MX2008001727A - Capas de redes de fibra y ariculos flexibles resistentes a la penetracion que los comprenden - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con una capa de red de fibra para el uso en los artículos resistentes a la penetración que tienen una primera pluralidad de hilos y una segunda pluralidad de hilos, cada uno del primer y segundo hilos se colocan en una primera dirección paralela o sustancialmente paralela al otro primer y segundo hilos y una tercera pluralidad de hilos, cada uno de los terceros hilos se colocan en una segunda dirección paralela o sustancialmente paralela a los otros terceros hilos;siendo la segunda dirección transversal a la primera dirección. Los terceros hilos ylos primeros hilos o los segundos hilos se elaboran de un primer polímero. Cada uno del primer, segundo y tercer hilos tienen una tenacidad de por lo menos 15 g/dtex. Las capas son tal que (i) los segundos hilos se elaboran de un segundo polímero que es diferente del primer polímero o (ii) los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente que la densidad lineal promedio de los segundos hilos o (iii) el primero y segundo hilos comprenden hilos de multifilamento con filamentos y los filamentos de los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los segundos hilos o (iv) combinaciones de los mismos.

Description

CAPAS DE REDES DE FIBRA Y ARTICULOS FLEXIBLES RESISTENTES A LA PENETRACION QUE LOS COMPRENDEN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una capa de red de fibra para el uso en los artículos resistentes a la penetración y con artículos que contienen una o más de tales capas .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los reportes indican que los chalecos antibalas fabricados de 100% de telas de poli (p-fenilen-2 , 6-benzobisoxazol) (telas de PBO) pueden exhibir un desempeño balístico mayor que las telas convencionales. Las telas de PBO, sin embargo, son muy caras y son de uso limitado para algunas aplicaciones de protección de la vida. Las diferentes construcciones de telas son materiales anti-balísticos conocidos. Se conoce, por ejemplo, usar diferentes capas en donde una primera capa se construye de fibras de un primer polímero y una segunda capa se construye de fibras de un polímero diferente. También es conocido que las fibras de dos polímeros pueden usarse en una sola capa. La solicitud de patente Canadiense CA 1034842, por ejemplo, muestra múltiples telas protectoras entrelazadas tejidas en un tejido asimétrico REF. : 189840 usando fibras de urdimbre y la trama de propiedades disimilares. Otra solicitud publicada, la solicitud de patente Canadiense CA 2313995, muestra un tejido en donde dos fibras adyacentes en la urdimbre y la trama son de materiales diferentes. La patente U.S. No. 6,155,306 muestra telas blindadas de multifilamentos que pueden tener una urdimbre que tiene fibras de polietileno y una trama que comprende fibras de aramida. La patente U.S. No. 6,610,619 muestra una tela de hebra cruzada multicapa con un primer grupo de hilos transversal a un segundo grupo de hilos, en donde la relación de la densidad lineal del primer grupo de hilos al segundo grupo de hilos es mayor de 4.2. La patente U.S. No. 5,180,880 muestra un chaleco suave que tiene una combinación de materiales disimilares, en donde los hilos de la urdimbre son aramida y el hilo de relleno es un material termoplástico . La solicitud de patente Europea EP 310199 (Al) muestra telas tejidas blindadas con diferentes materiales en las direcciones de urdimbre y relleno. La patente U.S. No. 5,187,003 describe una tela antibalística tejida en donde las fibras en la dirección de relleno tienen una elongación a la ruptura mayor que las fibras en la dirección de la urdimbre.

A pesar de estos avances, hay una necesidad de blindajes de protección corporal de peso más ligero, de un mayor desempeño.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una capa de red de fibra para el uso en artículos resistentes a la penetración, que comprende: - una primera pluralidad de hilos y una segunda pluralidad de hilos, cada uno del primer y segundo hilos se colocan en una primera dirección paralela o sustancialmente paralela al otro primer y segundo hilos; y - una tercera pluralidad de hilos, cada uno de los terceros hilos se colocan en una segunda dirección paralela o sustancialmente paralela a los otros terceros hilos, siendo la segunda dirección transversal a la primera dirección, los terceros hilos y los primeros hilos o los segundos hilos se elaboran de un primer polímero; en donde cada uno del primer, segundo y tercer hilos tienen una tenacidad de por lo menos 15 g/dtex (de preferencia de 20 a 45 g/dtex en algunas modalidades) , y en donde (i) los segundos hilos se fabrican de un segundo polímero que es diferente del primer polímero o (ii) los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente que la densidad lineal promedio de los segundos hilos o (iii) el primero y segundo hilos comprenden hilos de multifilamento con filamentos y los filamentos de los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los segundos hilos o (iv) combinaciones de los mismos . En algunas modalidades preferidas, la capa de red de fibra comprende además una cuarta pluralidad de hilos, cada uno de los cuartos hilos se colocan en la segunda dirección paralela o sustancialmente paralela a los terceros hilos, en donde (i) los cuartos hilos se fabrican del segundo polímero o un tercer polímero o (ii) los terceros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de la densidad lineal promedio de los cuartos hilos, o (iii) el tercer y cuarto hilos comprenden hilos de multifilamento con filamentos y los filamentos de los terceros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los cuartos hilos o (iv) combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, los primeros hilos comprenden por lo menos 35% ten algunas modalidades de preferencia 40 a 60%] del número total de hilos en la primera dirección, y los segundos hilos comprenden por lo menos 35% [en algunas modalidades de preferencia 40 a 60%] del número total de hilos en la primera dirección. En algunas modalidades, todas las fibras en la segunda dirección son de la tercera pluralidad de hilos. En algunas redes de fibra, la capa de la red de fibra tiene una densidad de área no mayor de 10 kg/m2. En algunas modalidades, la densidad de área es de preferencia de 2 a 8 kg/m2.

