ES2552735T3 - Material compuesto balístico medioambientalmente resistente basado en un aglutinante de caucho de nitrilo - Google Patents

Abstract

Un género resistente balístico, de no tejido, que comprende una pluralidad de fibras dispuestas en un haz, estando dichas fibras unidas y formando un género, teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) o más y un módulo de tracción de aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o más y teniendo dichas fibras un material aglutinante polimérico en las mismas que comprende un polímero de caucho de nitrilo, siendo dicho aglutinante resistente a disolución, penetración y/o transpiración por agua y resistente a disolución, penetración y/o transpiración por uno o más disolventes orgánicos, en el que el polímero de caucho de nitrilo presenta un contenido en acrilonitrilo de desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 50 % en peso y cuyo material aglutinante polimérico comprende de aproximadamente 2% a aproximadamente 50% en peso del género.

Description

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DESCRIPCION

Material compuesto baKstico medioambientalmente resistente basado en un aglutinante de caucho de nitrilo. Antecedentes de la invencion Campo de la invencion

Esta invencion se refiere a artfculos resistentes balfsticos con excelente resistencia al deterioro debido a exposicion a lfquidos. Mas en particular, la invencion se refiere a generos y artfculos baKsticos resistentes que retienen su realizacion de resistencia balfstica superior despues de exposicion a lfquidos tales como agua salada y disolventes organicos, tales como gasolina y otros productos a base de petroleo.

Descripcion de la tecnica relacionada

Se conocen artroulos de resistencia balfstica que contienen fibras de alta resistencia que presentan excelentes propiedades frente a los proyectiles. Los artroulos tales como chalecos antibalas, cascos, paneles para vehroulos y miembros estructurales de equipamiento militar se fabrican tipicamente de generos que comprenden fibras de alta resistencia. Las fibras de alta resistencia usadas convencionalmente incluyen fibras de polietileno, fibras de aramida tales como poli(fenilendiaminotereftalamida), fibras de grafito, fibras de nailon, fibras de vidrio y similares. Para muchas aplicaciones, tales como chalecos o partes de chalecos, se pueden usar las fibras en un tejido o genero de punto. Para otras aplicaciones, las fibras pueden estar encapsuladas o embebidas en un material de matriz polimerica para formar generos ngidos o flexibles de tejido o de no tejido. Preferiblemente, cada una de las fibras individuales que forman los generos de la invencion esta sustancialmente recubierta o encapsulada por el material aglutinante (matriz).

Se conocen diversas construcciones resistentes balfsticas que son utiles para la formacion de artroulos de blindaje duros o blandos tales como cascos, paneles y chalecos. Por ejemplo, las Patentes de EE.UU. 4.403.012; 4.457.985; 4.613.535; 4.623.574; 4.650.710; 4.737.402; 4.748.064; 5.552.208; 5.587.230; 6.642.159; 6.841.492; 6.846.758, describen materiales compuestos resistentes balfsticos que incluyen fibras de alta resistencia fabricadas de materiales tales como polietileno de peso molecular ultra-alto de cadena extendida. Estos materiales compuestos muestran grados variables de resistencia a la penetracion por impacto de alta velocidad de proyectiles tales como balas, cartuchos, metralla y similares.

Por ejemplo, las Patentes de EE.UU. 4.623.574 y 4.748.064 describen estructuras de material compuesto simples que comprenden fibras de alta resistencia embebidas en una matriz elastomerica. La Patente de EE.UU. 4.650.710 describe un artroulo flexible de fabricacion que comprende una pluralidad de capas flexibles constituidas por fibras de poliolefina de cadena extendida (ECP, por sus siglas en ingles), de alta resistencia. Las fibras de la red se recubren con un material elastomerico de bajo modulo. Las Patentes de EE.UU. 5.552.208 y 5.587.230 describen un artroulo y metodo para fabricar un artroulo que comprende al menos una red de fibras de alta resistencia y una composicion de matriz que incluye un ester virnlico y ftalato de dialilo. La Patente de EE.UU. 6.642.159 describe un material compuesto ngido resistente al impacto con una pluralidad de capas fibrosas que comprende una red de filamentos dispuestos en una matriz, con capas elastomericas allf en medio. El material compuesto se une a una placa dura para mejorar la proteccion frente a proyectiles penetrantes de blindaje.

La armadura dura o ngida proporciona buena resistencia balfstica, pero puede ser muy tiesa y voluminosa. De acuerdo con esto, las prendas para armadura, tales como chalecos resistentes balfsticos, se forman preferiblemente de materiales de blindaje flexibles o blandos. Sin embargo, mientras tales materiales flexibles o blandos presentan excelentes propiedades de resistencia balfstica, tambien presentan en general una resistencia deficiente a los lfquidos, incluyendo agua dulce, agua salada y disolventes organicos, tales como petroleo, gasolina, lubricante para pistolas y otros disolventes derivados del petroleo. Esto es problematico debido a que se sabe en general que la realizacion de resistencia balfstica de tales materiales se deteriora cuando se exponen a, o se sumergen en, lfquidos. Ademas, mientras que se ha sabido aplicar una pelroula protectora a una superficie de genero para mejorar la durabilidad y resistencia a la abrasion del genero, asf como resistencia al agua o producto qrnmico, estas pelroulas anaden peso al genero. De acuerdo con esto, sena deseable en la tecnica proporcionar materiales resistentes balfsticos flexibles, blandos, que realicen a estandares de resistencia balfstica aceptables despues de que se pongan en contacto con, o se sumerjan en, una variedad de lfquidos y tambien presenten una durabilidad superior sin el uso de una pelroula superficial protectora ademas de un recubrimiento de aglutinante polimerico. La presente invencion proporciona una disolucion para esta necesidad.

Pocos materiales aglutinantes convencionales, comunmente referidos en la tecnica como materiales de “matriz” polimericos, son capaces de proporcionar todas las propiedades deseadas discutidas en la presente memoria. Son deseables polfmeros de caucho de nitrilo en otras tecnicas debido a su resistencia a la disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua salada y resistencia a disolucion, penetracion y/o transpiracion por uno o mas disolventes organicos, tales como gasolina diesel, gasolina no diesel, lubricante para pistolas, petroleo y disolventes organicos derivados del petroleo. Se ha descubierto que los recubrimientos de caucho de nitrilo o que contienen caucho de nitrilo contribuyen ventajosamente a la retencion de las propiedades de resistencia balfstica de un genero resistente

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baKstico despues de exposicion prolongada a Kquidos potencialmente perjudiciales, eliminandose la necesidad de una pelfcula superficial protectora para conseguir dichos beneficios, mientras se mantiene buena flexibilidad. Tambien se han conseguido excelentes propiedades baKsticas y medioambientales cuando se recubren materiales fibrosos resistentes baUsticos con una composicion que comprende una mezcla de un caucho de nitrilo o polfmero que contiene caucho de nitrilo y un polfmero que contiene fluor, que incluye oligomeros que contienen fluor y resinas que contienen fluor.

Sumario de la invencion

La invencion proporciona un genero resistente balfstico no tejido que comprende una pluralidad de fibras dispuestas en un haz, estando dichas fibras unidas y formando un genero, teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) o mas y un modulo de traccion de aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o mas y teniendo dichas fibras un material aglutinante polimerico en las mismas que comprende un polfmero de caucho de nitrilo, siendo dicho aglutinante resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua y resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por uno o mas disolventes organicos, en el que el polfmero de caucho de nitrilo presenta un contenido de acrilonitrilo de desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 50 % en peso y cuyo material aglutinante polimerico comprende de aproximadamente 2% a aproximadamente 50% en peso del genero.

La invencion tambien proporciona un metodo para producir un genero resistente balfstico, comprendiendo el metodo la etapa I) o etapa II), en el que:

I) aplicar un material aglutinante polimerico sobre una pluralidad de fibras y despues formar un genero no tejido de dichas fibras; teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) o mas y un modulo de traccion de aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o mas; en el que dicho material aglutinante polimerico comprende un polfmero de caucho de nitrilo, siendo dicho aglutinante resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua y resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por uno o mas disolventes organicos, en el que el polfmero de caucho de nitrilo presenta un contenido de acrilonitrilo de desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 50 % en peso y cuyo material aglutinante polimerico comprende de aproximadamente 2% a aproximadamente 50% en peso del genero u

II) organizar una pluralidad de fibras en al menos una capa de fibras, combinando despues al menos una capa de fibras con un material aglutinante polimerico para formar un genero no tejido; teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) mas y un modulo de traccion de aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o mas; en el que dicho material aglutinante polimerico comprende un polfmero de caucho de nitrilo, siendo dicho aglutinante resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua y resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por uno o mas disolventes organicos, en el que el polfmero de caucho de nitrilo presenta un contenido de acrilonitrilo de desde aproximadamente 15% en peso a aproximadamente 50 % en peso y cuyo material aglutinante polimerico comprende de aproximadamente 2% a aproximadamente 50% en peso del genero.

Descripcion detallada de la invencion

Los materiales y artfculos resistentes balfsticos de la invencion se caracterizan por retener una resistencia a la penetracion balfstica superior despues de exposicion a agua, en particular agua salada y disolventes organicos, en particular disolventes derivados del petroleo tales como gasolina. Los generos y los artfculos resistentes balfsticos en la presente memoria se forman a partir de fibras de alta resistencia que estan recubiertas con un material aglutinante polimerico que comprende un polfmero de caucho de nitrilo y es resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua, tal como agua salada, y resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por uno o mas disolventes organicos, tales como gasolina diesel, gasolina no diesel, lubricante para pistolas, petroleo y disolventes organicos derivados de petroleo.

Para los fines de la invencion, los artfculos que presentan resistencia a la penetracion balfstica superior describen aquellos que presentan excelentes propiedades frente a proyectiles deformables y frente a penetracion de fragmentos, tales como metralla. Los artroulos de la invencion presentan en particular alta retencion de realizacion balfstica contra fragmentos, espedficamente fragmentos de Cilindro Circular Derecho de grano 16 (RCC, por sus siglas en ingles), despues de exposicion a lfquidos. Para los fines de la presente invencion, una “fibra” es un cuerpo alargado cuya dimension de longitud es mucho mayor que las dimensiones transversales de anchura y espesor. Las secciones transversales de las fibras para uso de esta invencion pueden variar extensamente. Pueden ser circulares, planas o rectangulares en seccion transversal. De acuerdo con esto, el termino fibra incluye filamentos, lazos, tiras y similares con seccion transversal regular o irregular. Tambien pueden ser de seccion transversal multilobular irregular o regular con uno o mas lobulos regulares o irregulares proyectandose desde el eje lineal o longitudinal de las fibras. Se prefiere que las fibras sean de un solo lobulo y presenten una seccion transversal sustancialmente circular.

En la realizacion preferida de la invencion, los generos resistentes balfsticos de la invencion son generos no tejidos

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que comprenden una pluralidad de hojas fibrosas no tejidas, que se superponen, que se consolidan en un elemento monolttico de una sola capa. En esta realizacion, cada hoja comprende una disposicion de fibras que no se solapan que se alinean en un haz sustancialmente paralelo, unidireccional. Este tipo de disposicion de fibras es conocido en la tecnica como una “unibanda” (banda unidireccional) y se refiere en la presente memoria como una “hoja unica”. Como se usa en la presente memoria, un “haz” describe una disposicion ordenada de fibras o hilos y un “haz paralelo” describe una disposicion paralela ordenada de fibras o hilos. Una “capa” de fibras describe una disposicion plana de fibras o hilos tejidos o no tejidos incluyendo una o mas hojas. Como se usa en la presente memoria, una estructura de “capa unica” se refiere a estructura monolftica constituida por una o mas hojas de fibras individuales que han sido consolidadas en una unica estructura unitaria. Por “consolidacion” se quiere decir que el material aglutinante polimerico, junto con cada hoja de fibras se combina en una sola capa unitaria. La consolidacion puede tener lugar via secado, enfriamiento, calentamiento, presion o una combinacion de los mismos. El termino “material compuesto” se refiere a combinaciones consolidadas de fibras con el material aglutinante polimerico.

