MITIGACIÓN DE IMPULSOS DE PRESIÓN.

Una barrera mitigadora de impulsos de presión caracterizada porque comprende una capa de gel de agua y una capa que comprende una pluralidad de partículas disruptivas,

donde dichas partículas disruptivas son esferas cerámicas sólidas

La presente invención se refiere a un nuevo material que se utiliza como mitigador de presión, p. ej., como barrera para proteger ventanas. En particular, la invención se refiere al uso de geles de agua para formar un material que puede mitigar las consecuencias de una explosión y/o daño causado por proyectiles. El documento EP 1.229.298 describe una barrera de mitigación de impulsos de presión según la 5 reivindicación 1, que además forma una base para el método de la reivindicación 17. Desde mediados de los años noventa ha aumentado el uso de explosivos por parte de organizaciones criminales contra blancos civiles y militares en todo el mundo. Este uso provoca muertes, lesiones y la destrucción de propiedades y edificios. Anteriormente, la mitigación de explosiones dependía de la detección e inteligencia policial para proporcionar advertencias de ataques inminentes, pero los últimos sucesos evidencian que no se puede 10 depender de las operaciones de inteligencia y policiales solas para prevenir explosiones. Asimismo, algunas explosiones son causadas simplemente por accidente, p. ej., explosiones de gas o sustancias químicas, y sería útil que las consecuencias de dichas explosiones accidentales pudiesen minimizarse. La construcción convencional puede dar lugar a construcciones que soportan muchos tipos de impactos, pero incluso así resulta difícil minimizar los efectos de las explosiones. Son de particular importancia y preocupación 15 las ventanas en edificios rascacielos. Las ventanas son una causa importante de traumatismos y lesiones causados por explosiones; el fragmento de trozos de vidrio no solamente causa la muerte sino también otros daños permanentes como pérdida de la visión, traumatismo orgánico, etc. Se sabe, por lo tanto, que los edificios y en particular las ventanas, deben ser protegidos contra daños causados por explosiones con materiales que mitigan sus efectos. 20 Una opción para minimizar el problema de la fragmentación de cristales utiliza una película adhesiva hecha de un material compuesto de poliéster que puede aplicarse al interior de una ventana para contener los fragmentos de cristales. Dichas películas, no obstante, no previenen las lesiones causadas por fragmentos de mampostería de revestimiento o de fragmentos que caen de altura. Recientemente, la mitigación de impulsos de presión ha mejorado significativamente con el uso de cortinas 25 de red para ondas explosivas y por el retroajuste de vidrio laminado. Sin embargo, si bien las cortinas de red ofrecen cierta protección contra la fragmentación del cristal, no protegen la integridad del edificio. Además, el vidrio laminado no puede usarse a una altura mayor de aproximadamente 7 pisos, ya que disminuye el tamaño total de la ventana, es decir, no se fragmenta. Esto es potencialmente mortal para quienes están debajo en la calle. Aún existe la necesidad de diseño de nuevas clases de materiales de mitigación de presión, que superen 30 las limitaciones de cualquiera de los materiales de la presente generación y, en particular, que provean la protección contra explosiones que no impliquen ninguna amenaza. Asimismo, con el aumento de la actividad delictiva, el uso de materiales de mitigación de impulsos de presión en la construcción puede tornarse trivial y, en consecuencia, existe la necesidad de idear materiales económicos y de baja toxicidad para mitigación de impulsos de presión. La presente invención ha descubierto sorprendentemente que ciertas mezclas de agua y geles (en 35 particular geles de agua entrecruzados) son particularmente adecuadas para usar como barreras/escudos para prevenir el daño causado por explosiones. Los inventores han descubierto sorprendentemente que los geles de agua pueden formarse en estructuras que pueden tolerar sobrepresiones importantes en comparación con los materiales que se emplean actualmente en las construcciones. Sin desear estar limitados por la teoría, se contempla que la elasticidad inherente al gel de agua lo convierte en un excelente material para absorber las ondas de choque 40 de una explosión y a la vez retener su integridad estructural. A su vez, la naturaleza acuosa del gel de agua asegura que es también capaz de resistir el calor y la llama en extinción, en particular en las repercusiones inmediatas de una explosión. Además, se ha descubierto sorprendentemente que los geles de agua mitigan el daño causado por los proyectiles tales como granada de metrallas o balas. Los geles de agua son capaces de absorber las ondas de 45 choque creadas por el proyectil a través de su elasticidad, a la vez que actúan demorando y deteniendo potencialmente el proyectil mediante efectos de fricción en toda la masa de gel. Los geles de agua sirven, por consiguiente también para proteger contra el daño de proyectiles y en consecuencia se usan como materiales a prueba de balas.