En algunos aspectos de la invención, cada uno del primer, segundo y tercer hilos tienen una elongación a la ruptura de por lo menos 2% (en algunas modalidades, de preferencia de 2.5% a 10%) y un módulo de elasticidad de por lo menos 150 gramos por dtex (en algunas modalidades, de preferencia de 250 a 2000) . Algunas capas son tales que cada uno del primer, segundó y tercer hilos tienen una tenacidad de por lo menos 15 gramos por denier (en algunas modalidades, de preferencia de por lo menos 20 gramos por denier) . En otras modalidades, la capa de red de fibra tiene por lo menos uno del primer, segundo y tercer hilos tienen una tenacidad de por lo menos 30 gramos por denier. En algunas modalidades, la tenacidad es de preferencia de por lo menos 35 gramos por denier. Algunas capas tienen por lo menos uno del primer, segundo y tercer hilos, hilos que tienen una tenacidad de por lo menos 30 gramos por denier y una densidad de por lo menos 1.6 gramos por centímetro cúbico. En algunas modalidades, los segundos hilos se elaboran de un segundo polímero que es diferente del primer polímero.

En algunas modalidades, los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de la densidad lineal promedio de los segundos hilos. En algunas modalidades, el primer y segundo hilos comprenden hilos de muítifilamento con filamentos, y los filamentos de los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los segundos hilos. En algunos aspectos, la invención se relaciona con una capa de red de fibra en donde el primer y tercer hilos se elaboran del primer polímero y tienen sustancialmente la misma densidad lineal promedio, y los filamentos del primer y tercer hilos tienen sustancialmente la misma densidad lineal promedio . En algunas capas, cada uno del primer, segundo y tercer hilos tienen una densidad lineal de 100 a 5000 decitex. En algunas modalidades, la densidad lineal es de preferencia de 220 a 3300 decitex. En algunas capas, el primer, segundo y tercer hilos tienen una densidad lineal de 0.1 a 10 decitex. En algunas modalidades, los hilos son de preferencia de 0.2 a 5.5 decitex. Algunas capas de la invención comprenden filamentos del primer, segundo y tercer hilos que son filamentos continuos, fibras cortadas o mezclas de ambas . En algunas modalidades, el primer y segundo hilos se colocan en una secuencia alternada. El primer y segundo polímeros, en algunas modalidades, se seleccionan del grupo que consiste de poliamida, poliolefina, polibenzoxazol , polibenzotiazol , poli {2 ,6-diimidazo [4 , 5-b4 ' , 5 ' -e]piridinilen-l , 4(2,5-dihidroxi ) fenileno} , poliarenazoles , polipiridazoles, polipiridobisimidazoles y mezclas de los mismos. En algunas modalidades, el primer polímero es poli (p-fenilen tereftalamida) . Algunas capas de la invención son tales que los primeros hilos, segundos hilos y terceros hilos son de un arreglo tejido, no tejido o unidireccional apilado de forma ortogonal en un arreglo unidireccional . La invención también se relaciona con un artículo resistente a la penetración flexible, que comprende una pluralidad de capas de red de fibra como se describe en la presente. Algunos artículos resistentes a la penetración flexibles tienen una densidad de área de 2 a 12 kg/m2. Algunos artículos tienen por lo menos una capa de capas de tela que se impregnan con una matriz polimérica que comprende una resina termofija, una resina termoplástica o mezclas de las mismas . En algunas modalidades, la invención también se relaciona con un método para tejer redes de fibra. En algunas modalidades, un método para elaborar una capa de red de fibra que comprende: tejer una primera pluralidad de hilos y una segunda pluralidad de hilos, cada uno del primer y segundo hilos en una primera dirección paralela o sustancialmente paralela a los otros primeros y segundos hilos; con una tercera pluralidad de hilos, cada uno de los terceros hilos se colocan en una segunda dirección paralela o sustancialmente paralela a los otros terceros hilos, siendo la segunda dirección transversal a la primera dirección, los terceros hilos y los primeros hilos o los segundos hilos se elaboran de un primer polímero; en donde: - cada uno del primer, segundo y tercer hilos tiene una tenacidad de por lo menos 15 g/dtex y (i) los segundos hilos se fabrican de un segundo polímero que es diferente del primer polímero o (ii) los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de la densidad lineal promedio de los segundos hilos o (iii) los primeros y segundos hilos comprenden hilos de multifilamento con filamentos y los filamentos de los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los segundos hilos o (iv) combinaciones de los mismos . En algunas modalidades, el método comprende además tejer una cuarta pluralidad de hilos, cada uno de los cuartos hilos se arregla en la segunda dirección paralela o sustancialmente paralela a los terceros hilos, en donde (i) los cuartos hilos se elaboran del segundo polímero o un tercer polímero o (ii) los terceros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente que la densidad lineal promedio de los cuartos hilos o (iii) el tercer y cuarto hilos comprenden hilos de multifilamento con filamentos y los filamentos de los terceros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los cuartos hilos o (iv) combinaciones de los mismos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra un tejido que tiene un primer y segundo hilo en una primera dirección y un tercer hilo en una segunda dirección. La Figura 2 muestra un tejido que tiene un primer y un segundo hilo en una primera dirección y un tercer y cuarto hilo en una segunda dirección.