Un genero no tejido preferido de la invencion incluye una pluralidad de hojas superpuestas, apiladas, (pluralidad de unibandas) en el que las fibras paralelas de cada hoja sola (unibanda) se colocan de manera ortogonal (0°/90°) a las fibras paralelas de cada hoja unica adyacente relativa a la direccion de la fibra longitudinal de cada hoja sola. La pila de hojas de fibras de no tejido superpuestas se consolida bajo calor y presion o por adhesion de los recubrimientos de composicion de resina polimerica de hojas de fibras individuales, para formar un elemento monolftico, de una sola capa, que tambien se ha referido en la tecnica como red consolidada, de una sola capa, donde una “red consolidada” describe una combinacion consolidada (fusionada) de hojas de fibras con un material aglutinante polimerico. Tambien se refiere un material aglutinante polimerico como se usa en la presente memoria en la tecnica como una composicion de matriz polimerica. Los terminos “material aglutinante polimerico” y “composicion de matriz polimerica” se usan de manera intercambiable en la presente memoria y describen un material que une las fibras entre sf mediante sus caractensticas adhesivas o despues de ser sometido a condiciones de calor y/o presion conocidas.

Como se conoce convencionalmente en la tecnica, se consigue excelente resistencia balfstica cuando las hojas de fibras individuales son de hoja transversal de manera que la direccion de alineamiento de las fibras de una hoja se rota en un angulo con respecto a la direccion de alineamiento de las fibras de otra hoja. Lo mas preferiblemente, las hojas de fibras se pliegan transversalmente de manera ortogonal en angulos de 0° y 90°, pero las hojas adyacentes se pueden alinear en virtualmente cualquier angulo entre aproximadamente 0° y aproximadamente 90° con respecto a la direccion longitudinal de la fibra de otra hoja. Por ejemplo, una estructura no tejida de cinco hojas puede tener hojas orientadas a 0°/45o/90o/45°/0° o a otros angulos. Dichos alineamientos unidireccionales rotados se describen, por ejemplo, en las Patentes de EE.UU. 4.457.985; 4.748.064; 4.916.000; 4.403.012; 4.623.573 y 4.737.402.

Lo mas tfpicamente, los generos no tejidos incluyen de 1 a aproximadamente 6 hojas, pero pueden incluir tantos como aproximadamente 10 a aproximadamente 20 hojas como se puede desear para diversas aplicaciones. El mayor numero de hojas se traduce en mayor resistencia balfstica, pero tambien mayor peso. De acuerdo con esto, el numero de hojas de fibras que forman un genero o un artfculo de la invencion vana dependiendo del uso ultimo del genero o artfculo. Por ejemplo, en chalecos de blindaje personal para aplicaciones militares, para formar un material compuesto de artfculo que consiga una densidad de area deseada de 1,0 libra por pie cuadrado (4,9 kg/m2), se puede requerir un total de aproximadamente 20 hojas (o capas) a aproximadamente 60 hojas individuales (o capas), en los que las hojas/capas pueden ser generos de tejido, de punto, afelpado o de no tejido (con fibras orientadas paralelas u otras disposiciones) formadas de las fibras de alta resistencia descritas en la presente memoria. En otra realizacion, los chalecos de blindaje personal para uso policial pueden presentar una serie de hojas/capas basadas en el Instituto Nacional de Justicia (NIJ) Nivel Amenaza. Por ejemplo, para un chaleco de Nivel Amenaza IIIA de NIJ, puede haber un total de 22 hojas/capas. Para un Nivel de Amenaza NIJ menor, se pueden emplear menos hojas/capas.

Se pueden construir generos de no tejido consolidados usando metodos conocidos, tales como por los metodos descritos en la Patente de EE.UU. 6.642.159. Ademas, las hojas de fibras de la invencion pueden comprender alternativamente hilos en vez de fibras, donde un “hilo” es un cordon que consta de multiples filamentos. Las hojas de fibras de no tejidos pueden comprender alternativamente estructuras afelpadas que se forman usando tecnicas convencionalmente conocidas, que comprenden fibras en orientacion aleatoria en vez de haces paralelos. Los artfculos de la invencion tambien pueden comprender combinaciones de generos de tejido, generos de no tejido formados de hojas de fibras unidireccionales y generos de fieltro de no tejido.

En otra realizacion de la invencion, los generos resistentes balfsticos de la invencion comprenden generos de tejido. Se pueden formar generos de tejido usando tecnicas que son conocidas en la tecnica usando cualquier tejido, tal como tejido liso, tejido crochet, tejido de esterilla, tejido de saten, tejido de sarga y similares. El tejido liso es lo mas comun, donde las fibras se tejen entre sf en una orientacion 0°/90° ortogonal. En otra realizacion, se puede ensamblar una estructura hfbrida en el caso de que se combinen generos tanto de tejido como de no tejido y se interconecten, tal como por consolidacion. Previamente a tejido, las fibras individuales de cada material de genero de tejido se pueden recubrir o no con el material aglutinante polimerico de la invencion de un modo similar como los generos de no tejido.

Las fibras que forman los generos de la invencion comprenden fibras de alto modulo de traccion, de alta resistencia.

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Como se usa en la presente memoria, una "fibra de alto modulo de traccion, de alta resistencia” es uno que presenta una tenacidad preferida de al menos aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) o mas, un modulo de traccion preferido de al menos aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o mas, y preferiblemente una energfa de rotura de al menos aproximadamente 8 J/g o mas, cada uno de los dos como se mide por ASTM D2256. Como se usa en la presente memoria, el termino "denier" se refiere a la unidad de densidad lineal, igual a la masa en gramos por 9.000 metros de fibra o hilo. Como se usa en la presente memoria, el termino "tenacidad" se refiere a la tension de traccion expresada como fuerza (gramos) por unidad de densidad lineal (denier) de una muestra sin tension. El “modulo inicial” de una fibra es la propiedad de un material representativo de su resistencia a deformacion. El termino "modulo de traccion" se refiere a la relacion del cambio en tenacidad, expresado en gramos-fuerza por denier (g/d) al cambio en deformacion, expresado como una fraccion de la longitud de la fibra original (pulg/pulg).

Los materiales de fibras de alto modulo de traccion, de alta resistencia adecuados en particular incluyen fibras de poliolefina, en particular fibras de poliolefina de cadena extendida, tal como fibras de polietileno de alto peso molecular, altamente orientadas, en particular fibras de polietileno de ultra-alto peso molecular y fibras de polipropileno de ultra-alto peso molecular. Tambien son adecuadas las fibras de aramida, en particular fibras de para-aramida, fibras de poliamida, fibras de tereftalato de polietileno, fibras de naftalato de polietileno, fibras de alcohol polivimlico de cadena extendida, fibras de poliacrilonitrilo de cadena extendida, fibras de polibenzazol, tales como fibras de polibenzoxazol (PBO) y polibenzotiazol (PBT), fibras de copoliester de cristal lfquido. Cada uno de estos tipos de fibras es conocido convencionalmente en la tecnica.

En el caso de polietileno, las fibras preferidas son polietilenos de cadena extendida con pesos moleculares de al menos 500.000, preferiblemente al menos un millon y mas preferiblemente entre dos millones y cinco millones. Dichas fibras de polietileno de cadena extendida (ECPE, por sus siglas en ingles) se pueden cultivar en procedimientos de hilado en disolucion tal como se describe en la Patente de EE.UU. 4.137.394 o 4.356.138, que se incorporan en la presente memoria como referencia o puede ser hilado de una disolucion para formar una estructura de gel, tal como se describe en la Patente de EE.UU. 4.551.296 y 5.006.390. Un tipo de fibra particularmente preferido para uso en la invencion son fibras de polietileno vendidas con la marca registrada SPECTRA® de Honeywell International Inc. Las fibras SPECTRA® son conocidas en la tecnica y se describen, por ejemplo, en las Patentes de EE.UU. 4.623.547 y 4.748.064.

Tambien son preferidas en particular las fibras de aramida (poliamida aromatica) o para-aramida. Las mismas estan comercialmente disponibles y se describen, por ejemplo, en la Patente de EE.Uu. 3.671.542. Por ejemplo, los filamentos de poli(p-tereftalamida de fenileno) utiles se producen comercialmente por DuPont corporation bajo la marca registrada de KEVLAR®. Tambien son utiles en la practica de esta invencion las fibras de poli(m-fenileno isoftalamida) producidas comercialmente por DuPont bajo la marca registrada NOMEX®, fibras producidas comercialmente por Teijin con la marca registrada TWARON®; fibras de aramida producidas comercialmente por Kolon Industries, Inc. de Korea con la marca registrada Heracron®; fibras de p-aramida SVM™ y Rusar™ que son producidas comercialmente por Kamensk Volokno JSC de Rusia y fibras de p-aramida Armos™ producidas comercialmente por JSC Chim Volokno de Rusia.

Las fibras de polibenzazol adecuadas para la practica de esta invencion estan comercialmente disponibles y se describen por ejemplo en las Patentes de EE.UU. 5.286.833; 5.296.185; 5.356.584; 5.534.205 y 6.040.050. Las fibras de copoliester de cristal lfquido adecuadas para la practica de esta invencion estan comercialmente disponibles y se describen, por ejemplo, en las Patentes de EE.Uu. 3.975.487; 4.118.372 y 4.161.470.

Las fibras de polipropileno adecuadas incluyen fibras de polipropileno de cadena extendida altamente orientadas (ECPP, por sus siglas en ingles) como se describe en la Patente de EE.UU. 4.413.110. Se describen fibras de alcohol polivimlico (PV-OH) adecuadas, por ejemplo, en las Patentes de EE.UU. 4.440.711 y 4.599.267. Las fibras de poliacrilonitrilo (PAN) adecuadas se describen, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. 4.535.027. Cada uno de estos tipos de fibras es convencionalmente conocido y extensamente comercialmente disponibles.

Los otros tipos de fibras adecuados para uso en la presente invencion incluyen fibras de vidrio, fibras formadas de carbono, fibras formadas de basalto u otros minerales, fibras de varilla ngida tales como fibras M5® y combinaciones de todos los materiales anteriores, todos los cuales estan comercialmente disponibles. Por ejemplo, las hojas fibrosas se pueden formar de una combinacion de fibras SPECTRA® y fibras Kevlar®. Las fibras M5® son fibras de varilla ngida que comprenden piridobisimidazol-2,6-diil-(2,5-dihidroxi-p-fenileno) y se fabrican por Magellan Systems International of Richmond, Virginia y se describen, por ejemplo, en las Patentes de EE.UU. 5.674.969; 5.939.553; 5.945.537 y 6.040.478. Las fibras espedficamente preferidas incluyen fibras M5®, fibras de polietileno SPECTRA®, fibras de aramida Kevlar® y fibras de aramida TWARON®. Las fibras pueden ser de cualquier denier adecuado, tal como, por ejemplo, 50 a aproximadamente 3.000 denier, mas preferiblemente de aproximadamente 200 a 3.000 denier, lo mas preferiblemente de aproximadamente 650 a aproximadamente 1.500 denier.

Las fibras mas preferidas para los fines de la invencion son fibras de polietileno de cadena extendida de alto modulo de traccion, alta resistencia, o fibras de para-aramida de alto modulo de traccion, de alta resistencia. Como se indico anteriormente, una fibra de alto modulo de traccion, de alta resistencia, es una que presenta una tenacidad preferida de aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) o mas, un modulo de traccion preferido de aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o mas y una energfa de rotura preferida de aproximadamente 8 J/g o mas, cada uno como se

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mide por ASTM D2256. En la realizacion preferida de la invencion, la tenacidad de las fibras debena ser aproximadamente 15 g/denier o mas, preferiblemente aproximadamente 20 g/denier o mas, mas preferiblemente aproximadamente 25 g/denier o mas y lo mas preferiblemente aproximadamente 30 g/denier o mas. Las fibras de la invencion tambien presentan un modulo de traccion preferido de aproximadamente 300 g/denier o mas, mas preferiblemente aproximadamente 400 g/denier o mas, mas preferiblemente aproximadamente 500 g/denier o mas, mas preferiblemente aproximadamente 1.000 g/denier o mas y lo mas preferiblemente aproximadamente 1.500 g/denier o mas. Las fibras de la invencion tambien presentan una energfa de rotura preferida de aproximadamente 15 J/g o mas, mas preferiblemente aproximadamente 25 J/g o mas, mas preferiblemente aproximadamente 30 J/g o mas y lo mas preferiblemente presentan una energfa de rotura de aproximadamente 40 J/g o mas.

