ITMI20000860A1 - Tessuto multistrato rinforzato e procedimento per la sua realizzazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un tessuto multistrato rinforzato e ad un procedimento per la sua realizzazione.

Il tessuto secondo la presente invenzione è particolarmente adatto per realizzare giubbotti antiproiettile, caschi, e qualsiasi altro elemento di protezione passiva da munizioni, schegge o altro.

È noto che i tessuti tradizionali di protezione com prendono due o più strati di fili sovrapposti, ove fili di ogni strato sono tra loro paralleli.

Tra tali due strati, inoltre, è posto un terzo strat legante quale, ad esempio, un film termoplastico termoindurente, feltro o resina.

I due strati di fili sono tra loro collegati anche mediante fili di legatura in materiale tessile, che legano i fili dei due strati in corrispondenza degli incroci. Tali fili di legatura rimangono visibili nel prodotto anche dopo la fase di compattazione.

II procedimento di realizzazione tradizionale di tale tessuto prevede una fase di tessitura dei due o più strati, con la contemporanea interposizione dello strato legante, e una successiva fase di compressione o compattazione. Il tessuto ottenuto in questo modo presenta elevate qualità balistiche poiché gli strati sovrapposti non sono reciprocamente vincolati e, comunque, lo slittamento è fortemente ostacolato.

Quando il tessuto viene colpito, infatti, le fibre che lo compongono si rompono e, in quésto modo, lavorando tutte insieme, assorbono l'energia del proiettile. Tuttavia, è stato notato che in alcuni casi, quando il tessuto viene colpito da un proiettile, il comportamento è diverso da quello previsto ed in precedenza descritto.

In particolare, in alcuni casi il proiettile, pur senza provocare lo scorrimento tra i due strati sovrapposti, fa scorrere una sull'altra, praticamente senza attrito, le fibrille che compongono i fili di ogni strato. Questo fenomeno riduce fortemente il lavoro di rottura delle fibre e, quindi, l'energia cinetica delle pallottole che le fibre sono in grado di assorbire rompendosi. Inoltre, a volte, il proiettile senza provocare lo scorrimento tra i due strati sovrapposti sposta i fili ed apre il tessuto attraversandolo. In pratica il tessuto si apre senza assorbire energia cinetica della pallottola, cioè senza che le stesse fibre abbiano lavorato e si siano rotte. Inoltre il tessuto risulta poco uniforme, poiché i fili di legatura che rimangono nel tessuto dopo la fase di tessitura impediscono la sua uniforme compattazione nella successiva fase di compressione. Il tessuto formato presenta, quindi, strozzature in corrispondenza degli incroci tra i fili dei due strati e del filo di legatura.

Scopo della presente invenzione è, dunque, quello di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati, realizzando un tessuto multistrato rinforzato in cui le fibrille che compongono ogni filo non possano scorrere una sull'altra o, comunque, possano scorrere reciprocamente con attrito elevato.

Altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare un tessuto multistrato rinforzato nel quale i fili che compongono i singoli strati non possano spostarsi gli uni rispetto agli altri per l'azione dei proiettili. In questo modo, poiché le fibre non si spostano, il tessuto non si apre e le fibre, rompendosi per azione della pallottola, ne assorbono l'energia cinetica. Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di realizzare un tessuto multistrato che sia sostanzialmente uniforme e che, in particolare, sia privo delle numerose strozzature causate dal filo di legatura.

Uno scopo dell'invenzione è anche quello di realizzare un procedimento per la realizzazione di un tessuto multistrato del tipo indicato.

Non ultimo scopo dell'invenzione è quello di realizzare un tessuto multistrato rinforzato ed un procedimento per la sua realizzazione, che siano sostanzialmente semplici, sicuri ed affidabili.

Questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione, vengono raggiunti realizzando un tessuto multistrato rinforzato secondo la rivendicazione 1 e indicando un procedimento secondo la rivendicazione 7. Altre caratteristiche della presente invenzione sono definite, inoltre, nelle rivendicazioni successive. Vantaggiosamente, il tessuto multistrato rinforzato secondo la presente invenzione risulta relativamente leggero e facilmente vestibile. Inoltre, a parità di capacità di arresto dei proiettili, necessita di un numero di strati limitato rispetto al numero di strati necessari utilizzando i tessuti tradizionali , Ad esempio, si può realizzare un giubbotto antiproiettile conforme alle normative NIJ 0101.03 classe II risparmiando il 15% del peso e realizzando solamente 9 strati invece di 11, come necessario per i giubbotti rientranti nella classe II realizzati utilizzando i tessuti noti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del tessuto multistrato rinforzato e del procedimento per la sua realizzazione, secondo la presente invenzione, risul--teranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista in pianta di una porzione di un tessuto non finito atto a realizzare un tessuto finito rinforzato secondo la presente invenzione, con due strati di fibre parallele sovrapposte; - la figura 2 mostra una vista prospettica ingrandita e sezionata di una singola fibra di ogni strato;

