PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR CINTAS DE POLIOLEFINA ALTAMENTE ORIENTADAS, ESTRUCTURAS PLANAS TEXTILES Y TÉCNICAS FABRICADAS A PARTIR DE LAS MISMAS, ASÍ COMO SU UTILIZACIÓN EN CUERPOS DE PROTECCIÓN PARA LA PROTECCIÓN FRENTE A PROYECTILES BALÍSTICOS Y SIMILARES.

Procedimiento para fabricar cintas altamente resistentes con un elevado módulo de elasticidad a partir de poliolefinas de elevado peso molecular,

caracterizado porque se extrusiona a través de una tobera ranurada la poliolefina como masa fundida, cuya temperatura se encuentra al menos 10ºC sobre el punto de fusión de la poliolefina, se expone a continuación la película que sale, que se encuentra todavía en estado de fusión, durante un tiempo de al menos un segundo a una temperatura de 85º a 135ºC, volviéndose entonces opaca la película a consecuencia de la cristalización del polímero, se corta la película a continuación dado el caso en cintas individuales y se estira luego en una o varias etapas a temperaturas entre 90ºC y 165ºC hasta un estiramiento total de 15:1 a 60:1 y se enrollan las cintas o se transforman directamente en estructuras planas textiles o técnicas

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/002887.

Solicitante: NEXTRUSION GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: MAX-FISCHER-STRASSE 11 86399 BOBINGEN ALEMANIA.

Inventor/es: FISCHER, ANDREAS, BONNER, MARK, JAMES, BRUNING, HANS-JOACHIM, BACKER,JAN ADOLPH DAM, WARD,IAN,MCMILLAN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 11 de Abril de 2008.

Fecha Concesión Europea: 1 de Septiembre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C55/06 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACIÓN O UNIÓN DE MATERIAS PLÁSTICAS; CONFORMACIÓN DE MATERIALES EN ESTADO PLÁSTICO, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACIÓN (fabricación de preformas B29B 11/00; fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 55/00 Conformación por estirado, p. ej. estirado a través de una matriz; Aparatos a este efecto (B29C 61/08 tiene prioridad). › paralelo a la dirección de alimentación.
  • B29C55/06B
  • D01D5/084 TEXTILES; PAPEL.D01 FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE; HILATURA.D01D PROCEDIMIENTOS O APARATOS MECANICOS PARA LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS, FIBRAS, SEDAS O CINTAS ARTIFICIALES (procesado o trabajado de cables metálicos B21F; fibras o filamentos de vidreo, minerales o escorias reblandecidas C03B 37/00). › D01D 5/00 Formación de filamentos, hilos o similares. › Calentamiento de filamentos, hilos o similares, a la salida de las hileras.
  • D01F6/04 D01 […] › D01F PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS, FIBRAS, SEDAS O CINTAS FABRICADAS POR EL HOMBRE; APARATOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS A LA FABRICACION DE FILAMENTOS DE CARBONO.D01F 6/00 Filamentos o similares, fabricados por el hombre, con un solo componente, formados de polímeros sintéticos; Su fabricación. › a partir de poliolefinas.
  • F41H5/04F4

Clasificación PCT:

  • B29C55/06 B29C 55/00 […] › paralelo a la dirección de alimentación.
  • D01D5/42 D01D 5/00 […] › por corte de láminas en cintas estrechas o en filamentos o por hacer fibras las láminas.
  • F41H5/04 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F41 ARMAS.F41H BLINDAJE; TORRETAS ACORAZADAS; VEHICULOS BLINDADOS O ARMADOS; MEDIOS DE ATAQUE O DE DEFENSA, p. ej. ENMASCARAMIENTO, EN GENERAL. › F41H 5/00 Blindaje; Placas de blindaje; Escudos (procesos de fabricación o tratamientos B21, C21). › compuestas de más de una capa.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para fabricar cintas de poliolefina altamente orientadas, estructuras planas textiles y técnicas fabricadas a partir de las mismas, así como su utilización en cuerpos de protección para la protección frente a proyectiles balísticos y similares.

La invención se refiere a un procedimiento para fabricar cintas altamente resistentes con un elevado módulo de elasticidad a partir de poliolefinas de alto peso molecular, a un procedimiento para fabricar estructuras planas textiles o técnicas a partir de estas cintas de alta resistencia, así como a su utilización en cuerpos compuestos conformados o planos para la protección frente a proyectiles balísticos, tales como balas de pistolas, fusiles, etc., así como fragmentos y similares, que en explosiones o impacto de granadas, etc. pueden llegar al cuerpo de un ser humano y pueden infligirle así heridas o pueden actuar incluso mortalmente.

Se conoce la transformación de la poliolefina en monofilamentos por medio de un extrusor en forma fundida mediante la compresión a través de toberas. La correspondiente altura de salida de la tobera tiene en general un perfil redondo. Se conocen sin embargo también toberas con secciones transversales distintas de las de toberas con sección transversal redonda y que tienen por ejemplo secciones transversales en forma de arista, secciones transversales en forma de media luna, secciones transversales trilobales, etc.