Estas propiedades de alta resistencia combinadas se pueden obtener empleando procedimientos conocidos. Las Patentes de EE.UU. 4.413.110; 4.440.711; 4.535.027; 4.457.985; 4.623.547; 4.650.710 y 4.748.064 en general discuten la formacion de fibras de polietileno de cadena extendida, de alta resistencia preferidas, empleadas en la presente invencion. Tales metodos, incluyendo procedimientos de crecimiento en disolucion o de fibras de gel, son conocidos en la tecnica. Los metodos para formar cada uno de los otros tipos de fibra preferidos, incluyendo fibras de para-aramida, tambien son convencionalmente conocidos en la tecnica y las fibras estan comercialmente disponibles.

Segun la invencion, cada una de las fibras presentes en los generos de tejido o no tejido de la invencion presentan una o mas superficies y las superficies de las fibras estan al menos parcialmente recubiertas con un material aglutinante polimerico que es resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua y resistente a disolucion por uno o mas disolventes organicos. En general, un recubrimiento de un material aglutinante polimerico es necesario para fusionar de manera eficaz, es decir, consolidar, una pluralidad de hojas de fibras. Lo mas preferiblemente, la superficie externa de cada fibra se recubre sustancialmente con dicho material aglutinante polimerico resistente a agua y disolvente organico de manera que se cubre preferiblemente el 100% de la superficie de cada fibra individual mediante dicho material aglutinante polimerico. En el caso de que los generos comprendan una pluralidad de hilos, cada fibra que forma un cordon unico de hilo se recubre preferiblemente con el material aglutinante polimerico.

Como se indico anteriormente, las fibras que comprenden los generos resistentes balfsticos se recubren con un material aglutinante polimerico, que tambien se refiere comunmente en la tecnica como un material de matriz polimerica. El material de aglutinante polimerico incluye uno o mas componentes y facilita la consolidacion, o fusion entre sf, de las fibras y hojas de fibras (es decir, unibandas multiples). Las superficies de cada una de las fibras que forman dichas capas fibrosas se recubren al menos parcialmente con un material de matriz polimerica y cada una de las fibras que forman los generos de la invencion se recubre sustancialmente preferiblemente por el material aglutinante.

Las fibras de la invencion se recubren con un material aglutinante que comprende un polfmero de caucho de nitrilo, preferiblemente un caucho de nitrilo (no reticulado) no curado. Los cauchos de nitrilo curados o reticulados tienen un modulo mayor que los cauchos de nitrilo no curados y, de acuerdo con esto, son mas ngidos que los materiales no curados, que es una preocupacion en algunas aplicaciones de blindaje personal blando. Los polfmeros de caucho de nitrilo son deseables en particular debido a que consiguen la resistencia deseada al agua, por ejemplo, agua salada y disolventes organicos tales como gasolina, al tiempo que imparten buena resistencia al despegue y flexibilidad para los generos, ambas de las cuales son indicaciones de excelente durabilidad. Los polfmeros de caucho de nitrilo son una familia de copolfmeros insaturados de acrilonitrilo y butadieno y muchos tipos diferentes estan disponibles con diferentes propiedades. Por ejemplo, la resistencia deseada a disolventes organicos tales como aceite y gasolina se pueden controlar y equilibrar con otras propiedades, tales como resistencia a temperaturas extremas, por regulacion del contenido en acrilonitrilo del caucho de nitrilo frente al contenido en butadieno. Debido a su polaridad, un caucho de nitrilo con un contenido mayor en acrilonitrilo presenta mejor resistencia a aceites y gasolina que los cauchos de nitrilo con contenido en acrilonitrilo inferior y tambien aumenta la resistencia a la traccion. Los cauchos de nitrilo con un contenido menor en acrilonitrilo tambien presentan buena resistencia a aceites y gasolina, aunque no tan buena como los polfmeros de contenido alto en acrilonitrilo, pero presentan excelentes flexibilidad y resiliencia, al tiempo que los polfmeros de alto contenido de acrilonitrilo presentan mayor rigidez y menor flexibilidad. Para la presente invencion, es importante alcanzar un equilibrio entre el acrilonitrilo y el butadieno dependiendo del tipo de genero resistente balfstico deseado.

En general, el aglutinante de caucho de nitrilo (o el componente de caucho de nitrilo del aglutinante) presenta un contenido de acrilonitrilo de desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 50 % en peso. Para aplicaciones de blindaje personal, el caucho de nitrilo presenta preferiblemente un contenido de acrilonitrilo de desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 30 % en peso, mas preferiblemente de aproximadamente 20 % en peso a aproximadamente 30 % en peso. Para la formacion de artfculos de blindaje personal, flexibles, el caucho de nitrilo presenta preferiblemente un modulo de traccion bajo, en particular un modulo de traccion inicial medido a aproximadamente 6.000 psi (41,4 MPa) o menos a 37°C segun procedimientos de ensayo ASTM D638. Preferiblemente, el modulo de traccion inicial del caucho de nitrilo para blindaje personal, flexible es aproximadamente 4.000 psi (27,6 MPa) o menos, mas preferiblemente aproximadamente 2.400 psi (16,5 MPa) o menos, mas preferiblemente 1.200 psi (8,23 MPa) o menos y lo mas preferiblemente es aproximadamente 500 psi (3,45 MPa) o menos. La temperatura de transicion vftrea (Tg) del caucho de nitrilo es preferiblemente menor que

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aproximadamente 0°C, mas preferiblemente menor que aproximadamente -40°C y lo mas preferiblemente menor que aproximadamente -50°C. El caucho de nitrilo tambien presenta una elongacion preferida en la rotura de al menos aproximadamente 50%, mas preferiblemente al menos aproximadamente 100% y lo mas preferiblemente presenta una elongacion en la rotura de al menos aproximadamente 300%.

Para aplicaciones de blindaje duro, el caucho de nitrilo presenta preferiblemente un contenido en acrilonitrilo preferido de desde aproximadamente 31 % en peso a aproximadamente 50 % en peso, mas preferiblemente de aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 50 % en peso. Los aglutinantes de caucho de nitrilo con un alto contenido en acrilonitrilo tienen en general un modulo de traccion mayor que los materiales de acrilonitrilo bajo y de acuerdo con esto son particularmente adecuados para aplicaciones de blindaje ngido. Tambien, los cauchos de nitrilo reticulados presentan un modulo de traccion mayor que los cauchos no reticulados. Hay al menos tres mecanismos de reticulacion distintos espedficamente para caucho de nitrilo, uno mas apropiado para blindaje duro (ZnO) y dos para blindaje blando (azufre y peroxido). Estos distintos mecanismos tambien se pueden combinar o manipular si se desea. Los materiales compuestos a base de caucho de nitrilo de modulo inferior son adecuados para un intervalo mas amplio de usos, mientras los materiales de modulo mayor son mas apropiados para la produccion de aplicaciones de blindaje ngidas y duras. Como se usa por toda la presente memoria, el termino modulo de traccion significa el modulo de elasticidad cuando se mide por ASTM 2256 para una fibra y por ASTM D638 para un material de composicion polimerica.

En realizaciones preferidas de la invencion, los polfmeros de caucho de nitrilo comprenden terpolfmeros de caucho de nitrilo que comprenden un monomero de acrilonitrilo, un monomero de butadieno y otro componente monomerico, tal como N-metilolacrilamida o un acido carboxflico, tal como acido metacnlico. Preferiblemente, el caucho de nitrilo comprende un terpolfmero de caucho de nitrilo carboxilado (XNBR). Un terpolfmero de XNBR preferido comprende preferiblemente de aproximadamente 0,1 % en peso a aproximadamente 20 % en peso del monomero de acido carboxflico, mas preferiblemente de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 10 % en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 5 % en peso del monomero de acido carboxflico. Estas cantidades no se destinan a ser limitantes. Los materiales aglutinantes que comprenden caucho de nitrilo carboxilado se prefieren debido a que producen generos que tienen excepcional resistencia a la abrasion y excelente resistencia. Tales terpolfmeros son conocidos en la tecnica y estan comercialmente disponibles, por ejemplo, de Dow Reichhold Specialty Latex, LLC. de Research Triangle Park, NC, con la marca registrada TYLAC® 68073. Tambien se describen terpolfmeros de caucho de nitrilo carboxilados utiles, por ejemplo, en las Patentes de EE.UU. 6.127.469, 6.548.604 y 7.030.193, cuyas descripciones se incorporan en la presente memoria como referencia. Otro terpolfmero preferido comprende un monomero de acrilonitrilo, un monomero de butadieno y N- metilolacrilamida (NMA). Un ejemplo de este tipo de terpolfmero es HYCAR® 1572X64, comercialmente disponible en Emerald Performance Materials de Akron, Ohio.

Otros terpolfmeros utiles de este tipo se describen, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. 5.783.625 y la patente canadiense CA1190343, cuyas descripciones se incorporan en la presente memoria como referencia. Un terpolfmero de acrilonitrilo/butadieno/NMA preferido comprende preferiblemente de aproximadamente 0,3 % en peso a aproximadamente 10 % en peso del monomero de NMA, mas preferiblemente de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 10 % en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 2 % en peso a aproximadamente 4 % en peso del monomero de NMA. La Patente de EE.UU. 5.783.625 describe un intervalo util de monomero de NMA autoreticulante de entre 0,3% y 10%. La patente canadiense CA1190343 proporciona composiciones de caucho que incluyen (A) 10-90% en peso de un terpolfmero que consta de una diolefina conjugada, un nitrilo a, p-insaturado y un ester carboxflico a, p-insaturado, (B) 10-90% en peso de un caucho acnlico vulcanizable con azufre y (C) 0-40% en peso de un copolfmero que consta de una diolefina conjugada y un nitrilo a, p-insaturado con un contenido en nitrilo a, p-insaturado combinado de 10-60% en peso. Esta composicion de caucho presenta excelente procesabilidad, resistencia a los aceites y resistencia al calor.

Opcionalmente, los cauchos de nitrilo de la invencion pueden ser hidrogenados para mejorar la durabilidad y la resistencia al medioambiente. En particular, los cauchos de nitrilo hidrogenados (HNBR) presentan excelentes propiedades mecanicas, termo-oxidativas y resistentes a los productos qmmicos y un excelente intervalo de temperatura de operacion. Los cauchos de nitrilo hidrogenados son conocidos en la tecnica.

En otra realizacion de la invencion, el material aglutinante polimerico puede comprender una mezcla de un caucho de nitrilo y una resina de fluoropolfmero y/o un fluorocarbono. Se ha encontrado que un material aglutinante polimerico que comprende una mezcla de un componente de caucho de nitrilo y uno o mas componentes que contienen fluor presentan un % de retencion de V50 significativamente mejorado despues de inmersion en agua salada o gasolina, es decir, mayor que o igual a retencion del 95 % como se ilustra en los ejemplos inventivos, comparado con generos formados con ni caucho de nitrilo ni un material que contenga fluor. Como se usa en la presente memoria, un material “que contenga fluor” incluye fluoropolfmeros y materiales que contienen fluorocarbono (es decir, resinas de fluorocarbono). Una “resina de fluorocarbono” se refiere en general a polfmeros que incluyen grupos fluorocarbonados. Cuando se forman tales mezclas, no tiene lugar reaccion entre el polfmero de caucho de nitrilo y el fluoropolfmero/resina de fluorocarbono. No se forma un copolfmero, solo una mezcla ffsica. Tambien se ha reconocido que el fluoropolfmero/resina de fluorocarbono presentara normalmente un peso molecular menor que el caucho de nitrilo, tiende a concentrarse y organizarse en los lfmites, tal como en las superficies externas del genero (es decir, la interfase aire a aglutinante, es decir, la superficie exterior, y la interfase fibra a

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aglutinante, es dedr, la superficie interior). Esta distribucion de la resina fluorocarbonada en las superficies aumenta la eficacia de la resina fluorocarbonada en lo que concierne a mejorar la resistencia medioambiental (agua salada, gasolina, etc.) del material compuesto. En esta realizacion, el tipo de caucho de nitrilo no se limita y puede comprender, por ejemplo, XNBR, HNBR o caucho de nitrilo no hidrogenado.