- la figura 3 mostra una sezione realizzata lungo una linea III-III di figura 1;

- la figura 4 mostra una sezione del tessuto finito secondo l'invenzione;

- la figura 5 mostra una vista prospettica di un giubbotto antiproiettile realizzato con il tessuto secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle figure 1-3, nel seguito viene mostrata una porzione di un tessuto multistrato rinforzato in una fase di parziale realizzazione precedente ad una fase di compattazione, cioè non finito. Tale porzione è indicata complessivamente con il numero di riferimento 11.

Il tessuto non finito 11 comprende due strati 12 di fili 13 che sono tutti paralleli all'interno di ogni strato 12. I fili 13 di uno strato 12, invece, sono variamente direzionati rispetto ai fili 13 dell'altro strato 12 e formano rispetto a questi, in un esempio di realizzazione esemplificativo ma non limitativo, un angolo di 90 gradi.

Tra i due strati 12 è compreso un ulteriore strato 14 legante che mantiene uniti gli strati 12 e impedisce il reciproco scorrimento dì uno strato 12 sull'altro. Inoltre, il tessuto non finito 11 è anche provvisto di una pluralità di fili di legatura 15 che collaborano a mantenere uniti i due strati 12. I fili di legatura 15 legano alternativamente i fili 13 di uno strato 12 ed i fili 13 dell'altro strato 12 in corrispondenza di zone di incrocio degli stessi fili 13. In forme di realizzazione preferite ed esemplificative, ma non limitative, della presente invenzione, tra i due strati 12 è previsto uno strato legante 14, costituito da una pellicola o film in materiale termoplastico o termoindurente o in feltro o polvere, ecc. Alternativamente, ciascun filo 13 può essere preimpregnato per mezzo di opportune resine e, in tal caso, la pellicola o film intermedio può essere presente o meno. In particolare, come evidente dalla figura 2, i fili 13 sono costituiti da una pluralità di fibrille 16 intrecciate a formare i fili 13 e legate mediante una matrice in resina 17, di tipo termoplastico o termoindurente o da una miscela delle stesse. Questa impregnazione permette alle singole fibrille 16 componenti i fili 13 di lavorare in modo uniforme, impedendo alle fibrille 16 dei singoli fili 13 di scorrere le une sulle altre senza attrito. In pratica si aumenta la superficie di delaminazione fra le fibrille 16 con conseguente aumento del lavoro di rottura. I fili di legatura 15 sono realizzati in materiale termoplastico o termoindurente o idrosolubile o solubile in opportuno solvente. Nella figura 4 è mostrato il tessuto finito, al termine del procedimento di produzione, ove tale tessuto secondo l'invenzione è indicato complessivamente con il riferimento 18. Per elementi uguali o similari a quelli già descritti, invece, vengono usati riferimenti uguali. In particolare il tessuto finito 18 comprende due strati 12 di fili 13 uniti mediante lo strato legante 14. Le fibrille 16 dei singoli fili 13 sono annegate nelle matrice 17 . Come evidente, il tessuto finito 18 è privo del filo di legatura 15 poiché esso, essendo realizzato in materiale termoplastico e/o termoindurente ovvero in materiale solubile, entra a far parte dello strato 14 o viene asportato da un solvente.

Il tessuto 18 secondo la presente invenzione viene realizzato mediante un procedimento di seguito indicato ed anch'esso oggetto della presente invenzione. Il procedimento prevede una prima fase di tessitura per formare il tessuto non finito 11, provvisto del filo di legatura 15 in materiale termoplastico ovvero termoindurente ovvero idrosolubile ovvero solubile in apposito solvente. Tale fase di tessitura può essere implementata su macchine multiassiali note, che realizzano un processo di tessitura di tipo continuo. A tale prima fase segue una seconda fase di impregnazione del tessuto non finito 11 mediante resina di tipo termoplastico ovvero termoindurente ovvero costituita da una miscela delle stesse.

Tale seconda fase viene effettuata tramite passaggio in linea di impregnazione per completa immersione, per immersione parziale, a spruzzo o altro.

