ES2584985T3 - Cinta y productos que contienen la misma - Google Patents

Cinta y productos que contienen la misma Download PDF

Info

Publication number
ES2584985T3
ES2584985T3 ES11799407.9T ES11799407T ES2584985T3 ES 2584985 T3 ES2584985 T3 ES 2584985T3 ES 11799407 T ES11799407 T ES 11799407T ES 2584985 T3 ES2584985 T3 ES 2584985T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
tape
fibers
thickness
gpa
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES11799407.9T
Other languages
English (en)
Inventor
Roelof Marissen
Koen Putten Van
Antoon Maria Verspagen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DSM IP Assets BV
Original Assignee
DSM IP Assets BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DSM IP Assets BV filed Critical DSM IP Assets BV
Application granted granted Critical
Publication of ES2584985T3 publication Critical patent/ES2584985T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/04Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments in rectilinear paths, e.g. crossing at right angles
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04DTRIMMINGS; RIBBONS, TAPES OR BANDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D04D9/00Ribbons, tapes, welts, bands, beadings, or other decorative or ornamental strips, not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/12Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by the relative arrangement of fibres or filaments of different layers, e.g. the fibres or filaments being parallel or perpendicular to each other
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/04Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments in rectilinear paths, e.g. crossing at right angles
    • D04H3/045Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments in rectilinear paths, e.g. crossing at right angles for net manufacturing
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00Armour; Armour plates
    • F41H5/02Plate construction
    • F41H5/04Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0471Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers
    • F41H5/0485Layered armour containing fibre- or fabric-reinforced layers all the layers being only fibre- or fabric-reinforced layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/055 or more layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/20All layers being fibrous or filamentary
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0253Polyolefin fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54Yield strength; Tensile strength
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24612Composite web or sheet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

Una cinta fibrosa que comprende fibras poliméricas fundidas, teniendo dicha cinta fibrosa un grosor de cinta y una anchura de cinta y estando caracterizada por un coeficiente de variación (CV) del grosor de cinta en toda la anchura de cinta de como máximo el 6%, medido utilizando el método indicado en la descripción.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Cinta y productos que contienen la misma
La presente invencion se refiere a una cinta fibrosa que comprende fibras polimericas fundidas juntas. La invencion tambien se refiere a un proceso para fabricar la cinta y a distintos productos que contienen la cinta.
Cintas fibrosas que comprenden fibras polimericas fundidas juntas son conocidas por ejemplo a partir del documento WO 2009/0056286, en el que se ha descrito una cinta preparada alineando fibras de una manera unidireccional y fundiendo mecanicamente las fibras adyacentes. La fusion mecanica de fibras adyacentes es llevada a cabo dispersando las fibras, de tal manera que hay al menos algun solapamiento entre fibras adyacentes, y comprimiendo las fibras a alta presion y por debajo de la temperatura de fusion de las fibras. En los ejemplos del documento WO 2009/0056286 laminas de multiples capas son realizadas enrollando filamentos alrededor de una placa receptora, haciendo girar la placa receptora y enrollando una capa consecutiva de fibras, de tal manera que la direccion de la fibra en una capa consecutiva forma un angulo de 90 grados respecto a la direccion de la fibra en una capa anterior. Las fibras en la estructura de multiples capas son entonces fundidas mecanicamente insertando la placa receptora enrollada con varias capas de filamentos en una prensa hidraulica.
Aunque las cintas fibrosas producidas de acuerdo con el documento WO 2009/0056286 son cintas de alta calidad y relativamente planas, las propiedades de estas cintas pueden aun ser mejoradas adicionalmente. En particular se ha observado que el grosor de las cintas producidas de acuerdo con el documento WO 2009/0056286 muestra variaciones de grosor en toda la anchura de la cinta y que estas variaciones de grosor pueden afectar perjudicialmente al rendimiento de las cintas.
Un proposito de la presente invencion puede ser por lo tanto producir una cinta fibrosa que tiene una longitud y un grosor, presentando el grosor de dicha cinta menos variaciones en toda la anchura de la cinta.
La invencion proporciona una cinta fibrosa que comprende fibras polimericas fundidas, teniendo dicha cinta fibrosa un grosor de cinta y una anchura de cinta y estando caracterizada por un coeficiente de variacion (CV) del grosor de la cinta en toda la anchura de la cinta como maximo del 6%.
Se ha observado que el grosor de la cinta fibrosa de la invencion muestra menos variaciones a lo largo de la anchura de la cinta. Tambien se ha observado que podrfa mejorarse el rendimiento de las cintas de la invencion en distintos arrfculos que comprenden las mismas. En particular se ha observado que las cintas de la invencion pueden tener un rendimiento aumentado cuando son utilizadas en productos antibalfsticos en comparacion con cintas fibrosas conocidas.
Preferiblemente, el CV del grosor de cinta de las cintas de la invencion es como maximo el 5%, mas preferiblemente como maximo el 4%, aun mas preferiblemente como maximo el 3%, mas preferiblemente como maximo el 2%. A conocimiento de los inventores, cintas fibrosas que tienen tal CV bajo nunca se fabricaron hasta ahora.
Por el termino “cinta fibrosa” se entiende aqrn una cinta obtenida por el proceso en el que se utilizan cintas polimericas como un material precursor. Una cinta fibrosa es estructuralmente diferente de una cinta no fibrosa, que es obtenida usualmente comprimiendo polvos polimericos o soluciones de hilatura o fusiones de polvos polimericos, por que cuando una seccion transversal de una cinta fibrosa es observada con un microscopio, se pueden identificar lfmites de las fibras precursoras fundidas en la cinta.
Por el termino “cinta fibrosa que comprenden fibras polimericas fundidas” se entiende aqrn una cinta que comprende fibras polimericas contiguas teniendo cada fibra polimerica una longitud de fibra, en la que las fibras polimericas contiguas son fundidas unas con otras sobre una longitud contigua. Preferiblemente, la longitud contigua es al menos el 50% de la longitud de las fibras, mas preferiblemente al menos el 70%, mas preferiblemente al menos el 90%. Mas preferiblemente, la longitud contigua de las fibras polimericas es aproximadamente la misma que la longitud de las fibras. La longitud contigua sobre la que son fundidas fibras polimericas contiguas unas con otras es una medida del grado de fusion de las fibras. El grado de fusion de las fibras puede ser ajustado como se detallara en lo sucesivo y la longitud contigua puede ser medida con un microscopio provisto preferiblemente con una profundidad de campo ajustable y/o con un dispositivo potenciador de contraste. La diferencia entre dos fibras fundidas (al menos parcialmente) y dos fibras no fundidas es que las fibras fundidas son obstaculizadas para moverse una con respecto a la otra sobre la parte fundida que mantiene las fibras en contacto fritimo.
Por cinta se entiende aqrn un cuerpo alargado que tiene una anchura y un grosor y una relacion de aspecto en seccion transversal, es decir la relacion de anchura a grosor, preferiblemente al menos de 5:1, mas preferiblemente al menos de 20:1, aun mas preferiblemente al menos de 100:1 e incluso aun mas preferiblemente al menos de 1000:1. La anchura de la cinta fibrosa esta preferiblemente entre 1 mm y 2000 mm, mas preferiblemente entre 10 mm y 1800 mm, aun mas preferiblemente entre 30 mm y 1600 mm, incluso aun mas preferiblemente entre 50 mm y 1400 mm y mas preferiblemente entre 70 mm y 1200 mm. La cinta fibrosa tiene preferiblemente un grosor de entre 1 pm y 200 pm y mas preferiblemente de entre 5 pm y 100 pm. Por anchura se entiende aqrn la dimension mas grande entre dos puntos en el perfmetro de una seccion transversal de la cinta, siendo dicha seccion transversal perpendicular en la longitud de la cinta. Por grosor se entiende aqrn una distancia entre dos puntos en el perfmetro de dicha seccion transversal, siendo dicha
2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
distancia perpendicular en la anchura de la cinta. La anchura y el grosor de una cinta pueden ser medidos de acuerdo con metodos conocidos en la tecnica, por ejemplo con la ayuda de una regla y un microscopio o un micrometro, respectivamente.
