MX2008006667A - Escudo contra fragmentos - Google Patents

Abstract

Los laminados de telas que tienen resistencia superior a la penetración de fragmentos, tales como granada de metralla. Las telas se forman de fibras de alta resistencia consolidadas con desde aproximadamente 7%hasta aproximadamente 15%en peso de una composición de matriz elastomérica, y en combinación con capas protectoras de una película polimérica en cada superficie de la tela. Las telas logran una mejora significativa en la resistencia a los fragmentos, comparada a las telas del arte previo, mientras que se mantienen las excelentes propiedades de resistencia balística.

Description

ESCUDO CONTRA FRAGMENTOS Campo de la invención Esta invención se refiere a laminados de tela que tienen excelentes propiedades de resistencia balística asi como resistencia superior a la penetración de fragmentos, tales como esquirlas. Más particularmente, la invención se relaciona con un material de peso ligero, flexible, no tejido, resistente a fragmentos y balística formado de fibras poliméricas de alta resistencia en una matriz elastomérica. Descripción de la Técnica Relacionada Se conocen los artículos con resistencia balística que contienen fibras de alta resistencia que tienen propiedades excelentes contra los proyectiles deformables. Los artículos tales como chalecos a prueba de balas, cascos y miembros ' estructurales de equipos militares, tipicamente se fabrican de telas que comprenden tales fibras de alta resistencia. Las fibras usadas convencionalmente incluyen fibras de polietileno, fibras de para-aramida tales como poli (fenilenodiamina tereftalamida) , fibras de gráfico, fibras de nylon, fibras de vidrio y las similares. Para muchas aplicaciones, tales como chalecos o partes de los chalecos, las fibras se pueden usar en una tela no tejida o tejida. Para muchas de las otras aplicaciones, las fibras se encapsulan o se incrustan en un material compuesto para formar telas, ya sea rígidas o flexibles. Se conocen varias construcciones con resistencia balística que son útiles para la formaron de artículos tales como cascos, paneles y chalecos. Por ejemplo, las patentes Norteamericanas 4,403,012, 4,457,958, 4,613,535, 4,623,574, 4,650,710, 4,737,402, 4,748,064, 5, 552,208, 5,587,230, 6,642,159, 6,841,492, 6,846,758, todas las cuales se incorporan aqui como referencia, describen compuestos con resistencia balística, los cuales incluyen fibras de alta resistencia fabricadas de materiales tales como polietileno de ultra alto peso molecular de cadena extendida. Estos materiales compuestos despliegan grados variables de resistencia a la penetración por impactos de alta velocidad de proyectiles tales como balas, casquillos, esquirlas o los similares. Las patentes norteamericanas 4,403,012 y 4,457,958 describen artículos compuestos con resistencia balística compuestos de redes de fibras de polietileno o polipropileno, y matrices compuestas de polímeros y copolimeros olefinicos, poliésteres insaturados, epóxidos, y otros polímeros que se pueden moldear bajo el punto de fusión de las fibras. Las patentes norteamericanas 4,623,574 y 4,748.064 describen estructuras compuestas simples que comprenden fibras de alta resistencia incrustadas en una matriz elastomérica, las patentes norteamericanas 4,737,402 y 4,613,535 describen artículos compuestos rígidos complejos los cuales comprenden una red de fibras de alta resistencia tales como el polietileno y el polipropileno de ultra alto peso molecular descritos en la patente norteamericana 4,413,110, también incorporada aqui como referencia, incrustadas en un material de matriz elastomérica y al menos una capa rígida adicional sobre una superficie principal de las fibras en la matriz. La patente norteamericana 4,650,710 describe un articulo flexible de fabricación que comprende una pluralidad de capas flexibles compuestas de fibras de poliolefina de cadena extendida, de alta resistencia (ECP) . Las fibras de la red se revisten con un material elastomérico de módulo bajo. Las patentes norteamericanas 5,552,208 y 5,587,230 describen un articulo y un método para fabricar un artículos que comprende al menos una red de fibras de alta resistencia y una composición de matriz que incluye un vinil éster y ftalato de dialilo. La patente norteamericana 6,642,159 describe un material compuesto rigido resistente contra impactos, que tienen una pluralidad de capas fibrosas las cuales comprenden una red de filamentos dispuestos en una matriz, con capas elastoméricas entre estas. El material compuesto se adhiere a una chapa rígida para aumentar la protección contra proyectiles con penetración del blindaje. La patente norteamericana 6,841,492 describe telas bidireccionales y multiaxiales, los materiales compuestos de tela, montajes resistentes balísticamente de los mismos y los métodos mediante los cuales se fabrican estos. Las telas se componen de conjuntos de hilados unidireccionales, substancialmente paralelos, resistentes, que se localizan en planos paralelos, uno sobre el otro. La patente norteamericana 6,846,758 describe laminados de telas tejidas que tienen resistencia superior a la penetración por proyectiles balísticos. Los laminados de la invención se componen de una tela tejida de un hilado de módulo alto, de alta resistencia, un revestimiento superficial de un elastómero con módulo bajo y una película plástica adherida a su superficie revestida con elastómero. Un problema asociado con las telas y los artículos de resistencia balística actuales es su resistencia limitada a la penetración de fragmentos, tales como las esquirlas. La presente invención proporciona una solución a este problema. Se ha descubierto inesperadamente que una tela no tejida formada de una red consolidada de fibras de alta resistencia, consolidada con desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% em peso de una composición de matriz elastomérica, y en combinación con capas protectoras de una película polimérica en cada superficie de la tela, logra una mejoría significativa en la resistencia a los fragmentos, en comparación con las telas de la técnica previa, en tanto que también mantiene propiedades excelentes contra los proyectiles deformables. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención proporciona un material resistente a los fragmentos que comprende: (a) al menos una red consolidada de fibras, dicha res consolidada de fibras que comprende una pluralidad de capas de fibras no tejida, de pliegue transversal, cada capa de fibras que comprende una pluralidad de fibras dispuestas en un arreglo substancialmente paralelo; dichas fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; dichas fibras que tienen una composición de matriz elastomérica sobre las mismas, dicha composición de matriz elastomérica que comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso de dichas red consolidada de fibras; la pluralidad de capas de fibras no tejidas, de pliegues transversales, que se consolidan con dicha composición de matriz para formar dicha red consolidada de fibras; dicha red consolidada de fibras que tiene superficies anterior y posterior; en donde, si dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilbenzobisoxazol) , dicha composición de matriz comprende al menos aproximadamente 11% en peso de dicha red consolidada de fibras; y b) al menos una capa de película polimérica adherida a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicha red consolidada de fibras. La invención también proporciona un articulo resistente a fragmentos que incorpora un material resistente a fragmentos, el cual material resistente a los fragmentos comprende : a) al menos una red consolidada de fibras, dicha red consolidada de fibras que comprende una pluralidad de capas de fibras no tejidas, de pliegues transversales, cada capa de fibras que comprende una pluralidad de fibras dispuestas en un arreglo substancialmente paralelo; dichas fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; dichas fibras que tienen una composición de matriz elastomérica sobre las mismas; dichas composición de matriz elastomérica que comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso de dicha red consolidada de fibras; la pluralidad de capas de fibras no tejidas, de pliegues transversales, que se consolida con dicha composición de matriz para formar dicha red consolidada de fibras; dicha red consolidada de fibras que tienen superficies anterior y posterior; en donde si dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) , dicha composición de matriz comprende al menos aproximadamente 11% en peso de dicha red consolidada de fibras; y b) al menos una capa de película polimérica adherida a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicha red consolidada de fibras. La invención proporciona además un método para producir un material resistente a fragmentos que comprende: a) formar al menos dos capas de fibras, cada capa de fibras que se forma arreglando una pluralidad de fibras en un arreglo unidireccional, substancialmente paralelo; dichas fibras que tienen una tenacidad de 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; dichas fibras que tienen una composición de matriz elastomérica aplicada sobre las mismas; b) arreglar dichas capas de fibras en donde el arreglo unidireccional de las fibras de cada capa se pliega transversalmente en un ángulo no paralelo con relación a la dirección longitudinal de las fibras de cada capa adyacente; c) adherir dichas capas plegadas transversalmente bajo condiciones suficientes para formar una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras que tiene superficies anterior y posterior, en donde dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso de dicha red consolidada de fibras, y en donde si dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisozaxol) , dicha composición de matriz comprende al menos aproximadamente 11% en peso de dicha red consolidada de fibras; y d) adherir al menos una capa de una película polimérica a cada una de las dichas superficies anterior y posterior de dicha red consolidada de fibras. La invención proporciona todavía más un material resistente a los fragmentos que comprende: a) al menos una red consolidada de fibras, dicha red consolidada de fibras que comprende una pluralidad de capas de fibras plegadas transversalmente, cada capa de fibras que comprende una pluralidad de fibras dispuestas en un arreglo; dichas fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; dichas fibras que tienen una composición de matriz elastomérica sobre las mismas, dicha composición de matriz elastomérica que comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso de dicha red consolidada de fibras; la pluralidad de de capas de fibras plegadas transversalmente que se consolida con dicha composición de matriz para formar dicha red consolidada de fibras; dicha red consolidada de fibras que tienen superficies anterior y posterior; y b) al menos una capa de una película polimérica adherida a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicha red consolidada de fibras. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención presenta materiales compuestos de tela no tejida que tienen resistencia superior a la penetración de fragmentos además de resistencia superior a la penetración balística. Para los propósitos de la invención, los materiales de la invención resistentes a fragmentos, que tienen resistencia superior a la penetración balística describe aquellos, los cuales exhiben propiedades excelentes contra los proyectiles deformables. Las fibras de la invención se revisten preferiblemente con un material elastomérico de módulo bajo donde la matriz comprende desde aproximadamente 7 a aproximadamente 15% en peso de la tela. La tela comprende además al menos una capa polimérica externa adherida a cada superficie externa de la red consolidada. Como se usa aqui en todo el documento, el termino módulo de tracción significa el módulo de elasticidad cuando se mide por los procedimientos de la prueba ASTM 2256 para una fibra y por los procedimientos de prueba ASTM D638 para el material de la matriz elastomérica. Para los propósitos de la presente invención, una fibra es un cuerpo alargado, la dimensión de longitud de la cual es mucho más grade que las dimensiones transversales de anchura y espesor. Las secciones transversales de las fibras para usarse en esta invención pueden variar ampliamente. Estas pueden ser circulares, planas o alargadas en su sección transversal. Estas también pueden ser de sección transversal irregular o regular, con lóbulos múltiples, teniendo uno o mas lóbulos regulares o irregulares que se proyectan desde el eje lineal o longitudinal de las fibras. Se prefiere que las fibras tengan un solo lóbulo y tengan una sección transversal substancialmente circular. Los materiales de la invención resistentes a los fragmentos comprenden al menos una red consolidadas de fibras de módulo de tracción alto, de ala resistencia que tengan una matriz elastomérica sobre las mismas, en donde una red consolidada es una estructura de tela de "una sola capa" que comprende más de una capa de fibras. Como se usa aqui, una "red" de fibras denota una pluralidad de capas de fibras o hilados arreglados o interconectados. Una "red consolidada" describe una combinación consolidada de capas de fibras con una composición de matriz. Como se usa aqui, una estructura de "una sola capa" se refiere a las estructuras compuestas de una o más capas de fibras individuales que han sido consolidadas en una sola estructura unitaria. En general, una "tela" se puede referir ya sea a un material tejido o no tejido. En las modalidades preferidas de la invención, las telas resistentes a los fragmentos son materiales no tejidos. Un "arreglo" describe un arreglo ordenado paralelamente de fibras o hilos. Una red de fibras puede tener varias configuraciones. Por ejemplo, las fibras pueden ser formadas como un fieltro u otro tejido, no tejido o urdido, o formadas en una red por cualquier otra técnica convencional. De acuerdo con la configuración particularmente preferida de la red consolidada, una pluralidad de capas de fibras se combinan, por lo cual, cada capa de fibras comprende fibras alineadas unidireccionalmente en un arreglo, de tal manera que estas son substancialmente paralelas entre si a lo largo de una dirección longitudinal común de las fibras. Como se usa aqui, una "fibra de alto módulo de tracción, de alta resistencia" es una la cual tiene una tenacidad preferida de al menos aproximadamente 7 g/denier o más, un módulo de tracción preferido de al menos 150 g/denier o más, y una energia al rompimiento de al menos aproximadamente 8 J/g o más, cada uno cuando se mide por los procedimientos de prueba ASTM D2256. Como se usa aqui, el termino "denier" se refiere a la unidad de densidad lineal, igual a la masa en gramos por 9000 metros de las fibras o los hilos. Como se usa aqui, el termino, "tenacidad" se refiere al esfuerzo de tracción expresado como la fuerza (gramos) por densidad lineal unitaria (denier) de un espécimen suelto. El "módulo inicial" de una fibra es la propiedad de un material representativo de su resistencia a la deformación. El termino "módulo de tracción" se refiere a la relación de la carga en la tenacidad, expresada en gramos fuera por denier (g/d) , a la carga en tensión, expresada como una fracción de la longitud original de la fibra (pulgada/pulgada) . Los materiales fibrosos adecuados con módulo de tracción alto, de alta resistencia incluyen las fibras de poliolefina con cadena extendida, tales como las fibras de polietileno de alto peso molecular, altamente orientadas, en particular las fibras de polietileno de ultra alto peso molecular, y las fibras de polipropileno de ultra alto peso molecular. También son adecuadas las fibras de alcohol polivinilico de cadena extendida, las fibras de poliacrilonitrilo de cadena extendida, las fibras de para-aramida, las fibras de polibenzazol, tales como polibenzoxazol (pBO, y las fibras de polibenzotiazol (PBT) y las fibras de cristal liquido copoliéster . En el caso del polietileno las fibras preferidas son polietilenos de cadena extendida que tienen pesos moleculares de al menos 500,000, preferiblemente al menos un millón y más preferiblemente entre dos millones y cinco millones. Tales fibras de polietileno de cadena extendida (ECPE) se pueden dejar crecer en procesos de hilado en solución tales como se describen en la patente norteamericana 4,137,394 o 4,356,138, las cuales se incorporan aqui como referencia, o pueden ser hiladas de una solución para forman una estructura de gel, tal como se describe en la patente norteamericana 4,551,296 5,006,390, las cuales se incorporan aqui como referencia. Las fibras de polietileno más preferidas parta usarse en la invención son las fibras de polietileno vendidas bajo el nombre comercial Spectra® de Honeywell Internacional Inc. Las fibras Spectra® son bien conocidas en la técnica. Onza por onza, las fibras Spectra® de alto desempeño son diez veces más resistentes que el acero, aunque también lo suficientemente ligeras para flotar en el agua. Las fibras también poseen otras propiedades clave, incluyendo la resistencia al impacto, humedad, los químicos abrasivos y la penetración. Los chorros resultantes de solución se enfrian y se endurecen en fibras poliméricas las cuales se estiran entonces, se secan y se enrollan en carretes para su manufactura posterior. Tales técnicas son bien conocidas en la técnica. Este proceso alinea las moléculas de polietileno de cadena extendida de tal manera que los átomos de hidrógeno de cada molécula se enlazan con aquellos de sus vecinas. Este alto grado de enlace molecular carbono-carbono dentro de las fibras da a las fibras Spectra® una gran resistencia a la tracción. Las fibras Spectra® en y por si mismas, han sido conocidas realmente por algún tiempo y se describen, por ejemplo, en las patentes norteamericanas con propiedad en común 4,623,547 y 4,748,064 de Harpell, et al. Las fibras de polipropileno adecuadas incluyen las fibras de polipropileno de cadena extendida (ECPP) , altamente orientadas como se describen en la patente norteamericana 4,413,110, la cual , se incorpora aqui como referencia. Las fibras de alcohol polivinilico (PV-OH) adecuadas, se describen, por ejemplo, en las patentes norteamericanas 4,440,711 y 4,599,267, las cuales se incorporan aqui como referencia. Las fibras de poliacrilonitrilo (PAN) adecuadas se describen, por ejemplo, en la patente norteamericana 4,535,027, la cual se incorpora aqui como referencia. Cada uno de estos tipos de fibras se conocen convencionalmente y están disponibles comercialmente muy extensamente. Las fibras de aramida (poliamida aromática) están disponibles comercialmente y se describen, por ejemplo, en la patente norteamericana 3,671,542. Por ejemplo, los filamentos de poli (p-fenileno tereftalamida) útiles se producen comercialmente por Dupont Corporation bajo el nombre de KEVLAR®. También son útiles en la practica de esta invención las fibras de poli (m-fenileno isoftalamida) producidas comercialmente por Dupont bajo el nombre comercial NOMEX®. Las fibras de polibenzazol adecuadas para la práctica de esta invención están disponibles comercialmente y se describen por ejemplo en las patentes norteamericanas 5,286,833, 5,296,185, 5,356,584, 5,534,205 y 6,040,050, cada una de las cuales se incorpora aqui como referencia. Las fibras de polibenzazol son fibras de la marca NYLON® de Toyobo Co. Las fibras de cristal liquido copoliéster adecuadas para la practica de esta invención están disponibles comercialmente y se describen, por ejemplo, en las patentes norteamericanas 3,975,487; 4,118,372 y 4,161,470, cada una de las cuales se incorpora aqui como referencia. Los otros tipos de fibras adecuadas para usarse en la presente invención incluyen las fibras de vidrio, fibras formadas de carbono, fibras formadas de basalto y otros minerales, las fibras M5® y combinaciones de todos los materiales de arriba, todos los cuales están disponibles comercialmente. Las fibras M5® se fabrican por Magullan Systems Internacional de Richmond, Virginia