Un material compuesto fibroso, que comprende en orden: a) una primera película polimérica exterior;

b) una primera capa fibrosa en contacto con la primera película polimérica exterior; comprendiendo la primera capa fibrosa una pluralidad de fibras en las que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes a base de petróleo; c) una película polimérica central en contacto con la primera capa fibrosa; d) una segunda capa fibrosa en contacto con la película polimérica central; comprendiendo la segunda capa fibrosa una pluralidad de fibras en las que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo; y e) una segunda película polimérica exterior en contacto con la segunda capa fibrosa

Inhibición de la penetración de agua en materiales balísticos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a artículos resistentes a las balas que tienen una excelente resistencia al deterioro debido a exposición a líquidos. Más particularmente, la invención se refiere a tejidos y artículos resistentes a las balas que retienen su comportamiento de resistencia balística superior después de la exposición a líquidos tales como agua marina y gasolina u otros productos a base de petróleo.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

Los artículos resistentes a las balas que contienen fibras de gran resistencia, que tienen propiedades excelentes frente a los proyectiles, son bien conocidos. Los artículos tales como los chalecos resistentes a balas, cascos, paneles de vehículos, y elementos estructurales de equipo militar están hechos típicamente de tejidos que comprenden fibras de gran resistencia. Las fibras de gran resistencia usadas convencionalmente incluyen fibras de polietileno, fibras de aramida tales como poli (fenilendiamina tereftalamida) , fibras de grafito, fibras de nailon, fibras de vidrio, y similares. Para muchas aplicaciones, tales como chalecos o partes de chalecos, las fibras se pueden usar en un tejido tejido o tricotado. Para otras aplicaciones, las fibras se pueden encapsular o embeber en un material matriz para formar tejidos rígidos o flexibles, tejidos o no tejidos.

Se conocen diversas construcciones resistentes a las balas que son útiles para la formación de artículos de armadura duros o blandos, tales como cascos, paneles 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, 6.846.758, todas las cuales se incorporan aquí como referencia, describen materiales compuestos resistentes a las balas que incluyen fibras de resistencia elevada hechas de materiales tales como polietileno de peso molecular ultraelevado de cadena extendida. Estos materiales compuestos presentan diversos grados de resistencia a la penetración por impacto a alta velocidad de proyectiles tales como balas, granadas, metralla, y similares.

Por ejemplo, las patentes U.S. 4.623.574 y 4.748.064 describen estructuras de material compuesto simples que comprenden fibras de alta resistencia embebidas en una matriz elastomérica. La patente U.S. 4.650.710 describe un artículo flexible de fabricación que comprende una pluralidad de capas flexibles compuestas de fibras de poliolefina de cadena extendida (ECP) de alta resistencia. Las fibras de la red están revestidas con un material elastomérico de bajo módulo. 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 red de fibras de alta resistencia, y un material matriz que incluye un éster vinílico y ftalato de dialilo. La patente U.S. 6.642.159 describe un material compuesto rígido, resistente a impactos, que tienen una pluralidad de capas fibrosas que comprenden una red de filamentos colocados en una matriz, con capas elastoméricas entremedias. El material compuesto está unido a una plancha dura para incrementar la protección frente a proyectiles que taladren la armadura.

La armadura corporal dura o rígida proporciona buena resistencia balística, pero puede ser muy rígida y voluminosa. En consecuencia, las prendas de armaduras corporales, tales como chalecos resistentes a las balas, se forman preferiblemente de materiales de armadura flexibles o blandos. Sin embargo, mientras que tales materiales flexibles o blandos muestran excelentes propiedades de resistencia balística, también generalmente muestran una resistencia pobre a líquidos, incluyendo agua fresca, agua de mar y disolventes orgánicos, tales como petróleo, gasolina, lubricante de armas y otros disolventes derivados de petróleo. Esto es problemático debido a que generalmente se sabe que el comportamiento de resistencia balística de tales materiales se deteriora cuando se exponen a o se sumergen en líquidos. Además, aunque se ha sabido cómo aplicar una película protectora a una superficie del tejido para potenciar la durabilidad del tejido y la resistencia a la abrasión, así como la resistencia al agua o a productos químicos, estas películas añaden peso al tejido. En consecuencia, sería deseable en la técnica proporcionar materiales resistentes a las balas blandos, flexibles, que se comporten en estándar de resistencia balística aceptables después de ponerlos en contacto con o sumergirlos en una variedad de líquidos, y que tengan también una durabilidad superior.

La presente invención proporciona materiales compuestos fibrosos que ofrecen la protección deseada frente a líquidos, así como resistencia al calor y al frío, y resistencia a la abrasión y al desgaste, mientras mantienen buena flexibilidad. Particularmente, la invención proporciona estructuras resistentes a las balas que incorporan al menos dos capas fibrosas que están rodeadas en cada una de sus superficies por una película polimérica, y en las que las capas fibrosas comprenden fibras que están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más disolventes orgánicos. Se ha descubierto que esta combinación de películas poliméricas con las capas fibrosas contribuye a la retención de las propiedades de resistencia balística de un tejido después de una exposición prolongada a líquidos potencialmente dañinos, eliminando la necesidad de una película superficial protectora para lograr tales beneficios.