Los materiales que contienen fluor, en particular fluoropoffmeros y materiales de resinas fluorocarbonadas, son comunmente conocidas por su excelente resistencia qmmica y propiedades barrera de la humedad. Los materiales de fluoropoffmeros y resinas fluorocarbonadas utiles en la presente memoria incluyen homopoffmeros de fluoropoffmero, copoffmeros de fluoropoffmeros o mezclas de los mismos como se conoce en la tecnica y se describe en, por ejemplo, las Patentes de EE.UU. numeros 4.510.301; 4.544.721 y 5.139.878. Ejemplos de fluoropoffmeros utiles incluyen, pero no se limitan a, homopoffmeros y copoffmeros de clorotrifluoroetileno, copoffmero de etileno-clorotrifluoroetileno, copoffmero de etileno-tetrafluoroetileno, copoffmero de etileno-propileno fluorado, perfluoroalcoxietileno, policlorotrifluoroetileno, politetrafluoroetileno, poli(fluoruro de vinilo), poli(fluoruro de vinilideno) y copoffmeros y mezclas de los mismos.

Los fluoropoffmeros preferidos incluyen homopoffmeros y copoffmeros de policlorotrifluoroetileno. Se prefieren en particular materiales de PCTFE (homopoffmero de policlorotrifluoroetileno) vendidos bajo la marca registrada ACLON™ y que estan comercialmente disponibles en Honeywell International Inc. de Morristown, Nueva Jersey. Los fluoropoffmeros o resinas fluorocarbonadas mas preferidas incluyen poffmeros modificados de fluorocarbono, en particular fluoro-oligomeros y fluoropoffmeros formados por injerto, condensacion o reaccion de cadenas laterales de fluorocarbonos sobre o copolimerizacion de monomeros que contengan cadenas laterales de fluorocarbonos (tales como acrilato perfluorooctanoico) en polieteres convencionales (es decir, polieteres modificados de fluorocarbonos), poliesteres (es decir, poliesteres modificados de fluorocarbono), polianiones (es decir, polianiones modificados de fluorocarbono) tales como poli(acido acnlico) (es decir, poli(acido acnlico) modificado de fluorocarbono) o poliacrilatos (es decir, poliacrilatos modificados de fluorocarbono) y poliuretanos (es decir, poliuretanos modificados de fluorocarbono). Una resina fluorocarbonada preferida en particular es TTHU NUVA®, un copolimerizado perfluoroalquilacnlico comercialmente disponible en Clariant International, Ltd. de Suiza. Estas cadenas laterales de fluorocarbono o perfluorocompuestos se producen en general por un procedimiento de telomerizacion y se refieren como fluorocarbonos Ca. Por ejemplo, un fluoropoffmero o resina fluorocarbonada puede proceder de la telomerizacion de un fluorocompuesto insaturado, formando un fluorotelomero, donde dicho fluorotelomero se modifica ademas para permitir reaccion con un polieter, poliester, polianion, poli(acido acnlico), poliacrilato o poliuretano y donde el fluorotelomero se injerta despues en un polieter, poliester, polianion, poli(acido acnlico), poliacrilato o poliuretano. Tambien se pueden producir resinas fluorocarbonadas, por ejemplo, por la copolimerizacion de un monomero que contiene cadenas laterales de fluorocarbono con monomeros convencionales, tales como un oligomero formado por la copolimerizacion de acrilato de butilo o acrilato de etilo y acrilato perfluorooctanoico. Buenos ejemplos representativos de estos poffmeros que contienen fluorocarbono son productos de fluoropoffmero NUVA®, comercialmente disponibles en Clariant International, Ltd. de Suiza. Otras resinas fluorocarbonadas, fluoro-oligomeros y fluoropoffmeros que tienen cadenas laterales basadas en perfluoroacido, basadas en perfluoroacrilato y basadas en perfluoro-alcohol son tambien las mas preferidas. Los fluoropoffmeros y resinas fluorocarbonadas con cadenas laterales fluorocarbonadas de longitudes mas cortas, tales como Ca, C4 o C2, son adecuadas tambien, tales como productos fluoroqmmicos POLYFOX™, comercialmente disponibles en Omnova Solutions, Inc. de Fairlawn, Ohio. En general, pero no necesariamente el componente que contiene fluorocarbono y componente de caucho de nitrilo son los dos humedos (es decir, en el estado fundido o ffquido, dispersado o disuelto) cuando se mezclan para facilitar su miscibilidad y aptitud para ser mezclado, y se aplican a las fibras como una mezcla humeda.

Mientras los fluoropoffmeros y las resinas fluorocarbonadas aumentan las propiedades barrera medioambientales, tienden a carecer de propiedades de procesabilidad y flexibilidad optimas, asf como otras propiedades ffsicas consideradas en general utiles en materiales compuestos resistentes baffsticos. Estas importantes propiedades se proporcionan por el componente de caucho de nitrilo, y juntas producen un material aglutinante superior.

En una mezcla, la proporcion del componente de caucho de nitrilo al componente que contiene fluor se debena ajustar para permitir que las propiedades ffsicas de la composicion de la matriz mezclada sean dominadas por las propiedades ffsicas del componente de caucho de nitrilo. Como mmimo, el componente de caucho de nitrilo debena estar en exceso del componente o los componentes que contienen fluor. Las propiedades ffsicas del componente o los componentes que contienen fluor son de importancia secundaria. El componente o los componentes que contienen fluor se elegiran debido a su capacidad para repeler agua y gasolina, asf como su capacidad para ser mezclados en una emulsion/dispersion estable o mezclada util con el componente de caucho de nitrilo.

En las realizaciones preferidas de la invencion, el componente que contiene fluor comprende de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 50% en peso del material aglutinante polimerico que contiene caucho de nitrilo. Mas preferiblemente, el componente que contiene fluor comprende de aproximadamente 3% a aproximadamente 35% en peso del material aglutinante polimerico que contiene caucho de nitrilo, mas preferiblemente de aproximadamente 5% a aproximadamente 25% en peso y mas preferiblemente de aproximadamente 5% a aproximadamente 20% en peso del material aglutinante polimerico que contiene caucho de nitrilo. Las dispersiones de caucho de nitrilo usadas para producir la composicion polimerica presentan preferiblemente un contenido en solidos de desde aproximadamente 30% a aproximadamente 50%, aunque son posibles valores fuera de este intervalo. Las

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dispersiones de resina fluorocarbonada usadas para producir la composicion polimerica presentan preferiblemente un contenido en solidos de desde aproximadamente 8% a aproximadamente 30%, pero tambien son posibles valores fuera de este intervalo. Un aglutinante seco que incluye un fluoropolfmero/resina fluorocarbonada incluye lo mas preferiblemente un contenido en solidos de fluoropolfmero/resina fluorocarbonada de desde aproximadamente 8% a aproximadamente 12%, solidos sobre solidos. Por ejemplo, una mezcla que incluye 85 % en peso de una dispersion de caucho de nitrilo (a 40% en solidos) y 15 % en peso de una dispersion de resina fluorocarbonada (a 25% en solidos), incluina 9,93% de resina fluorocarbonada seca si se seca para formar una mezcla seca.

Se ha encontrado que una composicion polimerica que comprende una mezcla de al menos un material que contiene fluor y al menos un terpolfmero de caucho de nitrilo es particularmente util en la presente memoria. Cuando se forman dichas mezclas no tiene lugar reaccion entre el polfmero de caucho de nitrilo y el fluoropolfmero/resina fluorocarbonada y no se forma un copolfmero. No es solamente una mezcla ffsica. El terpolfmero de caucho de nitrilo es un copolfmero fabricado de tres monomeros diferentes: un componente de monomero de acrilonitrilo, un componente de monomero de dieno y un tercer componente de monomero. El componente de monomero de dieno comprende preferiblemente butadieno. El tercer componente de monomero es preferiblemente un monomero auto- reticulante y preferiblemente comprende un acido carboxflico o un ester de un acido carboxflico insaturado. Se describen monomeros auto-reticulantes utiles, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. 5.783.625, cuya descripcion se incorpora en la presente memoria como referencia. Mas en particular, los ejemplos utiles para el tercer componente monomero incluyen no exclusivamente: N-metilolacrilamida, N-metilolmetacrilamida, N,N'-dimetilolacrilamida, N,N'- dimetilolmetacrilamida, acrilamida, metacrilamida, N-metoximetilacrilamida, N-metoximetilmetacrilamida, N- etoximetilacrilamida N-etoximetilmetacrilamida, N-butoximetilacrilamida, N-butoximetilmetacrilamida y N,N'-metileno- bisacrilamida, N-(anilinofenil)acrilamida, N-(anilinofenil)metacrilamida, N-(anilinofenil)cinamamida, N-(anilinofenil) crotonamida, N-(anilinofenil)amino2-hidroxipropil alil eter, N-(anilinofenil)amino-2-hidroxipropil metalil eter, acrilato de 5-N-(4-anilinofenil)amino-2-hidroxipentilo y metacrilato de 5-N-(4-anilinofenil)amino-2-hidroxipentilo. Tambien son utiles acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexiIo, metacrilato de 2-etilhexilo, acrilato de trifluoroetilo, metacrilato de trifluoroetilo, acrilato de tetrafluoropropilo, metacrilato de tetrafluoropropilo, itaconato de etilo, fumarato de butilo, maleato de butilo, acrilato de metoximetilo, metacrilato de metoximetilo, acrilato de etoxietilo, metacrilato de etoxietilo, acrilato de metoxietoxietilo y metacrilato de metoxietoxietilo; cianoalquil esteres de acido acnlico y acido metacnlico tales como acrilato de cianometilo, metacrilato de cianometilo, acrilato de 2-cianoetilo, metacrilato de 2-cianoetilo, acrilato de 1- cianopropilo, metacrilato de 1-cianopropilo, acrilato de 2-etil-6-cianohexilo, metacrilato de 2-etil-6-cianohexilo, acrilato de 3-cianopropilo y metacrilato de 3-cianopropilo; fluoroalquil vinil eteres tales como fluoroetil vinil eter y vinilpiridina.

El componente de terpolfmero de caucho de nitrilo de esta composicion polimerica de caucho de nitrilo/ fluoropolfmero (fluorocarbono) incluye preferiblemente un contenido en acrilonitrilo de desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 50 % en peso, mas preferiblemente de aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 40 % en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 30 % en peso. El componente de terpolfmero de caucho de nitrilo de este nuevo polfmero incluye preferiblemente un contenido de butadieno de desde aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 84,9 % en peso, mas preferiblemente de aproximadamente 55 % en peso a aproximadamente 84,5 % en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 66 % en peso a aproximadamente 83 % en peso. El componente de terpolfmero de caucho de nitrilo de este nuevo polfmero incluye preferiblemente de aproximadamente 0,1 % en peso a aproximadamente 10 % en peso, mas preferiblemente de aproximadamente 0,5 % en peso a aproximadamente 5 % en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 2 % en peso a aproximadamente 4 % en peso de dicho tercer componente de monomero.