Il liquido impregnante è costituito da una miscela contenente un liquido nel quale è dissolta o dispersa la resina. Preferibilmente tale miscela comprende un solvente come chetoni, alcoli, solventi aromatici o idrocarburi, acqua, paraffine o mescolanze.

La miscela presenta bassissima viscosità, in modo che la resina riesca a penetrare all'interno dei fili 13 ed a coprire intimamente tutte le fibrille 16 che compongono i singoli fili 13 disposti nel tessuto. In una diversa realizzazione, l'impregnazione viene eseguita accoppiando una pellicola in materiale termoplastico e/o termoindurente, ad ognuna delle due facce opposte del tessuto. La quantità di resina applicata è compresa dallo 0,5% in peso dei fili 13 fino a valori del 150%. Tuttavia, in realizzazioni preferite, la quantità di resina applicata è compresa tra lo 0,5% ed il 20% in peso. In una terza fase di asciugatura, successiva alla precedente, il tessuto attraversa un forno o una linea che causa l'evaporazione del solvente. In una quarta fase di compattazione, successiva alla precedente, il tessuto viene pressato e compattato con valori di pressione e temperatura secondo metodi convenzionali. Ad esempio la pressione può variare tra IO5 Pa e IO8 Pa, mentre la temperatura può variare tra 30 °C e 300 °C. Infine, in una quinta fase del procedimento, il tessuto 18 finito viene tagliato nelle forme e dimensioni desiderate. Alternativamente, secondo una diversa realizzazione del procedimento, si prevede di preimpregnare i fili 13 con resine termoplastiche e/o termoindurenti, mediante un procedimento di impregnazione, che può sostituire ed è essenzialmente analogo a quello descritto in precedenza per il tessuto 18. In tal caso dopo la pre-impregnazione si realizza una fase di tessitura alla quale seguono le fasi del procedimento precedentemente descritto.

Con il tessuto secondo la presente invenzione sono stati realizzati dei giubbotti antiproiettile e questi sono stati utilizzati per effettuare delle prove, i cui risultati sono riportati nel seguito anche in relazione ai risultati ottenuti nelle medesime prove da un giubbotto antiproiettile realizzato con un tessuto di tipo tradizionale.

Sono stati utilizzati proiettili di tipo DAG, calibro 9 mm e peso 123 grani (grs) e, nella tabella che segue, è riportata la velocità (indicata con v5o) alla quale il 50% dei proiettili vengono fermati da ogni tessuto (a parità di peso del suddetto tessuto):

Come evidente, il giubbotto antiproiettile realizzato utilizzando il tessuto secondo l'invenzione è in grado di fermare proiettili che possiedono il 23,8% di energia cinetica in più e dotati di una velocità iniziale maggiore del 10% rispetto ai proiettili che nelle stesse condizioni erano in grado di fermare i giubbotti realizzati utilizzando un tessuto noto.

In pratica si riescono a realizzare giubbotti antiproiettile conformi alle normative NIJ 0101.03 classe II (relative ai livelli di protezione) risparmiando il 15% di peso ed utilizzando solo nove strati sovrapposti invece degli undici strati sovrapposti necessari utilizzando il tessuto tradizionale.