Se conocen también toberas de ranura ancha y toberas con las que se pueden fabricar por ejemplo láminas planas o láminas tubulares.

Se conoce también la fabricación de cintillas o hilos de cintillas a partir de material de poliolefinas con alto peso molecular. Así por ejemplo la memoria de patente canadiense 2166132 describe un método en el que se lamina en primer lugar una película de polietileno o un material en forma de película a partir de un polietileno con un peso molecular muy alto, laminándose este material en forma de película sobre la cara superior y/o inferior con una película de plástico termoplástica, conteniendo esta película termoplástica un colorante, un estabilizador para la intemperie, un antiestático, un agente hidrofilizante, un agente aglutinante o un agente que aporte receptividad a los colores.

A continuación se estira el material con forma de película de dos o más capas y se corta al ancho correspondiente o se divide en hilos de cintilla. La película que sirve de material de partida, de polietileno de peso molecular muy alto, se fabrica de acuerdo con las conclusiones de esta memoria de patente canadiense preferiblemente prensando el correspondiente polvo de polietileno. Ciertamente se indica también que este polietileno de alto peso molecular se puede transformar en una película por extrusión, pero faltan por completo indicaciones más detalladas sobre cómo debe realizarse esto.

Además, esta memoria de patente no contiene en absoluto indicaciones sobre la utilización de las cintillas o hilos obtenidos según las conclusiones de la memoria de patente canadiense para fabricar cuerpos que sirvan para la protección frente a proyectiles balísticos y similares.

En la patente US PS 5 479 952 se describen cintillas, tiras y productos lineales, como hilos monofilamento de polietileno con alto peso molecular. Por el debate según el estado de la técnica en esta memoria de patente americana US, se infiere sin embargo lo complicado y difícil que es fabricar las correspondientes cintillas. Ciertamente se indica allí también la posibilidad de fabricar cintillas mediante extrusión por fusión y estirar luego las mismas. Sin embargo, faltan por completo en este documento datos más detallados, en particular con respecto a los parámetros del procedimiento, y en lugar de ello se expone como conclusiones de esta memoria de patente un procedimiento en el que se fabrica en primer lugar una cintilla como producto de primera fase, fabricado en particular prensando polvo, se lleva a un estado de pseudogel con un disolvente no volátil, se elimina el agente no disolvente por presión y extracción con un disolvente volátil y se lamina luego este producto intermedio así obtenido y a continuación se estira.

Tal procedimiento es desde luego muy laborioso y consume mucho tiempo. Las cintillas así obtenidas son adecuadas en particular como seda dental, pero se recomiendan también para una pluralidad de otras aplicaciones, tales como sedales, hilos para lona de velero, membranas porosas, agentes de refuerzo, catéteres y material de globos, así como en combinación con vidrio, carbono, acero, nitruro de boro, etc. para objetos con buena resistencia a impactos y material resistente a balas y resistente a disparos. Faltan sin embargo por completo datos exactos de cómo se deben fabricar estos productos.

En la patente US PS 4 228 119 se describe un procedimiento para fabricar fibras del polietileno de alta resistencia. Las conclusiones de esta memoria de patente americana se limitan a la hilatura de polietileno de alta densidad con un peso molecular medio numérico Mn de al menos 20.000 y un peso molecular medio ponderado Mw de menos de 125.000. Se dan allí varias indicaciones relativas al proceso de hilatura y estiramiento; entre otras cosas se expone también la utilización de un tubo calentador después de la tobera de hilar. No obstante, tras este tubo calentador se enfría bruscamente el hilo, preferiblemente con aire a la temperatura ambiente.

Faltan en este documento indicaciones para fabricar cintas o cintillas y tampoco se dan datos sobre que las fibras, filamentos o hilos allí descritos puedan servir para fabricar objetos que sirvan para la protección contra proyectiles.

En el documento EP 0 733 460 A2 se describe un procedimiento para fabricar hilos altamente resistentes, en el que se estira transversalmente una película en estado fundido o sólido. El objeto de esta solicitud de patente europea es fabricar películas con estructura reticulada, como es el caso de las llamadas "split fibres" o fibras hendidas. A partir de estas fibras se producen entonces materiales no tejidos o velos, en los que se unen los velos individuales mediante apilamiento transversal para formar un velo más fuerte.

Sin embargo, ni se expone ni se sugiere en esta solicitud de patente europea un procedimiento como el expuesto en la invención, así como productos según la invención.

En el documento GB 2034243 A se describe un procedimiento para fabricar material polímero sintético fibrilado que presenta un elevado módulo de elasticidad y una elevada resistencia. Al respecto se parte de cintillas de polietileno de elevada densidad. Indicaciones más precisas sobre cómo deben fabricarse estas cintillas, en particular parámetros de procedimiento, tal como se conocen por la invención, no se encuentran en este documento. También son inferiores las resistencias de las cintillas allí utilizadas a las de aquéllas que se obtienen según la invención.

En el documento US 4,824,619 se describen filamentos de polietileno y películas estiradas. La fabricación de estas fibras o cintillas debe realizarse no obstante según un procedimiento en el que se conforme bajo presión polietileno en forma de polvo. Este procedimiento es no obstante distinto por completo del procedimiento según la invención.