Por fibra se entiende aqrn un cuerpo alargado que tiene una longitud mucho mayor que sus dimensiones transversales. Una fibra puede tener una seccion transversal redondeada regular, por ejemplo ovalada o circular, o una seccion transversal irregular; por ejemplo lobulada, en forma de C o en forma de U. Las fibras pueden tener longitudes continuas, conocidas en la tecnica como filamentos, o longitudes discontinuas, conocidas en la tecnica como fibras cortadas. Las fibras cortadas son obtenidas comunmente cortando o rompiendo por estiramiento filamentos. Un hilo para el proposito de la invencion es un cuerpo alargado que contiene muchas fibras. Preferiblemente, la fibra tiene una relacion de aspecto en seccion transversal, la relacion de la dimension mas grande entre dos puntos en el penmetro de una seccion transversal de la fibra y la dimension mas pequena entre dos puntos en el mismo penmetro de menos de 5:1, mas preferiblemente como maximo de 3:1.
Ejemplos de fibras polimericas adecuadas para la presente invencion incluyen pero no estan limitados a fibras fabricadas a partir de poliamidas y poliaramidas, por ejemplo poli(p-fenilentereftalamida) (conocido como Kevlar®); poli(tetrafluoretileno) (PTFE); poli{2,6-diimidazo-[4,5b-4',5'e]piridinileno-1,4(2,5-dihidroxi)fenileno} (conocido como M5); poli(p-fenileno-2, 6-benzobisoxazol) (PBO) (conocido como Zylon®); poli(hexametilenadipamida) (conocido como nailon 6,6), poli(4-acido aminobutrnco) (conocido como nailon 6); poliesteres, por ejemplo poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), y poli(1,4 ciclohexilidendimetilentereftalato), alcoholes de polivinilo; polfmeros de cristal ifquido termotropicos (LCP) como se conoce a partir de por ejemplo el documento US 4.384.016; poliolefinas por ejemplo homopolfmeros y copolfmeros de polietileno y/o polipropileno; y combinaciones de los mismos.
Pueden obtenerse buenos resultados cuando las fibras polimericas son fibras de poliolefina, mas preferiblemente fibras de polietileno. Fibras de polietileno preferidas son fibras de polietileno de peso molecular alto o ultra alto ([U]HMWPE). Fibras de polietileno pueden ser fabricadas por cualquier tecnica conocida, preferiblemente por una fusion o un proceso de hilatura de gel. La mayona de las fibras preferidas son fibras UHMWPE hiladas de gel, por ejemplo las vendidas por DSM Dyneema, NL bajo el nombre de Dyneema®. Si se utiliza un proceso de hilatura por fusion, el material de partida de polietileno utilizado para la fabricacion del mismo tiene preferiblemente un peso molecular medio entre 20.000 y 600.000 g/mol, mas preferiblemente entre 60.000 y 200.000 g/mol. Un ejemplo de un proceso de hilatura por fusion se ha descrito en el documento EP 1.350.868 incorporado aqrn como referencia. Si el proceso de hilatura de gel es utilizado para fabricar dichas fibras, preferiblemente se utiliza un UHMWPE con una viscosidad intrrnseca (IV) preferiblemente al menos de 3 dl/g, mas preferiblemente al menos de 4 dl/g, y mas preferiblemente al menos de 5 dl/g. Preferiblemente la IV es como maximo de 40 dl/g, mas preferiblemente como maximo de 25 dl/g, mas preferiblemente como maximo de 15 dl/g. Preferiblemente, el UHMWPE tiene menos de 1 cadena lateral por cada 100 atomos de C, mas preferiblemente menos de 1 cadena lateral por cada 300 atomos de C. Preferiblemente las fibras UHMWPE son fabricadas de acuerdo con un proceso de hilatura de gel como se ha descrito en numerosas publicaciones, que incluyen los documentos EP 0205960 A, EP 0213208 A1, US 4413110, GB 2042414 A, GB-A-2051667, EP 0200547 B1, EP 0472114 B1, WO 01/73173 A1, EP 1.699.954 y en “Advanced Fiber Spinning Technology” ("Tecnologfa Avanzada de Hilatura de Fibra”), Ed. T. Nakajima, Woodhead Publ. Ltd (1994), ISBN 185573 182 7.
La resistencia a la traccion de las fibras polimericas es preferiblemente al menos de 1,2 GPa, mas preferiblemente al menos de 2,5 GPa, mas preferiblemente al menos de 3,5 GPa. El modulo de traccion de las fibras polimericas es preferiblemente al menos de 5 GPa, mas preferiblemente al menos de 15 GPa, mas preferiblemente al menos de 25 GPa. Los mejores resultados se obtuvieron cuando las fibras polimericas eran fibras UHMWPE que tienen una resistencia a la traccion al menos de 2 GPa, mas preferiblemente al menos de 3 GPa y un modulo de traccion preferiblemente al menos de 50 GPa, mas preferiblemente al menos de 90 GPa, mas preferiblemente al menos de 120 GPa.
La resistencia a la traccion de la cinta de la invencion es preferiblemente al menos de 1 GPa, mas preferiblemente al menos de 2 GPa, mas preferiblemente al menos de 3 GPa. El modulo de traccion de la cinta de la invencion es preferiblemente al menos de 60 GPa, mas preferiblemente al menos de 80 GPa, mas preferiblemente al menos de 100 GPa, mas preferiblemente al menos de 120 GPa. Conseguir tales propiedades mecanicas impactantes para la cinta de la invencion fue una sorpresa para los inventores como es conocido en la tecnica ya que mejorar las caractensticas dimensionales se produce usualmente a expensas de propiedades mecanicas.
Se observo ademas que las propiedades mecanicas de la cinta de la invencion son similares a las propiedades mecanicas de las fibras utilizadas para la fabricacion de la misma. Esto resulto tambien una sorpresa ya que hasta ahora las propiedades mecanicas de cintas fabricadas a partir de fibras polimericas eran usualmente mucho menores que las de las fibras polimericas. Preferiblemente, la resistencia a la traccion de la cinta de la invencion es menor que la resistencia a la traccion de las fibras polimericas utilizadas para la fabricacion de las mismas con como maximo el 20%, mas preferiblemente como maximo el 10%, mas preferiblemente como maximo el 5%. Preferiblemente, el modulo de traccion de la cinta de la invencion es inferior que el modulo de traccion de las fibras polimericas utilizadas para la fabricacion de la misma con como maximo el 20%, mas preferiblemente como maximo el 10%, mas preferiblemente como maximo el 5%. Si una pluralidad de fibras polimericas con distintas resistencias y modulos de traccion son utilizadas para fabricar la cinta de la invencion, la resistencia o modulo de traccion de las fibras polimericas que han de
3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ser consideradas son una resistencia y modulo de traccion medios de las distintas fibras polimericas.
La invencion se refiere ademas a un proceso para la fabricacion de las cintas de la invencion, que comprende las operaciones de:
a) proporcionar una pluralidad de fibras polimericas que tienen una temperature de fusion Tm;
b) formar una capa que comprende una red de fibras polimericas;
c) introducir la capa en un distancia de agarre de una calandria y calandrar dicha capa con una lmea de presion de calandrado de al menos 100 N/mm, a una temperatura por debajo de Tm de las fibras polimericas para formar una cinta que comprende fibras polimericas fundidas; y
d) enfriar la cinta preferiblemente a la temperatura ambiente.