Lo mas preferiblemente, el terpolfmero de caucho de nitrilo comprende un terpolfmero formado a partir de un componente de monomero de acrilonitrilo, un componente de monomero de butadieno y N-metilolacrilamida o un componente de monomero de acido carboxflico. Un terpolfmero de caucho de nitrilo lo mas preferido comprende caucho de nitrilo carboxilado. El componente de terpolfmero de caucho de nitrilo de este nuevo polfmero comprende preferiblemente de aproximadamente 60 % en peso a aproximadamente 99 % en peso de dicha composicion polimerica, mas preferiblemente de aproximadamente 75 % en peso a aproximadamente 97 % en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 85 % en peso a aproximadamente 95 % en peso. De acuerdo con esto, el componente que contiene fluor de este nuevo polfmero comprende preferiblemente de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 40 % en peso de dicha composicion polimerica, mas preferiblemente de aproximadamente 3 % en peso a aproximadamente 25 % en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 15 % en peso, solidos en solidos. Los materiales que contienen fluor, utiles, se describieron anteriormente.

Los materiales aglutinantes polimericos comprenden ademas preferiblemente al menos un tensioactivo. Se ha encontrado inesperadamente que la adicion de un tensioactivo a un aglutinante de la invencion consigue uniformidad mejorada del recubrimiento de aglutinante sobre las fibras individuales. Tambien se ha encontrado que la adicion de un tensioactivo aumenta la estabilidad de una dispersion mezclada y aumenta la uniformidad de la distribucion de una resina fluorocarbonada, si esta presente, en las interfaces aire a aglutinante y fibra a aglutinante de una mezcla de caucho de nitrilo/resina fluorocarbonada. El tensioactivo puede estar incluido si esta presente o no el fluoropolfmero. Los tensioactivos adecuados incluyen no exclusivamente tensioactivos anionicos, cationicos,

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anfoteros y no ionicos. En general, se prefieren tensioactivos no ionicos debido a que tienen la solubilidad la mas limitada en agua y no forman sales con tensioactivos anionicos. Ademas, los materiales aglutinantes polimericos son muy sensibles a tensioactivos anionicos y cationicos debido a que la alta densidad de carga puede conducir a coagulacion de las dispersiones. Los tensioactivos no ionicos no interfieren tipicamente con la naturaleza de los polfmeros dispersados (micelas que contienen solidos) o presentan interferencia minima. Los tensioactivos no ionicos preferidos incluyen tensioactivos no ionicos basados en acidos grasos y alcoholes grasos, en particular los que tienen valores de equilibrio hidrofilo-lipofilo (HLB, por sus siglas en ingles) de 7 a 10. Un tensioactivo preferido en particular es un polietilenglicol-trimetilnonil eter, no ionico, tal como tensioactivo TMN-3 TERGITOL® comercialmente disponible en Dow Chemical Company de Midland, Michigan. TMN-3 TERGITOL® es preferido debido a que proporciona una tension superficial baja a una concentracion baja. Se desea baja tension superficial para asegurarse de que la dispersion se extiende bien y cubre cada fibra individual. TMN-3 TERGITOL® presenta un valor de HLB de aproximadamente 8 y presenta ramificacion de cadena carbonada que ayuda a reducir la tension superficial. Tambien son utiles los fluorotensioactivos no ionicos, tales como fluorotensioactivos Fluowet® de Clariant GmbH Corporation de Alemania, en particular OTN Fluowet®. Sin embargo, los fluorotensioactivos pueden no ser aceptables debido a preocupaciones medioambientales. Tambien son utiles los tensioactivos de silicona junto con aceites de ricino etoxilados que estan parcialmente taponados en el extremo con acido oleico.

En la realizacion preferida de la invencion, esta presente un tensioactivo y comprende de aproximadamente 0,01% a aproximadamente 10% en peso del material aglutinante polimerico, mas preferiblemente de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 5% en peso y lo mas preferiblemente de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 2,5% en peso del material aglutinante polimerico. La composicion polimerica tambien puede incluir cargas tales como negro de carbon o sflice, se puede extender con aceites, o se puede vulcanizar mediante azufre, peroxido, oxido de metal o sistemas de curado por radiacion como es conocido en la tecnica.

Para producir un artfculo de genero con suficientes propiedades de resistencia balfstica, la proporcion de fibras que forman el genero comprende preferiblemente de aproximadamente 50% a aproximadamente 98% en peso de las fibras mas el material aglutinante polimerico, mas preferiblemente de aproximadamente 70% a aproximadamente 95% y lo mas preferiblemente de aproximadamente 78% a aproximadamente 90% en peso de las fibras mas el material aglutinante polimerico. Asf, el material aglutinante polimerico comprende preferiblemente de aproximadamente 2% a aproximadamente 50% en peso del genero, mas preferiblemente de aproximadamente 5% a aproximadamente 30% y lo mas preferiblemente de aproximadamente 10% a aproximadamente 22% en peso del genero, en el que lo mas preferido es 16%.

La aplicacion del material aglutinante polimerico se realiza previamente para consolidar hojas de fibras de no tejido y el recubrimiento de aglutinante se tiene que aplicar sobre la parte superior de cualquier acabado de fibra preexistente, tal como un acabado del hilado o se puede aplicar despues de eliminacion parcial o completa de cualquier acabado de fibra preexistente. Las fibras de la invencion se pueden recubrir sobre, impregnar con, embeber en, o aplicar de otro modo con un material aglutinante polimerico aplicando la composicion a las fibras, seguido por consolidacion de las fibras recubiertas para formar un material compuesto. El material aglutinante se puede aplicar primero sobre una pluralidad de fibras seguido por formacion de al menos una hoja de fibras de dichas fibras, donde las fibras individuales se recubren de manera secuencial o de manera concurrente. Alternativamente, al menos se puede formar una hoja de fibras primero seguido por aplicacion del material aglutinante polimerico sobre dicha al menos una hoja de fibras.

Para los fines de la presente invencion, el termino “recubierto” no se destina a limitar el metodo por el que se aplica el material aglutinante polimerico sobre las superficies de las fibras y se puede utilizar cualquier metodo apropiado de aplicacion de la composicion polimerica sobre las superficies de las fibras. Por ejemplo, el material aglutinante polimerico se puede aplicar en disolucion formada por pulverizacion o recubrimiento con rodillo de una disolucion de la composicion sobre superficies de fibras, en las que una porcion de la disolucion comprende el polfmero o los polfmeros deseados y una porcion de la disolucion comprende un disolvente capaz de disolver o dispersar el polfmero o los polfmeros, seguido por secado. Otro metodo es aplicar un polfmero neto del material de recubrimiento a fibras como un lfquido, un solido pegajoso o partfculas en suspension o como un lecho fluidizado. Alternativamente, el recubrimiento se puede aplicar como una disolucion, emulsion o dispersion en un disolvente adecuado que no afecte de manera perjudicial a las propiedades de la fibra a la temperatura de aplicacion. Por ejemplo, la fibra se puede transportar a traves de una disolucion del material de aglutinante polimerico para recubrir sustancialmente la fibra y despues secado para formar una fibra recubierta. La fibra recubierta resultante se dispone despues en la configuracion deseada. En otra tecnica de recubrimiento, las hojas de fibras o los generos de tejido se pueden disponer primero, seguido por inmersion de las hojas o generos en un bano de una disolucion que contiene el material aglutinante polimerico disuelto en un disolvente adecuado, de manera que cada fibra individual se recubre al menos parcialmente con el material aglutinante polimerico, y despues se seca por evaporacion o volatilizacion del disolvente. El procedimiento de inmersion se puede repetir varias veces como se requiera para poner una cantidad deseada de material de aglutinante polimerico recubriendo las fibras, encapsulando preferiblemente cada una de las fibras individuales o cubriendo todo o sustancialmente todo de la superficie de la fibra con el material aglutinante polimerico.

Mientras se puede usar cualquier lfquido capaz de disolver o dispersar un polfmero, grupos preferidos de disolventes incluyen agua, aceites de parafina y disolventes aromaticos o disolventes hidrocarbonados, con disolventes

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espedficos ilustrativos incluyendo aceite de parafina, xileno, tolueno, octano, ciclohexano, metil etil cetona (MEK) y acetona. Las tecnicas usadas para disolver o dispersar los polfmeros de recubrimiento en los disolventes seran los usados convencionalmente para el recubrimiento de materiales similares sobre una variedad de sustratos.

Se pueden usar otras tecnicas para aplicar el recubrimiento a las fibras, incluyendo recubrimiento del precursor de modulo alto (fibra de gel) antes de que las fibras se sometan a una operacion de estiramiento a alta temperatura, antes o despues de eliminacion del disolvente de la fibra (si se usa una tecnica de formacion de fibras de hilado en gel). La fibra se puede estirar despues a temperaturas elevadas para producir las fibras recubiertas. La fibra de gel se puede hacer pasar a traves de una disolucion del polfmero de recubrimiento apropiado en condiciones para conseguir el recubrimiento deseado. La cristalizacion del polfmero de alto peso molecular en la fibra de gel puede o no haber tenido lugar antes de que la fibra pase a la disolucion. Alternativamente, las fibras se pueden extruir en un lecho fluidizado de un polvo polimerico apropiado. Ademas, si se realiza una operacion de estiramiento u otro procedimiento manipulativo, por ejemplo, intercambio de disolvente, secado o similar, el recubrimiento se puede aplicar a un material precursor de las fibras finales. En la realizacion mas preferida de la invencion, las fibras de la invencion se recubren primero con el material aglutinante polimerico, seguido por disposicion de una pluralidad de fibras en un genero de tejido o no tejido. Dichas tecnicas son conocidas en la tecnica.

Como se conoce bien en la tecnica, se realiza consolidacion colocando las hojas de fibras individuales una sobre otra en condiciones de calor y presion suficientes para producir que las hojas se combinen en un genero unitario. La consolidacion se puede realizar a temperaturas que oscilan de aproximadamente 50°C a aproximadamente 175°C, preferiblemente de aproximadamente 105°C a aproximadamente 175°C y a presiones que oscilan de aproximadamente 5 psig (0,034 MPa) a aproximadamente 2.500 psig (17 MPa), para de aproximadamente 0,01 segundos a aproximadamente 24 horas, preferiblemente de aproximadamente 0,02 segundos a aproximadamente 2 horas. Cuando se calienta, es posible que se pueda producir que el material aglutinante polimerico se adhiera o fluya sin fundir completamente. Sin embargo, en general, si se produce que el material aglutinante polimerico funda, se requiere relativamente poca presion para formar el material compuesto, mientras que si solo se calienta el material aglutinante polimerico a un punto de adherencia, se requiere tfpicamente mas presion. La consolidacion tambien se puede conseguir por una laminacion humeda de la primera banda fibrosa a la segunda banda fibrosa sin que se requiera calor y/o presion. Como se conoce convencionalmente en la tecnica, se puede producir consolidacion en un conjunto de calandrado, un laminador de lecho plano, una prensa o en un autoclave.

Alternativamente, se puede conseguir consolidacion por moldeado bajo calor y presion en un aparato de moldeo adecuado. En general, se realiza moldeo a una presion de desde aproximadamente 50 psi (344,7 kPa) a aproximadamente 5.000 psi (34.470 kPa), mas preferiblemente aproximadamente 100 psi (689,5 kPa) a aproximadamente 1.500 psi (10.340 kPa), lo mas preferiblemente de aproximadamente 150 psi (1.034 kPa) a aproximadamente 1.000 psi (6.895 kPa). El moldeado se puede realizar alternativamente a presiones mayores de desde aproximadamente 500 psi (3.447 kPa) a aproximadamente 5.000 psi, mas preferiblemente de aproximadamente 750 psi (5.171 kPa) a aproximadamente 5.000 psi y mas preferiblemente de aproximadamente 1.000 psi a aproximadamente 5.000 psi. La etapa de moldeado puede llevar de aproximadamente 4 segundos a aproximadamente 45 minutos. Las temperaturas de moldeado preferidas oscilan de aproximadamente 200°F (~93°C) a aproximadamente 350°F (~177°C), mas preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 200°F a aproximadamente 300°F (~149°C) y lo mas preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 200°F a aproximadamente 280°F (~121°C). La presion bajo la cual se moldean los generos de la invencion presenta un efecto directo sobre la rigidez o la flexibilidad del producto moldeado resultante. En particular, cuanto mayor la presion a la que se moldean los generos, mayor la rigidez y viceversa. Ademas de la presion de moldeado, la cantidad, el espesor y la composicion de las hojas de genero y el tipo de material aglutinante polimerico tambien afectan directamente a la rigidez de los artfculos formados a partir de los generos inventivos.