El documento US 5,693,708 A describe igualmente un procedimiento para fabricar material de polietileno estirado en el que al polietileno de un peso molecular muy alto se le añaden por mezcla 0,001 a 50 partes de un colorante o pigmento y a continuación se conforma mediante compactación. También éste es un procedimiento de fabricación totalmente diferente al que se describe en la invención. Además, falta cualquier indicación a la fabricación de cintillas a partir de este material de polietileno y a la utilización de las mismas en la fabricación de cuerpos de protección.

En el documento EP 1 277 573 A se describen cintillas de poliolefina o hilos que se encuentran como cintas multicapa o bien hilos, precisamente en la estructura AB o ABA. Aparte de la diferente estructura, falta en este folleto también la indicación, esencial para la invención, de que la película fundida ha de ser tratada al menos durante un segundo a una temperatura de 85 a 135ºC.

En el documento WO 00/46435 A se describen microfibras que presentan una estructura microfibrilar, es decir, donde existen agujeros o intersticios entre las distintas partículas de fibra.

Por lo demás, no se menciona en ningún lugar de este documento la utilización...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para fabricar cintas altamente resistentes con un elevado módulo de elasticidad a partir de poliolefinas de elevado peso molecular, caracterizado porque se extrusiona a través de una tobera ranurada la poliolefina como masa fundida, cuya temperatura se encuentra al menos 10ºC sobre el punto de fusión de la poliolefina, se expone a continuación la película que sale, que se encuentra todavía en estado de fusión, durante un tiempo de al menos un segundo a una temperatura de 85º a 135ºC, volviéndose entonces opaca la película a consecuencia de la cristalización del polímero, se corta la película a continuación dado el caso en cintas individuales y se estira luego en una o varias etapas a temperaturas entre 90ºC y 165ºC hasta un estiramiento total de 15:1 a 60:1 y se enrollan las cintas o se transforman directamente en estructuras planas textiles o técnicas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque ajustando la altura de la ranura, el caudal, así como el estiramiento total, resulta un grosor de las cintas de 10 μm a 250 μm.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque resulta un grosor de las cintas de 30 μm a 80 μm.

4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se cortan las películas antes del estiramiento a una anchura de 0,6 a 50 mm.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se cortan las cintas a una anchura de 5 a 20 mm.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se perforan las cintas tras el estiramiento mediante un cilindro de agujas.

7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se somete la película a una temperatura de 85º a 135ºC pasándola por uno o varios cilindros de enfriamiento, que presentan una temperatura de 85º a 135ºC.

8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el sometimiento a una temperatura de 85º a 135ºC se realiza conduciendo la película a través de un líquido o un gas, preferiblemente un gas inerte con una temperatura de 85º a 135ºC.

9. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la poliolefina utilizada contiene un 0,01 a un 5% en peso de carbonato cálcico.

10. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la poliolefina utilizada contiene de 0,01 a 5% en peso de un estabilizador de radiación ultravioleta.

11. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la poliolefina utilizada contiene de 0,01 a 5% en peso de una aramida, preferiblemente de un polvo de poliaramida.

12. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque como poliolefina de elevado peso molecular se utiliza un polietileno de elevado peso molecular con un peso molecular medio Mw de 80.000 a 500.000 y un Mn de 5.000 a 80.000.

13. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque como poliolefina de elevado peso molecular se utiliza un polipropileno con un peso molecular promedio Mw de 100.000 a 130.000 y un Mn de 25.000 a 33.000.

14. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque se conduce adicionalmente la película, tras abandonar la tobera ranurada y antes de la zona de templado, directamente durante un tiempo de al menos un segundo a través de una zona de calentamiento que tiene una temperatura de 135ºC hasta una temperatura del punto de fusión del polímero extruído.

15. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12 y 14, caracterizado porque se utiliza un polietileno bimodal.

16. Procedimiento para fabricar estructuras planas textiles o técnicas, caracterizado porque se utilizan cintillas fabricadas según un procedimiento correspondiente a una de las reivindicaciones 1 a 15 y se dotan las cintas por uno o varios lados de un adhesivo y/o agente aglutinante y a continuación se unen mediante laminado para formar estructuras planas de dos o más capas.

17. Procedimiento para fabricar estructuras planas según la reivindicación 16, caracterizado porque se transforman las cintas como mallas o como tejidos para formar las estructuras planas multicapa.

18. Estructura plana fabricada según un procedimiento correspondiente a las reivindicaciones 16 o 17, caracterizado porque la malla o tejido están laminados entre sí tal que las distintas capas de los cuerpos planos están constituidas tal que las direcciones de estiramiento de las películas o cintas que las contienen presentan un ángulo de al menos 10º respecto a las direcciones de estiramiento de las cintas en los tejidos o velos que se encuentran encima o debajo.

19. Utilización de las estructuras planas según la reivindicación 18 o fabricadas según un procedimiento correspondiente a las reivindicaciones 16 ó 17 para fabricar cuerpos de protección para la protección frente a proyectiles balísticos, caracterizada porque los tejidos o mallas se utilizan en cuerpos compuestos planos o flexibles.


 

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