y se describen, por ejemplo en las patentes norteamericanas 5,674,969, 5,939,553, 5,945,537, y 6,040,478, cada una de las cuales se incorpora aqui como referencia. Las fibras preferidas específicamente incluyen las fibras M5®, las fibras de polietileno Spectra®, las fibras de poli (p-fenileno tereftalamida) y poli (p-fenileno-2, 6-benzoisoxazol) . Más preferiblemente, las fibras comprenden fibras de polietileno Spectra® de alto módulo, de alta resistencia. Las fibras más preferidas para los propósitos de la invención son las fibras de polietileno de cadena extendida, de módulo de tracción alto, de alta resistencia. Como se establece arriba, las fibras de alto módulo de tracción, de alta resistencia son aquellas las cuales tienen una tenacidad preferida de aproximadamente 7 g/denier o más, un módulo de tracción preferido de aproximadamente 150 g/denier o más, cuando se mide por ASTM D2256 y una energia al rompimiento preferida de aproximadamente 8 J/g o más. En la modalidad preferida de la invención, la tenacidad de las fibras debe ser de aproximadamente 15 g/denier o más, preferiblemente de aproximadamente 20 g/denier o más, más preferiblemente de aproximadamente 25 g/denier o más y más preferiblemente, de aproximadamente 30 g/denier o más. Las fibras de la invención también tienen un módulo de tracción preferido de aproximadamente 300 g/denier o más, más preferiblemente de aproximadamente 400 g/denier o más, más preferiblemente de aproximadamente 500 g/denier o más, más preferiblemente de aproximadamente 100 g/denier o más y más preferiblemente de aproximadamente 1,500 g/denier o más. Las fibras de la invención también tienen una energia al rompimiento preferida de aproximadamente 15 J/g o más, más preferiblemente de aproximadamente 25 J/g o más, más preferiblemente de aproximadamente 30 J/g o más y más preferiblemente tienen una energia al rompimiento de aproximadamente 40 J/g o más. Estas propiedades de alta resistencia se pueden obtener empleando procesos de crecimiento en solución o fibras en gel. Las patentes norteamericanas 4,413,110, 4,440,711, 4,535,027, 4,456,985, 4,623,547, 4,650,710 y 4,784,064 discuten en general las fibras de polietileno de cadena extendida, de alta resistencia preferidas, empleadas en la presente invención, y las descripciones de estas patentes se incorporan aqui como referencia. Una técnica preferida para formar las telas de la invención es revestir al menos una superficie de las fibras con una composición elastomérica, preferiblemente, revestir substancialmente o encapsular cada una de las fibras individuales, seguido por prensar y fundir una pluralidad de tales fibras revestidas. Esta composición elastomérica se conoce aqui como una composición de matriz. El termino "matriz" como se usa aqui, es bien conocido en la técnica, y se usa para representar un material polimérico que adhiere las fibras juntas después de la consolidación. El termino "material compuesto" se refiere a las combinaciones consolidadas de fibras con el material de matriz. En la modalidad preferida de la invención, las fibras de la invención se revisten primero con la composición de matriz elastomérica seguido por arreglar una pluralidad de fibras en una capa de fibras no tejidas. Alternativamente, las fibras de pueden arreglar juntas y subsecuentemente se revisten con la composición de matriz elastomérica. La composición de matriz elastomérica puede comprender una variedad de materiales poliméricos y no poliméricos. La composición de matriz elastomérica preferida comprende un material elastomérico de módulo bajo. Para los propósitos de esta invención, un material elastomérico de módulo bajo tienen un módulo de tracción, medido a aproximadamente 6,000 psi (41.4 MPA) o menos de acuerdo con los procedimientos de prueba de ASTM D638. Preferiblemente, el módulo de tracción del elastómero es de aproximadamente 4,000 psi (27.6 MPa) o menos, más preferiblemente de aproximadamente 2400 psi (16.5 MPa) o menos, más preferiblemente 1200 psi (8.23 MPa) o menos, y más preferiblemente es de aproximadamente 500 psi (3.45 MPa) o menos. La temperatura de transición vitrea (Tg) del elastómero es preferiblemente menos a aproximadamente 0°C, más preferiblemente menor que aproximadamente -40°C, y más preferiblemente menor que aproximadamente -50°C. El elastómero también tienen un alargamiento al rompimiento preferido de al menos aproximadamente 50%, más preferiblemente de al menos aproximadamente 100%, y más preferiblemente tiene un alargamiento al rompimiento de al menos aproximadamente 300%.

Una amplia variedad de materiales elastoméricos y formulaciones se pueden utilizar en esta invención. Los ejemplos representativos se los elastómeros adecuados tienen sus estructuras, propiedades, formulaciones junto con los procedimientos de reticulación resumidos en la Encyclopedia of Polymer Scisnce, Volumen 5 en la sección Elastomers-Syntjetic (John Wiley & Sons Inc., 1964). El requerimiento esencial es que los materiales de matriz incluyan polibutadieno, poliisopreno, caucho natural, polietileno, polietileno reticulado, polietileno clorosulfonado, polipropileno, copolimeros de etileno, copolimeros de polipropileno, copolimeros de etileno-propileno, terpolimeros de etileno-propileno-dieno, polímeros de polisulfuro, elastómeros de poliuretano, epóxicos, policloropreno, cloruro de polivinilo plastificado, elastómeros de butadieno acrilonitrilo, polo (isobutileno-co-isopreno) , poliacrilatos, fenolitos, polibutirales, poliésteres, poliéteres, fluoroelastomeros, elastómeros de silicona, elastómeros termoplásticos y copolimeros de bloque estirénicos, tales como los tipos estireno-isopreno-estireno o estireno-butadieno-estireno y los similares . Son particularmente útiles los copolimeros de bloque de dienos conjugados y monómeros aromáticos de vinilo. El butadieno y el isopreno son elastómeros de dieno conjugado preferidos. El estireno, vinil tolueno y t-butil estireno son monómeros aromáticos conjugados preferidos. Los copolimeros de bloque que incorporan poliisopreno pueden ser hidrogenados para producir elastómeros termoplásticos que tienen segmentos elastoméricos hidrocarburicos saturados. Los polímeros pueden ser copolimeros de tri-bloque simple del tipo A-B-A, copolimeros de bloques múltiples del tipo (AB) n (n=2-10) o copolimeros de configuración radial del tipo R-(BA)X (x=3-50); en donde A es un bloque de un monómero aromático de polivinilo y B es un bloque de un elastómero de dieno conjugado. Muchos de estos polímeros se producen comercialmente por Kraton Polymers de Houston, TX y se describen en el boletín "Kraton® Termoplastic Rubber", SC-68-81. El polímero de matriz más preferido comprende Copolimeros de de bloque estirénicos vendidos bajo la marca comercial Kraton® producidos comercialmente por Kraton Polymers. Más preferiblemente, el material elastomérico de módulo bajo consiste esencialmente de al menos uno de los elastómeros citados arriba. Los materiales elastoméricos de módulo bajo también pueden incluir rellenadotes tales como negro de carbón, dióxido de silicio, etc., y pueden ser extendidos con aceites y vulcanizados mediante azufre, peróxido, óxidos metálicos, o sistemas de curado por radiación, usando los métodos bien conocidos por los especialistas en la tecnología del caucho. Las mezclas de diferentes materiales elastoméricos se pueden usar juntas o uno más de los materiales elastoméricos se pueden mezclar con uno o más termoplásticos. Los polietilenos de alta densidad, baja densidad y de baja densidad lineal, se pueden reticular para obtener un material de matriz de revestimiento de las propiedades apropiadas, ya se individualmente o como mezclas. En cada caso, el módulo del revestimiento no debe exceder de 6,000 psi (41.4 MPa) cuando se mide por los procedimientos de prueba ADTM D638. El revestimiento se puede aplicar a la tela en una variedad de maneras, tales como por rociado o revestimiento con rodillo de una solución del elastómero sobre las superficies de las fibras, seguido por secado. Un método es aplicar un material de revestimiento puro a las fibras ya sea como un liquido, un sólido pegajoso o partículas en suspensión o como un lecho fluidizado. Alternativamente, el revestimiento se aplica como una solución o emulsión en un solvente adecuado, el cual no afecte adversamente las propiedades de las fibras a la temperatura de aplicación. Aunque se puede usar cualquier liquido capaz de disolver o dispersar el polímero de revestimiento, los grupos preferidos de solventes incluyen agua, aceites parafinicos y solventes aromáticos o solventes hidrocarburicos con los solventes específicos ilustrativos que incluyen aceite de parafina, xileno, tolueno, octano, ciciohexano, metil etil cetona (MEK) y acetona. Las técnicas usadas para disolver o dispersar los polímeros de revestimiento en los solventes serán aquellos usados convencionalmente para el revestimiento de los materiales similares sobre una variedad de substratos. Se pueden usar otras técnicas para aplicar el revestimiento a las fibras, que incluyen el revestimiento del precursor de módulo alto (fibras el gel) antes de que las fibras se sometan a una operación de estiramiento de alta temperatura, ya sea antes o después de la extracción del solvente de las fibras (si se usan la técnica de formación de fibras por hilado en gel) . Las fibras se pueden estirar entonces a temperaturas elevadas para producir las fibras revestidas. Las fibras en gel se pueden pasar a través de una solución del polímero de revestimiento apropiado bajo las condiciones para obtener el revestimiento deseado. La cristalización del polímero de alto peso molecular en las fibras de gel puede o no tener lugar antes de que las fibras pasen a la solución. Alternativamente, las fibras pueden ser extrudidas en un lecho fluidizado del polvo polimérico apropiado. Además si se conduce una operación de estiramiento u otro proceso de manipulación, por ejemplo, intercambio de solventes, secado o los similares, el revestimiento puede ser aplicado a un material precursor de las fibras finales.

