Un material de resistencia balística que comprende: a) un panel que tiene una superficie anterior,

una superficie posterior y uno o más bordes, panel que comprende: una malla de fibras consolidada, comprendiendo la malla de fibras consolidada una pluralidad de capas de fibras retorcidas entrecruzadas, comprendiendo cada capa de fibras una pluralidad de fibras dispuestas en una red; teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; teniendo dichas fibras una composición matriz sobre ellas; estando la pluralidad de capas de fibras retorcidas entrecruzadas consolidadas con dicha composición matriz para formar la malla de fibras consolidada; y b) un primer arrollamiento fibroso que envuelve el panel, envolviendo dicho primer arrollamiento fibroso al menos una porción de dicha superficie anterior, dicha superficie posterior y al menos un borde de dicho panel; y c) un segundo arrollamiento fibroso opcional que envuelve el panel, envolviendo el segundo arrollamiento fibroso el primer arrollamiento fibroso en una dirección transversal a la dirección de envolvimiento del primer arrollamiento fibroso; caracterizado porque dicho material de resistencia balística comprende adicionalmente al menos una capa de una película de polímero fijada a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicho panel.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

CAMPO DE LA INVENCION

Esta invención se refiere a estratificados de tela que tienen propiedades excelentes de resistencia balística. Más particularmente, la invención se refiere a materiales compuestos reforzados, resistentes a la desestratificación con resistencia balística.

DESCRIPCION DE LA TÉCNICA AFÍN

Se conocen artículos de resistencia balística que contienen fibras de alta resistencia que tienen propiedades excelentes contra los proyectiles deformables. Artículos tales como chalecos antibala, cascos, paneles de vehículos y elementos estructurales de equipo militar se fabrican típicamente a partir de telas que comprenden fibras de alta resistencia. Las fibras de alta resistencia utilizadas convencionalmente incluyen fibras de polietileno, fibras de paraaramida tales como poli(fenilenodiamina-tereftalamida), fibras de grafito, fibras de nailon, fibras de vidrio y análogas. Para muchas aplicaciones, tales como chalecos o partes de chalecos, las fibras pueden utilizarse en una tela tejida o de punto. Para muchas de las otras aplicaciones, las fibras se encapsulan o embeben en un material matriz para formar telas rígidas o flexibles.

Se conocen diversas construcciones resistentes a las balas que son útiles para la formación de artículos tales como cascos, paneles de vehículos y chalecos. Por ejemplo, las patentes U.S. 4.403.012, 4.457.985, 4.613.535, 4.623.574, 4.650.710, 4.737.402, 4.748.064, 5.552.208, 5.587.230, 6.642.159, 6.841.492 y 6.846.758, describen materiales compuestos resistentes a las balas que incluyen fibras de alta resistencia hechas de materiales tales como polietileno de peso molecular ultraelevado y de cadena extendida. Estos materiales compuestos exhiben diversos grados de resistencia a la penetración por impacto a alta velocidad de proyectiles tales como balas, granadas, metralla y análogos.

Por ejemplo, las patentes U.S. 4.623.574 y 4.748.064 describen estructuras simples de materiales compuestos que comprenden fibras de alta resistencia embebidas en una matriz elastómera. La patente U.S. 4.650.710 describe un artículo flexible de fabricación que comprende una pluralidad de capas flexibles constituidas por fibras de poliolefina de cadena extendida (ECP) de alta resistencia. Las fibras del malla están recubiertas con un material elastómero de módulo bajo. Las patentes U.S. 5.552.208 y 5.587.230 describen un artículo y un método para fabricar un artículo que comprende al menos una malla de fibras de alta resistencia y una composición matriz que incluye un éster vinílico y ftalato de dialilo. La patente U.S. 6.642.159 describe un material compuesto rígido resistente al impacto que tiene una pluralidad de capas fibrosas que comprenden una malla de filamentos dispuestos en una matriz, con capas elastómeras entre ellos. El material compuesto está unido a una plancha dura para aumentar la protección contra los proyectiles perforantes del blindaje.

Es bien sabido que un proyectil puntiagudo pequeño puede atravesar el blindaje por desplazamiento lateral de las fibras sin romperlas. De acuerdo con ello, la resistencia a la penetración balística se ve directamente afectada por la naturaleza de la malla de la fibra. Por ejemplo, factores importantes que inciden en las propiedades de resistencia balística son la hermeticidad de un tejido de fibra, la periodicidad de los entrecruzamientos en las materiales compuestos unidireccionales retorcidas entrecruzadas, los deniers del hilo y la fibra, la fricción de fibra a fibra, las características de la matriz y las resistencias de unión interlaminar.

