ES2711551T3

ES2711551T3 - Artículos con resistencia balística, a puñaladas y procedimiento de fabricación

Info

Publication number: ES2711551T3
Application number: ES14807543T
Authority: ES
Inventors: Thomas Tam; Mark Benjamin Boone; Ashok Bhatnagar
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2019-05-06
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: RU2015144364A; US10252488B2; JP2016517484A; KR102261385B1; US20190232609A1; BR112015023690A2; WO2014197050A3; JP2019090156A; EP2971303A4; RU2015144364A3; MX2015013003A; JP6723394B2; EP2971303A2; CN105189843A; KR20150131317A; EP2971303B1; CA2906433A1; IL241591B; CA2906433C; WO2014197050A2

Abstract

Material textil tejido que comprende una pluralidad de cuerpos alargados de urdimbre entretejidos y unidos con una pluralidad de cuerpos alargados de trama dispuestos transversalmente, comprendiendo cada uno de dichos cuerpos alargados de urdimbre y cuerpos alargados de trama cuerpos alargados termoplásticos de alta tenacidad que presentan una tenacidad de al menos 14 g/denier y un módulo de tracción de al menos 300 g/denier, en el que los cuerpos alargados de urdimbre adyacentes están separados uno con respecto a otro por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de urdimbre y los cuerpos alargados de trama adyacentes están separados uno con respecto a otro por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de trama.

Description

DESCRIPCION

Articulos con resistencia balistica, a punaladas y procedimiento de fabricacion

Antecedentes

Campo tecnico

Esta tecnologia se refiere articulos compuestos de tejidos densos, resistentes a punaladas formados por la fusion termica de un material textil tejido no denso formado a partir de cuerpos alargados termoplasticos de alta tenacidad y a un procedimiento continuo para formar los articulos compuestos.

Descripcion de la tecnica relacionada

Se conoce que las fibras de alta tenacidad, tales como fibras de polietileno SPECTRA® o fibras de aramida tales como fibras KEVLAR® y TWARON®, son utiles para la formacion de articulos que presentan una resistencia balistica excelente. Tambien se conocen articulos con resistencia balistica formados a partir de cintas de alta tenacidad. Articulos tales como chalecos antibalas, cascos, paneles de vehiculos y elementos estructurales de equipos militares estan realizados, normalmente, a partir de tejidos que comprenden fibras o cintas de alta tenacidad debido a su muy alta resistencia al peso. Para muchas aplicaciones, las fibras o cintas pueden conformarse en materiales textiles tejidos o de punto. Para otras aplicaciones, las fibras o cintas pueden introducirse o integrarse en un material de matriz polimerica y conformarse en un material textil no tejido. En una estructura de material textil no tejido habitual, una pluralidad de fibras orientadas en una direccion se dispone en una relacion coextensiva generalmente coplanaria y se recubre con una resina de matriz de union para unir las fibras en conjunto. Normalmente, multiples pliegos de tales fibras orientadas en una direccion se fusionan en un material compuesto de multiples pliegos. Veanse, por ejemplo, las patentes estadounidenses 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; y 6.846.758.

El documento US 7.642.206 da una conocer un panel con resistencia balistica que esta formado a partir de una capa de ceramica y una pluralidad de capas de refuerzo fibrosas. El documento US 2003/0008583 da a conocer un articulo con resistencia balistica flexible que incluye una pluralidad de capas de material textil que presentan una densidad de area de 2 a 10 kg/m2, en el que al menos dos de las capas de material textil se tejen de manera suelta. Se conoce que los materiales compuestos fabricados a partir de material textil no tejido detienen proyectiles mejor que los materiales compuestos de materiales textiles tejidos porque las fibras constitutivas de material textil no tejido no se rizan como las fibras en materiales tejidos. El rizado de fibra reduce la capacidad de las fibras para mantenerse en tension e inmediatamente absorben la energia de un proyectil, lo que compromete su eficacia. Ademas, los danos provocados por proyectiles a material textil no tejido estan mas localizados en comparacion con materiales textiles tejidos, lo que permite una mejora del rendimiento frente a multiples impactos. Sin embargo, materiales compuestos tejidos son mas resistentes a punaladas que el material textil no tejido tradicional formado a partir de series de fibras paralelas, porque la estructura de material textil tejido de bloqueo mecanico crea una friccion superior que es mejor en lo que se refiere a impedir que hojas agujereen el material textil.

No obstante, los articulos de material textil tejido resistentes a punaladas de la tecnica relacionada siguen siendo imperfectos. Tales materiales textiles tejidos requieren un ligamento muy tirante (es decir un recuento de pasadas de mas de 22,0 x 22,0 por cm (56 x 56 por pulgada)) de modo que el material textil o capas de material textil no se desplazaran con impactos de hojas y crearan suficiente friccion para impedir que la hoja agujeree el material textil. La creacion de materiales textiles tejidos de una densidad tan alta requiere el uso de hilos de alta calidad, muy finos que son caros de fabricar. Asimismo, el uso de hilos tan finos requiere que esten muy torsionados y/o muy combinados, pero los hilos finos son delicados y a menudo se rompen durante la torsion o combinacion, lo que mantiene baja la productividad. Finalmente, materiales compuestos formados a partir de fibras torsionadas son menos eficaces en cuanto a la detencion de balas u otros proyectiles que los materiales compuestos formados a partir de fibras no torsionadas. Por consiguiente, existe una necesidad constante en la tecnica de una mejora de materiales compuestos con resistencia balistica tejidos que presenten tanto una resistencia a punaladas superior como una resistencia balistica superior. La presente invencion proporciona una solucion a esta necesidad.

Sumario

La invencion proporciona un material textil tejido que comprende una pluralidad de cuerpos alargados de urdimbre entretejidos y unidos con una pluralidad de cuerpos alargados de trama dispuestos transversalmente, comprendiendo cada uno de dichos cuerpos alargados de urdimbre y cuerpos alargados de cuerpos de trama alargados termoplasticos de alta tenacidad que presentan una tenacidad de al menos 14 g/denier y un modulo de traccion de al menos 300 g/denier, en el que cuerpos alargados de urdimbre adyacentes estan separados uno con respecto a otro por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de urdimbre y los cuerpos alargados de trama adyacentes estan separados uno con respecto a otro por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de trama.

La invencion tambien proporciona laminas fusionadas, densas formadas a partir de un material textil tejido, y articulos multicapa formados a partir de dichas laminas fusionadas, densas.

La invencion proporciona ademas un procedimiento para formar un material textil no denso estable dimensionalmente, comprendiendo el procedimiento:

a) proporcionar un material textil tejido que comprende una pluralidad de cuerpos alargados de urdimbre entretejidos y unidos con una pluralidad de cuerpos alargados de trama dispuestos transversalmente, comprendiendo cada uno de dichos cuerpos alargados de urdimbre y cuerpos alargados de cuerpos de trama alargados termoplasticos de alta tenacidad que presentan una tenacidad de al menos 14 g/denier y un modulo de traccion de al menos 300 g/denier, en el que los cuerpos alargados de urdimbre adyacentes estan separados uno con respecto a otro por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de urdimbre y los cuerpos alargados de trama adyacentes estan separados uno con respecto a otro por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de trama;

b) al menos fundir parcialmente el polimero termoplastico de los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad y/o de los cuerpos alargados de trama de alta tenacidad; y

c) permitir que el polimero termoplastico fundido de los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad y/o los cuerpos alargados de trama de alta tenacidad se solidifique, mediante lo que los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad y los cuerpos alargados de trama de alta tenacidad se unen entre si, formando de ese modo un material textil no denso estable dimensionalmente.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una representacion esquematica en una vista en perspectiva de un material textil tejido que presenta cuerpos alargados de alta tenacidad separados tanto en la direccion de urdimbre longitudinal como en la direccion de trama lateral.

La figura 2 es una representacion esquematica en una vista en perspectiva que ilustra la formacion de una lamina fundida, densa mediante la fusion termica de un unico material textil tejido no denso que presenta cuerpos alargados de alta tenacidad separados tanto en la direccion de urdimbre longitudinal como en la direccion de trama lateral. La figura 3 es una representacion esquematica en una vista en perspectiva que ilustra la formacion de un material textil multicapa denso en donde un primer material textil tejido no denso que presenta cuerpos alargados de alta tenacidad separados tanto en la direccion de urdimbre longitudinal como en la direccion de trama lateral se funde termicamente junto con un segundo material textil tejido que presenta cuerpos alargados de alta tenacidad separados tanto en la direccion de urdimbre longitudinal como en la direccion de trama lateral.

La figura 4 es una representacion esquematica en una vista en perspectiva que ilustra la formacion de un articulo multicapa fundido termicamente, denso en donde un material textil tejido no denso se funde termicamente con una red que comprende un conjunto unidireccional de cuerpos alargados de alta tenacidad longitudinales suministrados a partir de un margen.

La figura 5 es una representacion esquematica en una vista en perspectiva que ilustra la union de un primer material textil tejido no denso a un segundo material textil tejido mediante el paso a traves de un primer conjunto de rodillos antes de fundirse en conjunto entre un segundo conjunto de rodillos.

La figura 6 es una representacion esquematica en una vista en perspectiva que ilustra la union de un material textil tejido no denso a un conjunto unidireccional de cuerpos alargados de alta tenacidad longitudinales suministrados a partir de un margen mediante el paso a traves de un primer conjunto de rodillos antes de fundirse en conjunto entre un segundo conjunto de rodillos.

La figura 7 es una representacion esquematica en una vista en perspectiva que ilustra una estructura de tisaje habitual convencional que presenta fibras de urdimbre longitudinales, fibras de trama laterales y bucles de orillo en sus bordes laterales.

Descripcion detallada

Tal como se ilustra en las figuras 1-6, las laminas compuestas de alta resistencia se fabrican entretejiendo cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad con cuerpos alargados de trama de alta tenacidad dispuestos transversalmente. Tal como se usa en el presente documento, “cuerpos alargados” son cuerpos que presentan una dimension longitudinal que es mucho mayor que las dimensiones de anchura y grosor transversales. Las cuales incluyen monofilamentos, fibras multifilamento no torsionadas (es decir hilos no torsionados) que estan fusionadas o no fusionadas, cintas multifilamento fusionadas termicamente no torsionadas, o cintas polimericas no fibrosas. Lo cual tambien incluye fibras multifilamento torsionadas (es decir hilos torsionados) que estan fusionadas o no fusionadas, pero lo mas preferible es que todos los cuerpos alargados que forman los tejidos y laminas fusionadas de la invencion sean cuerpos alargados no torsionados.

