas sea la misma en cada monocapa y
que las cintas poliméricas de cada monocapa estén desfasadas con
respecto a las cintas de la monocapa adyacente superior o inferior
a dicha monocapa.
La compactación de las monocapas apiladas que
forman el estratificado se realiza de un modo conocido por un
experto en la técnica, preferentemente aplicando presión y calor a
las monocapas apiladas, por ejemplo mediante termolaminado.
Es preferente que las cintas que se usan en un
procedimiento de acuerdo con la presente invención tengan una
resistencia a la tracción de al menos 200 Mpa, más preferentemente
que las cintas poliméricas tengan una resistencia a la tracción de
al menos 400 MPa. Dependiendo del material polimérico y de la
relación de estirado, las cintas poliméricas pueden mostrar una
resistencia a la tracción de al menos 800 Mpa y de hasta 20 GPa.
La resistencia a la tracción de las cintas
poliméricas se mide de acuerdo con la norma ASTM D638.
Las cintas se pueden seleccionar del grupo
consistente en polietileno, polietileno de peso molecular ultraalto,
polipropileno, poliamida, poli(tereftalato de butadieno) y
poli(tereftalato de etileno), poli(naftalato de
etileno), poli(alcohol vinílico), poli(sulfuro de
fenilideno), copolímeros de estos polímeros y sus mezclas.
Preferentemente, las cintas se unen por fusión
con un material de resina termoplástico. Este material puede
aplicarse a las cintas después de conformar la cinta, puede hilarse
por fusión con las cintas como material de revestimiento o puede
aplicarse a una película polimérica antes de cortarla en cintas.
Otra posibilidad de aplicación del material de resina termoplástico
es que una capa de sustrato del material de resina se disponga
entre las monocapas formando el laminado. Se puede seleccionar un
material de resina adecuado del grupo consistente en polietileno,
polietileno de peso molecular ultraalto, polipropileno, poliamida,
poli(tereftalato de butadieno) y poli(tereftalato de
etileno), poli(naftalato de etileno), poli(alcohol
vinílico), poli(sulfuro de fenilideno), copolímeros de estos
polímeros y sus mezclas. Además se pueden usar copolímero de etileno
- acrilato de alquilo (EAA), copolímero de etileno - acetato de
vinilo (EVA), copolímero de etileno - acrilato de butilo (EBA),
copolímero de etileno - acrilato de metilo (EMA), polietileno lineal
de baja densidad (LLDPE), polietilenos de alta densidad (HDPE),
polietilenos de baja densidad (LPDE). También es posible usar
poliisobutileno (PIB) o poliuretano (PU) como material de
revestimiento. Estos polímeros pueden ser muy flexibles y pueden
mostrar una alta elongación. El material de resina termoplástico
puede comprender uno de los materiales enumerados o mezclas de
estos materiales.
Antes de aplicar el material de resina
termoplástico sobre las cintas poliméricas, puede aplicarse un
imprimador sobre la superficie de la cinta como promotor de
adhesión. Este tratamiento de superficie mejora la unión entre la
cinta y el material de resina termoplástico. Un imprimador adecuado
puede ser, por ejemplo, polipropileno clorado. Un efecto adicional
del imprimador es una menor fibrilación de las cintas en las
subsiguientes etapas del procesamiento. Otro tratamiento de
superficie que se puede usar para mejorar la unión incluye un
tratamiento de plasma o de corona.
Como alternativa a la unión por fusión de las
cintas poliméricas que forman las al menos dos monocapas de los
laminados individuales, éstas también pueden unirse mediante un
adhesivo sensible a la presión.
Las cintas poliméricas que comprenden sólo un
material polimérico también pueden compactarse sin ningún material
de resina o adhesivo adicional. Las monocapas se compactan en este
caso en un intervalo de temperatura inmediatamente inferior a la
temperatura de fusión de las cintas poliméricas. Un procedimiento
tal se conoce en la técnica como "compactación en
caliente".
El término cinta tal como se usa en el contexto
de la presente invención significa elementos alargados flexibles de
anchura y grosor esencialmente uniforme que pueden tener cualquier
forma excepto una forma circular. La relación anchura/longitud de
las cintas es al menos de 2, preferentemente al menos de 5 y de modo
más preferente al menos de 20. Dichas cintas pueden estar situadas
en una relación lado con lado con lados laterales de cintas
adyacentes que son esencialmente paralelas. Las cintas pueden
proceder de una película cortada en cintas. Las cintas pueden ser
también monofilamentos. Las cintas que se usan en el procedimiento
de acuerdo con la presente invención pueden tener varias secciones
transversales, por ejemplo una sección transversal cuadrangular o
una sección transversal triangular.