El documento WO 94/23263, que forma un punto de partida para el preámbulo de las reivindicaciones independientes 1 y 11, describe un material compuesto rígido que comprende una pluralidad de capas fibrosas, al menos dos de las cuales están fijadas una a otra por un medio de fijación.

Otro factor importante que afecta a las propiedades de resistencia balística es la capacidad del material de resistencia balística para resistir la desestratificación. En los paneles balísticos compuestos convencionales, el impacto de un proyectil sobre las capas de tela balística pasa a través de algunas de las capas mientras que las capas de tela circundantes se tensan o se expanden, haciendo que las mismas se deshilachen o lleguen a desestratificarse. Esta desestratificación puede limitarse a un área pequeña, o puede extenderse en un área grande, disminuyendo significativamente las propiedades de resistencia balística del material, y endureciendo su capacidad para resistir el impacto de proyectiles múltiples. Dicha desestratificación se sabe también que ocurre como resultado del corte de hojas de los materiales de resistencia balística en formas o tamaños deseados, causando que los bordes cortados se deshilachen, y poniendo en compromiso con ello la estabilidad y las propiedades de resistencia balística del material. De acuerdo con ello, existe en la técnica necesidad de resolver todos y cada uno de estos problemas.

La presente invención proporciona una solución a estos problemas. La presente invención proporciona materiales resistentes a la desestratificación, con resistencia balística, y artículos que están reforzados por diversas técnicas, con inclusión de costura de uno o más paneles de resistencia balística con un hilo de alta resistencia, fusión de los bordes de un panel de resistencia balística para reforzar las áreas que puedan haberse deshilachado durante los procedimientos estándar de recorte, enrollamiento de uno o más paneles con uno o más arrollamientos fibrosos tejidos o no tejidos, y combinaciones de estas técnicas. La invención proporciona también uno o más paneles de resistencia balística que incluyen una o más planchas rígidas fijadas a ellos para mejorar la eficiencia de resistencia balística, que pueden estar reforzadas también con una o más de las técnicas mencionadas anteriormente. La presente invención representa una mejora sobre la patente U.S. 5.545.455 que no describe materiales reforzados por fusión de los bordes del panel, ni la patente U.S. 5.545.455 describe tampoco la incorporación de dos arrollamientos fibrosos que están enrollados en direcciones diferentes. Adicionalmente, la patente U.S. 5.545.455 no presenta tampoco estructuras que incorporen películas de polímero externas en sus paneles, ni estructuras que posean planchas rígidas unidas a ellas. Se ha encontrado que los artículos formados a partir de los materiales descritos en esta memoria tienen propiedades excelentes de resistencia a la desestratificación y resistencia balística, que se mantienen particularmente después de ser estresadas por impactos múltiples.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención proporciona un material de resistencia balística que comprende:

a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, panel que comprende:

una malla de fibras consolidada, comprendiendo la malla de fibras consolidada una pluralidad de capas de fibras retorcidas entrecruzadas, comprendiendo cada capa de fibras una pluralidad de fibras dispuestas en una red; teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; teniendo dichas fibras una composición matriz sobre ellas; estando la pluralidad de capas de fibras retorcidas entrecruzadas consolidadas con dicha composición matriz para formar la malla de fibras consolidada; y

b) un primer arrollamiento fibroso que envuelve el panel, envolviendo dicho primer arrollamiento fibroso al menos una porción de dicha superficie anterior, dicha superficie posterior y al menos un borde de dicho panel; y

c) un segundo arrollamiento fibroso opcional que envuelve el panel, envolviendo el segundo arrollamiento fibroso el primer arrollamiento fibroso en una dirección transversal a la dirección de envolvimiento del primer arrollamiento fibroso;

caracterizado porque dicho material de resistencia balística comprende adicionalmente al menos una capa de una película de polímero fijada a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicho panel.

La invención proporciona también un material balístico que comprende adicionalmente al menos una plancha rígida fijada a la superficie anterior de dicho panel.