Tal como se usa en el presente documento, un cuerpo alargado de “alta tenacidad” es uno que presenta una tenacidad de al menos 14 g/denier, mas preferiblemente aproximadamente 20 g/denier o mas, aun mas preferiblemente aproximadamente 25 g/denier o mas, aun mas preferiblemente aproximadamente 30 g/denier o mas, aun mas preferiblemente aproximadamente 40 g/denier o mas, aun mas preferiblemente aproximadamente 45 g/denier o mas, y lo mas preferiblemente aproximadamente 50 g/denier o mas. Tales cuerpos alargados de alta tenacidad tambien presentan un modulo de traccion de al menos 300 g/denier, mas preferiblemente aproximadamente 400 g/denier o mas, mas preferiblemente aproximadamente 500 g/denier o mas, aun mas preferiblemente aproximadamente 1.000 g/denier o mas y lo mas preferiblemente aproximadamente 1.500 g/denier o mas. Los cuerpos alargados de alta tenacidad tambien presentan una energia frente a rotura de al menos 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 energia frente a rotura de aproximadamente 40 J/g o mas. Convencionalmente, se conocen en la tecnica metodos de formacion de cuerpos alargados que presentan estas propiedades de alta resistencia combinadas.

El termino “denier” se refiere a la unidad de densidad lineal, igual a la masa en gramos por 9000 metros de fibra/cinta. El termino “tenacidad” se refiere a la tension de traccion expresada como fuerza (gramos) por unidad de densidad lineal (denier) de un especimen no tensado. El “modulo inicial” es la propiedad de un material que representa su resistencia frente a la deformacion. El termino “modulo de traccion” se refiere a la relacion del cambio en tenacidad, expresado en gramos-fuerza por denier (g/d) frente al cambio en esfuerzo, expresado como una fraccion de la longitud de fibra/cinta original (en/en).

Tal como se usa en el presente documento, el termino “cinta” se refiere a una tira monolitica, estrecha, plana de material que presenta una longitud mayor que su anchura y una relacion de aspecto transversal promedio, es decir, la relacion de la dimension mayor con respecto a la menor de secciones transversales ponderadas sobre la longitud del articulo de cinta, de al menos aproximadamente 3:1. Una cinta puede ser un material fibroso o un material no fibroso. Un “material fibroso” comprende uno o mas filamentos. La seccion transversal de una cinta polimerica de la invencion puede ser rectangular, oval, poligonal, irregular, o de cualquier forma que cumpla los requisitos de relacion anchura, grosor y aspecto senalados en el presente documento.

Preferiblemente, tales cintas presentan una seccion transversal sustancialmente rectangular con un grosor de aproximadamente 0,5 mm o menos, mas preferiblemente aproximadamente 0,25 mm o menos, aun mas preferiblemente aproximadamente 0,1 mm o menos y aun mas preferiblemente aproximadamente 0,05 mm o menos. En las realizaciones mas preferidas, las cintas polimericas presentan un grosor de hasta aproximadamente 76, 2 pm (aproximadamente 3 milesimas de pulgada), mas preferiblemente desde aproximadamente 8,89 mm (aproximadamente 0,35 milesimas de pulgada) hasta aproximadamente 76,2 pm (aproximadamente 3 milesimas de pulgada), y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 8,89 pm (aproximadamente 0,35 milesimas de pulgada) hasta aproximadamente 38,1 pm (aproximadamente 1,5 milesimas de pulgada). El grosor se mide en la region mas gruesa de la seccion transversal.

Las cintas polimericas utiles en la invencion han preferido anchuras de desde aproximadamente 2,5 mm hasta aproximadamente 50 mm, mas preferiblemente desde aproximadamente 5 mm hasta aproximadamente 25,4 mm, incluso mas preferiblemente desde aproximadamente 5 mm hasta aproximadamente 20 mm, y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 5 mm hasta aproximadamente 10 mm. Estas dimensiones pueden variar pero las cintas polimericas formadas en el presente documento se fabrican de la manera mas preferible para presentar dimensiones que logren una relacion de aspecto transversal promedio, es decir, la relacion de la mayor dimension con respecto a la menor de secciones transversales ponderadas sobre la longitud del articulo de cinta, de mas de aproximadamente 3:1, mas preferiblemente al menos aproximadamente 5:1, aun mas preferiblemente al menos aproximadamente 10:1, aun mas preferiblemente al menos aproximadamente 20:1, aun mas preferiblemente al menos aproximadamente 50:1, aun mas preferiblemente al menos aproximadamente 100:1, aun mas preferiblemente al menos aproximadamente 250:1 y las cintas polimericas mas preferidas presentan una relacion de aspecto transversal promedio de al menos aproximadamente 400:1.

Las cintas polimericas se forman mediante metodos conocidos de manera convencional, tales como extrusion, pultrusion, tecnicas de pelicula cortada, etc. Por ejemplo, una cinta unica de grosor habitual puede cortarse o dividirse en cintas que presentan las longitudes deseadas, lo cual es un metodo deseable para producir cintas a partir de capas de fibra no tejidas de pliegos multiples. Un ejemplo de un aparato de corte se da a conocer en la patente estadounidense 6.098.510 que muestra un aparato para cortar una red de material laminado a medida que se bobina en dicho rodillo. Otro ejemplo de un aparato de corte se da a conocer en la patente estadounidense 6.148,871, que muestra un aparato para cortar una lamina de una pelicula polimerica en una pluralidad de tiras de pelicula con una pluralidad de hojas. Otros metodos a modo de ejemplo se describen en las patentes estadounidenses 7.300.691; 7.964.266 y 7.964.267. Tambien se conoce formar estructuras de cinta estrechas tejiendo tiras delgadas de material textil, lo que puede lograrse, generalmente, ajustando los ajustes en cualquier maquina de tisaje convencional, tal como las descritas en las patentes estadounidenses 2.035.138; 4.124.420; 5.115.839, o mediante el uso de un telar de cintas especifico para tejer materiales textiles tejidos estrechos o cintas. Se dan a conocer telares de cintas utiles, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 4.541.461; 5.564.477; 7.451.787 y 7.857.012, cada una de las cuales se asigna a Textilma AG de Stansstad, Suiza, aunque cualquier telar de cintas alternativo es igual de util.

Los cuerpos alargados de la invencion tambien incluyen filamentos, fibras e hilos. Las fibras y los hilos se diferencian de los filamentos porque las fibras y los hilos estan formados a partir de filamentos. Una fibra puede estar formada a partir de solamente un filamento o a partir de multiples filamentos. Una fibra formada a partir de solo un filamento se refiere o bien a una fibra “de unico filamento” o a una fibra “monofilamento”, y una fibra formada a partir de una pluralidad de filamentos se refiere a una fibra “multifilamento”. Un “hilo” se define como un unico hilo de base que consiste en multiples filamentos, analogo a una fibra multifilamento. Las secciones transversales de fibras, filamentos e hilos pueden variar y pueden ser regulares o irregulares, que incluyen secciones transversales circulares, planas u oblongas.

Los cuerpos alargados de alta tenacidad comprenden cualquier tipo de polimero termoplastico conocido de manera convencional que presente una tenacidad de al menos 14 g/denier y un modulo de traccion de al menos 300 g/denier. Particularmente adecuados son cuerpos alargados formados a partir de poliolefinas, que incluyen polietieno y polipropileno; poliesteres, que incluyen tereftalato de polietieno, tereftalato de polipropileno, y tereftalato de polibutileno; poliamidas; polifenilensulfido; alcohol polivinilico hilado en gel (PVA); politetrafluoetileno hilado en gel (PTFE); y similares. Particularmente, se prefieren cuerpos alargados de poliolefina de cadena extendida, tales como polietieno de peso molecular alto altamente orientado, particularmente, cuerpos alargados de polietieno de peso molecular ultra alto (UHMW PE), y cuerpos alargados de polipropileno de peso molecular ultra alto. Cada uno de estos tipos de cuerpos alargados descritos anteriormente se conoce en la tecnica de manera convencional. Asimismo, adecuados para producir cuerpos alargados polimericos son copolimeros, polimeros en bloque y mezclas de los materiales anteriores. Por ejemplo, cuerpos alargados utiles pueden estar formados a partir de elementos multifilamento que comprenden al menos dos tipos de filamentos diferentes, tales como dos tipos diferentes de filamentos de UHMW PE o una mezcla de filamentos de poliester y filamentos de UHMW PE. Los cuerpos alargados termoplasticos de alta tenacidad son los mas adecuados en el presente documento porque pueden deformarse mediante deformacion de estado solido, termica. Lo cual excluye fibras sinteticas no termoplasticas tales como fibras de carbono, fibras de aramida, fibras de vidrio, fibras poliacrilicas, fibras de poliamida aromatica, fibras de poliester aromatico, fibras de poliimida, etc.

Los mas preferidos de manera especifica son cuerpos alargados formados a partir de polietieno de peso molecular ultra alto. El polietieno, filamentos, fibras e hilos de peso molecular ultra alto se forman a partir de polietieno de cadena extendida que presentan pesos moleculares de al menos 300.000, preferiblemente al menos un millon y mas preferiblemente entre dos millones y cinco millones. Tales fibras/hilos de polietileno de cadena extendida pueden crearse en procedimientos de centrifugado de disolucion tales como los descritos en las patentes estadounidenses 4.137.394 o 4.356.138, o pueden hilarse a partir de una disolucion para formar una estructura de gel, tal como se describe en las patentes estadounidenses 4.413.110; 4.536.536; 4.551.296; 4.663.101; 5.006.390; 5.032.338; 5.578.374; 5.736.244; 5.741.451; 5.958.582; 5.972.498; 6.448.359; 6.746.975; 6.969.553; 7.078.099; 7.344.668 y la publicacion de solicitud de patente estadounidense 2007/0231572. Tipos de fibra particularmente preferidos son cualesquiera de las fibras de polietileno comercializadas bajo la marca SPECTRA® de Honeywell Internacional Inc, que incluye fibras de SPECTRA® 900, fibras de SPECTRA® 1000 y fibras de SPECTRA® 3000, todas las cuales estan disponibles comercialmente en Honeywell International Inc. de Morristown, NJ.