Se ha observado que con el proceso de la invencion, se puede obtener una cinta que tiene variaciones de grosor reducidas en comparacion con cintas fibrosas conocidas.
Preferiblemente, en la operacion a) del proceso de la invencion, la pluralidad de fibras polimericas estan agrupadas juntas en al menos un hilo, mas preferiblemente en una pluralidad de hilos que puede ser trenzados o sin trenzar.
Las fibras polimericas estan caracterizadas en general por una temperatura de fusion Tm. La temperatura de fusion puede ser determinada como se conoce comunmente en la tecnica por DSC en un instrumento DSC-7 PerkinElmer de compensacion de energfa que es calibrado con indio y estano con una tasa de calentamiento de 10 °C/min. Para el calibrado (dos puntos de calibrado de temperatura) del instrumento DSC-7 se han utilizado aproximadamente 5 mg de indio y aproximadamente 5 mg de estano, ambos pesados con al menos dos cifras decimales. El indio es utilizado tanto para calibrar la temperatura como el flujo de calor; el estano es utilizado solo para calibrar la temperatura. En el caso de que se utilice una pluralidad de distintas fibras polimericas que tienen diferentes temperaturas de fusion, por temperatura de fusion se entiende aqrn la mas alta de las temperaturas de fusion de las distintas fibras polimericas.
De acuerdo con el proceso de la invencion, en la operacion b) las fibras polimericas estan formadas en una red de fibras. Por red se quiere decir aqrn fibras dispuestas en configuraciones de distintos tipos. Por ejemplo, la pluralidad de fibras polimericas puede estar formada en una configuracion de fieltro, de tejido de punto o tejida por hilatura, por ejemplo sencilla, de cesta, de saten, de pata de gallo; o en una configuracion no tejida que puede comprender fibras orientadas aleatoriamente u ordenadas tal como dispuestas en agrupaciones paralelas. La red de fibras mas preferida es una red unidireccional en la que una mayona de fibras, por ejemplo al menos 50% en masa, mas preferiblemente al menos 75% en masa, aun mas preferiblemente al menos 95% en masa, mas preferiblemente aproximadamente 100% en masa de la masa total de fibras que forman la red, esta dispuesta para discurrir sustancialmente en paralelo a lo largo de una direccion comun.
El grosor de la capa que comprende la red de fibras polimericas es elegido preferiblemente para que se produzca, despues de la operacion de calandrado d), el grosor deseado de la cinta.
Preferiblemente, el proceso de la invencion comprende una operacion adicional b1) en la que las fibras polimericas son precalentadas por debajo de su Tm, antes o despues de ser utilizadas para formar la capa que comprende la red de fibra. El precalentamiento de las fibras polimericas puede llevarse a cabo manteniendo las fibras durante un tiempo de permanencia en un conjunto de horno a una temperatura de precalentamiento. Preferiblemente, la temperatura de precalentamiento esta entre Tm y Tm -15 °C, mas preferiblemente entre Tm y Tm -10 °C, mas preferiblemente entre Tm y Tm - 5 °C. El tiempo de permanencia esta preferiblemente entre 2 y 100 segundos, mas preferiblemente entre 5 y 60 segundos, mas preferiblemente entre 10 y 30 segundos.
En la operacion c) del proceso de la invencion, la capa que comprende la red de fibras polimericas es introducida en la distancia de agarre de una calandria para calandrar. Preferiblemente, dicha capa es introducida en dicha distancia de agarre con una velocidad en lmea de al menos 1 m/min, mas preferiblemente de al menos 2 m/min, mas preferiblemente de al menos 3 m/min. Preferiblemente la presion de lmea utilizada para el calandrado, tambien llamada aqrn antes y despues como la presion de lmea de calandrado, es al menos 100 N/mm, es mas preferiblemente al menos 100 N/mm, aun mas preferiblemente al menos 300 N/mm, y mas preferiblemente al menos 500 N/mm. Se ha observado que cuanto mayor es la presion de lmea, mayor es el grado de fusion de las cintas. Es comunmente conocido en la tecnica que una calandria comprende al menos dos rodillos de calandrado que giran en sentido contrario que forman una distancia de agarre, por ejemplo donde hacen tope uno con el otro, siendo mantenida constante dicha distancia de agarre aplicando una fuerza de cierre, preferiblemente constante, sobre dichos rodillos. La fuerza de cierre es medida usualmente por un medidor de fuerza. La presion de la lmea de calandrado puede por lo tanto ser determinada facilmente dividiendo la fuerza de cierre como es medida por el medidor de fuerza por la anchura de la capa que comprende la red de fibras.
El proceso de calandrado es llevado a cabo preferiblemente a una temperatura por debajo de la Tm de las fibras polimericas, mas preferiblemente entre Tm y Tm - 15 °C, aun mas preferiblemente entre Tm y Tm - 10 °C, mas preferiblemente entre Tm y Tm - 5 °C. La temperatura a la que se leva a cabo el proceso de calandrado puede ser
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
ajustada utilizando rodillos de calandrado calentados. El experto en la tecnica puede determinar la temperature a la que el proceso de calandrado tiene lugar por experimentacion de rutina. Dicha temperature esta influenciada principalmente por el diametro de los rodillos de calandrado, la temperature a la que las fibras polimericas son precalentadas, si es aplicable, y la velocidad en ftnea. Preferiblemente, se utilizan rodillos de calandrado que tienen un diametro de entre 100 mm y 1000 mm, mas preferiblemente entre 200 mm y 700 mm, mas preferiblemente entre 300 mm y 500 mm. El experto en la tecnica sabe que cuanto mayor es la temperatura a la que son calentados los rodillos de calandrado y mayor es el diametro de dichos rodillos de calandrado, pueden ser utilizadas mayores velocidades de ftnea.
En una realizacion preferida, el proceso de la invencion comprende las operaciones de:
a) proporcionar una pluralidad de fibras polimericas, preferiblemente fibras de polietileno, mas preferiblemente fibra de UHMWPE, teniendo dichas fibras una temperatura de fusion Tm;
b) alinear y dispersar unidireccionalmente la pluralidad de fibras polimericas para formar una capa de fibras polimericas contiguas y alineadas unidireccionalmente;
b1) precalentar las fibras polimericas antes y/o despues de llevar a cabo la operacion b) a una temperatura por debajo de Tm preferiblemente a una temperatura de entre 130 °C y 150 °C, mas preferiblemente a una temperatura de entre 135 °C y 149 °C, y mas preferiblemente a una temperatura de entre 140 °C y 147 °C;
c) introducir la capa de fibras polimericas contiguas y alineadas unidireccionalmente a un distancia de agarre de una calandria a una velocidad en ftnea de al menos 3 m/min y calandrar dicha capa con una presion en ftnea de calandrado de al menos 500 N/mm, a una temperatura por debajo de Tm preferiblemente a una temperatura de entre 140 °C y 150 °C, mas preferiblemente a una temperatura de entre 145 °C y 149 °C, para formar una cinta que comprende fibras polimericas fundidas; y
d) enfriar la cinta preferiblemente a la temperatura ambiente.
En las operaciones d) mencionadas anteriormente, las cintas son enfriadas de tal manera que la temperatura de las cintas es reducida en al menos 25 °C, preferiblemente las cintas son enfriadas a temperatura ambiente.
La alineacion unidireccional de fibras polimericas puede ser conseguida a traves de distintas tecnicas estandar conocidas en la tecnica que son capaces de producir filas sustancialmente rectas de fibras alienadas unidireccionalmente, de tal manera que fibras adyacentes se solapan y preferiblemente no hay espacio sustancialmente entre ellas. Un ejemplo de tal tecnica esta descrito en el documento Wo 2009/0056286 incluido aqrn como referencia, en el que una capa que comprende fibras polimericas contiguas y alineadas unidireccionalmente puede ser formada adecuadamente alimentando una fibra de poftmero desde un puesto de desenrollado bajo tension, a traves de un medio de alineacion, por ejemplo una urdimbre seguida por una pluralidad de barras dispersoras.
