Artículo antibalístico transparente y método para su preparación.

Método para la preparación de un artículo antibalístico transparente,

comprendiendo el método:

(a) habilitar una pluralidad de capas de película polímera anisótropa;

(b) apilar las capas de película polímera anisótropa para formar un conjunto de ellas;

(c) comprimir el conjunto así formado a una temperatura y presión suficientemente altas para consolidar las capas de película de tal manera que la temperatura no esté más de 50ºC por debajo de la temperatura de fusión del polímero y la presión sea de al menos 80 MPa, para obtener una transparencia óptica de al menos 50%, en donde la transparencia óptica es "100% menos turbiedad", medido según el método ASTM D-1003.

Artículo antibalístico transparente y método para su preparación.

La invención se refiere a un método para la preparación de un artículo antibalístico transparente y a un artículo antibalístico transparente resistente.

Los artículos antibalísticos transparentes están diseñados para ser ópticamente transparentes y, no obstante, proteger contra fragmentación o un impacto balístico. Los ejemplos incluyen ventanas y visores blindados transparentes que no sólo necesitan hacer que fracase la amenaza designada, sino también proporcionar una capacidad multiimpacto con distorsiones mecánicas y visuales minimizadas.

Se han hecho intentos para proporcionar artículos de materiales intrínsecamente transparentes, tales como, por ejemplo, policarbonato, poliuretano o vidrio plano laminado, con propiedades antibalísticas, por ejemplo aumentando el espesor del artículo. Sin embargo, esto es poco práctico, ya que aumenta el peso e impone limitaciones de espacio. Asimismo, el nivel de protección antibalística ofrecido es generalmente demasiado bajo, y existe la necesidad de aumentar el nivel de prestaciones antibalísticas para tales artículos.

Por tanto, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un artículo antibalístico transparente con una combinación mejorada de transparencia y prestaciones antibalísticas, y un método para la preparación de tal artículo antibalístico transparente.

Este objeto se consigue según la invención con un método para la preparación de un artículo antibalístico transparente, comprendiendo el método (a) habilitar una pluralidad de capas de película polímera preferiblemente anisótropa; (b) apilar las capas de película preferiblemente anisótropa para formar un conjunto de ellas; (c) comprimir el conjunto así formado a una temperatura y presión suficientemente altas para consolidar las capas de película, en donde la temperatura no está más de 50ºC, preferiblemente no más de 25ºC, incluso más preferiblemente no más de 10ºC por debajo de la temperatura de fusión del polímero y la presión es preferiblemente de al menos 80 MPa, más preferiblemente al menos 100 MPa, y es lo suficientemente alta como para obtener una trasparencia óptica de al menos un 50% de transmisión, tal como se definirá más adelante.

Los artículos para los cuales la transparencia óptica está por debajo de este nivel de al menos un 50% de transmisión se denominan ópticamente translúcidos en el contexto de la presente invención, con lo cual se quiere dar a entender que la luz atraviesa el artículo, pero las imágenes son borrosas a una importante dispersión de la luz.

Un artículo antibalístico producido por el método de la invención proporciona la combinación deseada de transparencia y prestaciones antibalísticas. El nivel de transparencia que puede conseguirse es sorprendente debido a que el artículo producido comprende una pluralidad de capas de película polímera preferiblemente anisótropa que definen una pluralidad de interfaces entre las capas. Dado que la luz es fácilmente dispersada en estas interfaces, cabría esperar una transparencia reducida en comparación con un artículo monolítico.

Las capas de película polímera a utilizar en el método de la invención son preferiblemente anisótropas. Por anisótropo se quiere dar a entender en el contexto de la presente solicitud que pueden definirse dos direcciones mutuamente perpendiculares en el plano de la película, para las cuales el módulo de elasticidad en una primera dirección es al menos 3 veces más alto que el módulo de elasticidad en la dirección perpendicular a ella. En general, dicha primera dirección de las capas de película polímera preferiblemente anisótropa se denomina también en el ramo dirección de la máquina o dirección de estirado (o dirección de orientación) , teniendo esta dirección las más altas propiedades mecánicas.

En un método preferido según la invención se apilan para formar el conjunto una pluralidad de hojas de material multiestratificado de pilas consolidadas de la capa de película polímera anisótropa, en donde la dirección de orientación, es decir, la dirección de la máquina, de dos capas de película consecutivas en la pila difiere en un ángulo !. Aunque el ángulo ! puede seleccionarse dentro de amplios intervalos, el ángulo ! está preferiblemente entre 45 y 135º, mas preferiblemente entre 65 y 115º y muy preferiblemente entre 80 y 100º. En el último intervalo preferido un ángulo ! particularmente preferido es de aproximadamente 90º, ya que se obtiene entonces un artículo balístico que tiene una combinación óptima de propiedades antibalísticas y transparencia. Una hoja de material de capas de película polímera anisótropa, en la que la dirección de orientación de dos capas de película consecutivas difiere en un ángulo ! = 90º, se denota como contrachapado cruzado en el ramo.

La hoja de material multicapa según la invención comprende preferiblemente al menos 2 capas de película polímera, preferiblemente al menos 4 capas de película polímera, más preferiblemente al menos 6 capas de película polímera, aún más preferiblemente al menos 8 capas de película polímera y muy preferiblemente al menos 10 capas de película polímera. El aumento del espesor de las capas de película polímera en la hoja de material multicapa de la invención simplifica la fabricación de artículos a partir de estas hojas de material, por ejemplo planchas antibalísticas. Hasta ahora, no se consideraba ni era posible utilizar tal hoja de material multicapa en la fabricación

de artículos antibalísticos transparentes. Esto se hace ahora posible con el procedimiento según la invención.