Las fibras de UHMW PE mas preferidas presentan una viscosidad intrinseca cuando se miden en decalina a 135°C por ASTM D1601-99 de desde aproximadamente 7 dl/g hasta aproximadamente 40 dl/g, preferiblemente desde aproximadamente 10 dl/g hasta aproximadamente 40 dl/g, mas preferiblemente desde aproximadamente 12 dl/g hasta aproximadamente 40 dl/g, y lo mas preferiblemente, desde aproximadamente 14 dl/g hasta 35 dl/g. Las fibras de UHMW PE mas preferidas estan altamente orientadas y presentan una funcion de orientacion de eje c de al menos aproximadamente 0,96, preferiblemente al menos aproximadamente 0,97, mas preferiblemente al menos aproximadamente 0,98 y lo mas preferiblemente al menos aproximadamente 0,99. La funcion de orientacion de eje c es una descripcion del grado de alineacion de la direccion de cadena molecular con la direccion del filamento. Un filamento de polietieno en el que la direccion de cadena molecular esta perfectamente alineada con el eje del filamento tendria una funcion de orientacion de 1. La funcion de orientacion de eje c (fc) se mide mediante el metodo de difraccion de rayos X de gran angular descrito en Correale, S. T. & Murthy, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 101,447-454 (2006) tal como se aplico al polietieno.

Cuando se desea utilizar cuerpos alargados torsionados, se conocen diversos metodos de torsionado de fibras/hilos en la tecnica y puede utilizarse cualquier metodo. A este respecto, se forman cintas multifilamento torsionadas, en primer lugar, torsionando un precursor de fibra/hilo de alimentacion, seguido por la compresion del precursor torsionado en una cinta. Se describen metodos de torsionado utiles, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 2.961.010; 3.434.275; 4.123.893; 4.819.458 y 7.127.879. Las fibras/hilos se torsionan para presentar al menos aproximadamente 0,5 torsiones por 2,54 cm (aproximadamente 0,5 giros de torsion por pulgada) con una longitud de fibra/hilo de hasta aproximadamente 15 torsiones por 2,54 cm (aproximadamente 15 torsiones por pulgada), mas preferiblemente desde aproximadamente 3 torsiones por 2,54 cm (aproximadamente 3 torsiones por pulgada) hasta aproximadamente 11 torsiones por 2,54 cm (aproximadamente 11 torsiones por pulgada) de longitud de fibra/hilo. En una realizacion preferida alternativa, las fibras/hilos se torsionan para presentar al menos 11 torsiones por 2,54 cm (11 torsiones por pulgada) de longitud de fibra/hilo, mas preferiblemente desde aproximadamente 11 torsiones por 2,54 cm (11 torsiones por pulgada) hasta aproximadamente 15 torsiones por 2,54 cm (aproximadamente 15 torsiones por pulgada) de longitud de fibra/hilo. El metodo habitual para determinar la torsion en hilos torsionados es ASTM D1423-02. Sin embargo, el torsionado no se prefiere si se desea lograr una resistencia a punaladas maxima.

Cuando se desea utilizar cuerpos alargados fusionados, se conocen en la tecnica diversos metodos de fusion de fibras/hilos y cualquier metodo puede utilizarse. Se forman cintas multifilamento fundidas, en primer lugar, fundiendo un precursor de fibra/hilo de alimentacion seguido por comprimir el precursor unido en una cinta. A este respecto, la fusion de los filamentos de fibra/hilo puede lograrse mediante el uso de calor y tension, o a traves de aplicacion de un disolvente o material plastificante antes de la exposicion al calor y tension tal como se describe en las patentes estadounidenses 5.540.990; 5.749.214; y 6.148.597. La fusion mediante union puede lograrse, por ejemplo, recubriendo al menos parcialmente los filamentos con una resina u otro material aglutinante polimerico que presente propiedades adhesivas, tales como una resina de copolimero de bloque poliestireno-poliisopropeno-poliestireno comercialmente disponibles de Kraton Polymers de Houston, TX bajo la marca KRATON® D1107, o cualquier otro polimero adhesivo descrito en el presente documento. Tambien pueden unirse termicamente en conjunto sin un recubrimiento adhesivo. Las condiciones de union termica dependeran del tipo de fibra. Cuando las fibras/hilos de alimentacion estan recubiertos con una resina u otro material aglutinante polimerico que presenta propiedades adhesivas para unir los filamentos, solamente se necesita una pequena cantidad de la resina/aglutinante. A este respecto, la cantidad de resina/aglutinante aplicada es, preferiblemente, de no mas del 5% en peso basandose en el peso total de los filamentos mas la resina/aglutinante, de manera que los filamentos comprenden al menos el 95% en peso de la fibra/hilo recubierto basandose en el peso total de los filamentos mas la resina/aglutinante, y la cinta correspondiente formada a partir del hilo tambien comprendera de ese modo al menos el 95% en peso de los filamentos constitutivos. Mas preferiblemente, las fibras/hilos y cintas comprenden al menos aproximadamente el 96% de filamentos en peso, aun mas preferiblemente el 97% de filamentos en peso, aun mas preferiblemente el 98% de filamentos en peso, y aun mas preferiblemente el 99% de filamentos en peso. Lo mas preferiblemente, las fibras/hilos y cintas comprimidas formadas a partir de los mismos son libres de resina, es decir, no estan recubiertas con una resina/aglutinante de union, y consisten esencialmente en o consisten solamente en filamentos. Metodos de compresion de fibras/hilos en cintas se describen, por ejemplo, en la patente estadounidense 8.236.119 y la solicitud de patente estadounidense numero de serie 13/568.097. Otros metodos para formar cintas, incluyendo a partir de fibras/hilos multifilamento torsionados y a partir de fibras/hilos multifilamento no torsionados, asi como cintas no fibrosas, se describen en la solicitud de patente estadounidense numero de serie 13/021.262; 13/494.641, 13/647.926 y 13/708.360. Estos metodos son utiles para formar cintas de esta invencion que presentan cualquiera de las relaciones de aspecto preferidas descritas en el presente documento.

El material textil tejido se forma usando cualquier tecnica de tisaje conocida habitualmente en donde cuerpos alargados de urdimbre longitudinales se entretejen con cuerpos alargados de trama laterales, dispuestos transversalmente de manera que los cuerpos alargados se encuentran en una orientacion ortogonal 02/902. El ligamento sencillo es el mas comun. Otros tipos de ligamento incluyen de manera no exclusiva ligamento de pata de gallo, ligamento de Panama, ligamento de raso y ligamento de sarga.

Una primera realizacion se ilustra en la figura 1 en donde se coloca un primer conjunto de cuerpos 10 alargados de alta tenacidad como los cuerpos de urdimbre que se extienden longitudinalmente y un segundo conjunto 12 de cuerpos alargados de alta tenacidad se disponen en transversal como los cuerpos de trama laterales. En un procedimiento tipico, los cuerpos 10 alargados de urdimbre de alta tenacidad se desbobinan de una pluralidad de bobinas que se soportan en uno o mas margenes 14. Un conjunto de cuerpos 10 alargados de alta tenacidad se guia a traves de un lizo 18 que separa cuerpos 10 alargados de alta tenacidad adyacentes de modo que estan separados uno con respecto a otro (en sus bordes longitudinales mas proximos) por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de alta tenacidad. Esta cantidad de separacion garantiza que la etapa de fusion termica posterior logra un cierre total y completo del espacio entre cuerpos 10 alargados de alta tenacidad adyacentes de modo que bordes longitudinales de tope de los cuerpos alargados 10 se presionan uno contra otro de manera que estan sustancialmente en contacto entre si sin solaparse. A este respecto, todos los cuerpos alargados de alta tenacidad en la direccion de urdimbre son preferiblemente uniformes en anchura y tambien preferiblemente uniformes en grosor. Tambien se prefiere que todos los cuerpos alargados de alta tenacidad en la direccion de trama sean preferiblemente uniformes en anchura y tambien preferiblemente uniforme en grosor. Si no son uniformes en anchura, la distancia de separacion debe calcularse midiendo los cuerpos alargados en la ubicacion de mayor anchura. Este es el caso para todas las fibras de urdimbre y trama de la invencion. Tambien se prefiere, aunque non se requiere, que todos los cuerpos de alta tenacidad en la direccion de urdimbre tengan la misma anchura y grosor que todos los cuerpos de alta tenacidad en la direccion de trama. Lo mas preferiblemente, todos los cuerpos alargados de alta tenacidad de urdimbre y trama son identicos entre si. La etapa termica de fusion posterior cerrara, por consiguiente, por completo el espacio entre todos los cuerpos 10 alargados de alta tenacidad adyacentes y lograra una estructura de material textil tejido sin huecos, completamente cerrada. El cierre completo, total no es obligatorio, pero es lo mas preferible.

En las realizaciones mas preferidas de la invencion, el lizo 18 separa cuerpos 10 alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes de modo que estan separados en sus bordes longitudinales mas proximos por al menos aproximadamente el 15% de la anchura de los cuerpos de urdimbre de alta tenacidad, aun mas preferiblemente por aproximadamente el 15% hasta aproximadamente el 50% de la anchura de los cuerpos de urdimbre de alta tenacidad, y lo mas preferiblemente desde aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 30% de la anchura de los cuerpos de urdimbre de alta tenacidad. En realizaciones preferidas de la invencion, estos porcentajes de separacion de anchura miden hasta una separacion de al menos aproximadamente 0,5 mm, mas preferiblemente 1 mm y aun mas preferiblemente mayor que 1 mm, aun mas por al menos aproximadamente 1,5 mm, aun mas preferiblemente al menos aproximadamente 2 mm, aun mas preferiblemente por aproximadamente 3 mm hasta aproximadamente 30 mm y lo mas preferiblemente por aproximadamente 4 mm hasta aproximadamente 20 mm. La separacion debe ser menor de aproximadamente el 50% de la anchura de los cuerpos de urdimbre de alta tenacidad para garantizar que la etapa termica de fusion cierra por completo el espacio entre todos los cuerpos 10 alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes para lograr una estructura de material textil tejido sin huecos, completamente cerrada.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, despues de que los cuerpos 10 alargados de urdimbre de alta tenacidad pasan a traves del lizo 18, los cuerpos 12 alargados de trama de alta tenacidad se entretejen transversalmente con los cuerpos 10 alargados de alta tenacidad segun tecnicas de tisaje habituales. Los cuerpos 12 alargados de trama de alta tenacidad se desbobinan de una o mas bobinas que se soportan en uno o mas margenes 16. Tal como se ilustra en la figura 7, que ilustra un procedimiento de tisaje tipico, el tisaje convencional coloca un hilo de base de trama continuo, largo entre cada par de hilos de base de urdimbre adyacentes a traves de toda la anchura del conjunto de cuerpos 10 alargados de alta tenacidad. Tras pasar el hilo de base de trama una vez a traves del conjunto de hilos de base de urdimbre, la maquina de tisaje gira el hilo de base de trama, invierte la direccion y lo hace pasar de vuelta a traves del conjunto de hilos de base de urdimbre en la direccion opuesta. Tal como se muestra en la figura 7, esto forma bucles de orillo en los bordes laterales del material textil tejido que, normalmente, se recortan o cortan durante un procedimiento adicional. Cuando los bucles de orillo se recortan o cortan, la estructura resultante incorpora una pluralidad de cuerpos de trama discontinuos en un conjunto sustancialmente paralelo. Cuando los bucles de orillo no se recortan o se cortan, la estructura resultante incorpora un unico cuerpo alargado de trama que presenta una pluralidad de partes de cuerpo de trama en donde las partes de cuerpo de trama estan en un conjunto sustancialmente paralelo. Para cada realizacion de esta invencion, tales partes de cuerpo de trama de un cuerpo de trama continuo, largo que se disponen en transversal con respecto a los cuerpos de urdimbre longitudinales han de interpretarse como que forman una pluralidad de cuerpos de trama laterales.