En otra técnica de revestimiento, se forma primero una capa de las fibras, seguido por humedecimiento de las fibras en un baño de una solución que contenga el material elastomérico de módulo bajo. La vaporación del solvente produce una red de fibras revestidas con el material elastomérico. El procedimiento de humedecimiento puede ser repetido varias veces según se requiera para colocar una cantidad deseada del revestimiento de material elastomérico sobre las fibras. La proporción de la composición de matriz seca a la tela total es relativamente baja, preferiblemente de aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en paso con base en el peso total de la tela. Más preferiblemente, la composición de matriz seca comprende desde aproximadamente 11% a aproximadamente 15% en peso de la tela. La composición de matriz seca comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 14% en peso de la tela, más preferiblemente desde aproximadamente 7% a aproximadamente 13%, más preferiblemente desde aproximadamente 7% a aproximadamente 12% y más preferiblemente desde aproximadamente 7% a aproximadamente 11% en peso de la tela. Se ha encontrado inesperadamente que una reducción del contenido total de la matriz en la tela en combinación con las capas externas de película polimérica sobre la tela resulta en una tela que tiene resistencia superior a los fragmentos además de resistencia balística superior. Si dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) , la composición de matriz comprende preferiblemente al menos aproximadamente 11% en peso de dicha red consolidada de fibras . En una modalidad preferida de la invención, las fibras de la invención se revisten primero usando una de las técnicas de arriba, seguido por el arreglo de una pluralidad de fibras en una capa de fibras no tejida. Preferiblemente, las fibras individuales se posicionan cerca y en contacto entre si y se arreglan en arreglos de fibras similares a hojas, en los cuales las fibras se alinean substancialmente paralelas entre si a lo largo de una dirección longitudinal común de las fibras. En una técnica particularmente efectiva para arreglar las fibras en tal configuración, las fibras de jalan juntas a través de un baño que contienen una solución del material elastomérico, y después se enrollan de manera helicoidal en una sola capa similar a hoja alrededor y a lo largo de la longitud de una forma adecuada, tal como un cilindro. El solvente se evapora entonces dejando una hoja pre impregnada de fibras arregladas paralelamente que pueden removidas de la forma cilindrica y cortadas a un tamaño deseado. Alternativamente, una pluralidad de fibras se pueden jalar simultáneamente a través del baño de solución de elastómero y se acomodan en relación substancialmente paralela, de colocación próxima entre si, sobre una superficie adecuada. La evaporación del solvente deja una hoja pre-impregnada compuesta de fibras revestidas con elastómero, las cuales son substancialmente paralelas y alineadas a lo largo de una dirección común de las fibras. Los métodos anteriores se siguen preferiblemente para formar al menos dos capas de fibras unidireccionales por lo cual las fibras se revisten substancialmente con una composición de matriz elastomérica de módulo bajo sobre todas las superficies de las fibras. Después, las capas de fibras se consolidan preferiblemente en una red de fibras consolidada de una sola capa. Esto se puede lograr apilando las capas de fibras individuales una sobre otra, seguido por adherirlas juntas bajo calor y presión para termofijar la estructura completa, haciendo que el material de matriz fluya y ocupe todos los espacios vacíos restantes. Como se conoce convencionalmente en la técnica, la resistencia balística excelente se logra cuando las capas de fibras individuales se giran a un ángulo con respecto a la dirección de alineación de las fibras de otra capa, tal que estas no sean paralelas. Por ejemplo, una estructura preferida tiene dos capas de fibras de la invención colocadas juntas tal que la dirección longitudinal de las fibras de una capa es perpendicular a la dirección longitudinal de las fibras de la otra capa. En otro ejemplo, se forma una estructura con cinco capas en la cual la segunda, la tercera, la cuarta y la quinta capas se giran +45°, -45°, 90° y 0°, con respecto a la primera capa, pero no necesariamente en ese orden. Para los propósitos de esta invención, las capas adyacentes pueden estar alineadas y virtualmente a virtualmente cualquier ángulo entre aproximadamente 0° y aproximadamente 90° con respecto a la dirección longitudinal de las fibras de otra capa, pero se prefieren las orientaciones de aproximadamente 0° y aproximadamente 90°. Aunque los ejemplos de arriba ilustran telas que incluyen dos o cinco capas de fibras individuales, no se pretende que tales sean limitantes. Se debe entender que las redes de fibras consolidadas de una sola capa de la invención puedan incluir por lo general cualquier número de capas plegadas transversalmente, tales como aproximadamente 20 aproximadamente 40 o más capas como puede ser deseable para varias aplicaciones. Las condiciones de adhesión adecuadas para consolidad las capas de fibras y unir las capas de película polimérica incluyen las técnicas de laminación conocidas convencionalmente. Un proceso de laminación típico incluye prensar las películas poliméricas en el material plegado transversalmente a aproximadamente 110°C, bajo aproximadamente 200 psi (1379 kPa) de presión por aproximadamente 30 minutos. La consolidación de las capas de fibras individuales de la invención se conduce preferiblemente a una temperatura de, desde aproximadamente 200°F (~93°C) a aproximadamente 350°F (~177°C) , más preferiblemente a una temperatura de, desde aproximadamente 200°F a aproximadamente 300°F (~149°C) y más preferiblemente a una temperatura de, desde aproximadamente 200°F a aproximadamente 250°F (~121°C) , y a una presión de desde 25 psi (-172 kPa) a aproximadamente 500 psi (3447 kPa) o más. La consolidación se puede conducir en un autoclave, como se conoce convencionalmente en la técnica. Cuando se calienta, es posible que se haga que la matriz se vuelva pegajosa o fluya sin fundirse completamente. Sin embargo, por lo general, si se hace que el material de matriz se funda, se requiere relativamente poca presión para formar el compuesto, aunque si el material de matriz solo se caliente a u punto de adherencia, tipicamente se requiere más presión. El paso de consolidación puede tomar por lo general desde aproximadamente 10 segundos a aproximadamente 24 horas. Sin embargo, las temperaturas de laminación, las presiones y los tiempos dependerán por lo general del tipo de polímero de matriz, del contenido del polímero de matriz y del tipo de las fibras . Enseguida de la consolidación de las capas de fibras, una capa de polímero se une preferiblemente a cada una de las superficies anterior y posterior de la red consolidada, de una sola capa, via los métodos convencionales. Los polímeros adecuados para dicha capa polimérica incluyen no exclusivamente los polímeros termoplásticos y termoestables . Los polímeros termoplásticos adecuados se pueden seleccionar no exclusivamente del grupo que consiste de poliolefinas, poliamidas, poliésteres, poliuretanos, polímeros de vinilo, fluoropolimeros, y copolimeros y mezclas de los mismos. De estos, se prefieren las capas de poliolefina. La poliolefina preferida es un polietileno. Los ejemplos no limitantes de películas de polietileno son el 'polietileno de baja densidad (LDPE) , el polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) , el polietileno de media densidad lineal (LMDPE) , el polietileno de muy baja densidad lineal (VLDPE) , el polietileno de ultra baja densidad lineal (ULDPE), el polietileno de alta densidad (HDPE) . De estos, el más polietileno más preferido es el LLDPE. Los polímeros termoestables adecuados incluyen o exclusivamente