La consolidación de las capas de película polímera puede realizarse adecuadamente en una prensa hidráulica. Consolidación pretende dar a entender que las capas de película se fijan con relativa firmeza una a otra para formar una unidad. La temperatura durante la consolidación es controlada generalmente a través de la temperatura de la prensa. Se elige generalmente una temperatura mínima de tal manera que se obtenga una velocidad de consolidación razonable. A este respecto, 80ºC es un límite de temperatura inferior adecuado; preferiblemente, este límite inferior es al menos 100ºC, más preferiblemente al menos 120ºC y muy preferiblemente al menos 140ºC. Según la invención, la temperatura a la cual se consolidan las capas de película bajo presión no deberá desviarse apreciablemente de la temperatura de fusión del polímero. En una realización preferida del método la temperatura está más de 10ºC por debajo de la temperatura de fusión del polímero. La determinación de la temperatura de fusión del polímero es una técnica generalmente conocida para el experto e incluye una medición DSC con una tasa de calentamiento de 10º/min, en donde la temperatura en el máximo del pico de fusión se define como la temperatura de fusión. En caso de que las capas de película de polímero no muestren una clara temperatura de fusión, se deberá leer en lugar de la temperatura de fusión la temperatura a la cual las capas de película comienzan a perder sus propiedades mecánicas. Esto puede determinarse por métodos conocidos para el experto, incluyendo la medición de la rigidez en función de la temperatura.

Además, según la invención, la presión de consolidación de las capas de película polímera para conseguir buena transparencia óptica deberá ser de al menos 80 MPa. Un método preferido se caracteriza por que la presión es de al menos 100 MPa o mejor es de al menos 120 MPa, más preferiblemente al menos 180 MPa, aún más preferiblemente al menos 250 MPa y muy preferiblemente al menos 300 MPa. A niveles de presión superiores a 180 MPa y dependiendo del polímero particular seleccionado, se puede conseguir una transparencia óptica de al menos un 80% de transmisión.

El tiempo óptimo de consolidación abarca generalmente de 5 a 120 minutos, dependiendo de condiciones tales como la temperatura, la presión y el espesor de la pieza, y puede verificarse mediante experimentación rutinaria. Preferiblemente, para obtener altas prestaciones antibalísticas se realiza también a presión una refrigeración después del moldeo por compresión a alta temperatura. Se mantiene preferiblemente la presión al menos hasta que la temperatura sea lo suficientemente baja como para impedir una relajación del polímero. Típicamente, tal temperatura es a lo sumo de 80ºC.

En otra realización preferida del método de la invención se aplica un vacío al conjunto antes, durante o después de la compresión de dicho conjunto. Preferiblemente, tal vacío se aplica antes o durante la compresión. Tal vacío... [Seguir leyendo]

1. Método para la preparación de un artículo antibalístico transparente, comprendiendo el método:

(a) habilitar una pluralidad de capas de película polímera anisótropa;

(b) apilar las capas de película polímera anisótropa para formar un conjunto de ellas;

(c) comprimir el conjunto así formado a una temperatura y presión suficientemente altas para consolidar las capas de película de tal manera que la temperatura no esté más de 50ºC por debajo de la temperatura de fusión del polímero y la presión sea de al menos 80 MPa, para obtener una transparencia óptica de al menos 50%, en donde la transparencia óptica es "100% menos turbiedad", medido según el método ASTM D-1003.

2. Método según la reivindicación 1, en el que se apilan una pluralidad de hojas de material multiestratificado de pilas consolidadas de la capa de película polímera anisótropa para formar el conjunto, en donde difiere la dirección de orientación de dos capas de película consecutivas en la pila.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que la temperatura no esta más de 10ºC por debajo de la temperatura de fusión del polímero.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la presión es de al menos 200 MPa.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la presión es lo suficientemente alta como para obtener una transparencia óptica de al menos un 80% de transmisión.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se aplica un vacío al conjunto antes, durante o después de la compresión de dicho conjunto.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espesor de al menos una capa de película no excede de 150 micrómetros.

8. Método según la reivindicación 7, en el que el espesor de al menos una capa de película no excede de 30 micrómetros.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la resistencia de al menos una capa de película anisótropa es de al menos 0, 4 GPa, medido en su dirección más resistente.

10. Método según la reivindicación 9, en el que la resistencia de al menos una capa de película anisótropa es de al menos 1, 5 GPa, medido en su dirección más resistente.

11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el polímero se selecciona del grupo consistente en poliolefinas, poliésteres, polialcoholes vinílicos, poliacrilonitrilos, poliamidas y policetona.

12. Artículo antibalístico resistente que comprende un polímero termoplástico, obtenible por el método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo dicho artículo una absorción de energía para FSP de 17 granos según la norma STANAG 2920 de al menos 10 J/ (kg/m2) y una transparencia óptica de al menos un 50% de transmisión, en donde la transparencia óptica es "100% menos turbiedad", medido según el método ASTM D-1003.

13. Artículo según la reivindicación 12, que tiene una absorción de energía para FSP de 17 granos según la norma STANAG 2920 de al menos 15, preferiblemente 20 J/ (kg/m2) y una transparencia óptica de al menos un 80% de transmisión.

14. Artículo según la reivindicación 12 o 13, en el que el polímero comprende polietileno y/o poliamida de peso molecular ultraalto.

15. Uso de una hoja de material multicapa que comprende al menos dos capas de película polímera anisótropa, en donde difiere la dirección de orientación, es decir, la dirección de la máquina, de 2 capas de película consecutivas, en la fabricación de artículos antibalísticos transparentes.