Util de igual manera en la practica de esta invencion es un procedimiento de tisaje alternativo usado cuando se insertan cintas en la direccion de trama, mediante lo que se tira de la cinta continua a traves de los cuerpos de urdimbre en solamente una direccion y la cinta insertad se corta entonces en el borde de material textil para formar el nuevo extremo de cinta del que a continuacion se tirara a traves de los cuerpos de urdimbre, de manera que no se forman bucles de orillo.

El equipo de tisaje se establece para separar cuerpos 12 alargados de trama de alta tenacidad adyacentes (tal como partes paralelas adyacentes de un cuerpo 12 alargado continuo) alejandose uno con respecto a otro por al menos aproximadamente 2 mm, mas preferiblemente desde aproximadamente 3 mm hasta aproximadamente 30 mm y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 4 mm hasta aproximadamente 20 mm. Tal como se describe en el presente documento, solamente los cuerpos alargados de trama de alta tenacidad dispuestos transversalmente estan presentes en el espacio entre cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes.

Despues de tejer los cuerpos 12 alargados de trama de alta tenacidad a traves de los cuerpos 10 alargados de urdimbre de alta tenacidad en la direccion de trama, los cuerpos 10 alargados de urdimbre de alta tenacidad y cuerpos 12 alargados de trama de alta tenacidad, preferiblemente, se unen termicamente en conjunto en sus puntos de interseccion. Tal union termica se logra fundiendo al menos parcialmente los cuerpos alargados termoplasticos de alta tenacidad con un elemento 22 de calentamiento, activando de ese modo los polimeros termoplasticos de modo que pueden adherirse entre si. Se permite entonces que el polimero termoplastico fundido de los cuerpos alargados de alta tenacidad se solidifique. Una vez que el polimero se solidifica en el punto de union de cuerpo de urdimbretrama, los cuerpos 12 alargados de trama de alta tenacidad se unen a los cuerpos 10 alargados de urdimbre de alta tenacidad, formando de ese modo un material textil no denso estable dimensionalmente.

El elemento 22 de calentamiento se ilustra en la figura 1 como una barra rectangular que calienta mediante contacto directo con los cuerpos 12 alargados de alta tenacidad (es decir, calor de conduccion). El calentamiento puede lograrse mediante otros metodos adecuados, tales como calor por conveccion (por ejemplo, aire caliente), calentamiento radiante (por ejemplo, calentamiento por infrarrojo), asi como cualquier otro medio de calor de conduccion. Sin embargo, se requiere un control de temperatura relativamente ajustado para solo fundir parcialmente los cuerpos de alta tenacidad. Por consiguiente, se prefieren los metodos de calor de conduccion. Lo mas preferiblemente, el elemento 22 de calentamiento es un elemento de calentamiento por conduccion que puede aplicar presion a los cuerpos alargados de alta tenacidad fundidos para ayudar a su union. El elemento 22 de calentamiento calienta los cuerpos alargados de alta tenacidad hasta una temperatura de desde aproximadamente 132°C (aproximadamente 2702F) hasta aproximadamente 166°C (aproximadamente 3302F), mas preferiblemente desde aproximadamente 138°C (aproximadamente 280°F) hasta aproximadamente 160°C (aproximadamente 320°F), aun mas preferiblemente desde aproximadamente 141 °C (aproximadamente 285°F) hasta aproximadamente 157°C (aproximadamente 315°F), y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 143°C (aproximadamente 290°F) hasta aproximadamente 154°C (aproximadamente 310°F).

La union de los cuerpos alargados en los puntos de cruce de urdimbre-trama estabiliza mecanicamente la estructura de material textil no denso fijando los cuerpos 12 alargados de trama de alta tenacidad en su posicion y logrando de ese modo huecos fijos entre los cuerpos 10 alargados de alta tenacidad que se mantienen durante la manipulacion de material textil, preferiblemente de manera que las dimensiones de todos los huecos en el material textil son identicos. El calor procedente del elemento 22 de calentamiento es suficiente para hacer que los cuerpos 12 de trama de alta tenacidad y/o los cuerpos 10 de urdimbre de alta tenacidad sean pegajosos de modo que los cuerpos se unen de manera suficiente en los puntos de cruce de urdimbre-trama.

Este procedimiento produce un primer material textil tejido no denso estable dimensionalmente que, preferiblemente, se bobina en un primer rodillo 24 de almacenamiento y se guarda para procedimientos posteriores. Segun el procedimiento de la invencion, un segundo material textil tejido no denso estable dimensionalmente se fabrica y une, preferiblemente, con el primer material textil tejido no denso. El segundo material textil tejido no denso puede ser identico al primer material textil tejido no denso o diferente. Preferiblemente el segundo material textil tejido no denso se fabrica segun los mismos metodos descritos anteriormente para fabricar el primer material textil tejido no denso. Preferiblemente, el segundo material textil tejido no denso se bobina entonces en un segundo rodillo 26 de almacenamiento (ilustrado en la figura 3) y se guarda para procedimientos posteriores.

Tal como se muestra en la figura 1, pueden proporcionarse rodillos 20 de tension opcionales para proporcionar tension a las fibras de urdimbre y ayudar a tirar de las fibras de urdimbre hacia el primer rodillo 24 de almacenamiento (o hasta un segundo rodillo 26 de almacenamiento). Aunque los rodillos 20 de tension opcionales se ilustran en la figura 1 como colocados entre el lizo 18 y el elemento 22 de calentamiento, esta posicion solo es a modo de ejemplo y pueden colocarse en otras ubicaciones o eliminarse por completo tal como determinaria un experto en la tecnica. Si los rodillos 20 de tension se calientan, pueden ayudar al procedimiento de union termica, y tambien pueden sustituir la funcion del elemento 22 de calentamiento aplicando un calor y una presion adecuados para provocar fusion y fundicion parciales en los puntos de cruce de urdimbre-trama.

Los materiales textiles tejidos producidos segun cada una de estas dos realizaciones son tejidos no densos que presentan espacios u orificios definidos por la separacion de cuerpos de urdimbre adyacentes y la separacion de cuerpos de trama adyacentes. En realizaciones preferidas de la invencion, solo los cuerpos alargados de trama dispuestos transversalmente estan presentes entre cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes. Sin embargo, se encuentra dentro del alcance de la invencion que los cuerpos alargados de union tambien esten entretejidos en las direcciones de urdimbre o trama, colocandose dichos cuerpos alargados de urdimbre de union en el espacio entre cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes y/o en el espacio entre cuerpos alargados de trama de alta tenacidad adyacentes. Tal como se usa en el presente documento, un cuerpo alargado “de union” es un cuerpo alargado que comprende al menos parcialmente un polimero termoplastico activado por calor que presenta una temperatura de fusion por debajo de una temperatura de fusion de los cuerpos alargados de alta tenacidad. Dichos cuerpos alargados de union pueden ser cuerpos alargados de elemento aglutinante de un unico componente o de multiples componentes. Un cuerpo alargado de unico componente es una fibra, hilo o cinta formado en su totalidad a partir de un polimero termoplastico activado por calor que presenta una temperatura de fusion por debajo de una temperatura de fusion de los cuerpos alargados de alta tenacidad. Los cuales se conocen de manera convencional en la tecnica e incluyen de manera no exclusiva cuerpos que comprenden acetato de etilenvinilo, copolimeros de etileno-acrilato, copolimeros de bloque de estireno, poliuretanos, poliamidas, poliesteres y poliolefinas, que incluyen y lo mas preferiblemente polietieno. Se conoce que las fibras de multiples componentes, por ejemplo, fibras de dos componentes, presentan multiples dominios de seccion transversal diferente de distintos tipos de polimeros que se diferencian uno con respecto a otro en composicion (por ejemplo, poliuretano y polietieno) y/o que se diferencian en respuesta visual, por ejemplo, color. Las fibras de dos componentes presentan dos dominios de seccion transversal diferentes de dos tipos diferentes de polimeros. Diversos tipos de fibras de dos componentes se conocen e incluyen fibras lado a lado, fibras de alma/proteccion (tambien conocidas como fibras de alma protegidas) que pueden ser fibras conicas de pie, concentricas o excentricas, fibras de mar/isla y otras. Las cuales se conocen bien en la tecnica. Las fibras de dos componentes y los metodos para su fabricacion se describen por ejemplo en las patentes estadounidenses 4.552.603; 4.601.949; y 6.158.204.

Cuando estan presentes, se prefieren cuerpos alargados de union que comprenden cuerpos alargados de dos componentes que comprenden un primer componente y un segundo componente, en el que el primer componente comprende un polimero termoplastico activado por calor que presenta una temperatura de fusion por debajo de una temperatura de fusion de los cuerpos alargados de alta tenacidad, y en el que el primer componente presenta una temperatura de fusion que esta por debajo de una temperatura de fusion del segundo componente. Polimeros termoplasticos activados por calor adecuados para el primer componente, de manera no exclusiva, incluyen los descritos anteriormente. Segundos componentes adecuados que comprenden una fibra de dos componentes de manera no exclusiva incluyen los tipos de polimeros de alta tenacidad descritos anteriormente. En una realizacion preferida mas preferida, los cuerpos alargados de dos componentes son fibras de dos componentes de alma revestida, en la que el segundo componente de polimero es una fibra de alma que comprende una fibra monofilamento de alta tenacidad o una fibra multifilamento de alta tenacidad y el primer componente de polimero es un revestimiento que comprende un polimero termoplastico activado por calor. Polimeros termoplasticos activados por calor preferidos se describen anteriormente. Fibras de alma preferidas pueden ser cualquier fibra de alta tenacidad termoplastica o no termoplastica, que incluye fibras de aramida, fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de UHMW PE y otros. Lo mas preferiblemente, la fibra de alma es una fibra de vidrio o una fibra de UHMW PE. Un cuerpo alargado de unico componente mas preferido es una fibra de UHMW PE, preferiblemente una fibra de UHMW PE monofilamento o similar a monofilamento. Un cuerpo alargado de dos componentes mas preferido comprende un alma de fibra de UHMW PE (preferiblemente una fibra de UHMW PE monofilamento o similar a monofilamento) revestida con un polimero termoplastico de EVA.