Los geles de agua no son en sí mismos nuevos. Las mezclas simples de agua y gelatina se conocen desde 50 hace muchos años pero nunca antes se habían sugerido para uso en la mitigación de impulsos de presión. Los geles de agua entrecruzados se han utilizado para proporcionar biomoléculas y sustancias farmacéuticas o bien en la forma de una cápsula biológicamente degradable o en la forma de una matriz desde la cual se libera la molécula activa durante la proteólisis in vivo. Entre los reactivos de entrecruzamiento más frecuentemente citados en este sentido se encuentra el glutaraldehído (pentano-l,5-dial), que posee la fórmula química C5H8O2 (véanse Yamamoto 55 et al., (2000) J. Control. Rel. 133-142; Tabata Y., and Yoshito, I., (1989) Pharma Res., Vol 6, 422-427).

No obstante, nunca antes se habían sugerido estas estructuras para uso en la mitigación de impulsos de presión. El uso de geles de agua solos puede no ser suficiente para tolerar presiones particularmente altas, p. ej., de grandes explosiones o de proyectiles de alta velocidad o perforaciones de blindaje, de modo que los inventores han estado buscando otras formas en las que pudiese mejorarse la fuerza de una barrera de gel de agua. Los inventores 5 han descubierto ahora que los geles de agua pueden formarse y/o utilizarse junto con capas de partículas disruptivas para proporcionar incluso mayor protección contra el impulso de presión. Por lo tanto, formando el gel de agua en una forma particular y/o embebiendo dentro de las capas de gel de agua una pluralidad de partículas disruptivas, la composición resultante exhibe una destacada mitigación de impulsos de presión. Sumario de la invención 10 Por ende, vista desde un aspecto, la invención provee una barrera mitigadora de impulsos de presión según la reivindicación 1, que comprende una capa de gel de agua, p. ej., una capa de gel de agua entrecruzado, y una capa que comprende una pluralidad de partículas disruptivas, donde dichas partículas disruptivas son esferas de cerámica sólidas. Vista desde otro aspecto, la invención provee una barrera mitigadora de impulsos de presión que 15 comprende una lámina de gel de agua, p. ej., una lámina de gel de agua entrecruzado, donde dicha lámina comprende una ordenación de salientes, p. ej., salientes hemisféricos, formados a partir de dicho gel de agua. Vista desde otro aspecto, la invención provee una barrera mitigadora de impulsos de presión que comprende una lámina de gel de agua que comprende una ordenación de salientes formados a partir de dicho gel de agua y una capa que comprende una pluralidad de partículas disruptivas. 20 Vista desde otro aspecto, la invención proporciona un método según la reivindicación 17 para proteger una entidad, p. ej., una estructura u organismo, de los efectos de una explosión o de los efectos del contacto con un proyectil, que comprende cubrir por lo menos una parte, preferiblemente por lo menos 10% de la misma, p. ej., toda la entidad mencionada en una barrera como se describió anteriormente. Por mitigación de impulsos de presión se entiende, entre otros, que se reduce por lo menos uno de los 25 efectos, preferiblemente todos los efectos de una onda explosiva, p. ej., fragmentación o colapso de edificios o vidrio, traslación de objetos dentro del edificio y efectos primarios y secundarios de incendios. La mitigación de impulsos de presión también abarca mitigar los efectos del contacto con un proyectil, es decir, mitigar el daño potencial causado por un proyectil o en la mitigación de daño inducido por proyectiles. El proyectil puede ser, por ejemplo, una bala, un misil, granada de metralla, residuos espaciales, etc. Una barrera 30 mitigadora de impulsos de presión es por lo tanto capaz de mitigar estos efectos. Por entidad se entiende cualquier cosa que debe ser protegida del impacto de una explosión o de daño de un proyectil, p. ej., estructuras, organismos y el entorno físico...