La tension aplicada en las fibras polimericas es preferiblemente no mas del 50%, mas preferiblemente no mas del 20% de la resistencia a la traccion de las fibras polimericas calculada a temperatura ambiente. En una realizacion preferida, la tension en las fibras antes de la calandria es al menos de 0,3 cN/dtex. Preferiblemente la tension en las fibras antes de la calandria es como maximo de 10,0 cN/dtex, mas preferiblemente la tension en las fibras antes de la calandria es como maximo de 3,0 cN/dtex. En otra realizacion preferida, la tension en las fibras despues de la calandria es al menos de 0,3 cN/dtex, mas preferiblemente al menos de 0,5 cN/dtex, y mas preferiblemente al menos de 0,7 cN/dtex. Preferiblemente la tension en las fibras despues de la calandria es como maximo de 10,0 cN/dtex, mas preferiblemente como maximo de 3,0 cN/dtex. Todavfa en otra realizacion preferida, la tension en las fibras antes y la tension en la fibras despues de la calandria es al menos de 0,3 cN/dtex, y es como maximo 10,0 cN/dtex, mas preferiblemente como maximo 3,0 cN/dtex, por lo que la tension en las fibras despues de la calandria es mayor que la tension en las fibras antes de la calandria.
Preferiblemente, las fibras polimericas utilizadas para obtener la capa que comprende fibras polimericas contiguas y alineadas unidireccionalmente, estan agrupadas en una pluralidad de hilos, teniendo cada hilo un tftulo de preferiblemente al menos de 220 dtex, mas preferiblemente al menos de 880 dtex, mas preferiblemente al menos de 1760 dtex. Preferiblemente, dichos hilos tienen un tftulo preferiblemente como maximo de 20000 dtex, mas preferiblemente como maximo de 10000 dtex, mas preferiblemente como maximo 7000 dtex. Preferiblemente, los hilos son dispersados con un recuento de urdimbre al menos de 0,3 hilos/cm, mas preferiblemente al menos de 1,5 hilos/cm, y mas preferiblemente al menos de 5 hilos/cm. Preferiblemente, dicho recuento de urdimbre es como maximo de 25 hilos/cm, mas preferiblemente como maximo de 20 hilos/cm, mas preferiblemente como maximo de 15 hilos/cm.
Preferiblemente, el grosor de la capa que comprende fibras polimericas contiguas y alineadas unidireccionalmente es al menos de 1,0, mas preferiblemente al menos de 1,3, mas preferiblemente al menos de 1,5 veces el grosor de una fibra polimerica individual. Si se utilizan fibras polimericas con grosores diferentes, por el grosor de una fibra individual se entiende aqrn un grosor medio de las fibras utilizadas. Preferiblemente, el grosor maximo de dicha capa es inferior a 20, mas preferiblemente inferior a 10, aun mas preferiblemente inferior a 5 y mas preferiblemente inferior a 3 veces el grosor de una fibra polimerica individual.
Preferiblemente, el proceso de la invencion comprende ademas despues de la operacion de calandrado c) y
5
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
preferiblemente antes de la operacion de enfriamiento d) otra operacion de estirado c1) en la que la cinta es estirada a una relacion de estiramiento al menos de 1,1, mas preferiblemente al menos de 1,5, y mas preferiblemente al menos de 1,8. Se ha observado que con la operacion de estirado adicional c1) se pueden obtener cintas fibrosas que tienen otras propiedades mejoradas.
En una realizacion preferida, el proceso de la invencion comprende una segunda operacion de calandrado c') llevada a cabo preferiblemente bajo las mismas condiciones de calandrado de la operacion c). Si el proceso de la invencion tambien comprende la operacion de estirado adicional c1) la operacion c') puede ser llevada a cabo antes o despues, preferiblemente despues de, la operacion c1). Tambien antes de llevar a cabo la operacion c') la cinta fibrosa tambien puede ser precalentada, preferiblemente a una temperatura de precalentamiento por debajo de la Tm de las fibras polimericas. Despues de la segunda operacion de calandrado c'), el proceso de la invencion puede comprender ademas una operacion de estirado adicional c'1) en la que la cinta es estirada a una relacion de estirado al menos de 1, mas preferiblemente al menos de 2, mas preferiblemente al menos de 3. Se ha observado que el proceso de acuerdo con esta realizacion de la invencion proporciona cintas fibrosas con aun otras propiedades mejoradas.
El proceso de la presente invencion permite ademas que se hagan cintas que nunca antes estuvieron disponibles, es
decir cintas con una combinacion unica de propiedades mecanicas. Mas espedficamente la presente invencion permite
cintas de UHMWPE con una resistencia a la traccion y una relacion de resistencia a la traccion/modulo de traccion al
2 J
menos de 2,6 GPa y como maximo de 3,25*10 , respectivamente. Mas preferiblemente estas nuevas cintas tienen una resistencia a la traccion y una relacion de resistencia a la traccion/modulo de traccion al menos de 2,7 GPa y como maximo de 2,5*10-2, y mas preferiblemente estas nuevas cintas tienen una resistencia a la traccion y una relacion de resistencia a la traccion/modulo de traccion al menos de 2,9 GPa y como maximo de 2,2*10-2. Tales cintas producen un rendimiento excelente cuando son utilizadas en la fabricacion de productos antibalfsticos. Tal alto rendimiento es inesperado en el campo de los productos antibalfsticos. De acuerdo con la teona de Cunnif, que es generalmente aplicada y a la que se hace referencia en el desarrollo de productos antibalfsticos, unas buenas prestaciones antibalfsticas requieren una resistencia alta combinada con un modulo bajo; o para una resistencia constante dicta que el mejor rendimiento es obtenido cuando el modulo es bajo. Las nuevas cintas de la presente invencion no obedecen este principio y muestran aun unas prestaciones antibalfsticas sorprendentemente altas.
La invencion se refiere ademas a productos que comprenden las cintas fibrosas de la invencion. En particular, la invencion se refiere a un panel que comprende una pila de dos o mas laminas que comprenden monocapas que contienen las cintas fibrosas de la invencion, comprendiendo preferiblemente dichas monocapas un tejido que contiene dichas cintas, conteniendo preferiblemente dichas monocapas cintas fibrosas alineadas unidireccionalmente, conteniendo mas preferiblemente dichas monocapas una tela de tejido de cintas fibrosas. Las monocapas tambien pueden contener un aglutinante. El proposito del aglutinante puede ser mantener dichas cintas en su lugar con el fin de mejorar la facilidad de funcionamiento de las monocapas o laminas que comprenden las mismas. Se han descrito aglutinantes adecuados por ejemplo en los documentos EP 0191306 B1, EP 1170925 A1, EP 0683374 B1 y EP 1144740 A1. Se ha observado que se pueden obtener buenos resultados cuando las monocapas o las laminas o el panel estan libres de cualquier aglutinante o de cualquier otro material cuyo proposito sea mantener la cintas fibrosas juntas.
La fusion mecanica es conseguida preferiblemente bajo una combinacion de presion, temperatura y tiempo lo que da como resultado sustancialmente una union sin fusion. Preferiblemente, no hay union por fusion detectable como la detectada por DSC (10 °C/min). Se han detectado medios de union por fusion no detectables que tienen un efecto endotermico no visible coherente con fibras recristalizadas parcialmente fundidas, cuando la muestra es analizada por triplicado. Se ha encontrado que la aplicacion de presiones altas a una temperatura adecuadamente por debajo del punto de fusion de la fibra da como resultado que hay presente una cantidad no detectable de fibras recristalizadas fundidas, que es coherente con la ausencia sustancial de union por fusion.