En realizaciones preferidas de la invencion, cuando los cuerpos de union estan presentes, se unen termicamente, de manera preferible, a los cuerpos de alta tenacidad que estan orientados en perpendicular a los cuerpos de union en sus puntos de interseccion mediante el paso a traves del elemento 22 de calentamiento. Tal union termica se logra fundiendo al menos parcialmente el componente de polimero termoplastico de los cuerpos alargados de union con el elemento 22 de calentamiento, activando de ese modo el polimero termoplastico de modo que puede adherirse a los cuerpos alargados de alta tenacidad y entonces permitir que el polimero termoplastico fundido de los cuerpos alargados de union 12 se solidifique. Esta etapa de union se logra, preferiblemente, sin presion externa. El calor procedente el elemento 22 de calentamiento es suficientemente adecuado para hacer que el recubrimiento adhesivo de los cuerpos de union sea pegajoso de modo que los cuerpos se unen suficientemente en los puntos de cruce de urdimbre-trama, con presion de contacto interna inherente entre fibras de cruce en la estructura tejida que es suficiente para unir los cuerpos entre si. Una vez se solidifica el polimero en el punto de union de cuerpo de urdimbre trama con los cuerpos alargados de alta tenacidad perpendiculares, los cuerpos alargados de union se unen a los cuerpos alargados de alta tenacidad, potenciando por tanto la estabilidad dimensional del material textil no denso. Si los cuerpos alargados de union opcionales son cuerpos termoplasticos de unico componente o cuerpos alargados de dos componentes, los cuerpos alargados de alta tenacidad comprenden, preferiblemente, al menos aproximadamente el 90% en peso del material textil, mas preferiblemente mayor que aproximadamente el 90% en peso del material textil, aun mas preferiblemente al menos aproximadamente el 95% en peso del material textil, aun mas preferiblemente al menos aproximadamente el 98% en peso del material textil, y lo mas preferiblemente al menos aproximadamente el 99% en peso del material textil. A este respecto, cuando estan presentes, los cuerpos alargados de union se incorporan, preferiblemente, a una pasada por cm (ppc) (pasada por pulgada (ppi)) de desde aproximadamente 5 pasadas por 2,54 cm (aproximadamente 5 pasadas por pulgada) hasta aproximadamente 15 pasadas por 2,54 cm (aproximadamente 15 pasadas por pulgada), preferiblemente desde aproximadamente 5 pasadas por 2,54 cm (aproximadamente 5 pasadas por pulgada) hasta aproximadamente 10 pasadas por 2,54 cm (aproximadamente 10 pasadas por pulgada), o alternativamente desde aproximadamente 10 pasadas por 2,54 cm (aproximadamente 10 pasadas por pulgada) hasta aproximadamente 15 pasadas por 2,54 cm (aproximadamente 15 pasadas por pulgada).

Segun la presente invencion, despues de tejer las estructuras de material textil no denso, entonces se calientan y se presionan bajo condiciones suficientes como para aplastar los cuerpos alargados de alta tenacidad, termoplasticos y cerrar de ese modo los orificios provocando que los bordes de los cuerpos alargados de alta tenacidad adyacentes esten en contacto entre si. Esta fusion termica puede realizarse en un unico material textil no denso para formar una unica lamina fusionada termicamente, densa tal como se ilustra en la figura 2 o puede realizarse en multiples tejidos no densos adyacentes en conjunto para formar un articulo multicapa fundido termicamente, denso en una etapa tal como se ilustra en las figuras 3 y 5.

Tal como se ilustra en la figura 2, el procedimiento de fusion termica se realiza, preferiblemente, como un procedimiento continuo en donde un material textil tejido no denso estable dimensionalmente se desbobina de un primer rodillo 24 de almacenamiento y se hace pasar a traves de rodillos 30 de presion. Los rodillos 30 se calientan, preferiblemente, hasta una temperatura de desde aproximadamente 93°C (2002F) hasta aproximadamente 177°C (3502F), mas preferiblemente desde aproximadamente 93°C (200°F) hasta aproximadamente 157°C (315°F), aun mas preferiblemente desde aproximadamente 121 °C (250°F) hasta aproximadamente 157°C (315°F), y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 138°C (280°F) hasta aproximadamente 154°C (310°F). La temperatura mas adecuada variara dependiendo del punto de fusion del polimero usado para formar los cuerpos alargados de alta tenacidad. Los rodillos 30 ejercen presion sobre el material textil tejido, no denso presionandolo a una presion de desde aproximadamente 345 kPa (aproximadamente 50 psi) hasta aproximadamente 345 MPa (aproximadamente 50.000 psi), mas preferiblemente aproximadamente 3,45 MPa (aproximadamente 500 psi) hasta aproximadamente 138 MPa (aproximadamente 20.000 psi) y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 6,90 MPa (aproximadamente 1.000 psi) hasta aproximadamente 69,0 MPa (aproximadamente 10.000 psi). Presionar el material textil tejido no denso a traves de los rodillos 30 de presion calentado produce una lamina fundida termicamente que no presenta huecos entre los cuerpos alargados de urdimbre sin solaparse dichos cuerpos. Si fuese necesario, en cada realizacion de la invencion, el material textil puede hacerse pasar a traves de rodillos 30 multiples veces (o a traves de rodillos 30 adicionales) para lograr la estructura de lamina, completamente densa sin huecos preferida. El rodillo 32 accionado recoge la lamina fundida y proporciona una tension controlada en la lamina. Preferiblemente, la lamina se enfria a por debajo de la temperatura de fusion de los cuerpos alargados de alta tenacidad antes de entrar en contacto con el rodillo 32.

Tal como se ilustra en la figura 3, el procedimiento de fusion termica se realiza, preferiblemente, como un procedimiento continuo en donde un primer material textil tejido no denso estable dimensionalmente se desbobina de un primer rodillo 24 de almacenamiento y un segundo material textil tejido no denso estable dimensionalmente se desbobina de un segundo rodillo 26 de almacenamiento, al haberse unido y fusionado los dos tejidos entre si pasando a traves de rodillos 30 de presion calientes segun las condiciones descritas anteriormente. Tal como se ilustra en la figura 4, un primer material textil tejido no denso estable dimensionalmente se fusiona con un conjunto unidireccional de cuerpos alargados de alta tenacidad longitudinales suministrados a partir de un margen 14 en lugar de un segundo material textil tejido no denso estable dimensionalmente. La fusion se logra pasando a traves de rodillos 30 de presion calientes.

Las figuras 5 y 6 ilustran realizaciones que incluyen un conjunto de rodillos adicional (rodillos 28) que se emplean cuando uno o mas materiales textiles tejidos no densos incluyen los cuerpos alargados de union opcionales (no mostrados). La figura 5 ilustra una realizacion en donde un primer material textil tejido no denso estable dimensionalmente, se desbobina de un rodillo 24 de almacenamiento y se une a un segundo material textil tejido desbobinado del rodillo 26 de almacenamiento. Los dos tejidos se unen entonces entre si mediante el paso a traves de un primer conjunto de rodillos 28 antes de fundirse en conjunto entre un segundo conjunto de rodillos 30. La figura 6 ilustra una realizacion en donde un primer material textil tejido no denso estable dimensionalmente se desbobina de un rodillo 24 de almacenamiento y un conjunto unidireccional de cuerpos alargados de alta tenacidad longitudinales se suministra a partir de un margen 14. El material textil y el conjunto de cuerpos de alta tenacidad se unen entonces entre si mediante el paso a traves de un primer conjunto de rodillos 28 antes de fundirse en conjunto entre un segundo conjunto de rodillos 30. Los cuerpos alargados de union ayudan a adherir los materiales textiles tejidos entre si (o el material textil tejido al conjunto de cuerpos de alta tenacidad), y los rodillos 28 facilitan su union. Los rodillos 28 se calientan, preferiblemente, hasta una temperatura que esta ligeramente por encima del punto de fusion de los cuerpos alargados de union. Preferiblemente, los rodillos 28 se calientan a una temperatura que no es de mas de 10°C por encima de la temperatura de fusion de los cuerpos alargados de union, y lo mas preferiblemente a una temperatura que no es de mas de 5°C por encima de la temperatura de fusion de los cuerpos alargados de union. La temperatura mas adecuada variara dependiendo del punto de fusion del polimero usado para formar los cuerpos alargados de union. En las realizaciones preferidas, tales temperaturas para el rodillo 28 son, preferiblemente, desde aproximadamente 93°C (aproximadamente 2002F) hasta aproximadamente 177°C (aproximadamente 350°F), mas preferiblemente desde aproximadamente 93°C (aproximadamente 200°F) hasta aproximadamente 157°C (aproximadamente 315°F), aun mas preferiblemente desde aproximadamente 121 °C (aproximadamente 250°F) hasta aproximadamente 157°C (aproximadamente 315°F), y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 138°C (aproximadamente 280°F) hasta aproximadamente 154°C (aproximadamente 310°F), preferiblemente, los rodillos 28 tambien ejercen una presion ligera sobre los tejidos (o material textil y red) para unirlos entre si.

Los tejidos calentados unidos/juntados se pasan entonces de manera continua a traves de rodillos 30 de presion, presionandolos entre si en conjunto tal como se describe anteriormente para formar una lamina fundida. Cuando los cuerpos alargados de union estan presentes, los rodillos 30 se calientan, preferiblemente, hasta una temperatura que esta ligeramente por debajo del punto de fusion de los cuerpos alargados de alta tenacidad. Preferiblemente, los rodillos 30 se calientan a una temperatura que no es de mas de 5°C por debajo de la temperatura de fusion de los cuerpos alargados de alta tenacidad, y lo mas preferiblemente a una temperatura que no es de mas de 3°C por debajo de la temperatura de fusion de los cuerpos alargados de alta tenacidad. Al presionar los tejidos unidos entre rodillos 30 de presion calientes produce una lamina fundida termicamente que no presenta huecos entre los cuerpos alargados de urdimbre sin solaparse los cuerpos. El rodillo 32 accionado recoge la lamina fundida y proporciona una tension controlada en la lamina. Preferiblemente, la lamina se enfria hasta por debajo de la temperatura de fusion de los cuerpos alargados de alta tenacidad antes de entrar en contacto con el rodillo 32. En cada uno de los procedimientos de rodillo continuos descritos en el presente documento, la duracion del paso a traves de rodillos 30 y rodillos 28 opcionales se encontrara a una velocidad de desde aproximadamente 1 metro/minuto hasta aproximadamente 100 metros/minuto, mas preferiblemente desde aproximadamente 2 metros/minuto hasta aproximadamente 50 metros/minuto, aun mas preferiblemente desde aproximadamente 3 metros/minuto hasta aproximadamente 50 metros/minuto, aun mas preferiblemente desde aproximadamente 4 metros/minuto hasta aproximadamente 30 metros/minuto, y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 5 metros/minuto hasta aproximadamente 20 metros/minuto.