1. Una barrera mitigadora de impulsos de presión caracterizada porque comprende una capa de gel de agua y una capa que comprende una pluralidad de partículas disruptivas, donde dichas partículas disruptivas son esferas cerámicas sólidas. 2. Una barrera mitigadora de impulsos de presión que comprende una lámina de gel de agua, 5 comprendiendo dicha lámina una ordenación de salientes formados a partir de dicho gel de agua. 3. Una barrera según la reivindicación 1 ó 2 que comprende una lámina de gel de agua que comprende una ordenación de salientes formados a partir de dicho gel de agua; y una capa que comprende una pluralidad de partículas disruptivas. 4. Una barrera según las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicho gel de agua comprende agua y un gel 10 seleccionado entre gelatina, geles de goma gelano, poli(gamma-bencil-L-glutamato), agar, colágeno, geles de proteína, geles de polisacárido, geles de queratina, hidrogeles, ormosils, sol-geles, geles poliméricos hidrófilos, geles de glucoproteína, carrageenanos, pectinas, quitosano, alginatos, gomas de semilla, proteína de huevo g y geles de Gelacrimida o sus mezclas. 5. Una barrera según la reivindicación 4, en la que dicho gel de agua comprende gelatina y agua. 15 6. Una barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la concentración de gel en dicho gel de agua es 20 a 35% en peso. 7. Una barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que dicho gel de agua está entrecruzado. 8. Una barrera según la reivindicación 7, en la que dicho agente de entrecruzamiento es de la fórmula 20 general (1) X-Sp-X (I) en la que cada X independientemente representa el residuo de: un aldehído (es decir, -COH), un éster (es decir, -COOR/CONR), una amina, un tiol, un hidroxilo, un haluro de ácido, epóxido o un vinilo, y Sp es un grupo espaciador que comprende una cadena de 1 a 100 átomos en su estructura principal. 25 9. Una barrera según la reivindicación 7, en la que dicho agente de entrecruzamiento es de la fórmula general (II) (X-Sp)nY (II) en la que X y Sp son como se han definido precedentemente, Y es un átomo de carbono, C-H o un heteroátomo y n es 3 a 5. 30 10. Una barrera según las reivindicaciones 7 a 9, en la que todos los grupos X son iguales y representan el residuo de un éster. 11. Una barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en la que dicho grupo Sp es una cadena de alquileno C1-20. 12. Una barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en la que dicho agente de 35 entrecruzamiento comprende un éster N-hidroxisuccinimida. 13. Una barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en la que el agente de entrecruzamiento es un éster de ácido sebácico, TSAT, THPP o imidoéster o avidina-biotina. 14. Una barrera según las reivindicaciones 2 a 13, en la que dichos salientes son hemisféricos. 15. Una barrera según las reivindicaciones 1 a 14, que además comprende una capa de polímero, una capa 40 de metal, una capa de cerámica, una capa de tela, una capa de fibra de vidrio, una capa de dilatante, una capa de grafito, una capa de compuesto de grafito y epoxi, compuestos vidrio/epoxi, compuestos de cianato éster (incluyendo cianato éster aromático) y resina o mezclas de dichas capas. 16. Una barrera según la reivindicación 15, que comprende una capa dilatante que contiene una capa de polietilenglicol. 45

17. Un método para proteger una entidad de los efectos de una explosión o de los efectos del contacto con un proyectil, que comprende cubrir por lo menos una parte, preferiblemente por lo menos 10% de la misma, p. ej., toda la entidad mencionada en una barrera según las reivindicaciones 1 a 16.

18. Un método según la reivindicación 17, que además protege dicha entidad de incendio o de contaminación biológica, química o radiológica. 19. Un barco o vehículo que comprende una barrera según las reivindicaciones 1 a 16.