Por una monocapa que contiene cintas fibrosas alineadas unidireccionalmente se entiende aqrn que una mayona de las cintas fibrosas en la monocapa, por ejemplo al menos 70% en masa de la masa total de cintas fibrosas en dicha monocapa, mas preferiblemente al menos 90% en masa, mas preferiblemente alrededor del 100% en masa, discurren a lo largo de una direccion comun. Preferiblemente, la direccion de las cintas fibrosas en una monocapa forma un angulo a con respecto a la direccion de la fibra en una monocapa adyacente, por lo que a esta preferiblemente entre 5 y 90°, mas preferiblemente entre 45 y 90°, y mas preferiblemente entre 75 y 90°.
Preferiblemente, el panel de la invencion es comprimido a una temperatura por debajo de la Tm de las fibras polimericas, mas preferiblemente a una temperatura de entre dicha Tm y Tm - 30 °C y con una presion al menos de 100 bar, mas preferiblemente al menos de 150 bar, para obtener un panel ngido.
La invencion se refiere ademas a una armadura que comprende el panel de la invencion. Ejemplos de armaduras incluyen pero no estan limitados a cascos, corazas, carrocenas para vehfculos y puertas para vehfculos.
La presente invencion se refiere ademas a un producto para aplicaciones de automocion (piezas de automoviles, etc.), aplicaciones mantimas (barcos, botes, paneles, etc.), aplicaciones aeroespaciales (aviones, helicopteros, paneles, etc.), aplicaciones de defensa/proteccion de la vida (proteccion balfstica, armadura, chalecos balfsticos, escudos, cascos balfsticos, proteccion balfstica para vehfculos, etc.), aplicaciones arquitectonicas (ventanas, puertas, (pseudo-)paredes,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
puertas de carga, paredes de carga, "radomos", escudos, etc.), en las que dicho producto contiene las cintas o el panel de la invencion.
La invencion sera ademas explicada con la ayuda de los ejemplos siguientes sin que sin embargo este limitada a los mismos.
METODOS DE MEDICION
• La resistencia a la flexion de un panel es medida de acuerdo con ASTM D790-07. Para adaptarse a distintos grosores del panel, las mediciones son realizadas de acuerdo con el parrafo 7.3 de ASTM D790-07 adoptando una carga y un radio de nariz de soporte que son dos veces el grosor del artfculo y una relacion de alcance a profundidad de 32.
• La densidad de area (AD) se determino midiendo el peso de una muestra de preferiblemente 0,4 m x 0,4 m con un error de 0,1 g.
• La viscosidad intrrnseca (IV) para polietileno es determinada de acuerdo con el metodo PCT-179 (Hercules Inc. Rev. 29 de Abril de 1982), o alternativamente ASTM D-1601, a 135 °C en decalina, siendo el tiempo de disolucion de 16 horas, con DBPC como antioxidante en una cantidad de 2 g/l de solucion, extrapolando la viscosidad como medida en diferentes concentraciones a concentracion cero.
• Las cadenas laterales en una muestra de polietileno o de UHMWPE son determinadas por FTIR en una pelfcula moldeada por compresion de 2 mm de grosor cuantificando la absorcion a 1375 cm-1 que utiliza una curva de calibrado basada en mediciones NMR (como por ejemplo en el documento EP 0 269 151).
• Las propiedades de traccion, es decir resistencia y modulo, de fibras se determinaron en hilos de multiples filamentos como se ha especificado en ASTM D885m, utilizando una longitud de calibre nominal de la fibra de 500 mm, una velocidad de cruceta de 50%/min y sujeciones Instron 2714, de tipo Fiber Grip D5618C. Para el calculo de la resistencia mecanica, las fuerzas de traccion medidas son divididas por el tftulo, como se ha determinado pesando 10 metros de fibra; valores en GPa son calculados asumiendo la densidad natural del polfmero, por ejemplo para UHMWPE es 0,97 g/cm3.
• Las propiedades de traccion de cintas: resistencia a la traccion, modulo de traccion y elongacion hasta rotura han sido definidas y determinadas a 25 °C en cintas de una anchura de 2 mm como se ha especificado en ASTM D882, utilizando una longitud de calibre nominal de la cinta de 440 mm, una velocidad de cruceta de 50 mm/min.
• La temperatura de fusion (tambien denominada como punto de fusion) de una fibra polimerica o cinta fibrosa es determinada por DSC en un instrumento DSC-7 PerkinElmer de compensacion de energfa que es calibrado con indio y estano con una tasa de calentamiento de 10 °C/min. Para el calibrado (dos puntos de calibrado de temperatura) del instrumento DSC-7 se han utilizado aproximadamente 5 mg de indio y aproximadamente 5 mg de estano, ambos pesados con al menos dos cifras decimales. El indio es utilizado tanto para calibrar la temperatura como el flujo de calor; el estano es utilizado solo para calibrar la temperatura.
El bloque de horno del DSC-7 es enfriado con agua, con una temperatura de 4 °C. Esto es realizado para proporcionar una temperatura de bloque constante, lo que da como resultado puntos de referencia mas estables y mejor estabilidad de temperatura de la muestra. La temperatura del bloque de horno debena ser estable durante al menos una hora antes del inicio del primer analisis.
La muestra es tomada de tal manera que se consigue una seccion transversal representativa de las superficies de fibras perifericas adyacentes de fibras adyacentes que puede ser vista de forma adecuada a traves de un microscopio con luz. La muestra es cortada en pequenas piezas de 5 mm de anchura maxima y longitud para conseguir un peso de la muestra de al menos aproximadamente 1 mg (+/- 0,1 mg).
La muestra es colocada en una bandeja de muestra DSC de aluminio (50 pl), que esta cubierta con una tapa de aluminio (lado superior redondeado) y a continuacion cerrada hermeticamente. En la bandeja de muestra (o en la tapa) debe ser perforado un pequeno agujero para evitar la formacion de presion (que conduce a la deformacion de la bandeja y por lo tanto a un peor contacto termico).
Esta bandeja de muestra es colocada en un instrumento DSC-7 calibrado. En el horno de referencia se coloca una bandeja de muestra vada (cubierta con tapa y cerrada hermeticamente).
El siguiente programa de temperatura es ejecutado:
5 min. 40 °C (penodo de estabilizacion)
40 hasta 200 °C con 10 °C/min (primera curva de calentamiento)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
5 min. 200 °C
200 por debajo de 40 °C (curva de enfriamiento)
5 min. 40 °C
40 hasta 200 °C con 10 °C/min (segunda curva de calentamiento)
El mismo programa de temperatura es ejecutado con una bandeja vada en el lado de muestra del horno DSC (medicion de bandeja vada).
Se ha utilizado el analisis de la primera curva. La medicion de la bandeja vada es restada de la curva de muestra para corregir la curvatura del punto de referencia. La correccion de la pendiente de la curva de muestra es realizada alineando el punto de referencia en la parte plana antes y despues de los picos (por ejemplo a 60 y a 190 °C para UHMWPE). La altura de pico es la distancia desde el punto de referencia a la parte superior del pico. Por ejemplo en el caso de UHMWPE, se esperan dos picos endotermicos para la primera curva de calentamiento, en cuyo caso las alturas de pico de los dos picos son medidas y la relacion de las alturas de pico determinadas. Debena observarse que en el caso de fibras polimericas bajo condiciones de restriccion, su temperatura de fusion podna aumentar. Este es el caso por ejemplo cuando se aplica carga sobre dichas fibras. Para determinar la temperatura de fusion de fibras polimericas bajo condiciones de restriccion, las fibras se enrollaron a mano sobre una barra de aluminio que tienen 2 mm de diametro.