los alilos, aminos, cianatos, epoxies, fenolitos, poliésteres insaturados, bismaleimidas, poliuretanos rígidos, siliconas, vinil esteres termoestables y sus copolimeros y mezclas tales como aquellos descritos en las patentes norteamericanas 6,846,758, 6,841,492 y 6,642,159. Como se describe aqui, una película polimérica incluye revestimientos poliméricos. Las capas de película polimérica se unen preferiblemente a la red consolidada, de una sola capa, usando las técnicas de laminación bien conocidas. Tipicamente, la laminación se hace colocando las capas individuales una sobre otra bajo las condiciones de calor y presión, suficientes para hacer que las capas se combinen en una película unitaria. Las capas individuales se colocan una sobre otra, y la combinación tipicamente se pasa entonces a través de la linea de cogida de un par de rodillos de laminación calentados mediante las técnicas bien conocidas en la técnica. El calentamiento de laminación se puede hacer a temperaturas que varían desde aproximadamente 95°C a aproximadamente 175°C, preferiblemente desde aproximadamente 105°C a aproximadamente 175°C, preferiblemente desde aproximadamente 105°C a aproximadamente 175°C, a presiones que varian desde aproximadamente 5 psig (0.034 MPa) a aproximadamente 100 psig (0.69 MPa), durante aproximadamente 5 segundos a aproximadamente 36 horas, preferiblemente desde aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 24 horas. En la modalidad preferida de la invención, las capas de película polimérica preferiblemente comprenden desde aproximadamente 2% a aproximadamente 25% en peso de la tela total, más preferiblemente desde aproximadamente 2% a aproximadamente 17% en peso de la tela total y más preferiblemente desde aproximadamente 2% a aproximadamente 12% en peso. El porcentaje en peso de las capas de película polimérica variará por lo general por el número de las capas de tela que forman la película con capas múltiples. Aunque los pasos de consolidación y laminación de las capas poliméricas externas se describen aqui como dos pasos separados, alternativamente estos se pueden combinar en un sólo paso de consolidación/laminación via las técnicas convencionales en la técnica. Las capas de película polimérica preferiblemente son muy delgadas, teniendo un espesor de capa de, desde aproximadamente 1 µm a aproximadamente 250 µm, más preferiblemente desde aproximadamente 5 µm a aproximadamente 25 µM y más preferiblemente desde aproximadamente 5 µm a aproximadamente 9 µm. El espesor de las capas de tela individuales corresponderá al espesor de las fibras individuales. Por consiguiente, las redes consolidadas, de capas individuales preferidas de la invención tendrán un espesor preferido de desde aproximadamente 25 µm a aproximadamente 500 µm, más preferiblemente desde aproximadamente 75 µm a aproximadamente 385 µm y más preferiblemente desde aproximadamente 125 µm a aproximadamente 255 µm. Aunque se prefieren tales espesores, se debe entender que se pueden producir otros espesores de película para satisfacer una necesidad particular y aun estar dentro del ámbito de la presente invención. Las telas de la invención también exhiben una buena resistencia al desprendimiento. La resistencia al desprendimiento es un indicador de la resistencia de la adhesión entre las capas de fibras. Como regla general, mientras menor sea el contenido del polímero de matriz, menor será la resistencia de la adhesión, pero será mayor la resistencia a los fragmentos, sin embargo, por abajo de una resistencia de adhesión critica, el material balístico pierde durabilidad durante el corte del material y el montaje de los artículos, tales como chalecos, y también resulta en una durabilidad a largo plazo reducida de los artículos. En la modalidad preferida, la resistencia al desprendimiento para los materiales de fibras SPECTRA® en una configuración de Blindaje SPECTRA® (0°, 90°) es preferiblemente al menos 0.17 lb/pie2 para una buena resistencia, más preferiblemente al menos aproximadamente 0.188 lb/pie2, y más preferiblemente al menos aproximadamente 0.206 lb/pie2. Se ha descubierto que las mejores resistencias al desprendimiento se logran para las telas de la invención que tengan al menos aproximadamente 11% a aproximadamente 15% de contenido de matriz, en particular para las fibras de aramida y de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) . Después de la formación de las telas, estas se pueden usar en varias aplicaciones. Por ejemplo, estas se pueden moldear en artículos sometiéndolas a calor y presión. Las temperaturas para el moldeo pueden varias desde aproximadamente 20°C a aproximadamente 17 °C, preferiblemente desde aproximadamente 100°C a aproximadamente 150°C, más preferiblemente desde aproximadamente 110°C a aproximadamente 130°C. También son adecuadas las técnicas adecuadas para formar artículos, descritas en, por ejemplo, las patentes norteamericanas 4,623,574, 4,650,710, 4,784,064, 5,552,208, 5,587,230, 6,642,159, 6,841,492 y 6,846,758. En una modalidad preferida de la presente invención, una pluralidad de redes de fibras consolidadas, de una sola capa se arreglan juntas para formar artículos flexibles, que incluyen prendas de vestir tales como chalecos, pantalones, sombreros u otros artículos de vestir, como es bien conocido en la técnica. Las telas de la invención también pueden ser moldeadas en otros artículos personales de protección tales como blindajes, abrigos y mantas según se desee. Las redes de fibras pueden retener individualmente la característica de flexibilidad de las telas textiles y preferiblemente permaneces separadas unas de otras, es decir, no se adhieren. Alternativamente, múltiples capas de telas se pueden coser o adherir con materiales adhesivos u otras fibras o materiales termoplásticos o no termoplásticos. Por consiguiente, los artículos de la invención pueden comprender una pluralidad de telas no tejidas, resistentes a fragmentos que se ensamblan en un arreglo adherido o no adherido. Las prendas de vestir de la invención se pueden moldear a través de los métodos conocidos convencionalmente en la técnica. Preferiblemente, un articulo de vestir se puede formar uniendo las telas resistentes a fragmentos de la invención con un articulo de vestir. Por ejemplo, un chaleco resistente a fragmentos puede comprender un chaleco de tela genérico que se une con las telas resistentes a fragmentos de la invención, con lo cual las telas inventivas se insertan en el interior de bolsillos colocados estratégicamente. Esto permite la maximización de la protección a fragmentos o balística, en tanto que se minimiza el peso del chaleco. Como se usan aqui, los términos "unir" o "unido" tienen la intención de incluir, adherido, tal como por costuras o adhesión o los similares, asi como acoplamientos o yuxtaposiciones no adheridas con otras telas, tal que las telas resistentes a fragmentos pueden ser removibles fácilmente del chaleco u otro articulo de vestir. Los chalecos y otros artículos de vestir, compuestos de capas múltiples de las telas construidas de acuerdo con la presente invención, tienen buena flexibilidad y confort acoplado con excelente protección balística y resistencia a fragmentos. Un proyectil con punta pequeña puede penetrar el blindaje al desplazar lateralmente las fibras son romperlas. En este caso, la resistencia a la penetración depende de cuan fácil se pueden hacer a un lado las fibras, y por lo tanto, de la naturaleza de la red de fibras. Un factor importante en la resistencia balística o a los fragmentos de una tela no tejida es la periodicidad de los cruces en los materiales compuestos unidireccionales plegados transversalmente y el denier de las fibras, la fricción fibra con fibra, las características de la matriz, las resistencias de la adhesión inter laminar y otros.

Los fragmentos filosos pueden penetrar al cortar las fibras. Los proyectiles también rompen las fibras en tensión.