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención puede entenderse más completamente con referencia a la siguiente descripción detallada de las modalidades ilustrativas y preferidas que forman parte de esta descripción. Se entenderá que el alcance de las reivindicaciones no se limita a los dispositivos específicos, métodos, condiciones o parámetros descritos y/o mostrados en la presente, y que la terminología usada en la presente es para el propósito de descripción de las modalidades particulares sólo a manera de ejemplo y no se pretende que sean limitantes de la invención reivindicada. También, como se usa en la especificación, incluyendo las reivindicaciones anexas, las formas singulares "un", "una", "y", "el, la" incluyen el plural, y la referencia a un valor numérico particular incluye por lo menos tal valor particular, a menos que el contexto dictamine claramente lo contrario. Cuando se expresa un intervalo de valores, otra modalidad incluye desde un valor particular y/o hasta el otro valor particular. De manera similar, cuando los valores se expresan como aproximaciones, mediante el uso del antecedente "aproximadamente", se entenderá que el valor particular forma otra modalidad. Todos los intervalos están incluidos y se pueden combinar. Los compuestos y artículos resistentes a la penetración de la presente invención incluyen de preferencia una pluralidad de capas fibrosas que se elaboran de fibras poliméricas. Para los propósitos de la presente, el término "fibra" se define como un cuerpo homogéneo macroscópicamente, relativamente flexible que tiene una relación alta de longitud a ancho a través de su área de sección transversal perpendicular a su longitud. La sección transversal de la fibra puede ser de cualquier forma, pero es típicamente redonda. Las fibras pueden estar presentes en la forma sin recubrimiento, recubierta o pretratada de otra forma (por ejemplo, pre-estirada o tratada con calor) . En la presente, el término "filamento" se usa de manera intercambiable con el término "fibra". Como se define en la presente, "hilo" se refiere a una longitud continua de dos o más fibras, en donde la fibra es como se define en la presente. Para los propósitos de la presente, "tela" se refiere a cualquier estructura tejida, tejida por punto o no tejida. Por "tejido" se entiende cualquier tejido de tela, tal como tejido plano, tejido de ranúnculo, tejido de canasta, tejido satinado, tejido cruzado y similares. Por "tejido de punto" se entiende una estructura producida por entrecruzado o entrelazado de uno o más extremos, fibras o hilos de multifilamento . Por "no tejido" se entiende una red de fibras, incluyendo las fibras unidireccionales, fieltro y similares . Las capas fibrosas pueden tomar numerosas configuraciones, que incluyen, pero no se limitan a, telas tejidas por punto o tejidas o estructuras no tejidas. Por no tejido se entiende una red de fibras, que incluyen unidireccional (si está contenida dentro de una resina de matriz), fieltro y similares. Por tejido se entiende cualquier tela tejida, tales como tejido plano, tejido de ranúnculo, tejido de canasta, tejido satinado, tejido cruzado y similares. El tejido plano se cree que es el tejido más común usado en el comercio. En algunas modalidades preferidas, la tela se una tela elaborada tejiendo una pluralidad de hilos. La densidad de área de la capa de tela se determina midiendo el peso de cada capa simple de tamaño seleccionado, por ejemplo, 10 x 10 era. La densidad de área de la estructura compuesta se determina por la suma de las densidades de área de las capas individuales . El denier se determina de acuerdo con ASTM D 1577 y es la densidad lineal de una fibra como expresada como el peso en gramos de 9000 metros de fibra. La tenacidad se determina de acuerdo con ASTM D 885 y es el esfuerzo máximo a la ruptura de una fibra expresado como gramos por denier. Una amplia variedad de resinas termofijas y termoplásticas apropiadas y mezclas de las mismas son muy conocidas en la técnica anterior y pueden usarse como el material de matriz. Por ejemplo, las resinas termoplásticas pueden comprender uno o más de poliuretano, poliimida, polietileno, poliéster, poliéter étercetona, poliamida, policarbonato y similares. Las resinas termofijas pueden ser una o más resinas a base de epoxi , resinas a base de poliéster, resinas a base de fenólicos y similares, de preferencia una resina fenólica de polivinilbutiral . Las mezclas pueden ser cualquier combinación de las resinas termoplásticas y las resinas termofijas. Una lista representativa de las fibras apropiadas para esta invención incluyen las fibras de poliamida, fibras de poliolefina, fibras de polibenzoxazol , fibras de polibenzotiazol, fibra de poli {2 , 6-diimidazo [4 , 5-b4 ' , 5 '.