Mientras cada una de las tecnicas de moldeo y consolidacion descritas en la presente memoria son similares, cada procedimiento es diferente. En particular, el moldeo es un procedimiento discontinuo y la consolidacion es un procedimiento continuo. Ademas, el moldeo implica tfpicamente el uso de un molde, tal como un molde conformado o un molde de boquilla de igualacion cuando se forma un panel plano y no da como resultado necesariamente un producto planar. Normalmente, la consolidacion se realiza en un laminador de lecho plano, un conjunto de ranura de calandrado o como una laminacion humeda para producir generos de blindaje personal blandos. El moldeo se reserva tfpicamente para la fabricacion de blindaje duro, por ejemplo, placas ngidas. En el contexto de la presente invencion, se prefieren las tecnicas de consolidacion y la formacion de blindaje personal blando.

En cualquier procedimiento, las temperaturas, presiones y tiempos, adecuados, dependen en general del tipo de materiales de recubrimiento de aglutinante polimerico, contenido de aglutinante polimerico (de los recubrimientos combinados), procedimiento usado y tipo de fibra. Los generos formados en la presente memoria pueden ser calandrados opcionalmente bajo calor y presion para suavizar o pulir sus superficies. Los metodos de calandrado son conocidos en la tecnica.

El espesor de los generos individuales corresponded al espesor de las fibras individuales. Un genero de tejido preferido presentara un espesor preferido de desde aproximadamente 25 pm a aproximadamente 500 pm por capa, mas preferiblemente de aproximadamente 50 pm a aproximadamente 385 pm y lo mas preferiblemente de aproximadamente 75 pm a aproximadamente 255 pm por capa. Un genero de no tejido preferido, es decir, una red

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consolidada, de capa unica, de no tejido, presentara un espesor preferido de desde aproximadamente 12 pm a aproximadamente 500 pm, mas preferiblemente de aproximadamente 50 pm a aproximadamente 385 pm y lo mas preferiblemente de aproximadamente 75 pm a aproximadamente 255 pm, en el que una red consolidada, de capa unica, incluye tipicamente dos hojas consolidadas (es decir, dos unibandas), con la excepcion del material compuesto COMPARATIVO A utilizado en los ejemplos comparativos, donde una capa unica del material compuesto incluye cuatro hojas. Mientras se prefieren dichos espesores, se tiene que entender que se pueden producir otros espesores para satisfacer una necesidad particular y encontrarse aun dentro del alcance de la presente invencion.

Los generos de la invencion presentaran una densidad de area preferida de desde aproximadamente 50 gramos/m2 (gsm) (0,01 lb/pie2 (psf)) a aproximadamente 1.000 gsm (0,2 psf). Las densidades de area mas preferibles para los generos de esta invencion oscilaran de aproximadamente 70 gsm (0,014 psf) a aproximadamente 500 gsm (0,1 psf). La densidad de area mas preferida para los generos de esta invencion oscilara de aproximadamente 100 gsm (0,02 psf) a aproximadamente 250 gsm (0,05 psf). Los artfculos de la invencion, que constan de multiples capas individuales de genero apiladas una sobre la otra, presentaran ademas una densidad de area preferida de desde aproximadamente 1.000 gsm (0,2 psf) a aproximadamente 40.000 gsm (8,0 psf), mas preferiblemente de aproximadamente 2.000 gsm (0,40 psf) a aproximadamente 30.000 gsm (6,0 psf), mas preferiblemente de aproximadamente 3.000 gsm (0,60 psf) a aproximadamente 20.000 gsm (4,0 psf) y lo mas preferiblemente de aproximadamente 3.750 gsm (0,75 psf) a aproximadamente 10.000 gsm (2,0 psf).

Las estructuras de la invencion se pueden usar en diversas aplicaciones para formar una variedad de diferentes artfculos resistentes balfsticos usando tecnicas conocidas. Por ejemplo, las tecnicas adecuadas para formar artfculos resistentes balfsticos se describen en, por ejemplo, las Patentes de EE.UU. 4,623,574; 4,650,710; 4,748,064; 5,552,208; 5,587,230; 6,642,159; 6,841,492 y 6,846,758. Las estructuras son utiles en particular para la formacion de artfculos de blindaje blandos, flexibles, incluyendo prendas tales como chalecos, pantalones, sombreros, u otros artfculos de ropa y cubiertas o mantas, usados por personal militar para vencer una serie de amenazas balfsticas, tales como balas de cubierta de metal completa (FMJ, por sus siglas en ingles) de 9 mm y una variedad de fragmentos generados durante la explosion de granadas de mano, granadas de artillena, Dispositivos Explosivos Improvisados (IED, por sus siglas en ingles) y otros de tales dispositivos encontrados en misiones militares y de mantenimiento de la paz.

Como se usa en la presente memoria, blindaje "blando" o "flexible" es blindaje que no retiene su conformacion cuando se somete a una cantidad significativa de tension. Las estructuras tambien son utiles para la formacion de artfculos de blindaje duros, ngidos. Por blindaje “duro” se quiere decir un artfculo, tal como cascos, paneles para vehuculos militares o escudos protectores, que presenta suficiente resistencia mecanica a fin de que mantenga rigidez estructural cuando se somete a una cantidad significativa de tension y es capaz de ser autonomo sin hundirse. Las estructuras se pueden cortar en una pluralidad de laminas discretas y apilarse para formacion en un artfculo o se pueden formar en un precursor que se usa con posterioridad para formar un artfculo. Tales tecnicas son conocidas en la tecnica.

Las prendas de la invencion se pueden formar por metodos convencionalmente conocidos en la tecnica. Preferiblemente, una prenda se puede formar uniendo los artfculos resistentes balfsticos de la invencion con un artfculo de confeccion. Por ejemplo, un chaleco puede comprender un chaleco de genero generico que se une con las estructuras resistentes balfsticas de la invencion, segun lo cual las estructuras inventivas se insertan en bolsillos colocados de manera estrategica. Esto permite la maximizacion de la proteccion balfstica, al tiempo que se minimiza el peso del chaleco. Como se usa en la presente memoria, los terminos “union” o “unido” se destinan a incluir union, tal como por costura o adhesion y similar, asf como acoplamiento no unido o yuxtaposicion con otro genero, de manera que los artfculos resistentes balfsticos pueden ser facilmente movibles opcionalmente del chaleco u otro artfculo de confeccion. Los artfculos usados en formacion de estructuras flexibles como laminas flexibles, chalecos u otras prendas se forman preferiblemente de usar un material aglutinante de modulo de traccion bajo. Los artfculos duros como cascos y blindaje son preferiblemente, pero no exclusivamente, formados usando un material aglutinante de modulo de traccion alto.

Las propiedades de resistencia balfstica se determinan usando procedimientos de ensayo clasicos que son conocidos en la tecnica. En particular, el poder protector o resistencia a la penetracion de una estructura se expresa normalmente citando la velocidad de impacto a la que el 50% de los proyectiles penetra en el material compuesto mientras el 50% es detenido por el escudo, tambien conocido como el valor V50. Como se usa en la presente memoria, la “resistencia a la penetracion” de un artfculo es la resistencia a la penetracion por una amenaza designada, tal como objetos ffsicos incluyendo balas, fragmentos, metralla y similar y objetos no ffsicos, tales como una voladura de explosion. Para materiales compuestos de densidad de area igual, que es el peso del material compuesto dividido por su area, cuanto mayor el V50, mayor la resistencia balfstica del material compuesto. Las propiedades de resistencia balfstica de los artfculos de la invencion variaran dependiendo de muchos factores, en particular el tipo de fibras usado para fabricar los generos, el porcentaje en peso de las fibras en el material compuesto, la idoneidad de las propiedades ffsicas de la matriz de resina, el numero de capas de genero formando el material compuesto y la densidad de area total del material compuesto. Sin embargo, el uso del material aglutinante polimerico que es resistente a disolucion o penetracion por agua salada, y resistente a disolucion o penetracion por uno o mas disolventes organicos, no afecta de manera negativa a las propiedades balfsticas de los artfculos de la invencion. Los generos de la invencion presentan tambien excelente durabilidad como se indica por la

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buena resistencia al despegue y la flexibilidad de los generos, como se ilustra en los ejemplos.

Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invencion:

Ejemplos

Se ensayaron diversas muestras de genero como se ejemplifica a continuacion. La Tabla 1 describe las muestras de genero ensayadas en los Ejemplos y Ejemplos Comparativos. Para la Muestra A, el aglutinante es un polfmero de poliuretano a base de agua, no modificado. Para la Muestra B, el aglutinante es una dispersion modificada de ester de colofonia de un copolfmero de bloque de estireno-isopreno-estireno (SIS, por sus siglas en ingles) bajo la marca registrada PRINLIN® y comercialmente disponible en Henkel Technologies, basado en Dusseldorf, Alemania. Para la Muestra C, el aglutinante es un polfmero acnlico a base de agua, modificado de fluorocarbono (84,5 % en peso de copolfmero acnlico vendido como HYCAR® 26-1199, comercialmente disponible de Noveon, Inc. de Cleveland, Ohio; 15 % en peso de resina fluorocarbonada NT X490 NUVA®, comercialmente disponible en Clariant International, Ltd. de Suiza y 0,5% de tensioactivo no ionico TMN-3 de Dow TERGITOL® comercialmente disponible en Dow Chemical Company de Midland, Michigan). Para la Muestra D, el aglutinante es un polfmero de poliuretano modificado de fluorocarbono (84,5 % en peso de polfmero de poliuretano vendido como SANCURE® 20025, de Noveon, Inc.; 15 % en peso de resina fluorocarbonada NT X490 NUVA® y 0,5% de tensioactivo no ionico TMN-3 de Dow TERGITOL®). Para la Muestra E, el aglutinante es una mezcla de fluoropolfmero/caucho de nitrilo de la invencion (84,5 % en peso de polfmero de caucho de nitrilo vendido como TYLAc®68073 de Dow Reichhold de Carolina del Norte; 15 % en peso de resina fluorocarbonada TTHU NUVA® y 0,5% de tensioactivo no ionico TMN-3 Dow TERGITOL®). Las muestras F y G de genero son generos de tejido sin aglutinante.

Las muestras de genero A y C-E, fueron generos a base de aramida, de no tejido, con una construccion de dos hojas (dos unibandas), 0°/90. Los generos se fabrican de fibras de aramida tipo 2000 TWARON® de 1.000-denier con una densidad de area de fibras (FAD, por sus siglas en ingles) de 45 gsm y presentaban un contenido de fibra de 85%. La muestra B de genero fue similar pero tema una construccion de cuatro hojas 0°/90/0°/90 y una capa de pelfcula de LDPE de 6,35 pm (0,25 milipulgadas) de espesor laminada para ambas hojas exteriores. Cada hoja presenta un contenido en fibra de 85%, pero la construccion final, incluyendo la pelfcula de LDPE, presenta un contenido de fibra de aproximadamente 80%. La Densidad del Area de Fibra (FAD) de cada hoja (unibanda) fue 45 gsm. Los generos de no tejido se consolidaron en generos integrados. La muestra F de genero fue un genero a base de aramida, tejido, fabricado de fibras de aramida de Tipo 2000 TWARON® de 500 denier, con un recuento de pico de 28 x 28 y un contenido de fibra de 100%. La muestra G de genero fue un genero basado en aramida, de tejido, fabricado de fibras de aramida KM2 KEVLAR® de 600-denier, con un recuento de pico de 29 x 29 y un contenido de fibras de 100%. Las muestras de genero se resumen en la Tabla 1.