También se ha encontrado inesperadamente que la presencia de películas poliméricas en cada superficie de las fibras inhibe la absorción por efecto mecha de líquidos en el tejido en los bordes del tejido, y evita que los líquidos se depositen en los espacios entre las fibras. En consecuencia, los tejidos de la invención retienen un peso bajo después de ser sumergidos en agua o en otros líquidos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La invención proporciona un material compuesto fibroso, que comprende en orden:

a) una primera película polimérica exterior;

b) una primera capa fibrosa en contacto con la primera película polimérica exterior; comprendiendo la primera capa fibrosa una pluralidad de fibras en la que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por el agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo;

c) una película polimérica central en contacto con la primera capa fibrosa;

d) una segunda capa fibrosa en contacto con la película polimérica central; comprendiendo la segunda capa fibrosa una pluralidad de fibras en la que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por el agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo; y e) una segunda película polimérica exterior, en contacto con la segunda capa fibrosa.

La invención también proporciona un método para formar un material compuesto fibroso, que comprende:

a) proporcionar una primera película polimérica exterior;

b) unir una primera capa fibrosa a la primera película polimérica exterior; comprendiendo la primera capa fibrosa una pluralidad de fibras en la que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo o disolventes derivados de petróleo;

c) unir una película polimérica central a la primera capa fibrosa;

d) unir una segunda capa fibrosa a la película polimérica central; comprendiendo la segunda capa fibrosa una pluralidad de fibras en la que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo o disolventes derivados de petróleo; y e) unir una segunda película polimérica exterior a la segunda capa fibrosa.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 es una representación esquemática de una estructura compuesta de cinco capas de la invención en la que cada una de... [Seguir leyendo]

1. Un material compuesto fibroso, que comprende en orden:

a) una primera película polimérica exterior;

b) una primera capa fibrosa en contacto con la primera película polimérica exterior; comprendiendo la primera capa fibrosa una pluralidad de fibras en las que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes a base de petróleo;

c) una película polimérica central en contacto con la primera capa fibrosa;

d) una segunda capa fibrosa en contacto con la película polimérica central; comprendiendo la segunda capa fibrosa una pluralidad de fibras en las que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo; y e) una segunda película polimérica exterior en contacto con la segunda capa fibrosa.

2. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que el uno o más disolventes derivados de petróleo se seleccionan de gasolina y aceite de armas.

3. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que el uno o más disolventes derivados de petróleo es gasolina.

4. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que la primera capa fibrosa y la segunda capa fibrosa comprenden cada una una única hoja de fibras no tejidas que no se solapan, que están alineadas en una orientación sustancialmente paralela.

5. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que la primera capa fibrosa y la segunda capa fibrosa comprenden cada una una pluralidad de hojas de fibras no tejidas consolidadas.

6. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que la primera capa fibrosa y la segunda capa fibrosa comprenden, cada una, una orientación tejida de fibras.

7. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que dicho material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo comprende un polímero polar, hidrolíticamente estable.

8. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que dicho material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo comprende un polímero polar a base de vinilo.

9. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que dicho material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo comprende un caucho de dieno, un copolímero de bloques estirénico, un polímero polar a base de vinilo, un polímero acrílico polar, un homopolímero de policloruro de vinilo, un copolímero de policloruro de vinilo, un terpolímero de policloruro de vinilo, polivinilbutiral, policloruro de vinilideno, polifluoruro de vinilideno, un copolímero polar de etileno-acetato de vinilo, un copolímero polar de etileno-ácido acrílico, silicona, un poliuretano termoplástico, un caucho de nitrilo, un policloropreno, un policarbonato, una policetona, una poliamida, un material celulósico, una poliimida, un poliéster, un epoxi, un material alquídico, un material fenólico, un poliacrilonitrilo, una polietersulfona, o una combinación de los mismos.

10. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que dicho material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo comprende un poliuretano termoplástico hidrolíticamente estable.

11. El material compuesto fibroso de la reivindicación 1, en el que dicha primera película polimérica exterior, dicha película polimérica central y dicha segunda película polimérica exterior comprende poliolefinas, poliamidas, poliésteres, poliuretanos, polímeros vinílicos, fluoropolímeros, o copolímeros o sus combinaciones.

12. Un artículo resistente balístico formado a partir de un material compuesto fibroso como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Un método para formar un material compuesto fibroso como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende:

a) proporcionar una primera película polimérica exterior;

b) unir dicha primera capa fibrosa a la primera película polimérica exterior; comprendiendo la primera capa fibrosa una pluralidad de fibras en las que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo;

c) unir una película polimérica central a la primera capa fibrosa;

d) unir una segunda capa fibrosa a la película polimérica central; comprendiendo la segunda capa fibrosa una pluralidad de fibras en las que dichas fibras están al menos parcialmente revestidas con un material aglutinante polimérico que es resistente a la disolución por agua y resistente a la disolución por uno o más de petróleo y disolventes derivados de petróleo; y e) unir una segunda película polimérica exterior a la segunda capa fibrosa.