-e]piridinilen-l, 4 (2, 5-dihidroxi) fenileno} (PIPD) o mezclas de las mismas. De preferencia, las fibras se elaboran de fibra de poli {2, 6-diimidazo [4, 5-b4 ' , 5 ' -e] piridinilen-1 , 4(2,5-dihidroxi) fenileno} (PIPD). Cuando el polímero es poliamida, se prefiere la aramida. Por "aramida" se entiende una poliamida en donde por lo menos 85% de los enlaces de amida (-CO- H-) se enlazan directamente a dos anillos aromáticos. Las fibras de aramida apropiadas se describen en Man-Made Fibers - Science and Technology, Volumen 2, Sección titulada Fiber-Forming Aromatic Polyamides, página 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968. Las fibras de aramida también se describen en las patentes U.S. Nos. 4,172,938; 3,869,429; 3,819,587; 3,673,143; 3,354,127 y 3,094,511. Los aditivos pueden usarse con la aramida y se ha encontrado que hasta tanto como 10 por ciento en peso, de otro material polimérico puede mezclarse con la aramida y que pueden usarse copolímeros que tienen tanto como 10 por ciento de otra diamina sustituida por la diamina de la aramida o tanto como 10 por ciento de otro cloruro diácido sustituido para el cloruro diácido o la aramida . La aramida preferida es una para-aramida y poli (p- fenilen tereftalamida) (PPD-T) es la para-aramida preferida. Por PPD-T se entiende el homopolímero que resulta de aproximadamente la polimerización mol por mol de p-fenilendiamina y cloruro de tereftaloilo y, también, los copolímeros que resultan de la incorporación de pequeñas cantidades de otras diaminas con la p-fenilendiamina y de pequeñas cantidades de otros cloruros diácidos con el cloruro de tereftaloilo. Como una regla general, otras diaminas y otros cloruros diácidos pueden usarse en cantidades hasta tanto como aproximadamente 10 por ciento en mol de p-fenilendiamina o el cloruro de tereftaloilo, o quizá ligeramente mayor, con la condición de que sólo las otras diaminas y los cloruros de diácido no tengan grupos reactivos que interfieran con la reacción de polimerización. PPD-T también significa los copolímeros que resultan de la incorporación de otras diaminas aromáticas y otros cloruros diácidos aromáticos, tales como por ejemplo, cloruro de 2,6-naftaloilo o cloro o cloruro de dicloruro de diclorotereftaloilo ó 3 , 4 ' -diaminodifeniléter . Cuando el polímero es la poliolefina, se prefieren el polietileno o polipropileno. Por polietileno se entiende un material de polietileno predominantemente lineal de preferencia de un peso molecular mayor de un millón, que puede contener cantidades menores de ramificación de cadena o comonómeros que no exceden de 5 unidades de modificación por 100 átomos de carbono de la cadena principal, y que también pueden contener mezclados con los mismos , no más de aproximadamente 50 por ciento en peso de uno o más aditivos poliméricos, tales como polímeros de 1-alqueno, en particular polietileno de baja densidad, propileno y similares, o aditivos de bajo peso molecular, tales como antioxidantes, lubricantes, agentes de selección ultravioleta, colorantes y similares, que se incorporan comúnmente. Éste se conoce comúnmente como polietileno de cadena extendida (ECPE) . De manera similar, el polipropileno es un material de polipropileno predominantemente lineal, de preferencia de un peso molecular mayor de un millón. Las fibras de poliolefina lineales de alto peso molecular están comercialmente disponibles. La preparación de las fibras de poliolefina se describe en la patente U.S. No. 4,457,985. El polímero de poliarenazol puede elaborarse haciendo reaccionar una mezcla de ingredientes secos con una solución de ácido polifosfórico (PPA) . Los ingredientes secos pueden comprender monómeros de formación de azol y polvos metálicos . Los lotes pesados exactamente de estos ingredientes secos pueden obtenerse a través del empleo de por lo menos algunas de las modalidades preferidas de la presente invención. Ejemplos de los monómeros de formación de azol incluyen 2 , 5-dimercapto-p-fenileno diamina, ácido tereftálico, bis-(ácido 4-benzoico) , oxi-bis- (ácido 4-benzoico) , ácido 2,5- dihidroxitereftálico, ácido isoftálico, ácido 2,5-piridodicarboxílico, ácido 2 , 6-naf alendicarboxílico, ácido 2 , 6-quinolindicarboxílico, ácido 2 , 6-bis (4-carboxifenil) piridobisimidazol , 2 , 3 , 5 , 6-tetraaminopiridina, 4,6-diaminoresorcinol , 2 , 5-diaminohidroquinona, 1 , 4-diamino-2 , 5-ditiobenceno o cualquier combinación de los mismos. De preferencia, los monómeros de formación de azol incluyen 2 , 3 , 5 , 6-tetraaminopiridina y ácido 2 , 5-dihidroxitereftálico . En algunas modalidades, se prefiere que los monómeros de formación de azol se fosforilen. De preferencia, los monómeros de formación de azol fosforilados se polimerizan en presencia de ácido polifosfórico y un catalizador metálico. Los polvos metálicos pueden emplearse para ayudar a construir el peso molecular del polímero final. Los polvos metálicos incluyen por lo regular polvo de hierro, polvo de estaño, polvo de vanadio, polvo de cromo y cualesquiera combinaciones de los mismos. Los monómeros de formación de azol y los polvos metálicos se mezclan y después la mezcla se hace reaccionar con ácido polifosfórico para formar una solución de polímero de poliarenazol . Si se desea, puede agregarse ácido polifosfórico adicional a la solución polimérica. La solución polimérica se extruye o se hila típicamente a través de un troquel o hilera para preparar o hilar el filamento. El polibenzoxazol (PBO) y el polibenzotiazol (PBZ) son dos polímeros apropiados. Estos polímeros se describen en la solicitud del PCT No. WO 93/20400. El polibenzoxazol y polibenzotiazol se elaboran de preferencia de unidades repetidas de las siguientes estructuras: Mientras que los grupos aromáticos mostrados enlazados a los átomos de nitrógeno pueden ser heterocíclicos , son de preferencia carbocíclicos ; y mientras que pueden ser sistemas policíclicos fusionados o no fusionados, son de preferencia anillos de seis miembros simples. Mientras que el grupo mostrado en la cadena principal de los bis-azoles es el grupo para-fenileno preferido, tal grupo puede reemplazarse por cualquier grupo orgánico divalente que no interfiere con la preparación del polímero, o con ningún grupo. Por ejemplo, tal grupo puede ser alifático de hasta doce átomos de carbono, tolileno, bifenileno, bis-fenilen éter y similares.