TABLA 1

MUESTRA

CONSTRUCCION Tipo de Fibra Resina % Fibra

A

2-hojas, 0°/90° No Tejido 1.000-denier Aramida Poliuretano 85%

B

4-hojas, 0°/90°/0°/90° No Tejido con pelfcula de LDPE sobrelaminado 1.000-denier Aramida Caucho S-I-S modificado de ester de Colofonia 78%

C

2-hojas, 0°/90° No Tejido 1.000-denier Aramida Acnlico modificado 85%

D

2-hojas, 0°/90° No Tejido 1.000-denier Aramida Poliuretano modificado 85%

E

2-hojas, 0°/90° No Tejido 1.000-denier Aramida Caucho de Nitrilo Modificado 85%

F

Tejido 28 x 28 500-denier Aramida Tipo 2000 TWARON® Ninguna 100%

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Tejido 29 x 29 600-denier Aramida KM2 KEVLAR® Ninguna 100%.

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Los artteulos de blindaje resistentes baUsticos se pueden disenar y construir a fin de que se consiga un V50 deseado anadiendo o sustrayendo capas individuales de genero resistente baKstico. Para el fin de estos experimented, la construccion de los artteulos se estandarizo apilando un numero suficiente de capas de genero de manera que la Densidad de Area Total (TAD) (densidad de area de los generos incluyendo las fibras y el material aglutinante polimerico) del artteulo fue 1,00±0,02 psf. Dependiendo de la TAD de las capas de genero individuales, el recuento de capas requerido para mantener la TAD objetivo del artteulo entre 0,98 psf y 1,02 psf oscilo entre 44 y 47 para las Muestras A, C, D y E. Para la Muestra B, se requiere un total de 21 capas para proporcionar una TAD resultante de 1,00 PSF. Para la Muestra F, la aramida de tejido Estilo #275580, se requiere un total de 39 capas para proporcionar una TAD resultante de 1,00 PSF. Para la Muestra G, la aramida de tejido, Estilo #751, se requiere un total de 32 capas para proporcionar una TAD resultante de 1,00 PSF. Cada una de estas pilas de genero se puso despues en un portador rip-stop de genero de nailon, que se agrupo despues. En este punto, se considero que el montaje era la muestra del artteulo balfstico en el que se hana el ensayo.

Incluyendo el material aglutinante polimerico, la TAD de cada hoja de unibanda untea de los generos de no tejido oscilo desde 52,5 gsm a 54,0 gsm. La TAD de cada capa de genero para las Muestras A, C, D y E (igual a dos veces la TAD de cada hoja unica para un genero de dos hojas) oscilo desde 105 gsm a 108 gsm. Para la Muestra B, la TAD para una capa de genero oscilana de 218 gsm a 228 gsm. Cada capa de genero fue un cuadrado nominal de 37,5 x 37,5 cm (15" x 15"). Estas capas de genero se ensamblaron despues en un artteulo, como se describio anteriormente.

La resistencia balfstica de V50 de varios paquetes de ensayo de genero diferentes se evaluo despues de inmersion en agua salada y despues de inmersion en gasolina, respectivamente. Los Ejemplos Inventivos 5 y 12 muestran la realizacion del genero inventivo Muestra E despues de inmersion en agua salada y gasolina. Los Ejemplos Comparativos 1-4, 6-11 y 13-14 muestran la realizacion de genero comparativo Muestras A-D y F-G despues de inmersion en agua salada y gasolina. Los resultados para dicho ensayo se muestran en las Tablas 2 y 3. Tambien se realizo ensayo adicional sin inmersion en gasolina o agua y los resultados se proporcionan en las Tablas 4-7. La Tabla 4 indica en lmeas generales los resultados de ensayo balfstico de dichos generos frente a fragmentos FSP de grano 17 (fragmento que confirma: MIL-P-46593A) siguiendo las condiciones de ensayo estandarizadas de MIL- STD-662F. La Tabla 5 indica en lmeas generales los resultados de ensayo balfstico de dichos generos frente a una bala FMJ (cubierta de metal completa), de grano 124, de 9 mm, siguiendo las condiciones de ensayo estandarizadas de MIL-STD-662F. La Tabla 6 ilustra la flexibilidad de cada muestra segun el metodo de ensayo de curvatura circular de ASTM D4032. La Tabla 7 ilustra la resistencia al despegue/resistencia a la union entre capas de cada muestra de no tejido (Muestras A-E) segun el metodo de ensayo de ASTM D1876-01.

Los procedimientos para la evaluacion balfstica despues de exposicion medioambiental a agua salada y gasolina y para la preparacion de las muestras de ensayo se indican en lmeas generales como sigue:

A. Procedimiento para la evaluacion balfstica de un material aglutinante polimerico despues de exposicion medioambiental.

Hardware:

1. Bandeja de inmersion en agua salada - contenedores con la parte superior abierta de fondo plano, de plastico, 45 cm (18") de ancho por 60 cm (24") de largo por 15 cm (6") de profundidad.

2. Armazon de secado y abrazaderas.

3. Camara de inmersion de gasolina - recinto de acero inoxidable, aproximadamente 60 cm (24 pulgadas) de ancho por 60 cm (24 pulgadas) de profundidad por 90 cm (36 pulgadas) de alto. El recinto incluye una puerta de acceso frontal, una tapadera de acceso superior y varias barras de montaje formando puente entre las paredes izquierda y derecha, 2,54 cm (una pulgada) desde la parte superior de las paredes.

4. Portador de transporte de inmersion de gasolina.

5. Balanza.

6. Rotulador indeleble.

7. Cronometro.

8. Armazon de montaje balfstico.

9. Intervalo balfstico capaz de disparar y determinar la velocidad de fragmentos RCC de grano 16.

Materiales:

1. Cuadrados de 37,5 cm (15 pulgadas) por 37,5 cm (15 pulgadas) de los generos de no tejido que se tienen que evaluar.

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2. Portadores "rip-stop" de nailon 40 cm (16 pulgadas) por 40 cm (16 pulgadas).

3. Agua desionizada.

4. Agua Salada (o mezcla de Cloruro de Sodio y Cloruro de Magnesio).

5. 19 litros (5 Galones de U.S.) gasolina de grado regular (87 octano, sin plomo).

6. fragmented RCC de grano 16.

B. Procedimiento para preparar los paquetes de ensayo.

1. Diez muestras de cuadrados de 37,5 cm (15 pulgadas) por 37,5 cm (15 pulgadas) de cada genero se pesaron para determinar una Densidad de Area Total (TAD) de una muestra de genero.

2. Se determino el numero de estas muestras requerido para igualar una TAD de la muestra de 47,88 ± 0,02 Pa (1,00 lb/pie2 (PSF) +/- 0,02 PSF). Este numero se definio como el “Recuento de Capa”.

3. Se prepararon doce pilas de cuadrados de 37,5 cm (15 pulgadas) por 37,5 cm (15 pulgadas) preparados para cada genero. El numero de capas de 2 hojas de genero (o 4 hojas para el genero de la Muestra B) en cada pila fue el mismo que el “Recuento de Capas” y se mantuvo una orientacion consistente de las fibras en cada muestra (es decir, las fibras de la hoja superior en cada muestra apuntaban todas en la misma direccion).

4. Cuando las doce pilas tuvieron el requerido “Recuento de Capas”, se peso cada pila para determinar si se requena un ajuste en el “Recuento de Capas” para conseguir un paquete de ensayo de 47,88 Pa (1,00 PSF) nominal (paquete de disparo). Cualquier discrepancia en el numero de capas entre pilas se ajusto para tener doce pilas equivalentes de muestras de genero de 47,88 Pa (1,00 PSF).

5. Una vez que se formaron doce pilas equivalentes de capas de genero de 0,45 kg (1,00 lb), se inserto cada una en un portador "rip-stop" de nailon de 40 cm (16 pulgadas) por 40 cm (16 pulgadas). Se cosio el extremo abierto del portador para contener el paquete de ensayo. Se suturo en la esquina cada portador/paquete de ensayo.

6. Usando un marcador indeleble, se registraron todos los detalles de cada paquete de ensayo, incluyendo un unico identificador para cada paquete de ensayo sobre la superficie del portador. Los paquetes de ensayo se volvieron a pesar incluyendo el portador de nailon.

7. Se separaron los doce paquetes de ensayo en cuatro grupos de tres paquetes de ensayo: se uso un grupo como el control seco para ensayo de inmersion en agua salada; se uso otro grupo para ensayo de inmersion en agua salada; se uso otro grupo como el control seco para ensayo de inmersion en gasolina y se uso el grupo final para ensayo de inmersion en gasolina.

C. Inmersion en agua salada de 24 horas.

1. Se vertieron dos contenedores de 500 gramos completos de Sal Marina Morton en una bandeja de inmersion en agua salada, vada y limpia. Esta sal se cubrio con 26,5 litros (7 galones) de agua de grifo corriente limpia. Se lleno la bandeja a aproximadamente 7,62 cm (3 pulgadas) de sus 15,24 cm (6 pulgadas) de profundidad y se agito con una espatula hasta que toda la sal se disolvio. En vez de Sal Marina Morton se puede usar una disolucion de Cloruro de Sodio al 3,0% y Cloruro de Magnesio al 0,5% en agua del grifo.

2. Se selecciono una de las muestras del grupo disenado para ensayo de inmersion en agua salada y se verifico su peso seco para igualar el peso que se registro previamente.

3. La primera de las muestras de ensayo de inmersion en agua salada se sumergio completamente en la disolucion de agua salada. A intervalos de una hora, se sumergio un paquete de ensayo mas en la disolucion de agua salada.

4. Se sumergio una vez el primer paquete de ensayo en la disolucion de agua salada durante 24 horas, la muestra estuvo lista para ensayo baifstico.

D. Ensayo balfstico para inmersion en agua salada.

1. Se retiro el paquete de ensayo de la disolucion de agua salada, colgado por una esquina desde el armazon de secado y se dejo secar al aire durante 15 minutos.

2. Se transporto la muestra secada al aire al intervalo balfstico y se peso para registrar su peso humedo.

3. Se inserto la muestra en el armazon de montaje balfstico y se puso este montaje en el intervalo de disparo.

4. Se disparo una serie de fragmentos RCC de grano 16 en la muestra segun el metodo de ensayo MIL-STD-662E. La velocidad de los proyectiles se ajusto para conseguir una mezcla de penetraciones completas de la muestra y penetraciones parciales de la muestra. La velocidad de cada disparo se midio y se determino un V50 para la muestra

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usando herramientas de analisis estad^stico aceptadas.

5. Despues, se ensayo una de las muestras del grupo de control seco de acuerdo con las etapas 3 y 4 para comparacion.

6. Se continuaron las etapas anteriores para todas las muestras de ensayo de immersion en agua salada disenadas y muestras de control secas y se determino para cada una un V50.

E. Immersion en gasolina de 4 horas.

1. Se vertieron 19 litros (cinco Galones de U.S.) de gasolina de grado regular (octano 87, sin plomo) en la camara de immersion en gasolina.

2. Se selecciona una de las muestras del grupo disenado para ensayo de immersion en gasolina y se verifico su peso seco para igualar el peso que se registro previamente.

3. La primera de las muestras de ensayo de immersion en gasolina se sumergio completamente en la gasolina. A intervalos de una hora, se sumergio un paquete de ensayo mas en la gasolina.

4. Una vez que se sumergio el primer paquete de ensayo en la Camara de Immersion de Gasolina durante 4 horas, la primera muestra estuvo lista para ensayo balfstico.

F. Ensayo balfstico para immersion en gasolina.

1. Despues de 4 horas, se extrajo la primera muestra de la gasolina y se sujeto a una de las barras de montaje por la

parte superior de la camara. Se permitio que la muestra se secara al aire durante 15 minutos.

2. Despues de secado al aire durante de 15 minutos, se retiro la muestra de la barra de montaje y se puso en el

portador de transporte de immersion en gasolina y se cerro la tapadera.