Ademas, en el procedimiento de presion continua de multiples etapas ilustrado en las figuras 5 y 6, es posible unir y aplanar las dos capas (es decir dos materiales textiles tejidos o un material textil y un conjunto de cuerpos de alta tenacidad) en una unica etapa de presion continua. Procedimientos de lote de multiples etapas y de unica etapa que usan prensas de plato calentado tambien pueden usarse para unir y aplanar dos o mas capas de materiales textiles tejidos no densos estables dimensionalmente de esta invencion, o una o mas capas de material textil con uno o mas conjuntos de cuerpos de alta tenacidad.

Segun la invencion, al presionar los cuerpos 10 alargados de alta tenacidad, alisados con una presion suficiente los aplanara, reduciendo su grosor al tiempo que se aumenta su anchura, mediante lo que el espacio entre cuerpos alargados de alta tenacidad adyacentes se elimina sustancialmente, y lo mas preferiblemente se eliminan completamente. Debido a tal aplastado y expansion de la anchura de los cuerpos alargados de alta tenacidad, los bordes longitudinales mas proximos de los cuerpos alargados de alta tenacidad adyacentes se hace que entren en contacto entre si mediante lo que no existe sustancialmente ningun hueco entre dichos cuerpos alargados de alta tenacidad adyacentes y en donde dichos cuerpos alargados de alta tenacidad adyacentes no se solapan, logrando una lamina fundida termicamente, cerrada.

Los cuerpos alargados de alta tenacidad, que incluyen fibras de alta tenacidad, hilos y cintas, pueden ser de cualquier denier adecuado. Por ejemplo, las fibras/hilos pueden presentar un denier de desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 10.000 denier, mas preferiblemente desde aproximadamente 200 hasta 5.000 denier, aun mas preferiblemente desde aproximadamente 650 hasta aproximadamente 4.000 denier, y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 800 hasta aproximadamente 3.000 denier. Las cintas pueden presentar denier desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 30.000, mas preferiblemente desde aproximadamente 200 hasta 10.000 denier, aun mas preferiblemente desde aproximadamente 650 hasta aproximadamente 5.000 denier, y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 800 hasta aproximadamente 3.000 denier. Cuando estan presentes, los cuerpos alargados de union presentan, preferiblemente, un denier de desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 2000, mas preferiblemente desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 500, aun mas preferiblemente desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 400, y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 70 hasta aproximadamente 300. La seleccion de denier de cuerpo alargado se rige mediante consideraciones de eficacia y coste balisticos. Las fibras/hilos/cintas mas delgadas son mas costosos de fabricar y de tejer, pero pueden producir mayor eficacia balistica por unidad de peso. Las cintas multifilamento estan formadas, normalmente, por fusion termica en conjunto desde 2 hasta aproximadamente 1000 filamentos, mas preferiblemente desde 30 hasta 500 filamentos, aun mas preferiblemente desde 100 hasta 500 filamentos, aun mas preferiblemente desde aproximadamente 100 filamentos hasta aproximadamente 250 filamentos y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 120 hasta aproximadamente 240 filamentos. Cuanto mayor sea el numero de filamentos normalmente se traduce en un mayor numero de denier de cinta. Dado que la etapa de presion termica reducira el grosor de los cuerpos alargados, tambien reducira el grosor de la estructura tejida global. El grosor de los tejidos no densos y densos, las laminas fusionadas termicamente corresponderan al grosor de los cuerpos alargados de alta tenacidad individuales antes y despues del aplanado, respectivamente. Un material textil tejido no denso preferido presentara un grosor preferido de desde aproximadamente 10 pm hasta aproximadamente 600 pm, mas preferiblemente desde aproximadamente 20 pm hasta aproximadamente 385 pm y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 30 pm hasta aproximadamente 255 pm. Una lamina fundida termicamente, densa preferida presentara un grosor preferido de desde aproximadamente 5 pm hasta aproximadamente 500 pm, mas preferiblemente desde aproximadamente 10 pm hasta aproximadamente 250 pm y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 15 pm hasta aproximadamente 150 pm.

Una pluralidad de tales laminas fusionadas termicamente, densas de unica capa o multicapa pueden fabricarse segun los metodos descritos en el presente documento, entonces se apilan una encima de otra de manera coextensiva y consolidada para formar un articulo con resistencia balistica que presenta una penetracion balistica superior resistencia. Para los fines de la invencion, articulos que presentan resistencia a penetracion balistica superior describen aquellos articulos que muestran excelentes propiedades frente a proyectiles deformables, tales como balas, y frente a penetracion de fragmentes, tales como metralla.

Tal como se usa en el presente documento, “de consolidacion” se refiere a la combinacion de una pluralidad de tejidos en una unica estructura unitaria. Para los fines de esta invencion, la consolidacion puede producirse con calor y/o presion o sin calor y/o presion y con o sin un adhesivo intermedio entre tejidos/laminas. Por ejemplo, las laminas fusionadas pueden pegarse en conjunto, tal como es el caso en un procedimiento de laminacion por humedad. Debido al procedimiento unico usado para formar las laminas fusionadas termicamente, densas, es una caracteristica unica de esta invencion que un revestimiento de adhesivo intermedio sea opcional y no se requiera para formar un articulo con resistencia balistica. La estructura plana de las laminas fusionadas les permite prensarse en caliente simplemente junto con union suficiente segun condiciones de consolidacion convencionales. La consolidacion puede realizarse a temperaturas que oscilan entre aproximadamente 50°C y aproximadamente 175°C, preferiblemente entre aproximadamente 105°C y aproximadamente 175°C, y a presiones que oscilan entre aproximadamente 0,034 MPa (aproximadamente 5 psig) y aproximadamente 17 MPa (aproximadamente 2500 psig), para desde aproximadamente 0,01 segundos hasta aproximadamente 24 horas, preferiblemente desde aproximadamente 0,02 segundos hasta aproximadamente 2 horas. Tal como se conoce de manera convencional en la tecnica, la consolidacion puede llevarse a cabo en un conjunto de calandria, un laminador de lecho plano, una prensa o en una autoclave. La consolidacion tambien puede llevarse a cabo mediante moldeo a vacio del material en un molde que se coloca a vacio. La tecnologia de molde a vacio se conoce bien en la tecnica.

En la medida en que se use un adhesivo intermedio, los articulos con resistencia balistica de la invencion pueden consolidarse con una cantidad menor de resina adhesiva que, normalmente, se necesita para formar articulos a partir de laminas no comprimidas, no fusionadas porque el adhesivo solo necesita aplicarse como una capa superficial sin impregnar o recubrir los filamentos constitutivos individuales de los cuerpos alargados constitutivos para promover la union de una lamina densa a otra lamina densa. Por consiguiente, el peso total de un recubrimiento de adhesivo o aglutinante en un material compuesto comprende, preferiblemente, desde aproximadamente el 0% hasta aproximadamente el 10%, aun mas preferiblemente desde aproximadamente el 0% hasta aproximadamente el 5% en peso total de los filamentos constitutivos mas el peso del recubrimiento. Incluso mas preferiblemente, articulos con resistencia balistica de la invencion comprenden desde aproximadamente el 0% hasta aproximadamente el 2% en peso de un recubrimiento de adhesivo, o aproximadamente el 0% hasta aproximadamente el 1% en peso, o solo aproximadamente el 1% hasta aproximadamente el 2% en peso.

Materiales adhesivos adecuados incluyen tanto los materiales de modulos bajos como los materiales de modulos altos. Generalmente, los materiales adhesivos de modulos bajos presentan un modulo de traccion de aproximadamente 41,4 MPa (aproximadamente 6.000 psi) o menos segun ASTM D638 que prueba procedimientos y se emplea normalmente para la fabricacion de armadura flexible, blanda, tal como chalecos con resistencia balistica. Los materiales adhesivos de modulos altos presentan, generalmente, un modulo de traccion inicial mayor de 41,4 MPa (6.000 psi) y se emplean, normalmente, para la fabricacion de articulos de armadura duros, rigidos tales como cascos.

Los ejemplos representativos de materiales adhesivos de modulos bajos incluyen polibutadieno, poliisopropeno, caucho natural, copolimeros de etileno-propileno, terpolimeros de etileno-propileno-dieno, polimeros de polisulfuro, elastomeros de poliuretano, polietieno clorosulfonado, policloropleno, cloruro de polivinilo plastificado, elastomeros de acrilonitrilo butadieno, poli (isobutileno-co-isopreno), poliacrilatos, poliesteres, polieteres, fluoroelastomeros, elastomeros de silicona, copolimeros de etileno, poliamidas (utiles con algunos tipos de filamentos), acrilonitrilo butadieno estireno, copolimeros de bloque de estireno-isopreno-estireno (SIS), poliuretanos elastomericos, policarbonatos, polimeros acrilicos, copolimeros acrilicos, polimeros acrilicos modificados con monomeros no acrilicos, y combinaciones de los mismos, asi como otros polimeros y copolimeros de modulos bajos curables por debajo del punto de fusion de las cintas no polimericas o de los filamentos que forman las cintas. Tambien se prefieren mezclas de diferentes materiales elastomericos, o mezclas de materiales elastomericos con uno o mas termoplasticos. Particularmente preferidos son copolimeros de bloque de poliestireno-poliisopropeno-poliestireno comercializados bajo la marca KRATON® de Kraton Polymers de Houston, TX.