El polibenzoxazol y polibenzotiazol usado para elaborar las fibras de esta invención debería tener por lo menos 25 y de preferencia por lo menos 100 unidades repetidas. La preparación de los polímeros e hilado de estos polímeros se describe en la solicitud del PCT mencionada anteriormente WO 93/20400. La fibra M5 es apropiada para el uso en la presente invención. Esta fibra se basa en poli [diimidazo piridinilen (dihidroxi) fenileno] . Las fibras M5 se conoce que tienen un módulo promedio de aproximadamente 310 GPa y tenacidades promedio de hasta aproximadamente 5.8 GPa. Las fibras M5 se han descrito por Brew, et al., Composites Science and Technology 1999, 59, 1109; Van der Jagt and Beukers , Polymer 1999, 40, 1035; Sikkema, Polymer 1998, 39, 5981; Klop and Lammers, Polymer, 1998, 39, 5987; Hageman, et al., Polymer 1999, 40, 1313. Una capa laminada se define como una red de fibras impregnadas con una matriz polimérica que comprende una resina termofija o termoplástica o mezclas de las mismas. Cada capa aumenta el espesor y el peso de la estructura compuesta, por lo que se reduce su flexibilidad, la capacidad de desgaste y la comodidad. Por lo tanto, los números de capas se han seleccionado de modo que la estructura del compuesto total se diseña y se usa para proteger contra una amenaza específica. Las capas pueden mantenerse juntas o unirse de cualquier manera, tal como, coserse o pueden apilarse entre sí y mantenerse, por ejemplo, en una cubierta o vehículo de tela. Las capas que forman las secciones pueden apilarse separadamente y unirse, o toda la pluralidad de capas puede apilarse y unirse como una unidad sencilla. Las capas también pueden mantenerse juntas por la matriz polimérica que comprende una resina termofija o termoplástica o mezclas de las mismas. Una amplia variedad de resinas termofijas y termoplásticas apropiadas y mezclas de los mismos son bien conocidas en la técnica anterior y pueden usarse como el material de matriz. Por ejemplo, las resinas termoplásticas pueden comprender uno o más de poliuretano, poliimida, polietileno, poliéster, poliéter étercetona, poliamida, policarbonato y similares. Las resinas termofijas pueden ser una o más resinas a base de epoxi, resina a base de poliéster, resina de base fenólica y similares, de preferencia una resina fenólica de polivinilbutiral . Las mezclas pueden ser cualquier combinación de resinas termoplásticas y resinas termofijas. La proporción del material de matriz en cada capa es de aproximadamente 10% a aproximadamente 80% en peso de la capa, de preferencia 20% a 60% en peso de la capa. Las diferentes cantidades de los absorbedores o estabilizadores ultravioleta pueden adicionarse a la fibra o fibras laminadas para absorber la radiación ultravioleta dañina y disiparla como energía térmica. Los absorbedores UV actúan protegiendo la fibra o capas laminadas de la luz UV, mientras que los estabilizadores UV actúan secuestrando los intermediarios de radicales formados en el proceso de foto-oxidación para mejorar la vida de servicio de la fibra o capas laminadas cuando se exponen a la luz UV. Ejemplos de los absorbedores UV incluyen benzofenona o benzotriazol de Ciba Specialty Chemicals. En la Figura 1, se representa un tejido que tiene un primer y segundo hilo en una primera dirección y un tercer hilo en una segunda dirección. En esta ilustración, el primer y segundo hilos son sustancialmente paralelos y transversales a la dirección del tercer hilo.