3. Se transporto despues el portador al laboratorio de balfstica y se peso la muestra para registrar su peso humedo.

4. Se inserto la muestra en el armazon de montaje balfstico y se puso este montaje en el intervalo de disparo.

5. Se disparo una serie de fragmentos RCC de grano 16 en la muestra segun el metodo de ensayo MIL-STD-662E. La velocidad de los proyectiles se ajusto para conseguir una mezcla de penetraciones completas de la muestra y penetraciones parciales de la muestra. La velocidad de cada disparo se midio y se determino un V50 para la muestra usando herramientas de analisis estadfstico aceptadas.

6. Despues, se ensayo una de las muestras del grupo de control seco de acuerdo con las etapas 3 y 4 para comparacion.

7. Se continuaron las etapas anteriores para todas las muestras de ensayo de immersion en gasolina disenadas y muestras de control secas y se determino para cada una un V50.

G. Resultados

TABLA 2

ENSAYO DE INMERSION EN AGUA SALADA RCC DE GRANO 16

Ej.

Todas las muestras a 47,88 Pa (1,00 PSF) V50 m/s (pie/s) Retencion V50

Muestra Ensayo #1 #2 #3 Promedio

1

A Seco 627,3 (2.091) 625,5 (2.085) 641,1 (2.137) 631,2 (2.104)

Humedo 564,3 (1.881) 555,3 (1.851) 558,9 (1.863) 559,5 (1.865) 89%

2

B Seco 625,5 (2.085) 628,5 (2.095) 627,3 (2.091) 627,0 (2.090)

Humedo 487,5 (1.625) 491,7 (1.639) 504,9 (1.683) 494,71 (649) 79%

3

C Seco 603,6 (2.012) 624,9 (20.830) 627,6 (2.092) 618,6 (2.062)

Humedo 603,0 (2.010) 612,9 (2.043) 610,2 (2.034) 608,7 (2.029) 98%

4

D Seco 623,7 (2.079) 613,5 (2.045) 649,2 (2.164) 628,8 (2.096)

Humedo 626,7 (2.089) 607,2 (2.024) 643,8 (2.146) 625,8 (2.086) 100%

5

E Seco 651,3 (2.171) 633,0 (2.110) 626,7 (2.089) 636,9 (2.123)

Humedo 627,3 (2.091) 630,6 (2.102) 627,0 (2.090) 628,2 (2.094) 99%

6

F Seco NR NR NR NR

Humedo NR NR NR NR Buena*

7

G Seco 596,7 (1.989) 610,2 (2.034) 608,1 (2.027) 605,1 (2.017)

Humedo 612,6 (2.042) 614,1 (2.047) 623,7 (2.079) 616,8 (2.056) 102%

*Calculo.

Esta tabla muestra la excelente realizacion de la Muestra E frente al fragmento RCC de grano 16, ambos secos y despues de una immersion en agua salada de 24 horas.

TABLA 3

Ensayo de Inmersion en Gasolina RCC de grano 16

Ej.

Todas las muestras a 47,88 Pa (1,00 PSF) V50 m/s (pie/s) Retencion V50

Producto Ensayo #1 #2 #3 Promedio

8

A Seco Promedio historico 602.7 (2.009)

Humedo Ensayo limitado Bajo <90%

9

B Seco Promedio historico 609,6 (2.032)

Humedo Ensayo limitado Bajo <75%

10

C Seco 639,9 (2.133) 624,6 (2.082) 609,3 (2.031) 624,6 (2.082)

Humedo 605,7 (2.019) 618,3 (2.061) 626,1 (2.087) 616,8 (2.056) 99%

11

D Seco 596,4 (1.988) 646,5 (2.155) 624,0 (2.080) 622,2 (2.074)

Humedo 607,5 (2.025) 589,2 (1.964) 562,5 (1.875) 586,5 (1.955) 94%

12

E Seco 651,3 (2.171) 633,0 (2.110) 626,7 (2.089) 636,9 (2.123)

Humedo 612,9 (2.043) 600,6 (2.002) 597,0 (1.990) 603,6 (2.012) 95%

13

F Seco -

Humedo - **98%

14

G Seco 596,7 (1.989) 610,2 (2.034) 608,1 (2.027) 605,1 (2017)

Humedo - **98%

5 **Calculo

Esta tabla muestra la excelente realizacion de la Muestra E frente al fragmento RCC de grano 16, ambos secos y despues de una inmersion en gasolina de 4 horas.

10

TABLA 4

Ensayo de Fragmento FSP de grano 17

Todas las Muestras a 47, 88 Pa (1,00 PSF)

Vso (pie/s)

Producto

#1 #2 #3 #4 #5 Promedio

A

569,7 (1.899) 571,5 (1.905) 547,2 (1.824) 570,3 (1.901) 557,7 (1.859) 563,4 (1.878)

B

540,6 (1.802) 562,2 (1.874) 552,0 (1.840) 566,1 (1.887) - 555,3 (1.851)

C

557,7 (1.859) 573,6 (1.912) 573,3 (1.911) 585,6 (1.952) 576,6 (1.922) 573,3 (1.911)

D

584,4 (1.948) 578,1 (1.927) 576,0 (1.920) 585,9 (1.953) 576,6 (1.922) 580,2 (1.934)

E

591,3 (1.971) 596,1 (1.989) 600,3 (2.001) 592,2 (1.974) 594,9 (1.983) 595,2 (1.984)

F

603,9 (2.013) 598,8 (1.996) 611,4 (2.038) 592,5 (1.975) 590,1 (1.967) 599,4 (1.998)

G

570,0 (1.900) 554,1 (1.847) 579,9 (1.933) 573,6 (1.912) 576,9 (1.923) 570,9 (1.903)

Esta tabla muestra la excelente realizacion del Fragmento de la Muestra E relativo a productos similares y a generos de aramida de tejido.

TABLA 5

Ensayo de 9 mm

Todas las Muestras a 47,88 Pa (1,00 PSF)

V50 m/s (pie/s)

Producto

#1 #2 #3 #4 Promedio

A

506,4 (1.688) 514,8 (1.716) 522,3 (1.741) - 514,5 (1.715)

B

526,5 (1.755) 518,7 (1.729) 505,5 (1.685) - 516,9 (1.723)

C

500,7 (1.669) 506,7 (1.689) 507,0 (1.690) 501,3 (1.671) 504,0 (1.680)

D

513,0 (1.710) 504,3 (1.681) 509,7 (1.699) 522,0 (1.740) 512,4 (1.708)

E

511,2 (1.704) 507,3 (1.691) 517,2 (1.724) 516,6 (1.722) 513,0 (1.710)

F

464,4 (1.548) 491,7 (1.639) 455,4 (1.518) 458,4 (1.528) 467,4 (1.558)

G

472,5 (1.575) 459,0 (1.530) 473,7 (1.579) 457,5 (1.525) 465, 6 (1.552)

5

Esta tabla muestra la excelente realizacion de la bala de la Muestra E relativo a productos similares y generos de aramida de tejido.

TABLA 6

Flexibilidad Curvatura Circular Ensayo de Capas Unicas

Producto

#1 #2 #3 Fuerza Promedio (Newtons)

A

8,4 8,7 9,2 8,8

B

8,2 8,6 9,4 8,7

C

7,0 7,4 6,8 7,1

D

7,9 8,1 8,1 8,0

E

6,7 6,4 6,6 6,6

F

3,7 3,3 3,4 3,5

G

8,7 10,1 9,0 9,3

Esta tabla muestra la alta flexibilidad de la Muestra E cuando se compara a 10 productos de no tejido similares. El ensayo se realiza segun el metodo de ensayo de Curvatura Circular ASTM D4032.

TABLA 7

Ensayo de Resistencia al Despegue 2,5 cm (1")

Muestras a 47,88 Pa (1,00 PSF)

Datos en PLI de Ancho

#1 #2 #3 Promedios Producto

Producto

Carga Prom Carga Prom Carga Prom Carga Picos Repuntes

A

0,557 0,528 0,501 0,529 0,6441 122%

B

Promedio Historico de 2-3 Enlace 0,267 - -

C

1,297 0,803 0,557 0,886 1,0021 113%

D

1,032 1,067 1,558 1,219 1,3853 114%

E

2,031 1,863 2,13 2,008 2,132 106%

F

N/A N/A N/A N/A N/A N/A

G

N/A N/A N/A N/A N/A N/A

5

Esta tabla muestra el alto nivel y la consistencia de resistencia de la union entre capas de la Muestra E. Este ensayo no se aplica a generos de aramida de tejido.

Mientras la presente invencion se ha demostrado en particular y se ha descrito con referencia a realizaciones preferidas, sera facilmente apreciable por los expertos en la materia que se pueden realizar diversos cambios y 10 modificaciones sin apartarse del alcance de la invencion. Se desea que las reivindicaciones se interpreten para cubrir la realizacion descrita, esas alternativas que han sido discutidas anteriormente y todos los equivalentes a ello.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un genera resistente baKstico, de no tejido, que comprende una pluralidad de fibras dispuestas en un haz, estando dichas fibras unidas y formando un genero, teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) o mas y un modulo de traccion de aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o mas y

   5 teniendo dichas fibras un material aglutinante polimerico en las mismas que comprende un polfmero de caucho de nitrilo, siendo dicho aglutinante resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua y resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por uno o mas disolventes organicos, en el que el polfmero de caucho de nitrilo presenta un contenido en acrilonitrilo de desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 50 % en peso y cuyo material aglutinante polimerico comprende de aproximadamente 2% a aproximadamente 50% en peso 10 del genero.
2. 2. El genero resistente balfstico segun la reivindicacion 1, en el que dicho polfmero de caucho de nitrilo no es curado.
3. 3. El genero resistente balfstico segun la reivindicacion 1, en el que dicho polfmero de caucho de nitrilo comprende un terpolfmero de caucho de nitrilo.

   15 4. El genero resistente balfstico segun cualquier reivindicacion precedente, en el que dicho material

   aglutinante polimerico comprende una mezcla de un polfmero de caucho de nitrilo y un material que contiene fluor.
4. 5. El genero resistente balfstico segun cualquier reivindicacion precedente, en el que dicho material aglutinante polimerico comprende ademas al menos un tensioactivo.

   20 6. Un artraulo resistente balfstico formado de un genero resistente balfstico como se define en cualquiera de las

   reivindicaciones 1 a 5.
5. 7. Un metodo para producir un genero resistente baHstico, comprendiendo el metodo la etapa I) o etapa II), en el que:

   I) aplicar un material aglutinante polimerico sobre una pluralidad de fibras y despues formar un genero de no 25 tejido de dichas fibras; teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) o mas y

   un modulo de traccion de aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o mas; en el que dicho material aglutinante polimerico comprende un polfmero de caucho de nitrilo, siendo dicho aglutinante resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua y resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por uno o mas disolventes organicos, en el que el polfmero de caucho de nitrilo 30 presenta un contenido de acrilonitrilo de desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 50 % en peso y cuyo material aglutinante polimerico comprende de aproximadamente 2% a aproximadamente 50% en peso del genero u

   II) organizar una pluralidad de fibras en al menos una capa de fibras, combinando despues al menos una capa de fibras con un material aglutinante polimerico para formar un genero de no tejido; teniendo dichas fibras una

   35 tenacidad de aproximadamente 61,8 cN/tex (7 g/denier) o mas y un modulo de traccion de aproximadamente 1.324,5 cN/tex (150 g/denier) o mas; en el que dicho material aglutinante polimerico comprende un polfmero de caucho de nitrilo, siendo dicho aglutinante resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por agua y resistente a disolucion, penetracion y/o transpiracion por uno o mas disolventes organicos, en el que el polfmero de caucho de nitrilo presenta un contenido de acrilonitrilo de desde aproximadamente 15% en peso a aproximadamente 50 % en 40 peso y cuyo material aglutinante polimerico comprende de aproximadamente 2% a aproximadamente 50% en peso del genero.