• Para el calculo de la entalpfa de una transicion de pico endotermica antes del pico de fusion principal, puede ser utilizado el siguiente procedimiento. Se ha asumido que el efecto endotermico se superpone sobre el pico de fusion principal. El punto de referencia sigmoidal es elegido para seguir la curva del pico de fusion principal, el punto de referencia es calculado por el software PerkinElmer PyrisTM dibujando tangentes desde los lfmites izquierdo y derecho de la transicion de pico. La entalpfa calculada es el area de pico entre la pequena transicion de pico endotermica y el punto de referencia sigmoidal. Para correlacionar la entalpfa a un % en peso, se puede utilizar una curva de calibrado.
• El coeficiente de variacion del grosor de una cinta en toda la anchura de la cinta se determino midiendo el grosor de la cinta utilizando una seccion transversal de la cinta. La seccion transversal de la cinta se obtuvo sumergiendo una cinta en resina epoxi y cortando rebanadas del sistema cinta-resina embebido. Al menos 5 localizaciones, distribuidas de modo uniforme, en toda la anchura de la cinta se utilizaron para medir un grosor local que corresponde a cada una de estas localizaciones. Tal medicion de grosor puede ser realizada adecuadamente con un microscopio por lo que un aumento es elegido de tal manera que la anchura de una cinta es igual a aproximadamente 40 veces el grosor de la cinta. Las 5 mediciones son tomadas a lo largo de esta anchura de la cinta. Se promediaron al menos los 5 valores asf obtenidos y se calculo la desviacion estandar. El coeficiente de variacion expresado en % se calculo dividiendo la desviacion estandar por el valor promediado. El CV puede ser determinado en paneles prensados, en el caso de que solo tales esten disponibles. El tratamiento previo de la muestra es el mismo que el mencionado anteriormente. En el caso de que cintas individuales solo son visibles como capas que tal capa es tratada como una cinta como se ha mencionado anteriormente y las 5 mediciones son realizadas en tal capa. Las mediciones de CV son realizadas en 5 cintas (o capas) a lo largo de la seccion transversal del panel a intervalos regulares y el resultado medio de tales 5 capas es declarado como el CV.
• El modulo de traccion de aglutinantes y materiales de matriz se midio de acuerdo con ASTM D-638(84) a 25 °C.
• La deformacion de la cara posterior se ensayo de acuerdo con NIJ 0101.04 nivel IIIA que utiliza 20 mm FSP sobre una plantilla de disparo interno.
• El rendimiento balfstico se midio sometiendo la armadura a pruebas de disparo realizadas con la norma (STANAG) 17 mm FSP y 9 mm Parabellum. El primer tiro se disparo a una velocidad de proyectil (V50) a la que se esperaba que el 50% de los tiros senan detenidos. La velocidad de una bala real se midio a una corta distancia antes del impacto. Si se obtuvo una detencion, el siguiente tiro se disparo a una velocidad esperada que era un 10% mayor que la velocidad anterior. Si se produjo una perforacion, el siguiente tiro se disparo a una velocidad un 10% menor que la velocidad anterior. El resultado para el valor V50 obtenido experimentalmente fue el promedio de las dos detenciones mayores y de las dos perforaciones menores. La energfa cinetica de la bala a V50 fue dividida por la densidad del area total de la armadura para obtener un denominado valor Eabs. Eabs refleja la potencia de detencion de la armadura con relacion a su peso/grosor de la misma. Cuanto mayor es el Eabs mejor es la armadura.
• La velocidad del proyectil se midio con un par de pantallas luminosas Drello Infrarrojo (IR) de Tipo LS19i3 posicionadas perpendiculares sobre la trayectoria del proyectil. En el instante en que un proyectil pasa a traves de una primera pantalla de luz se producira un primer impulso electrico debido a la perturbacion de los rayos infrarrojos. Se producira un segundo impulso electrico cuando el proyectil pasa a traves de la segunda pantalla
5
10
15
20
25
30
35
40
45
de luz. Grabando los momentos en el momento en que ocurren el primer y el segundo impulsos electricos, y conociendo la distancia entre la luz enrasada se puede determinar inmediatamente la velocidad del proyectil.
EJEMPLOS Y EXPERIMENTO COMPARATIVO
EJEMPLO 1
Un numero de 40 hilos con un tftulo de aproximadamente 1760 dtex y que comprenden fibras UHMWPE fueron dispersados con un recuento de urdimbre de 30 hilos/10 cm, para crear una capa de fibras de UHMWPE alineadas unidireccionalmente y que se solapan, teniendo dicha capa un grosor de aproximadamente 100 pm. La tension de los hilos durante la dispersion era de 280 cN. Los hilos estan comercialmente disponibles siendo vendidos por DSM Dyneema como Dyneema® SK76.
Las fibras en la capa fueron precalentadas con una lampara de infrarrojos a una temperatura de 145 °C y la capa con las fibras precalentadas se introdujo en la distancia de agarre de una calandria que comprende dos rodillos que giran en sentido contrario, teniendo cada uno un diametro de 400 mm y una longitud de 800 mm. Ambos rodillos fueron hechos girar a una velocidad de 3 m/min. Ambos rodillos fueron calentados a 156 °C.
La distancia de agarre era de 800 mm de ancho y tema una altura de aproximadamente 50 pm y una presion en lmea constante de aproximadamente 500 N/mm se aplico sobre la capa. Durante el proceso de calandrado las fibras en la capa fueron fusionadas juntas para producir una cinta de 120 mm de ancho. La cinta fue a continuacion enfriada a temperatura ambiente (aproximadamente 22 °C). Las propiedades de la cinta obtenida estan presentadas en la Tabla 1.
EJEMPLO 2
El ejemplo 1 se repitio con el anadido de que inmediatamente despues de la operacion de calandrado, asf antes de enfriar la cinta, la cinta fue introducida en un conjunto de horno a una temperatura de 153 °C y estirada a una relacion de estiramiento de 1:1. La cinta fue a continuacion enfriada a temperatura ambiente (aproximadamente 22 °C). Las propiedades de la cinta obtenida estan presentadas en la Tabla 1.
EJEMPLO 3
El ejemplo 1 se repitio con el anadido de que la cinta obtenida fue precalentada de nuevo a una temperatura de 145 °C y fue calandrada de nuevo bajo la misma condicion que la del Ejemplo 1. Despues de ser calandrada, la cinta fue introducida en un conjunto de horno a una temperatura de 153 °C y estriada con una relacion de estiramiento de aproximadamente 1,2. La cinta fue a continuacion enfriada a temperatura ambiente (aproximadamente 22 °C). El grosor de cada cinta individual fue de aproximadamente 45 pm. Las propiedades de la cinta obtenida estan presentadas en la Tabla 1.
EXPERIMENTO COMPARATIVO A
Se repitio al menos un ejemplo del documento WO 2009/0056286. Esa muestra fue realizada enrollando una fibra de polietileno de resistencia mecanica alta con una tenacidad de 35,3 cN/dtex y un grosor de filamento de aproximadamente 19 micras, guiado sobre 10 barras dispersoras, alrededor de una placa receptora de aluminio. Las fibras fueron enrolladas alrededor de la placa para obtener una primera capa de fibra con un grosor objetivo de la capa enrollada de aproximadamente 30 pm. Las fibras en la capa de fibra fueron enrolladas de tal manera que las fibras se solaparon al menos parcialmente o quedaban contiguas. Despues de que se formara una capa de fibras, la placa receptora fue hecha girar y se creo una nueva capa de fibra enrollando fibra alrededor de la placa receptora con la primera capa de fibra. La placa receptora fue hecha girar de tal manera que la orientacion de las fibras en la segunda capa formaba un angulo de 90° con respecto a la direccion de fibra en la primera capa de fibra. En total fueron creadas 114 capas de fibras, la direccion de fibra en cada capa formaba un angulo de 90° con respecto a una capa de fibra adyacente.