MÉTODOS DE PRUEBA Se usaron los siguientes métodos de prueba en los siguientes Ejemplos.

Densidad lineal . La densidad lineal de un hilo o fibra se determina pesando una longitud conocida del hilo o fibra con base en los procedimientos descritos en ASTM D1907-97 y D885-98. Decitex o "dtex" se define como el peso, en gramos, de 10,000 metros de hilo o fibra.

Densidad de área. La densidad de área de la capa de tela se determina midiendo el peso de cada capa simple de tamaño seleccionado, por ejemplo, 10 cm x 10 cm. La densidad de área de la estructura compuesta se determina por la suma de las densidades de área de las capas individuales .

Penetración de resistencia balística. Las pruebas balísticas V50 de los paneles multicapa se llevaron a cabo de acuerdo con NIJ Standard - 0101.04 "Ballistic Resistance of Personal Body Armor", presentada en septiembre de 2000. Esta prueba únicamente describe el uso de balas de 9 mm, pero se usó la misma prueba con balas de 9 mm y 0.357.

EJEMPLOS Esta invención se describirá ahora por los siguientes ejemplos específicos. Todas las partes y porcentajes están en peso, a menos que se indica lo contrario. Los ejemplos preparados de acuerdo con el proceso o procesos de la presente invención se indican por los valores numéricos. El control o los Ejemplos Comparativos se indican por letras.

Preparación y prueba de los Ejemplos En los siguientes ejemplos, se preparó una pluralidad de capas de tela tejida con diferentes combinaciones de hilos de aramida y polibenzoxazol (PBO) en las direcciones de urdimbre y relleno. El hilo de aramida se vendió por E.I. du Pont de Nemours and Company bajo la marca comercial KEVLAR®. La aramida fue poli (p-fenilen tereftalamida) . El hilo de polibenzoxazol (PBO) se comercializó por Toyobo Co., Ltd., bajo la marca comercial ZYLON®. Los compuestos de una pluralidad de capas de tela se probaron para la penetración de la resistencia balística. Los paneles balísticos de 16 in2 (40.6 cm2) se construyeron para cada prueba, en donde todas las capas de tela se cosieron alrededor de los bordes y se cosieron adicionalmente en forma diagonal con costuras transversales. Las diferentes telas se fabricaron de hilos de diferentes materiales y diferente densidad lineal de los hilos se probaron a diferentes densidades de área entre 3.7 y 6.0 kg/m2.

Ejemplo 1 En el Ejemplo 1, cuarenta y cuatro capas de tela se tejieron de hilos KEVLAR® 129 de 440 dtex y ZYLON® de 550 dtex colocados en una secuencia alternada, es decir, un hilo de KEVLAR®/un hilo de ZYLON®/un hilo de KEVLAR®/un hilo de ZYLON®, en las direcciones de urdimbre y relleno en un tejido plano a 10.2 extremos por centímetro y una densidad de área de aproximadamente 4.7 kg/m2.

Ejemplo comparativo A En el Ejemplo comparativo A, cuarenta y cuatro capas de tela se fabricaron con hilo ZYLON® de 550 dtex en la dirección de la urdimbre a 9.8 extremos por centímetro e hilo KEVLAR® 129 de 440 dtex en la dirección de relleno a 11.0 extremos por centímetro en un tejido plano y una densidad de área de aproximadamente 4.7 kg/m2.

Ejemplo comparativo B En el ejemplo comparativo B, cuarenta y cuatro capas de tela se fabricaron con hilo KEVLAR® 129 de 440 dtex en la dirección de la urdimbre a 11.0 extremos por centímetro e hilo ZYLON® de 550 dtex en la dirección de relleno a 9.8 extremos por centímetro en un tejido plano y una densidad de área de aproximadamente 4.7 kg/m2. Las capas de telas en el Ejemplo 1 y los Ejemplos comparativos A y B se probaron para V50 balístico contra balas de 9 mm y mag 0.357. Los resultados de la prueba balística, mostrados en la Tabla 1, indican que los resultados de V50 para los artículos de esta invención como se muestra en el Ejemplo 1 fueron significativamente mayores que V50 del articulo de los Ejemplos comparativos A y B. En resumen, los artículos de la invención mostraron un mejoramiento en V50 balístico de aproximadamente 3% a 8% comparado con el artículo de los Ejemplos comparativos A y B.