La invención proporciona adicionalmente un método de producción de un material de resistencia balística que comprende:

a) formar al... [Seguir leyendo]

1. Un material de resistencia balística que comprende:

a) un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, panel que comprende:

una malla de fibras consolidada, comprendiendo la malla de fibras consolidada una pluralidad de capas de fibras retorcidas entrecruzadas, comprendiendo cada capa de fibras una pluralidad de fibras dispuestas en una red; teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; teniendo dichas fibras una composición matriz sobre ellas; estando la pluralidad de capas de fibras retorcidas entrecruzadas consolidadas con dicha composición matriz para formar la malla de fibras consolidada; y

b) un primer arrollamiento fibroso que envuelve el panel, envolviendo dicho primer arrollamiento fibroso al menos una porción de dicha superficie anterior, dicha superficie posterior y al menos un borde de dicho panel; y

c) un segundo arrollamiento fibroso opcional que envuelve el panel, envolviendo el segundo arrollamiento fibroso el primer arrollamiento fibroso en una dirección transversal a la dirección de envolvimiento del primer arrollamiento fibroso;

caracterizado porque dicho material de resistencia balística comprende adicionalmente al menos una capa de una película de polímero fijada a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicho panel.

2. El material de resistencia balística de la reivindicación 1 que comprende una pluralidad de paneles discretos dispuestos en una pila, teniendo dicha pila una superficie superior, una superficie de fondo y uno o más bordes, los cuales primer arrollamiento fibroso y segundo arrollamiento fibroso opcional envuelven al menos una porción de dicha superficie superior, dicha superficie de fondo y al menos un borde de dicha pila.

3. El material de resistencia balística de la reivindicación 1, en el cual al menos un borde de dicho panel está reforzado.

4. El material de resistencia balística de la reivindicación 1 en el cual cada borde de dicho panel está reforzado por pespunteado de dicho panel en cada borde con al menos una hebra, hebra que comprende fibras de alta resistencia que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más.

5. El material de resistencia balística de la reivindicación 2, en el cual dichos uno o más bordes de dicha pila están reforzados por fusión de una porción de la pila en dichos uno o más bordes.

6. Un material de resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente al menos una plancha rígida fijada a la superficie anterior de dicho panel.

7. Un material de resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1,

en el cual uno o más bordes de dicho panel están reforzados por fusión de una porción de dicho panel en dichos uno

o más bordes.

8. Un material de resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un segundo arrollamiento fibroso que envuelve el panel, envolviendo el segundo arrollamiento fibroso el primer arrollamiento fibroso en una dirección transversal a la dirección de envolvimiento del primer arrollamiento fibroso.

9. Un artículo de resistencia balística formada a partir del material de resistencia balística de la reivindicación

1.

10. Un artículo de resistencia balística formado a partir del material de resistencia balística de la reivindicación

2.

11. Un método de producción de un material de resistencia balística, que comprende:

a) formar al menos un panel que tiene una superficie anterior, una superficie posterior y uno o más bordes, comprendiendo dicho panel:

una malla de fibras consolidada, comprendiendo la malla de fibras consolidada una pluralidad de capas de fibras entrecruzadas retorcidas, comprendiendo cada capa de fibras una pluralidad de fibras dispuestas en una red; teniendo dichas fibras una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; teniendo dichas fibras una composición matriz sobre ellas; estando la pluralidad de capas de fibras entrecruzadas retorcidas consolidadas con dicha composición matriz para formar la malla de fibras consolidada ; y

b) moldear el panel en un artículo; c) envolver un primer arrollamiento fibroso alrededor del panel moldeado, envolviendo dicho primer arrollamiento fibroso al menos una porción de dicha superficie anterior, dicha superficie posterior y al menos un borde de dicho panel; y

d) opcionalmente, envolver un segundo arrollamiento fibroso alrededor del panel moldeado, envolviendo el segundo 5 arrollamiento fibroso el primer arrollamiento fibroso en una dirección transversal a la dirección de envolvimiento del primer arrollamiento fibroso,

caracterizado porque dicho método comprende adicionalmente fijar al menos una capa de una película de polímero a cada una de dichas superficies anterior y posterior de dicho panel.

12.Un método de producción de un material de resistencia balística de acuerdo con la reivindicación 11, que com10 prende adicionalmente

fijar al menos una plancha rígida a la superficie anterior de dicho panel moldeado después del paso b), y antes del paso c).