La placa receptora asf obtenida con capas de fibras fue prensada a 300 bar y 138 °C durante 1 hora y enfriada a 80 °C. Las capas de fibra prensada fueron separadas de la placa receptora como se ha mencionado en los ejemplos del documento WO 2009/0056286. El producto prensado obtenido fue pesado y tema una densidad de area de 2,6 kg/m2. Esto significa un grosor medio de cada una de las capas de fibra en el producto prensado de 23 pm. El CV fue medido en 5 capas individuales a lo largo del grosor de la muestra. El CV medio medido en estas 5 capas fue de 22,7.
Los resultados estan presentados en la Tabla 1.
Tabla 1
Grosor CV Resistencia a traccion Modulo de traccion
(pm) % (GPa) (GPa)
Exp. 1
47 2,2 2,5 60
Exp. 2
46 2,3 2,7 120
Exp. 3
45 2,2 2,9 132
| Exp. Comp. 1 | 23_________| 22,7_______|____________________|___________________|
EJEMPLO 4
Se formo una monocapa a partir de un numero de 10 cintas obtenidas de acuerdo con el Ejemplo 3, que fueron alineadas en paralelo de una manera unidireccional, de tal forma que dos cintas adyacentes eran contiguas entre sf pero sin solaparse. Se tuvo cuidado de minimizar los espacios entre las cintas.
5 Un numero de 63 monocapas fue apilado de una manera cruzada, es decir la direccion de alineacion de las cintas en dos monocapas adyacentes estaban bajo un angulo de 90°.
La pila de monocapas se comprimio a una presion de 300 bar y a una temperatura de aproximadamente 145 °C durante 30 minutos despues de lo cual fue enfriada bajo presion a temperatura ambiente para obtener un panel ngido. Las propiedades del panel obtenido estan presentadas en la Tabla 2.
10 EJEMPLO 5
De la misma manera que en el Ejemplo 4, se realizo un panel ngido a partir de las cintas obtenidas de acuerdo con el Ejemplo 1. Las propiedades estan presentadas en la Tabla 2.
EXPERIMENTO COMPARATIVO A
El panel procedente del experimento comparativo A, como es fabricado de acuerdo con los ejemplos de WO 15 2009/0056286 fue ensayado en rendimiento balfstico. Los resultados estan presentados en la Tabla 2.
Tabla 2
Densidad por area (kg/m2) Eabs 9 mm Parabellum (Jm2/kg) Eabs 17 mm FSP (Jm2/kg)
Exp. 4
2,6 347 56
Exp. 5
2,7 35
Exp. Comp. A
2,6 279 26

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Una cinta fibrosa que comprende fibras polimericas fundidas, teniendo dicha cinta fibrosa un grosor de cinta y una anchura de cinta y estando caracterizada por un coeficiente de variacion (CV) del grosor de cinta en toda la anchura de cinta de como maximo el 6%, medido utilizando el metodo indicado en la descripcion.
  2. 2. La cinta segun la reivindicacion 1 en la que el CV del grosor de cinta en toda la anchura de la cinta es como maximo del 3%.
  3. 3. La cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la relacion de anchura con el grosor de la cinta es al menos 5:1.
  4. 4. La cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la anchura de la cinta esta de entre 1 mm y 2000 mm.
  5. 5. La cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que el grosor de la cinta esta entre 1 pm y 200 pm.
  6. 6. La cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que las fibras polimericas son fibras de poliolefina, mas preferiblemente fibras de polietileno, mas preferiblemente fibras de polietileno de peso molecular alto o ultra alto ([U]HMWPE).
  7. 7. La cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la resistencia a la traccion de las fibras polimericas es al menos de 1,2 GPa.
  8. 8. La cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que el modulo de traccion de las fibras polimericas es al menos de 5 GPa.
  9. 9. La cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes que tiene una resistencia a la traccion al menos de 1 GPa.
  10. 10. La cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes que tiene un modulo de traccion al menos de 60 GPa.
  11. 11. Un proceso para la fabricacion de una cinta segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende las operaciones de:
    a. proporcionar una pluralidad de fibras polimericas que tienen una temperatura de fusion Tm;
    b. formar una capa que comprende una red de fibras polimericas;
    c. introducir la capa en un distancia de agarre de una calandria y calandrar dicha capa con una presion en lmea de calandrado de al menos 100 N/mm, a una temperatura por debajo de Tm de las fibras polimericas para formar una cinta que comprende fibras polimericas fundidas; y
    d. enfriar la cinta preferiblemente a la temperatura ambiente.
  12. 12. El proceso segun la reivindicacion 11 en el que la pluralidad de fibras polimericas esta formada en una configuracion de fieltro, de tejido de punto o tejida por hilatura, por ejemplo sencilla, de cesta, de saten, de pata de gallo; o en una configuracion no tejida que puede comprender fibras orientadas aleatoriamente u ordenadas tal como dispuestas en agrupaciones paralelas.
  13. 13. El proceso segun cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12 en el que las fibras polimericas utilizadas para obtener la capa que comprende fibras polimericas contiguas y alineadas unidireccionalmente, estan agrupadas en una pluralidad de hilos, teniendo cada hilo un tftulo al menos de 220 dtex.
  14. 14. Un panel que comprende una pila de dos o mas laminas que comprende monocapas que contienen las cintas fibrosas de cualquiera de las reivindicaciones 1-10.
  15. 15. Un producto para aplicaciones de automocion, por ejemplo piezas de automovil, aplicaciones mantimas, por ejemplo barcos, botes, paneles; aplicaciones aeroespaciales, por ejemplo aviones, helicopteros, paneles, etc.; aplicaciones de defensa/proteccion de la vida, por ejemplo proteccion balfstica, armaduras, chalecos balfsticos, escudos, cascos balfsticos, proteccion balfstica para vehfculos; aplicaciones arquitectonicas, por ejemplo ventanas, puertas, (pseudo- )paredes, puertas de carga, paredes de carga, "radomos", escudos, etc.; en que dicho producto contiene las cintas de cualquiera de las reivindicaciones 1-10 o el panel de la reivindicacion 14.
ES11799407.9T 2010-12-14 2011-12-13 Cinta y productos que contienen la misma Active ES2584985T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10194966 2010-12-14
EP10194966 2010-12-14
PCT/EP2011/072645 WO2012080274A1 (en) 2010-12-14 2011-12-13 Tape and products containing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2584985T3 true ES2584985T3 (es) 2016-09-30

Family

ID=43533240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES11799407.9T Active ES2584985T3 (es) 2010-12-14 2011-12-13 Cinta y productos que contienen la misma

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10767290B2 (es)
EP (1) EP2652190B1 (es)
KR (1) KR101879470B1 (es)
CN (1) CN103260868B (es)
CA (1) CA2820423C (es)
ES (1) ES2584985T3 (es)
IL (1) IL226798B (es)
WO (1) WO2012080274A1 (es)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9273418B2 (en) 2012-05-17 2016-03-01 Honeywell International Inc. Hybrid fiber unidirectional tape and composite laminates
CN102877668A (zh) * 2012-10-11 2013-01-16 衡阳泰豪通信车辆有限公司 一种具有壁板防穿透兼结构雷达隐身的方舱
WO2015022708A1 (en) 2013-08-12 2015-02-19 F.Lli Citterio Spa Ballistic protection with multi-layered structure including a plurality of rigid elements
DK3155359T3 (en) * 2014-06-16 2018-11-05 Dsm Ip Assets Bv FIBER TAPE
HUE059920T2 (hu) 2014-10-31 2023-01-28 Hardwire Llc Puha ballisztikus ellenálló páncélzat
SG10201610698WA (en) * 2016-12-21 2018-07-30 Dsm Ip Assets Bv Ballistic-resistant helmet shell
US11493309B2 (en) 2017-12-18 2022-11-08 Dsm Protective Materials B.V. Ballistic-resistant molded article
US20210088313A1 (en) 2017-12-18 2021-03-25 Dsm Ip Assets B.V. Ballistic-resistant curved molded article
CN113400691A (zh) * 2021-05-24 2021-09-17 上海化工研究院有限公司 高性能超高分子量聚乙烯带材及其制备方法
EP4348157A1 (en) 2021-06-04 2024-04-10 Avient Protective Materials B.V. Hybrid ballistic-resistant molded article
CA3221211A1 (en) 2021-06-04 2022-12-08 Avient Protective Materials B.V. Compression molded ballistic-resistant article

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1057444A (en) * 1963-04-19 1967-02-01 Monsanto Co Thermo-chemical joining of nylon yarns
FR1457328A (fr) * 1965-06-09 1966-01-24 Assemblage en nappes notamment de fils, fibres, mèches et tresses
US4233350A (en) * 1975-10-31 1980-11-11 Hopeman Brothers, Inc. Formaminous sheet
NL177759B (nl) 1979-06-27 1985-06-17 Stamicarbon Werkwijze ter vervaardiging van een polyetheendraad, en de aldus verkregen polyetheendraad.