Modifiche e varianti alla presente invenzione, oltre a quelle di cui si è già detto, sono naturalmente possibili, così, ad esempio, il tessuto 11 può anche essere provvisto di uno strato legante in corrispondenza di ognuna delle·facce esterne degli strati 12. Si è in pratica constatato come il tessuto multistrato rinforzato ed il procedimento per la sua realizzazione, secondo l'invenzione, risultino particolarmente vantaggiosi, in quanto permettono da un lato di eliminare il filo di legatura che non dà alcun contributo balistico e, addirittura, può risultare dannoso e, d'altra parte, consentono di ottenere maggiori prestazioni balistiche rispetto ai tessuti tradizionali dotati di tale filo di legatura. In realtà, utilizzando il filo di legatura in materiale termoplastico e/o termoindurente, il filo non viene eliminato, ma entra a far parte della resina di impregnazione. Il filo di legatura in materiale solubile, invece, viene effettivamente eliminato, durante la fase di impregnazione, grazie alla presenza dei solventi. Nel tessuto secondo la presente invenzione, grazie alla mancanza del filo di legatura, le fibre sono disposte in modo molto uniforme; questo permette durante l'impatto del proiettile una migliore propagazione delle onde sonore lungo le fibre, migliorando le caratteristiche balistiche del tessuto. Inoltre grazie all'impregnazione delle fibrille dei fili si aumenta la superficie di delaminazione fra le fibrille con conseguente aumento del lavoro di rottura; la impregnazione impedisce anche lo spostamento relativo tra le fibre di ogni singolo strato permettendo di migliorare le caratteristiche balistiche del prodotto. Il tessuto multistrato rinforzato ed il procedimento per la sua realizzazione così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati e le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. Ing. Barzanò & Zanardo Milano S.p.A.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Tessuto multistrato (18) finito rinforzato comprendente almeno un primo strato (12) di fili (13), tra loro paralleli, sovrapposti ad almeno un secondo strato (12) di fili (13), anch'essi tra loro paralleli, ove detti fili (13) di detto primo strato (12) sono variamente direzionati rispetto a detti fili (13) di detto secondo strato (12), caratterizzato dal fatto che detti primo e secondo strato (12) comprendono una pluralità di fili (13), i quali risultano impregnati da almeno un elemento legante (14) in almeno una porzione della loro superficie laterale.
2. 2. Tessuto multistrato (18) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due strati leganti (14) posti in corrispondenza di facce esterne di detti strati (12) di fili (13).
3. 3. Tessuto multistrato (18) secondo la rivendicazione 1/ caratterizzato dal fatto che detti fili (13) comprendono una pluralità di fibrille (16) legate mediante una matrice in resina (17).
4. 4. Tessuto multistrato (18) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta matrice in resina (17) che lega dette fibrille (16) a formare detti fili (13) è di tipo termoplastico o termoindurente o è una miscela di essi.
5. 5. Tessuto multistrato (11) non finito, atto a realizzare un tessuto multistrato (18) finito secondo la rivendicazione 1, comprendente almeno un primo strato (12) di fili (13) tra loro paralleli, sovrapposti ad almeno un secondo strato (12) di fili (13), anch'essi tra loro paralleli, ove detti fili (13) di detto primo strato (12) sono inclinati rispetto a detti fili (13) di detto secondo strato (12) e detti primo e secondo strato (12) sono collegati anche mediante una pluralità di fili di legatura (15), caratterizzato dal fatto che detti fili di legatura (15) sono realizzati in materiale termoplastico o termoindurente o idrosolubile o solubile in apposito solvente.
6. 6. Tessuto multistrato (11) non finito secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto strato legante (14) comprende un materiale termoplastico o termoindurente o feltro o polvere.
7. 7. Procedimento per la realizzazione di un tessuto multistrato (18) rinforzato, detto procedimento comprendendo una fase di tessitura di almeno due strati (12), uniti da uno strato legante (14) con la collaborazione di una pluralità di fili di legatura (15), in modo da formare un primo tessuto (11) non finito, una fase successiva di compattazione di detto tessuto non finito (11), in modo da realizzare detto tessuto multistrato finito (18) ed una fase finale di taglio, caratterizzato dal fatto che tra detta fase di tessitura e detta fase di compattazione è prevista una fase di impregnazione di detto tessuto (11) non finito mediante una miscela contenente una resina di tipo termoplastico o termoindurente, in modo che detta miscela impregni i fili (13) di detti strati (12) e inglobi o elimini detto filo di legatura (15).
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che, precedentemente a detta fase di tessitura, si realizza una fase di preimpregnazione di detti fili (13) degli strati (12), atta a realizzare detto strato legante (14).
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che dette fasi di pre-impregnazione e di impregnazione sono effettuate tramite passaggio in linea di impregnazione per completa immersione in miscela o per immersione parziale o a spruzzo.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta miscela utilizzata per detta impregnazione presenta bassissima viscosità.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta miscela comprende solventi, quali chetoni, alcoli, solventi aromatici o idrocarburi, acqua, paraffine o miscele di essi.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta fase di impregnazione viene effettuata accoppiando una pellicola in resina termoplastica o termoindurente ad ognuna di due facce opposte di detto tessuto (11) non finito.
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che una quantità in peso di detta resina applicata, rispetto al peso di dette fibre (13), è compresa tra lo 0,5% ed il 150% e, preferibilmente, tra lo 0,5% ed il 20%.
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di asciugatura, che è effettuata mediante il passaggio di detto tessuto (11) in un forno di evaporazione.
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta fase di tessitura viene realizzata mediante macchine multiassiali a procedimento continuo di tessitura.
16. 16. Tessuto multistrato (18) finito rinforzato, tessuto multistrato (11) non finito e procedimento per la realizzazione di detto tessuto multistrato finito (18), tutti sostanzialmente come descritti ed illustrati e per gli scopi specificati.