TABLA 1 Ejemplo 2 En el Ejemplo 2, treinta y cinco capas de tela se tejieron de hilos KEVLAR® 129 de 440 dtex y ZYLON® de 550 dtex colocados en una secuencia alternada en las direcciones de urdimbre y relleno en un tejido plano a 10.2 extremos por centímetro y una densidad de área de aproximadamente 3.7 kg/m2.

Ejemplo comparativo C En el ejemplo comparativo C, treinta y cinco capas de tela se fabricaron con hilo ZYLON® de 550 dtex en la dirección de la urdimbre a 9.8 extremos por centímetro e hilo EVLAR® 129 de 440 dtex en la dirección de relleno a 11.0 extremos por centímetro en un tejido plano y una densidad de área de aproximadamente 3.7 kg/m2.

Ejemplo comparativo D En el ejemplo comparativo D, treinta y cinco capas de tela se fabricaron con hilo KEVLAR® 129 de 440 dtex en la dirección de la urdimbre a 11.0 extremos por centímetro e hilo ZYLON® de 550 dtex en la dirección de relleno a 9.8 extremos por centímetro en un tejido plano y una densidad de área de aproximadamente 3.7 kg/m2. Las capas de telas en el Ejemplo 2 y los Ejemplos comparativos C y D se probaron para V50 balístico contra balas de 9 m y mag 0.357. Los resultados de la prueba balística, mostrados en la Tabla 2, indican que los resultados de V50 para los artículos de esta invención como se muestra en el Ejemplo 2 fueron significativamente mayores que V50 del artículo de los Ejemplos comparativos C y D.

TABLA 2 Ejemplo 3 En el Ejemplo 3, treinta y seis capas de tela se tejieron de hilos KEVLAR® 129 de 1110 dtex y ZYLON® de 1110 dtex colocados en una secuencia alternada en las direcciones de urdimbre y relleno en un tejido plano a 7.5 extremos por centímetro y una densidad de área de aproximadamente 6.0 kg/m2.

Ejemplo comparativo E En el ejemplo comparativo E, treinta y seis capas de tela se fabricaron con hilo ZYLON® de 1110 dtex en la dirección de la urdimbre a 7.5 extremos por centímetro e hilo KEVLAR® 129 de 1110 dtex en la dirección de relleno a 7.5 extremos por centímetro en un tejido plano y una densidad de área de aproximadamente 6.0 kg/m2. Las capas de telas en el Ejemplo 3 y el Ejemplo comparativo E se probaron para V50 balístico contra balas de 9 mm y mag 0.357. Los resultados de la prueba balística, mostrados en la Tabla 3, indican que los resultados de V50 para los artículos de esta invención, como se muestra en el Ejemplo 3, fueron significativamente mayores que V50 del artículo del Ejemplo comparativo E.

TABLA 3 Ejemplo 4 En el Ejemplo 4, las estructuras de los ejemplos 1-3 pueden duplicarse con una fibra seleccionada de poliarenazoles , polipiridazoles , polipiridobisimidazoles o cualquier combinación de los mismos en lugar de la fibra de KEVLAR®.