NL177840C (nl) 1979-02-08 1989-10-16 Stamicarbon Werkwijze voor het vervaardigen van een polyetheendraad.
US4413110A (en) 1981-04-30 1983-11-01 Allied Corporation High tenacity, high modulus polyethylene and polypropylene fibers and intermediates therefore
US4384016A (en) 1981-08-06 1983-05-17 Celanese Corporation Mutiaxially oriented high performance laminates comprised of uniaxially oriented sheets of thermotropic liquid crystal polymers
DE3485470D1 (de) * 1983-10-05 1992-03-05 Nippon Petrochemicals Co Ltd Verfahren zur herstellung thermoplastischer kunststoffolien oder fuellstoffhaltiger kunststoffolien.
US4663101A (en) 1985-01-11 1987-05-05 Allied Corporation Shaped polyethylene articles of intermediate molecular weight and high modulus
US4623574A (en) 1985-01-14 1986-11-18 Allied Corporation Ballistic-resistant composite article
EP0213208B1 (en) 1985-02-15 1991-10-30 Toray Industries, Inc. Polyethylene multifilament yarn
JPH06102846B2 (ja) 1985-05-01 1994-12-14 三井石油化学工業株式会社 超高分子量ポリエチレン延伸物の製造方法
DE3675079D1 (de) 1985-06-17 1990-11-29 Allied Signal Inc Polyolefinfaser mit hoher festigkeit, niedrigem schrumpfen, ultrahohem modul, sehr niedrigem kriechen und mit guter festigkeitserhaltung bei hoher temperatur sowie verfahren zu deren herstellung.
IN170335B (es) 1986-10-31 1992-03-14 Dyneema Vof
KR890701822A (ko) * 1987-11-30 1989-12-21 하기하라 구니아끼 부직포 및 그 제조장치
US5149391A (en) * 1988-12-09 1992-09-22 Allied-Signal Inc. Prepreg machine with a single endless conveyor belt
US5437905A (en) 1994-05-17 1995-08-01 Park; Andrew D. Ballistic laminate structure in sheet form
DE19707125C2 (de) 1996-12-09 2000-02-03 Epo Faser Technik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines unidirektionalen Geleges aus parallel einlaufenden Hochleistungsfasern
AU758613B2 (en) 1999-01-18 2003-03-27 Teijin Twaron Gmbh Penetration-resistant material comprising fabric with high linear density ratio of two sets of threads
US6448359B1 (en) 2000-03-27 2002-09-10 Honeywell International Inc. High tenacity, high modulus filament
IL144100A (en) 2000-07-06 2006-08-01 Samsung Electronics Co Ltd A method based on MAC address in communication restriction
JP3901939B2 (ja) * 2000-12-05 2007-04-04 帝人コードレ株式会社 研磨用基布および研磨方法
EP1350868B1 (en) 2000-12-11 2007-06-27 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha High strength polyethylene fiber
US20040092183A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-13 Shalom Geva Antiballistic composite material comprising combinations of distinct types of fibers
ES2375278T3 (es) 2004-01-01 2012-02-28 Dsm Ip Assets B.V. Procedimiento para producir hilo multifilamento de polietileno de alto rendimiento.
US20060258995A1 (en) * 2004-10-20 2006-11-16 Pendharkar Sanyog M Method for making a reinforced absorbable multilayered fabric for use in medical devices
JP2006144141A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Kuraray Co Ltd 耐熱性粘着テープ用基材
US7294384B2 (en) * 2005-09-27 2007-11-13 Milliken & Company Moldable construction incorporating bonding interface
JP2009056286A (ja) * 2007-08-06 2009-03-19 Olympus Corp 輸液加温装置および細胞処理装置
DK2205928T3 (en) * 2007-11-01 2017-02-27 Dsm Ip Assets Bv MATERIAL FILM AND METHOD OF PRODUCING THEREOF
ATE542664T1 (de) * 2008-04-02 2012-02-15 Dsm Ip Assets Bv Verbessertes verfahren zur herstellung eines antiballistischen artikels und antiballistischer artikel

Also Published As

Publication number Publication date
KR101879470B1 (ko) 2018-07-17
WO2012080274A1 (en) 2012-06-21
IL226798B (en) 2018-12-31
EP2652190A1 (en) 2013-10-23
KR20130127487A (ko) 2013-11-22
US10767290B2 (en) 2020-09-08
EP2652190B1 (en) 2016-04-27
CA2820423C (en) 2018-09-11
CN103260868A (zh) 2013-08-21
CA2820423A1 (en) 2012-06-21
CN103260868B (zh) 2019-10-25
US20130337235A1 (en) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2584985T3 (es) Cinta y productos que contienen la misma
ES2720178T3 (es) Objetos con resistencia balística que comprenden cuerpos alargados
US11280589B2 (en) Composite panels usefully employed in anti-ballistic products and methods to make the same
ES2375278T3 (es) Procedimiento para producir hilo multifilamento de polietileno de alto rendimiento.
ES2730712T3 (es) Reducción del trauma sin reducción del comportamiento balístico
JP5202311B2 (ja) 防弾性物品
ES2643126T3 (es) Artículos antibalísticos
ES2666710T3 (es) Estructuras balísticas de tela compuesta para aplicaciones a blindajes duros
ES2714003T3 (es) Hilo multifilamentos de polietileno de peso molecular ultra elevado
CA2825693C (en) High strength tape articles from ultra-high molecular weight polyethylene
BRPI0819237B1 (pt) Folha de material, processo para sua preparação, fita que compreende uma pluralidade de fibras e artigo balísticoresistente
BRPI0620557A2 (pt) tecido multiaxial, vestimenta, artigo e método de produção de tecido
BRPI0710941A2 (pt) folha de material de múltiplas camadas e processo para sua preparação
CN101568794A (zh) 防弹片和防弹制品
TW200829740A (en) Process for the production of a monolayer composite article, the monolayer composite article and a ballistic-resistant article
ES2687394T3 (es) Cinta fibrosa.
BR112020011950A2 (pt) artigo moldado resistente a projéteis balísticos
ES2626624T3 (es) Artículo moldeado con resistencia balística curvado
JP2024521342A (ja) ハイブリッド防弾(ballistic-resistant)成形物品
BR112019020817B1 (pt) Lâmina de compósito de fibras de polietileno de alto desempenho, método para fabricar as referidas lâminas e artigo resistente à balística
BR112018005306B1 (pt) Folha pré-formada, conjunto das mesmas e artigo à prova de balas