Materiales aglutinantes de modulos altos preferidos incluyen poliuretanos (tanto basados en eter como en ester), epoxis, poliacrilatos, polimeros fenolicos/polivinil butirales (PVB) polimeros, polimeros de ester de vinilo, copolimeros de bloque de estireno-butadieno, asi como mezclas de polimeros tales como ester de vinilo y ftalato de dialilo o fenol formaldehido y butiral de polivinilo. Materiales aglutinantes polimericos rigidos particularmente adecuados son aquellos descritos en la patente estadounidense 6.642.159. Un material adhesivo polimerico puede aplicarse segun metodos convencionales en la tecnica. Cuando se forma un articulo multicapa, una pluralidad de tejidos se solapan uno encima de otro, lo mas preferiblemente de manera coextensiva, y se consolidan en un elemento monolitico de unica capa. En las realizaciones mas preferidas, los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad de un primer material textil son perpendiculares a los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad de un segundo material textil adyacente (es decir orientaciones de cuerpos de alta tenacidad de 02/902 con respecto al eje longitudinal de los cuerpos de urdimbre de cada material textil, respectivamente), y esta estructura continua de modo que los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad en todas las capas impares se orientan en la misma direccion y los cuerpos alargados de trama de alta tenacidad en todas las capas pares se orientan en la misma direccion. Aunque se prefieren orientaciones de cuerpo alargado ortogonales de 02/902, los tejidos adyacentes pueden alinearse formando, virtualmente, cualquier angulo entre aproximadamente 0° y aproximadamente 90° con respecto al eje central longitudinal de cuerpos de urdimbre en otro material textil. Por ejemplo, una estructura de cinco materiales textiles puede presentar tejidos orientados formando un angulo de 0°/45°/90°/45°/0° o formando otros angulos, tales como rotaciones de tejidos adyacentes en incrementos de 15° o 30°, con respecto al eje longitudinal de los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad. Tales alineaciones unidireccionales rotadas se describen, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 4.457.985; 4.748.064; 4.916.000; 4.403.012; 4.623.574; y 4.737.402.

Los articulos multicapa con resistencia balistica de la invencion incluiran, normalmente, desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 100 de las laminas fusionadas termicamente, densas (capas), mas preferiblemente desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 85 capas, y lo mas preferiblemente desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 65 capas. Cuanto mayor sea el numero de pliegos mayor sera la resistencia balistica, pero tambien mayor sera el peso. El numero de capas tambien afecta a la densidad de area de los materiales compuestos, y el numero de capas que forman un material compuesto deseado variaran dependiendo del uso final del articulo con resistencia balistica deseado. Los niveles minimos de resistencia balistica de armadura corporal para uso militar se clasifican por los niveles de amenaza del Instituto Nacional de Justicia (NIJ), tal como se conoce bien en la tecnica.

Articulos multicapa de la invencion que comprenden una pluralidad de laminas fusionadas termicamente, densas consolidadas de la invencion presentan preferiblemente una densidad de area de al menos 100 g/m2, preferiblemente presentando una densidad de area de al menos 200 g/m2 y mas preferiblemente presentando una densidad de area de al menos 976 g/m2. Lo mas preferiblemente, tales articulos multicapa presentan una densidad de area de al menos 4000 g/m2 (4,0 ksm) (aproximadamente 0,82 psf). En realizaciones preferidas, articulos multicapa de la invencion presentan una densidad de area de desde aproximadamente 0,976 ksm (aproximadamente 0,2 psf) hasta aproximadamente 39,04 ksm (aproximadamente 8,0 psf), mas preferiblemente desde aproximadamente 1,464 ksm (aproximadamente 0,3 psf) hasta aproximadamente 29,28 ksm (aproximadamente 6,0 psf), aun mas preferiblemente desde aproximadamente 2,44 ksm (aproximadamente 0,5 psf) hasta aproximadamente 24,4 ksm (aproximadamente 5,0 psf), aun mas preferiblemente desde aproximadamente 2,44 ksm (aproximadamente 0,5 psf) hasta aproximadamente 17,08 ksm (aproximadamente 3,5 psf), aun mas preferiblemente desde aproximadamente 4,88 ksm (aproximadamente 1,0 psf) hasta aproximadamente 14,64 ksm (aproximadamente 3,0 psf), y aun mas preferiblemente desde aproximadamente 7,32 ksm (aproximadamente 1,5 psf) hasta aproximadamente 14,64 ksm (aproximadamente 3,0 psf).

Articulos de la invencion pueden estar formados a partir de una pluralidad de laminas fusionadas termicamente, densas en donde cada lamina fundida comprende el mismo tipo de cuerpo alargado de alta tenacidad, o en donde cada lamina fundida comprende un tipo diferente de cuerpo alargado de alta tenacidad. Alternativamente, puede formarse una estructura hibrida en donde los al menos dos tipos diferentes de laminas fusionadas se unen en donde las laminas fusionadas termicamente comprenden de manera individual multiples tipos de cuerpos alargados de alta tenacidad diferentes en una unica estructura. Por ejemplo, las laminas fusionadas termicamente, densas pueden fabricarse a partir de materiales textiles tejidos, no densos que incluyen al menos dos tipos diferentes de cinta polimerica en el que un primer tipo de cinta comprende filamentos de polietieno y un segundo tipo de cinta comprende filamentos de polipropileno. En otra realizacion alternativa, los materiales textiles tejidos pueden fabricarse a partir de una combinacion de cintas fibrosas y cintas no fibrosas. En aun otra realizacion alternativa, una lamina fundida termicamente que forma un articulo multicapa puede incluir fibras de union entre los cuerpos alargados de alta tenacidad al tiempo que otra lamina fundida termicamente de la tecnica no incluye ninguna fibra de union.

Los articulos compuestos multicapa de la invencion pueden usarse en diversas aplicaciones para formar una variedad de articulos con resistencia balistica diferentes que usan tecnicas que se conocen bien, que incluyen articulos de armadura blandos, flexibles, asi como articulos de armadura duros, rigidos. Por ejemplo, tecnicas adecuadas para formar articulos con resistencia balistica se describen, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 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. Los materiales compuestos son particularmente utiles para la formacion de armaduras duras y materiales intermedios de subconjunto conformados o sin conformar formados en el procedimiento de fabricacion de articulos de armaduras duras. Por armadura “dura” se entiende un articulo, tal como cascos, paneles para vehiculos militares, o escudos protectores, que presentan una resistencia mecanica suficiente de modo que mantiene una rigidez estructural cuando se somete a una cantidad significativa de tension y puede ser independiente sin colapsar. Tales articulos duros estan formados preferiblemente, pero no de manera exclusiva, usando un material aglutinante con modulo de traccion alto. Las estructuras pueden cortarse en una pluralidad de laminas individuales y apilarse para la formacion de un articulo o pueden formarse en un precursor que se usa posteriormente para formar un articulo. Tales tecnicas se conocen bien en la tecnica.

Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invencion.

Ejemplo 1

Se dispusieron bobinas de cinta fibrosa de UHMWPE de alta tenacidad que presentan una tenacidad de aproximadamente 33 g/denier en un margen. Se realizaron las cintas segun un procedimiento descrito en la patente estadounidense 8.236.119. Presentaban un promedio de aproximadamente 4,76 mm (3/16 pulgadas) de ancho y una relacion de aspecto de mas de 10:1. Se emitieron una pluralidad de las cintas fibrosas a partir del margen, se dispusieron en un conjunto paralelo y se alimentaron al cabezal de un conjunto de maquina de tisaje para 5,3 cintas por 2,54 cm (5,3 cintas por pulgada) en la direccion de urdimbre estando las cintas separadas. La anchura del conjunto paralelo de cintas que van a tejerse en la direccion de urdimbre fue de aproximadamente 16 pulgadas de anchura. Se uso el mismo tipo de cinta fibrosa de alta resistencia en la direccion de llenado a aproximadamente 5,3 cintas por 2,54 cm (5,3 cintas por pulgada) para formar un ligamento de Panama equilibrado. El resultado fue un material textil tejido suelto que presenta “orificios” o “huecos” entre las cintas tanto en la direccion de urdimbre como en la direccion de llenado.

Ejemplo 2

Se corto el material textil tejido del ejemplo 1 en una medicion de muestra de 40,6 cm por 40,6 cm (16 pulgadas por 16 pulgadas) (anchura x altura). Esta muestra se prenso entonces durante aproximadamente 10 minutos a 141 °C (2852F) y 34,5 MPa (5000 psi) junto con una pelicula de 0,15 mm (6 milesimas de pulgada) de grosor de pelicula de polietileno de baja densidad en cada superficie exterior. Tras la presion, se enfrio la prensa hasta 37,8°C (100°F) bajo presion antes de liberarse el material textil prensado. La lamina fundida, densa resultante cambio su aspecto de opaca a traslucida y no existia sustancialmente ningun hueco u orificio en la lamina fundida, prensada. Se formo una pluralidad de tales laminas fusionadas segun el mismo procedimiento. Las laminas se colocaron entonces una encima de otra de manera coextensiva para formar una pila, y la pila se prenso entonces a 147°C (295°F) y 34,5 MPa (5000 psi) en una prensa de 1360 Mg (1500 ton) para formar un panel consolidado que presenta una densidad de area de 4,88 ksm (1 libra por pie cuadrado (psf)).

Ejemplo 3

Las laminas fusionadas que se formaron en el ejemplo 2 se apilaron en conjunto sin prensarse. La pila no consolidada se coloco entonces en una funda balistica blanda para formar un chaleco de armadura de cuerpo flexible.

Ejemplo 4

Se prenso un material textil tejido formado en el ejemplo 2 como en el ejemplo 2 pero sin las peliculas de polietieno exteriores. La temperatura de prensado fue de 141 °C (285°F) pero la presion fue de 19,2 MPa (2777 psig) en una prensa de 181 Mg (200 ton). La lamina fundida resultante no mostro ningun hueco u orificio entre cintas adyacentes.

Varias capas de estas laminas fusionadas se apilaron en conjunto y se prensaron de nuevo para consolidar la pila en un panel balistico de 20,3 x 30,5 cm (8” x 12”) (altura x anchura).

Aunque la presente invencion se mostro y describio particularmente con referencia a realizaciones preferidas, sera evidente para los expertos habituales en la tecnica que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin alejarse del alcance de la invencion. Se pretende que las reivindicaciones se interpreten como que protegen la realizacion dada a conocer, aquellas alternativas que se han comentado anteriormente y todos los equivalentes de las mismas.

cintas y cintas no fibrosas. En aun otra realizacion alternativa, una lamina fundida termicamente que forma un articulo multicapa puede incluir fibras de union entre los cuerpos alargados de alta tenacidad mientras que otra lamina fundida termicamente del articulo no incluye ninguna fibra de union.