Ejemplo 5 En el Ejemplo 5, las estructuras de los ejemplos 1-3 pueden duplicarse con una fibra seleccionada de poliarenazoles, polipiridazoles, polipiridobisimidazoles o cualquier combinación de los mismos en lugar de la fibra de ZYLON®. Mientras que la presente invención se ha descrito en conjunto con .las modalidades preferidas de las figuras, se entenderá que pueden usarse otras modalidades similares o pueden elaborarse modificaciones y adiciones a la modalidad descrita para realizar la misma función de la presente invención sin desviarse de la misma. Por lo tanto, la presente invención no debería limitarse a ninguna modalidad simple, sino debería construirse en el ancho y alcance de acuerdo con descripción de las reivindicaciones anexas. Todas las patentes y publicaciones descritas en la presente se incorporan por referencia en su totalidad. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Una capa de red de fibra para el uso en los artículos resistentes a la penetración, caracterizada porque comprende: una primera pluralidad de hilos y una segunda pluralidad de hilos, cada uno del primer y segundo hilos se colocan en una primera dirección paralela o sustancialmente paralela al otro primer y segundo hilos; una tercera pluralidad de hilos, cada uno de los terceros hilos se colocan en una segunda dirección paralela o sustancialmente paralela a los otros terceros hilos, siendo la segunda dirección transversal a la primera dirección, los terceros hilos y los primeros hilos o los segundos hilos se elaboran de un primer polímero; y cada uno del primer, segundo y tercer hilos tienen una tenacidad de por lo menos 15 g/dtex; en donde (i) los segundos hilos se fabrican de un segundo polímero que es diferente del primer polímero o (ii) los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente que la densidad lineal promedio de los segundos hilos o (iii) el primero y segundo hilos comprenden hilos de multifilamento con filamentos y los filamentos de los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los segundos hilos o (iv) combinaciones de los mismos .
2. 2. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende: una cuarta pluralidad de hilos, cada uno de los cuartos hilos se colocan en la segunda dirección paralela o sustancialmente paralela a los terceros hilos, en donde (i) los cuartos hilos se fabrican del segundo polímero o un tercer polímero o (ii) los terceros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de la densidad lineal promedio de los cuartos hilos, o (iii) el tercer y cuarto hilos comprenden hilos de muítifilamento con filamentos y los filamentos de los terceros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los cuartos hilos o (iv) combinaciones de los mismos.
3. 3. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque: los primeros hilos comprenden por lo menos 35% del número total de hilos en la primera dirección, y los segundos hilos comprenden por lo menos 35% del número total de hilos en la primera dirección.
4. 4. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque: los terceros hilos comprenden por lo menos 25% del número total de hilos en la segunda dirección, y los cuartos hilos comprenden por lo menos 25% del número total de hilos en la segunda dirección.
5. 5. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque tiene una densidad de área no mayor de 10 kg/m2.
6. 6. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porgue cada una de la primero, segundo, tercero y cuarto hilos tienen una elongación a la ruptura de por lo menos 2% y un módulo de elasticidad de por lo menos 150 gramos por dtex.
7. 7. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los segundos hilos se elaboran de un segundo polímero que es diferente del primer polímero .
8. 8. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de la densidad lineal promedio de los segundos hilos.
9. 9. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el primero y segundo hilos comprenden hilos de muítifilamento con filamentos y los filamentos de los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los segundos hilos.
10. 10. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque: el primer y tercer hilos se elaboran del primer polímero, tienen la misma densidad lineal promedio y los filamentos del primer y tercer hilos tienen la misma densidad lineal promedio y el segundo y cuarto hilos se elaboran del segundo polímero, tienen la misma densidad lineal promedio y los filamentos del segundo y cuarto hilos tienen la misma densidad lineal promedio.
11. 11. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque los filamentos del primero, segundo, tercer y cuarto hilos tienen una densidad lineal de 0.1 a 10 decitex.
12. 12. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el primer y segundo hilos se colocan en una secuencia alternada.
13. 13. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el tercer y cuarto hilos se colocan en una secuencia alternada.
14. 14. La capa de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el primer y segundo polímeros se seleccionan del grupo que consiste de poliamida, poliolefina, polibenzoxazol , polibenzotiazol , poli{2,6-diimidazo[4, 5-b4' , 5' -e]piridinilen-l, 4(2,5-dihidroxi) fenileno} , poliarenazoles , polipiridazoles , polipiridobisimidazoles y mezclas de los mismos.
15. 15. Artículo resistente a la penetración flexible, caracterizado porque comprende una pluralidad de capas de red de fibra de conformidad con la reivindicación 1.
16. 16. El artículo resistente a la penetración flexible de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el artículo tiene una densidad de área de 2 a 12 kg/m2.
17. 17. Artículo resistente balístico, flexible, caracterizado porque comprende una pluralidad de capas de tela que tienen dos tipos diferentes de hilos colocados en una secuencia alternada en las direcciones de la urdimbre y relleno de la tela.
18. 18. El Artículo resistente balístico, flexible de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque por lo menos una capa de las capas de tela se impregna con una matriz polimérica que comprende una resina termofija, una resina termoplástica o mezclas de las mismas.
19. 19. Método para formar una red de fibra, caracterizado porque comprende: tejer una primera pluralidad de hilos y una segunda pluralidad de hilos, cada uno del primer y segundo hilos en una primera dirección paralela o sus tancialmente paralela a los otros primeros y segundos hilos; con una tercera pluralidad de hilos, cada uno de los terceros hilos se colocan en una segunda dirección paralela o sus tancialmente paralela a los otros terceros hilos, siendo la segunda dirección transversal a la primera dirección, los terceros hilos y los primeros hilos o los segundos hilos se elaboran de un primer polímero; y cada uno del primer, segundo y tercer hilos tiene una tenacidad de por lo menos 15 g/dtex; en donde (i) los segundos hilos se fabrican de un segundo polímero que es diferente del primer polímero o (ii) los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de la densidad lineal promedio de los segundos hilos o (iii) los primeros y segundos hilos comprenden hilos de muí ti fi lamento con filamentos y los filamentos de los primeros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los segundos hilos o (iv) combinaciones de los mismos .
20. 20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque comprende: tejer una cuarta pluralidad de hilos, cada uno de los cuartos hilos se arregla en la segunda dirección paralela o sus tancialmente paralela a los terceros hilos, en donde (i) los cuartos hilos se elaboran del segundo polímero o un tercer polímero o (ii) los terceros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente que la densidad lineal promedio de los cuartos hilos o (iii) el tercer y cuarto hilos comprenden hilos de muí ti filamento con filamentos y los filamentos de los terceros hilos tienen una densidad lineal promedio diferente de los filamentos en los cuartos hilos o (iv) combinaciones de los mi smos .