Para obtener laminados con la resistencia a la
tracción requerida es preferente que las cintas poliméricas se
estiren con una relación de estirado de al menos 1:5, más
preferentemente que las cintas poliméricas se estiren con una
relación de estirado de al menos 1:15. Son especialmente preferentes
relaciones de estirado de 1:50 o superiores.
Las cintas cuadrangulares que son monofilamentos
pueden tener una anchura de 1,5 mm a 10 mm y un grosor de 20 \mum
a 1500 \mum. Las cintas cuadrangulares obtenidas cortando una
película en cintas pueden tener una anchura de 2 mm a 300 mm y un
grosor de 1 \mum a 1000 \mum, preferentemente de 4 \mum a 50
\mum. Las cintas con sección transversal triangular pueden tener
una anchura y un grosor de 2 a 10 mm.
Los laminados usados para los paneles o para el
procedimiento de fabricación de un panel pueden disponerse sobre
otros de modo tal que las cintas poliméricas que constituyen el
laminado están todas dispuestas en la misma dirección. En una
realización preferente, al menos uno de los laminados situado sobre
otro está girado con respecto al laminado adyacente inferior o
superior a dicho laminado, de modo más preferente al menos uno de
los laminados está girado 90º con respecto al laminado adyacente
inferior o superior a dicho laminado, obteniendo así una
resistencia a la tracción superior en la dirección transversal del
panel. Los laminados también pueden estar apilados de una forma
alternada a 0º y 90º. El panel puede comprender un número idéntico
de laminados a 0º y giradas 90º. No obstante, también es suficiente
si sólo el laminado superior y el inferior están girados 90º con
relación a los otros laminados.
Todavía otro objeto de la presente invención es
proporcionar un uso especial de dicho panel.
Los paneles de acuerdo con la presente invención
se pueden usar para fabricar bolsas de aire "airbags". Tal
como se ha indicado, los paneles de acuerdo con la presente
invención son especialmente adecuados para ropa protectora
antibalas. Los paneles se pueden usar en aplicaciones de blindaje
corporal blando, también denominadas balísticas blandas.
Para evitar el denominado efecto traumático, se
prefiere de forma particular si el panel presente está provisto de
un absorbente de choques sobre el lado del cuerpo del blindaje
corporal.
Los paneles de acuerdo con la presente invención
también pueden estar provistos de una o más capas o laminados
resistentes a objetos puntiagudos. Las capas o laminados resistentes
a objetos puntiagudos pueden estar provistos sobre uno o sobre
ambos lados de la superficie. Las capas o laminados resistentes a
objetos puntiagudos también pueden estar intercalados entre
laminados individuales incluso de una forma alternada de laminados
de acuerdo con la invención y de laminados o capas resistentes a
objetos puntiagudos.
Los paneles de acuerdo con la presente invención
también pueden estar provistos de una o más capas de fibras de
aramida o polietileno de peso molecular ultraalto. Estas capas
mejoran el comportamiento antibalas del panel y pueden estar
provistas sobre uno o sobre ambos lados de la superficie. Las capas
de fibras de aramida o de polietileno de peso molecular ultraalto
también pueden estar intercaladas entre laminados individuales
incluso de una forma alternada de laminados de acuerdo con la
invención y capas de fibras de aramida o de polietileno de peso
molecular ultraalto. Las capas de aramida están intercaladas
preferentemente entre laminados individuales para evitar el
deshilachado de las fibras de aramida.
Claims (7)
1. Un panel flexible que comprende una
pluralidad de laminados individuales, estando constituidos los
laminados por al menos dos monocapas de cintas poliméricas unidas
dispuestas unidireccionalmente, siendo la dirección de las cintas
poliméricas la misma en cada monocapa y estando las cintas
poliméricas de cada monocapa desfasadas respecto a las cintas de la
monocapa adyacente, caracterizado porque los laminados están
superpuestos uno sobre otro y asegurados unos a otros mediante
puntos de unión o líneas de unión separados.
2. Un panel de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos laminados están sujetos unos a
otros mediante un hilo.
3. Un panel de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos laminados están sujetos unos a
otros mediante remaches.
4. Un panel de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos laminados están sujetos unos a
otros mediante juntas soldadas.
5. Un panel de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el panel
está provisto de una o más capas de fibras de aramida.
6. Un panel de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el panel
está provisto de una o más capas de polietileno de peso molecular
ultraalto.
7. Uso de un panel de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para ropa de protección
antibalas.
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