Los articulos compuestos multicapa de la invencion pueden usarse en diversas aplicaciones para formar una variedad de articulos diferentes con resistencia balistica usando tecnicas que se conocen bien, que incluyen articulos de armadura blandos, flexibles, asi como articulos de armadura duros, rigidos. Por ejemplo, tecnicas adecuadas para formar articulos con resistencia balistica se describen, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 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, todos los cuales se incorporan en el presente documento a modo de referencia en la medida en que no sea incompatible con los mismos. Los materiales compuestos son particularmente utiles para la formacion de armaduras duras y materiales intermedios de subconjunto conformados o sin conformar formados en el procedimiento de fabricacion de articulos de armadura duros. Por armadura “dura” se entiende un articulo, tal como cascos, paneles para vehiculos militares, o escudos protectores, que presentan una resistencia mecanica suficiente de modo que mantiene la rigidez estructural cuando se someten a una cantidad significativa de tension y pueden ser independientes sin colapsar. Tales articulos duros estan formados, preferiblemente, pero no de manera exclusiva, usando un material aglutinante con modulo de traccion elevado. Las estructuras pueden cortarse en una pluralidad de laminas individuales y apilarse para la formacion de un articulo o pueden conformarse en un precursor que se usa posteriormente para formar un articulo. Tales tecnicas se conocen bien en la tecnica.

Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invencion.

Ejemplo 1

Se dispusieron bobinas de cinta fibrosa de UHMWPE de alta tenacidad que presentan una tenacidad de aproximadamente 33 g/denier en un margen. Las cintas se realizaron segun un procedimiento descrito en la patente estadounidense 8.236.119. Presentaban un promedio de aproximadamente 3/16 pulgadas de ancho y presentaban una relacion de aspecto de mas de 10:1. Se emitio una pluralidad de las cintas fibrosas a partir del margen, dispuestas en un conjunto paralelo y alimentadas al cabezal de un conjunto de maquina de tisaje para 5,3 cintas por pulgada en la direccion de urdimbre estando las cintas separadas. La anchura del conjunto paralelo de cintas que van a tejerse en la direccion de urdimbre fue de aproximadamente 16 pulgadas de anchura. Se uso el mismo tipo de cinta fibrosa de alta resistencia en la direccion de llenado a aproximadamente 5,3 cintas por pulgada para formar un ligamento de Panama equilibrado. El resultado fue un material textil tejido suelto que presenta “orificios” o “huecos” entre las cintas tanto en la direccion de urdimbre como en la direccion de llenado.

Ejemplo 2

El material textil tejido del ejemplo 1 se corto en una medicion de muestra de 16 pulgadas por 16 pulgadas (altura x anchura). Esta muestra se prenso entonces durante aproximadamente 10 minutos a 2852F y 5000 psi junto con una pelicula de polietileno de baja densidad de 6 milesimas de pulgada de grosor de pelicula en cada superficie exterior. Tras la presion, se enfrio la prensa hasta 100°F bajo presion antes de liberarse el material textil prensado. La lamina fundida, densa resultante cambio su aspecto de opaca a traslucida y no existia sustancialmente ningun hueco u orificio en la lamina fundida, prensada. Se formo una pluralidad de tales laminas fusionadas segun el mismo procedimiento. Las laminas se colocaron entonces una encima de otra de manera coextensiva para formar una pila, y la pila se prenso entonces a 295°F y 5000 psi en una prensa de 1500 ton para formar un panel consolidado que presenta una densidad de area de 1 libra por pie cuadrado (psf).

Ejemplo 3

Ejemplo 4

Se prenso un material textil tejido formado en el ejemplo 2 como en el ejemplo 2 pero sin las peliculas de polietieno exteriores. La temperatura de prensado fue de 285°F, pero la presion fue de 2777 psig en una prensa de 200 ton. La lamina fundida resultante no mostro ningun hueco u orificio entre cintas adyacentes. Varias capas de estas laminas fusionadas se apilaron en conjunto y se prensaron de nuevo para consolidar la pila en un panel balistico de 8” x 12” (altura x anchura).

Aunque la presente invencion se mostro y describio particularmente con referencia a realizaciones preferidas, sera evidente para los expertos habituales en la tecnica que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espiritu y alcance de la invencion. Se pretende que las reivindicaciones se interpreten como que protegen la realizacion dada a conocer, aquellas alternativas que se han comentado anteriormente y todos los equivalentes de las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Material textil tejido que comprende una pluralidad de cuerpos alargados de urdimbre entretejidos y unidos con una pluralidad de cuerpos alargados de trama dispuestos transversalmente, comprendiendo cada uno de dichos cuerpos alargados de urdimbre y cuerpos alargados de trama cuerpos alargados termoplasticos de alta tenacidad que presentan una tenacidad de al menos 14 g/denier y un modulo de traccion de al menos 300 g/denier, en el que los cuerpos alargados de urdimbre adyacentes estan separados uno con respecto a otro por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de urdimbre y los cuerpos alargados de trama adyacentes estan separados uno con respecto a otro por una distancia equivalente a al menos el 10% de la anchura de los cuerpos alargados de trama.

2. Material textil tejido segun la reivindicacion 1 en el que cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes estan separados uno con respecto a otro en sus bordes longitudinales mas proximos por mas de 1 mm, y los cuerpos alargados de trama de alta tenacidad adyacentes estan separados uno con respecto a otro en sus bordes longitudinales mas proximos por mas de 1 mm.

3. Lamina fundida, densa formada a partir de un material textil segun la reivindicacion 1, presentando la lamina fundida, densa sustancialmente ningun hueco entre cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes no se solapan; y presentando sustancialmente ningun hueco entre cuerpos alargados de trama de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de trama de alta tenacidad adyacentes no se solapan.

4. Articulo multicapa, denso con resistencia balistica que comprende al menos dos laminas fusionadas segun la reivindicacion 3 unidos entre si.

5. Procedimiento para formar un material textil no denso estable dimensionalmente, comprendiendo el procedimiento:

a) proporcionar un material textil tejido tal como se definio en la reivindicacion 1;

b) al menos fundir parcialmente el polimero termoplastico de los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad y/o los cuerpos alargados de trama de alta tenacidad; y

6. Procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que los cuerpos alargados de urdimbre adyacentes estan separados uno con respecto a otro en sus bordes longitudinales mas proximos por mas de 1 mm y los cuerpos alargados de trama de alta tenacidad adyacentes estan separados uno con respecto a otro en sus bordes longitudinales mas proximos por mas de 1 mm.

7. Procedimiento para formar un articulo multicapa fundido termicamente, denso que comprende unir al menos dos tejidos no densos estables dimensionalmente tal como se preparan segun el procedimiento segun la reivindicacion 5, y prensar termicamente los tejidos unidos bajo condiciones suficientes para unir los tejidos entre si y para aplanar los cuerpos alargados de trama y urdimbre de alta tenacidad en cada material textil respectivamente, provocando de ese modo que bordes longitudinales de cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes en cada material textil entren en contacto entre si respectivamente, mediante lo que no existe sustancialmente ningun hueco entre dichos cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad no se solapan; y provocando de ese modo que los bordes longitudinales de cuerpos de trama alargados de alta tenacidad adyacentes en cada material textil entren en contacto entre si respectivamente, mediante lo que no existe sustancialmente ningun hueco entre dichos cuerpos alargados de trama de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de trama de alta tenacidad no se solapan.

8. Procedimiento para formar una lamina fundida, densa que comprende prensar el material textil no denso estable dimensionalmente tal como se prepara segun el procedimiento segun la reivindicacion 5 bajo condiciones suficientes para aplanar los cuerpos alargados de trama y urdimbre de alta tenacidad en el material textil, provocando de ese modo que los bordes longitudinales de cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes en el material textil entren en contacto entre si, mediante lo que no existe sustancialmente ningun hueco entre dichos cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad no se solapan; y provocando de ese modo que bordes longitudinales de cuerpos de trama alargados de alta tenacidad adyacentes en el material textil entren en contacto entre si, mediante lo que no existe sustancialmente ningun hueco entre dichos cuerpos alargados de trama de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de trama de alta tenacidad no se solapan.

9. Procedimiento para formar un articulo multicapa fundido termicamente, denso con resistencia balistica que comprende:

a) proporcionar al menos un material textil tejido no denso tal como se define en reivindicacion 1;

b) proporcionar al menos una lamina fundida, densa formada a partir de un material textil tejido tal como se define en la reivindicacion 1 en el que la lamina fundida, densa no presenta sustancialmente ningun hueco entre cuerpos alargados de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de alta tenacidad no se solapan; c) unir el al menos un material textil tejido no denso y la al menos una lamina fundida, densa en conjunto; y d) prensar termicamente el al menos un material textil tejido unido y al menos una lamina fundida en conjunto bajo condiciones suficientes para unir el material textil tejido a la lamina fundida y para aplanar los cuerpos alargados de alta tenacidad en el material textil tejido, provocando de ese modo que los bordes longitudinales de los cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes en el material textil tejido entren en contacto entre si, mediante lo que no existe sustancialmente ningun hueco entre dichos cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad no se solapan.

10. Procedimiento para formar un articulo multicapa fundido termicamente, denso que comprende unir un material textil tejido segun la reivindicacion 1 con una red que comprende un conjunto paralelo de cuerpos alargados de alta tenacidad, y prensar termicamente el material textil tejido unido y la red bajo condiciones suficientes para unir el material textil tejido a la red y para aplanar los cuerpos alargados de alta tenacidad tanto del material textil tejido como de la red, respectivamente, provocando de ese modo que los bordes longitudinales de los cuerpos alargados de alta tenacidad adyacentes en el material textil tejido y la red entren en contacto entre si respectivamente, mediante lo que no existe sustancialmente ningun hueco entre dichos cuerpos alargados de alta tenacidad adyacentes y en el que dichos cuerpos alargados de alta tenacidad no se solapan.

11. Producto producidos por el procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10.

12. Material textil tejido segun la reivindicacion 1, en el que dichos cuerpos alargados de urdimbre de alta tenacidad y dichos cuerpos alargados de trama de alta tenacidad son cuerpos alargados no torsionados.

13. Material textil tejido segun la reivindicacion 1, en el que dichos cuerpos alargados se unen termicamente en conjunto sin un recubrimiento adhesivo.

14. Material textil tejido segun la reivindicacion 1, en el que cada uno de dichos cuerpos alargados es una cinta polimerica que presenta una anchura promedio de desde 2,5 mm hasta 50 mm y una relacion de aspecto de mas de 3:1.

15. Articulo multicapa, denso con resistencia balistica segun la reivindicacion 4, en el que dichas laminas se funden termicamente en conjunto en ausencia de una resina intermedia adhesiva.