El impacto de un proyectil sobre una tela provoca la propagación de una onda de tensión a través de la tela. La resistencia balística es mayor si la onda de tensión puede propagarse rápidamente y sin impedimentos a través de la tela e involucra mayores volúmenes de fibras. La adhesión interfacial más baja entre las capas de la modalidad permiten una mayor absorción de energia. Los trabajos experimentales y analíticos han mostrado que en todos los casos actuales, existen todos los modos de penetración y que su importancia relativa es afectada mayormente por el diseño del material compuesto . Las propiedades de resistencia balística y los fragmentos se determinan usando los procedimientos de prueba estándar que son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, los estudios de selección de materiales compuestos balísticos emplean comúnmente un fragmento de acero no deformante, calibre 22 de peso dureza y dimensiones Especificadas (Mil.Spec. MIL-p-46593 A (ORD) ) . El poder de protección o la resistencia a la penetración de una estructura se expresa normalmente citando la velocidad de impacto a la cual el 50% de los proyectiles penetran el material compuesto en tanto que 50% son detenidos por el blindaje, también se conoce como el valor V50. Como se usa aqui, la "resistencia a la penetración" del articulo es la resistencia a la penetración por una amenaza designada, tal como objetos físicos que incluyen balas, fragmentos, esquirlas y los similares, y objetos no físicos, tales como ráfagas de explosiones. Para los materiales compuestos de igual densidad de área, la cual es el peso del panel compuesto dividida entre el área superficial, mientras mayor sea la V50 mejora será la resistencia el compuesto. La resistencia de penetración para las amenazas designadas también se puede expresar por la absorción de energia especifica total ("SEAT") del material con resistencia balística. El SEAT total es la energia cinética de la amenaza dividida entre la densidad de área del material compuesto. Mientras mayor el valor SEAT, mejor será la resistencia del material compuesto a la amenaza. Las propiedades de protección balística o contra fragmentos de las telas de la invención variaran dependiendo de muchos factores, en particular, el tipo de fibras usadas para fabricar las telas. Sin embargo se ha descubierto inesperadamente que las telas de la invención tienen valores de V50 mejorados y absorción de energia Especifica mejorada del objetivo en comparación con las telas similares que tienen cantidades mayores del polímero de matriz, como se puede observar en los ejemplos y los datos a continuación. Los siguientes ejemplos no limitantes sirven para ilustrar la invención. EJEMPLOS EJEMPLO 1 (COMPARATIVO) Se preparo un fardo de tiro balístico apilando juntas 18 capas de tela, cada capa de tela que se componía de una red consolidada que tenia dos hojas (laminados) de fibras de polietileno de alto módulo (HMPE) unidireccionales, impregnadas con polímero termoplástico Kraton®, cada capa que se pliegan transversalmente a ángulos rectos entre si (0 grados/90 grados) y se lamina entre dos hojas de película de polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) . Las fibras de HMPE fueron fibras SPECTRA®, de 1100 denier, fabricadas por Honey ell Internacional, Inc, y tenían una tenacidad de 36 g/denier y un módulo de tracción de 1250 g/denier. El polímero Kraton® usado fue un Copolimero de bloque de poliestireno-poliisopreno-poliestireno. Cada capa de tela, antes de que se añadieran las películas de polietileno, comprendía 79% en peso de las fibras y 21% en peso del polímero Kraton® con base en el peso total de la tela. Las películas de LLDPE tenia cada una un espesor de 9 µm. la densidad de área de cada película de LLDPE fue de 8 gsm (gramo/m2) . Las películas de LLDPE se laminaron con el material plegado transversalmente a 110°C, aproximadamente 200 psi (1379 kPa) por al menos 30 minutos. La densidad de área total de una capa de tela fue de 116 gsm. Se formó una hoja laminada continua del material y se enrolló en un rodillo. La hoja laminada tuvo un espesor de 0.0006" (0.154 mm) . La hoja se cortó entonces para formar 18 capas separadas, cada una teniendo una longitud y una anchura de 18"xl8" (45.7 mm x 45.7 mm) . Las 18 capas se apilaron juntas de manera holgada para formar un fardo de tiro. Las capas no se adhirieron entre si.

La densidad de área del fardo de tiro fue de 0.43 lb/pie2 (2.09 kg/m2) . Para la evaluación contra la resistencia a los fragmentos, el fardo de tiro se montó en un marco de prueba y se sujetó firmemente con una prensa de sujeción a la parte superior del marco. El marco se montó en una orientación de 90 grados con relación a la linea del fragmento disparado desde un receptor universa, montado firmemente. Para la evaluación se usó un Proyectil de Simulación de Fragmento (FSP) de 17 granos y se conformó a la forma, el tamaño y el peso de acuerdo con MIL-P-46593A. La evaluación balística de V50 se condujo de acuerdo con los procedimientos de MIL-STD-662F. la evaluación del limite balístico de V50 es una prueba estadística que identifica experimentalmente la velocidad a la cual una bala tiene una probabilidad del 50 por ciento de penetrar el objeto de prueba. Se dispararon varios fragmentos FSP de 17 granos, cambiando la velocidad de cada fragmento. La velocidad de cara fragmento se aumento o se redujo dependiendo de si el disparo del fragmento previo fue una penetración completa o penetró parcialmente unas cuantas capas del fardo de disparo. Se alcanzo una velocidad promedio incluyendo preferiblemente aproximadamente cuatro penetraciones parciales y aproximadamente cuatro penetraciones completas del fragmento dentro de un rango de velocidad de aproximadamente 125 pies por segundo (fps) . La velocidad promedio de las penetraciones parciales y completas se llama la V50. La V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1201 fps. La absorción de Energia Especifica del Objetivo se calculó como 34.88 J-m2/kg. EJEMPLO ÍA (COMPARATIVO) Se repitió el ejemplo 1, pero con un faro de tiro que tenia 19 capas de tela apiladas, que tenían una densidad de área de 0.44 lb/pie2 (2.15 kg/m2). La V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1217 fps. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 35,01 J-m2/kg. EJEMPLO 2 Se preparó un fardo de tiro balístico apilando juntas 20 capas de tela de SPECTRA® 1000, de 1100 denier como se describen en el Ejemplo 1. Cada capa de fibras comprendía 88.7% en peso de fibras con base en el peso de la capa de fibras, y comprendía 11.3% en peso de polímero de matriz basado ' en el peso de la capa de tela. La película de LLDPE tuvo un espesor de 9 µm. La densidad de área de la película de LLDPE fue de 8 gsm. La densidad de área total de una capa de tela fue de 103.9 gsm. Las hojas laminadas se material tuvieron un espesor de 0.1524 mm. El tamaño del fardo de tiro fue de 18"xl8" (45.7 mm x 45.7 mm) . Las pilas de hojas no se conectaron entre si. La densidad de área del fardo de tiro fue de 0.43 lb/pie2 (2.09 kg/m2) . El fardo se evaluó en cuanto a su resistencia a los fragmentos como en el Ejemplo 1. La V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1412 fps. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 48.2 J-m2/kg. Este ejemplos ilustra las propiedades superiores de resistencia a los fragmentos logradas con SPECTRA® 1000, tela de 1100 denier que tiene 11% de polímero de matriz en comparación con 21% como en el Ejemplo 1. EJEMPLO 3 (COMPARATIVO) Se repitió el ejemplo 1, sólo que el fardo de tiro incluyó 32 capas de tela y se evaluó contra balas con Cubierta Completa de Metal (FMJ) o punta encamisada de 9 mm. El tamaño del fardo de tiro fue de 18"xl8" (45.7mx45.7mm) . La densidad de área del fardo de tiro fue de 0.74 Ib/pie2 (3.61 kg/m2). Para la evaluación contra la resistencia a las balas FMJ de 9 mm, el fardo de tiro se montó en un marco de prueba relleno con arcilla de Plastilina #1 y se amarró al marco. El marco relleno con plastilina se montó en una orientación de 90 grados con respecto a la linea del fragmento disparado desde un receptor universal montado firmemente. Las balas FMJ de 9 mm, usadas para la prueba se conformaron a la forma, y el tamaño conforme al estándar de prueba (NIJ) 0101.04 de la National Institute of Justice. La evaluación balística se condujo de acuerdo con los procedimientos de MIL-STD-662F. se dispararon varias balas FMJ de 9 mm, cambiando la velocidad de cada una. La velocidad de cada bala FMJ de 9 mm se aumento o se redujo dependiendo de si el fragmento previo tuvo una penetración completa o penetró parcialmente unas cuantas capas del fardo de tiro. Se alcanzó una velocidad promedio incluyendo aproximadamente cuatro penetraciones parciales y aproximadamente cuatro penetraciones completas de las balas dentro de un margen de velocidades de 125 fps. El promedio de las velocidades de penetración parcial y completa se calculó y se llama la V50. La V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1525 fps. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 236-81 J-m2/kg. EJEMPLO 4 Se repitió el ejemplo 2, pero se evaluó contra balas FMJ de 9 mm. El tamaño del fardo de tiro fue de 18"xl8" (45.7mm x 45.7mm). La densidad de área del fardo de tiro fue de 0.43 lb/pie2 (2.09 kg/m2). La prueba balística se condujo como en el Ejemplo 3. La V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1272 fps. La absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 284.46 J-m2/kg. Este ejemplo ilustra las propiedades superiores de resistencia balística logradas con SPECTRA® 1000, tela de 1100 denier que tiene 11% de polímero de matriz en comparación con el 21% como en el Ejemplo 3. EJEMPLO 5 (COMPARATIVO) Se preparó un fardo de tiro apilando juntas 27 capas de tela, cada capa de tela que se componía de una red consolidada que tenia dos hojas de fibras HMPE unidireccionales impregnadas con polímero Kraton®, plegadas transversalmente a ángulos rectos y laminadas entre dos hojas de película de LLDPE. Las fibras de HMPE fueron de SPECTRA® 1000, 1300 fabricada por Honeywell Internacional, Inc. Y tenían una tenacidad de 36 g/denier y un módulo de tracción de 1150 g/denier. Cada capa de tela comprendió 79% en peso de fibras con base en el peso de la tela, y comprendía 21% en peso del polímero de matriz basado en el peso de la tela. Las películas de LLPDE tuvieron cada una un espesor de 9 µm. La densidad de área de la película de LLPDE fue de 8 gsm. La densidad de área total de una capa de tela fue de 150.0 gsm. Las hojas laminadas de material tuvieron un espesor de 0.01651 mm. El tamaño del fardo de tiro fue de 18"xl8" (45.7mm x 45.7mm). Las pilas de 27 hojas no se conectaron entre si. La densidad de área del fardo de tiro fue de 0.84 lb/pie2 (4.1 kg/m2). La evaluación contra fragmentos se condujo como en el Ejemplo 1. La V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1501 fps. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 27.86 J-m2/kg. EJEMPLO 6 Se preparó un fardo de tiro apilando juntas 29 capas de tela de SPECTRA® 1000, 1300 como en el Ejemplo 5. Cada capa de tela comprendió 92.9% en peso de fibras con base en el peso de la capa de tela y comprendió 7.1% en peso de polímero de matriz con base en el peso de la tela. La densidad de área total de una capa de tela fue de 129.0 gsm. El tamaño del fardo de tiro fue de 18" x 18" (45.7 mm x 45.7 mm) . Las pilas de hojas no se conectaron entre si. La densidad de área del fardo de tiro fue de 0.77 lb/pie2 (3.75 kg/m2). La evaluación contra fragmentos se condujo como en el Ejemplo 1. El promedio de ocho velocidades de penetraciones parciales y completas se calculó y se llamó la V50. La V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1660 fps. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 37.12 J-m2/kg. Este ejemplo ilustra las propiedades superiores de resistencia a los fragmentos logradas con la tela SPECTRA® 1000, 1300 que tiene 7% de polímero de matriz en comparación con 21% como en el ejemplo 5. EJEMPLO 7 Se preparó un fardo de tiro balístico apilando 28 capas de tela de SPECTRA® 1000, 1300 como en el Ejemplo 5. Cada capa de tela comprendió 89.9% en peso de fibras con base en el peso de la capa de tela, y comprendió 10.1% en peso del polímero de matriz con base en el paso de la capa de tela. La densidad de área total de una capa de tela fue de 132-8 gsm. El tamaño del fardo de tiro fue de 18" x 18" (45.7 mm x 45.7 mm) . Las pilas de hojas no se conectaron entre si. La densidad de área del fardo de tiro fue de 0.77 lb/pie2 (3.75 kg/m2). Se condujo la prueba de resistencia contra los fragmentos como en el Ejemplo 1. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 35.73 J-m2/kg. Este ejemplo ilustra las propiedades superiores de resistencia a los fragmentos logrados con la tela SPECTRA® 1000, 1300, que tienen 10% de polímero de matriz en comparación con el 21% como en el Ejemplo 5. EJEMPLO 7A Se preparó un fardo de tiro balístico apilando 29 capas de tela de SPECTRA® 1000, 1300 como en el Ejemplo 7. Cada capa de tela comprendió 85% en peso de fibras con base en el peso de la capa de tela, y comprendió 15.0% en peso del polímero de matriz con base en el peso de la capa de tela. La densidad de área del fardo de tiro fue de 0.83 Ib/pie2 (4.05 kg/m2) . Le prueba de protección contra fragmentos se condujo como en el Ejemplo 1. la V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1648 fps. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 34.03 J-m2/kg. Este ejemplo ilustra las propiedades superiores de resistencia a los fragmentos logradas con la tela SPECTRA® 1000, 1300 que tiene 155 de polímero de matriz en comparación con el 21% como en el Ejemplo 5. EJEMPLO 8 (COMPARATIVO) Se repitió el Ejemplo 5, pero se evaluó contra balas FMJ de 9 mm como en el Ejemplo 3. La V50 de este fardo de tiro se evaluó Como 1450 fps. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 189.22 J-m2/kg. EJEMPLO 9 Se repitió el Ejemplo 7 pero se evaluó contra balas FMJ de 9 mm como en el Ejemplo 3. La evaluación se condujo como en el Ejemplo 3. la V50 de este fardo de tiro se evaluó como 1519 fps. La Absorción de Energia Especifica del Objetivo (SEAT) se calculó como 226.54 J-m2/kg. Este ejemplo ilustra las propiedades superiores de resistencia a los fragmentos logradas con la tela SPECTRA® 1000, 1300 que tiene 10% de polímero de matriz en comparación con el 21% como en el Ejemplo 8.

Los datos recolectados de los ejemplos 1-9 se resumen en la siguiente tabla: (*) Polímero Kraton® con ciciohexano como solvente. (**) Copolimero de bloque con poliestireno-poliisopreno-poliestireno en polímero de emulsión. Tamaño del fardo de tiro (objetivo) 18" x 18": La densidad de área es el peso del fardo de tiro balístico como lbs/pie2 (psf) . SEAT es la Absorción de Energia Especifica del Objetivo.

EJEMPLOS 10-12 Se evaluaron tres diferentes muestras del Blindaje LCR SPECTRA® en cuanto a sus propiedades de resistencia al desprendimiento, cada muestra tenia un contenido diferente del polímero de matriz. Las muestras del blindaje LCR de SPECTRA® comprendió cada una, una estructura de cuatro capas de la siguiente configuración estratificada: película LLDPE/capa de fibras a OVpelicula de LLDPE. Se condujo una prueba de resistencia al desprendimiento estándar por el desprendimiento entre las capas de fibras. Los resultados se resumen en la siguiente tabla: Los ejemplos 10-12 ilustran que mientras menor sea el contenido de polímero de matriz más baja será la resistencia de la adhesión. Sin embargo, bajo una resistencia de adhesión critica, el material balístico pierde durabilidad durante el corte y el montaje de artículos, tales como chalecos, y también resulta en durabilidad a largo plazo reducida de los artículos. La muestra del Ejemplo 10 que tiene 6.04% de contenido de polímero de matriz mostró una resistencia al desprendimiento inaceptable a 0.089 lbs/pie2. La muestra del Ejemplo 11 que tiene 11.43% de contenido de polímero de matriz mostró una buena resistencia al desprendimiento a 0.188 lbs/pie2. Esta muestra también exhibirá un desempeño excelente contra fragmentos y balas. La muestra del ejemplo 12 que tiene 20.0% de contenido del polímero de matriz muestra una fuerte resistencia al desprendimiento a 1.766 lbs/pie2, pero la muestra exhibirá sólo un desempeño de blindaje marginal contra los fragmentos. Aunque la presente invención se ha mostrado y descrito particularmente con referencia a las modalidades preferidas. Se apreciará fácilmente por aquellas personas experimentadas en la técnica que se pueden hacer varios cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y el ámbito de la invención. Se pretende que las reivindicaciones sean interpretadas para cubrir la modalidad descrita, aquellas alternativas las cuales se han discutido arriba y todos los equivalentes de estos.

Claims (33)

1. REIVINDICACIONES 1. Un material resistente a los fragmentos, caracterizado en que comprende: a) al menos una red consolidada de fibras, dicha red consolidada de fibras que comprende una pluralidad de capas de fibras no tejidas, plegadas transversalmente, cada capa de fibras que comprende una pluralidad de fibras arregladas en un arreglo substancialmente paralelo; dichas fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; dichas fibras que tienen una composición de matriz elastomérica sobre las mismas, dicha composición de matriz elastomérica que comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso de dicha red consolidada de fibras; la pluralidad de capas de fibras no tejidas, plegadas transversalmente, que se consolida con dicha composición de matriz para formar dicha red de fibras; dicha red consolidada de fibras que tiene superficies anterior y posterior; en donde, si dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) , dicha composición de matriz comprende al menos aproximadamente 11% en peso de dicha red consolidada de fibras; y b) al menos una capa de una película polimérica adherida a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicha red consolidada de fibras.
2. 2. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dichas fibras comprenden fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 15 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 400 g/denier o más.
3. 3. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dichas fibras comprenden fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 30 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 1000 g/denier o más.
4. 4. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dichas fibras comprenden un material seleccionado del grupo que consiste de fibras de poliolefina de cadena extendida, fibras de aramida, fibras de polibenzazol, fibras de alcohol polivinilico, fibras de poliamida, fibras de tereftalato de polietileno, fibras de naftalato de polietileno, fibras de poliacrilonitrilo, fibras de cristal liquido copoliéster, fibras de vidrio y fibras de carbono.
5. 5. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dichas fibras comprenden fibras de polietileno.
6. 6. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porquem la composición de matriz comprende un material seleccionado del grupo que consiste de polibutadieno, poliisopreno, caucho natural, copolimeros de etileno-propileno, terpolimeros de etileno-propileno-dieno, polímeros de polisulfuro, elastómeros de poliuretano, polietileno clorosulfonado, policloropreno, poli cloruro de vinilo, elastómeros de butadieno acrilonitrilo, poli (isobutileno-co-isopreno) , poliacrilatos, poliésteres, poliéteres, fluoroelastómeros, elastómeros de silicona, copolimeros de etileno, y combinaciones de los mismos.
7. 7. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, la composición de matriz comprende Copolimero de poliestireno-poliisopreno-poliestireno.
8. 8. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 14% en peso de la red consolidada de fibras.
9. 9. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 13% en peso de la red consolidada de fibras.
10. 10. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 12% en peso de la red consolidada de fibras.
11. 11. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 11% en peso de la red consolidada de fibras.
12. 12. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dicha composición de mnatriz comprende desde aproximadamente 11% a aproximadamente 15% en peso de la red consolidada de fibras.
13. 13. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) , y dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 11% a aproximadamente 15% en peso de la red consolidada de fibras.
14. 14. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dichas capas de película polimérica comprenden desde aproximadamente 2% a aproximadamente 25% en peso del material total.
15. 15. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, dichas capas de película polimérica comprenden un material seleccionado del grupo que consiste de poliolefinas, poliamidas, poliésteres, poliuretanos, polímeros de vinilo, fluoropolimeros u copolimeros y combinaciones de los mismos.
16. 16. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque dichas capas de películas poliméricas comprenden un polietileno lineal de baja densidad.
17. 17. El material resistente a los fragmentos de la reivindicación 1, caracterizado porque, cada una de dichas capas de fibras se pliegan transversalmente a un ángulo de 90° con relación a la dirección longitudinal de las fibras de cada capa de fibras adyacente.
18. 18. Un articulo resistente a los fragmentos que incorpora un material resistente a los fragmentos, caracterizado porque el material resistente a los fragmentos comprende: a) al menos una red consolidada de fibras, dicha red consolidada de fibras que comprende una pluralidad de capas de fibras no tejidas, plegadas transversalmente, cada capa de fibras que comprende una pluralidad de las fibras arregladas en un arreglo substancialmente paralelo; dichas fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de 150 g/denier o más; dichas fibras que tienen una composición de matriz elastomérica, dicha composición de matriz elastomérica que comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso de dicha red consolidada de fibras; la pluralidad de capas de fibras no tejidas, plegadas de manera transversal, que se consolidan con dicha composición de matriz para formar dicha red consolidada de fibras; dicha red consolidada de fibras que tienen superficies anterior y posterior; en donde dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) , dicha composición de matriz comprende al menos aproximadamente 11% en peso de dicha red consolidada de fibras; y b) al menos una capa de una película polimérica unida a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicha red consolidada de fibras.
19. 19. El articulo resistente a los fragmentos de la reivindicación 18, el cual se caracteriza porque comprende una pluralidad de redes consolidada de fibras ensambladas en un arreglo adherido.
20. 20. El articulo resistente a los fragmentos de la reivindicación 18, el cual se caracteriza porque, comprende una pluralidad de redes consolidadas de fibras ensambladas en un arreglo no adherido.
21. 21. El articulo resistente a los fragmentos de la reivindicación 18, el cual se caracteriza porque, comprende una prenda de vestir que tiene una pluralidad de redes consolidada de fibras unidas a esta.
22. 22. El articulo resistente a los fragmentos de la reivindicación 21, caracterizado porque, dicha prenda de vestir comprende un chaleco que tiene dicha pluralidad de redes consolidadas de fibras unidas a este.
23. 23. El articulo resistente a los fragmentos de la reivindicación 18, caracterizado porque, dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 11% en peso de la red consolidada de fibras.
24. 24. El articulo resistente a los fragmentos de la reivindicación 18, caracterizado porque, dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 11% a aproximadamente 15% en peso de la red consolidada de fibras.
25. 25. El articulo resistente a los fragmentos de la reivindicación 18, caracterizado porque, dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) , y dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 11% a aproximadamente 15% en peso de la red consolidada de fibras.
26. 26. El articulo resistente a los fragmentos de la reivindicación 18, caracterizado porque, cada una de dichas capas de fibras se pliegan de manera transversal a un ángulo de 90° con relación a la dirección longitudinal de las fibras de cada capa adyacente de fibras.
27. 27. Un método para producir un material resistente a los fragmentos, caracterizado porque comprende: a) formar al menos dos capas de fibras, cada capa de fibras que se forma arreglando una pluralidad de fibras en un arreglo unidireccional, substancialmente paralelo; dichas fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; dichas fibras que tienen una composición de matriz elastomérica aplicada sobre las mismas; b) arreglar dichas capas de fibras en donde el arreglo unidireccional de fibras de cada capa se pliega transversalmente en un ángulo no paralelo con relación a la dirección longitudinal de las fibras de cada capa adyacente; c) adherir dichas capas plegadas transversalmente bajo las condiciones suficientes para formar una red consolidada de fibras, la red consolidada de fibras que tiene superficies anterior y posterior; en donde dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso de dicha red consolidada de fibras, y en donde si dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) , dicha composición de matriz comprende al menos aproximadamente 11% en peso de dicha red consolidada de fibras; y d) unir al menos una capa de una película polimérica a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicha red consolidada de fibras.
28. 28. El método de al reivindicación 27, caracterizado porque, dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 115 en peso de la red consolidada de fibras.
29. 29. El método de la reivindicación 27, caracterizado porque, dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 11% a aproximadamente 15% en peso de la red consolidada de fibras.
30. 30. El método de la reivindicación 27, caracterizado porque, dichas fibras comprenden fibras de aramida o fibras de poli (p-fenilenobenzobisoxazol) , y dicha composición de matriz comprende desde aproximadamente 11% a aproximadamente 15% en peso de la red consolidada de fibras.
31. 31. El método de la reivindicación 27, caracterizado porque, cada una de dichas capas de fibras se pliegan transversalmente a un ángulo de 90° con relación a la dirección longitudinal de las fibras de cada capa adyacente de fibras.
32. 32. Un fragmento resistente a los fragmentos, caracterizado porque comprende: a) al menos una red consolidada de fibras, dicha red consolidada de fibras que comprende una pluralidad de capas de fibras plegadas transversalmente, cada capa de fibras que comprende una pluralidad de fibras arregladas en un arreglo; dichas fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; dichas fibras que tienen una composición de matriz elastomérica sobre las mismas, dicha composición de matriz elastomérica que comprende desde aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso de dicha red consolidada de fibras; la pluralidad de capas plegadas transversalmente que se consolidad con dicha composición de matriz para formar dicha red consolidada de fibras; dicha red consolidada de fibras que tienen superficies anterior y posterior; y b) al menos una capa de una película polimérica unida a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicha red consolidada de fibras.
33. 33. Un articulo que comprende el material resistente a los fragmentos de la reivindicación 32.