Artículo laminado resistente al impacto, proceso para producir el mismo, y material resistente al impacto.

Un artículo laminado resistente al impacto que comprende:

una capa de un material compuesto duro,

comprendiendo el material compuesto duro al menos una fibra de refuerzo dura y un polímero termofijable utilizado como matriz del material compuesto duro; y

una capa de material compuesto blando, comprendiendo el material compuesto blando al menos una fibra de refuerzo blanda y un polímero termoplástico utilizado como matriz del material compuesto blando, siendo laminado el material compuesto blando al material compuesto duro de tal manera que se unan uno con otro;

en donde la fibra de refuerzo blanda comprende al menos una fibra LCP termotrópica, y el material compuesto blando comprende un textil hecho de la fibra de refuerzo blanda, y

el artículo laminado tiene una resistencia al desprendimiento medida de acuerdo con JIS K 6848 para separar el material compuesto duro del material compuesto blando de 10 a 200 N/25 mm.

Artículo laminado resistente al impacto, proceso para producir el mismo, y material resistente al impacto Referencia cruzada con las solicitudes relacionadas Esta solicitud está basada en y reivindica la prioridad de la solicitud japonesa No. 2008-249713, presentada el 29 de septiembre de 2008.

Campo de la invención La presente invención se relaciona con un artículo laminado excelente en resistencia al impacto y, más particularmente, con el artículo laminado capaz de exhibir una capacidad de absorción de impacto y suprimir la dispersión del material particularmente cuando se somete a un impacto severo. La presente invención también se relaciona con un proceso para producir tal artículo laminado y, aún, con un material resistente al impacto que utiliza tal artículo laminado.

Técnica antecedente Un objeto que se mueve a alta velocidad tal como, por ejemplo, un vehículo automotor, un vehículo sobre rieles, o una nave aérea, en el momento del impacto, ejerce una energía cinética que se origina a partir de la velocidad del movimiento del mismo, acompañado por una fuerza inmensa con la cual el objeto es destruido. Con la destrucción del objeto, el objeto es roto en piezas de residuos, los cuales luego son dispersados para dar como resultado daños enormes a objetos y/o personas presentes en la cercanía del sitio de colisión. Por esta razón, reducir la dispersión de las piezas de residuo del objeto así destruido por la colisión se considera como una preocupación importante para propósitos de seguridad.

Con el fin de atenuar el problema anterior, el Documento de Patente 1 listado más adelante divulga una composición altamente funcional efectiva para absorber un impacto, provocado por destrucción estructural, para minimizar la dispersión de un material. Específicamente, este Documento de Patente 1 describe que cuando una composición blanda, preparada a partir de un textil tejido de fibras de aramida y un polímero ionomérico, se lamina con una composición dura, preparada a partir de un textil de tejido plano de fibras de carbono y un polímero epoxi, sin que los dos estén unidos entre sí, el resultado de la prueba de resistencia al impacto ha revelado que aunque la parte de la composición dura fue perforada, la parte de la composición blanda no fue rota y por lo tanto no se dispersó.

Sin embargo, se ha encontrado que la composición altamente funcional referida anteriormente tiene todavía una resistencia al impacto insuficiente. Adicionalmente, puesto que la composición dura y la composición blanda son laminadas juntas de una forma no unida o de una forma ligeramente unida para incrementar de esta manera la resistencia al impacto, la composición altamente funcional carece de una utilidad práctica.

La WO 91/01879 A1 se relaciona con un laminado de composición termoplástica autorreforzado que comprende un polímero de matriz termoplástica y una pluralidad de fibras largas de un polímero de cristal líquido (LCP) las cuales se forman in situ en el polímero de matriz. Esta composición es formada conformando una lámina preimpregnada como pluralidad de láminas individuales o capas cada una de las cuales comprende fibras largas esencialmente orientadas de manera unidireccional de dicho LCP en una matriz polimérica termoplástica. Se forma una disposición cortando cada lámina individual o capa en piezas de tal manera que la dirección de la orientación de la fibra en cada pieza es bien sea paralela a un par de ejes o en ángulos de 45 grados a todos los bordes. La disposición es conformada bajo calor y presión para formar la composición.

La US 5283114A se relaciona con composiciones de polímeros autorreforzadas de aproximadamente 98 – 2% en peso de una mezcla de poliestireno y poli (óxido de fenileno) y aproximadamente 2% - 98% en peso de un polímero completamente aromático procesable por fusión el cual exhibe propiedades anisotrópicas en la fase de fusión. Este polímero completamente aromático es un polímero de cristal líquido, o LCP. La composición contiene predominantemente fibras orientadas de manera unidireccional primariamente en el rango de aproximadamente 1 a 10 micrómetros de diámetro formadas in situ, a partir del poliéster completamente aromático distribuido en una matriz polimérica de la mezcla.

La JP 1 031 835 A se relaciona con un artículo moldeado en polímero reforzado por fibra producido por reforzamiento (A) de un artículo moldeado en polímero con (B) una fibra orgánica que tiene un modulus ténsil de º 4t/mm2 para reforzar la capa externa del artículo y (C) una fibra inorgánica que tiene un modulus ténsil de º 6t/mm2 para reforzar la capa interna del artículo. Preferiblemente, el componente B es una fibra de poliéster completamente aromática, especialmente una fibra que exhibe naturaleza de cristal líquido en estado de fusión, el componente C es fibra de vidrio y el componente A es un polímero termofijable.

La JP 2007 161907 A se relaciona con una resina termofijable reforzada por fibra que contiene fibras de poliacrilato que comprenden un polímero cristalino líquido termotrópico y que tienen una resistencia a la tensión de 15 cN/dtex y un modulus elástico inicial ténsil de 400 cN/dtex en una cantidad de 0.1 a 50 partes por masa por 100 partes por masa de la resina termoplástica.

La JP 61 279518 A se relaciona con una unidad de producción continua de una lámina de resina reforzada utilizando un laminado (B) que comprende un material de refuerzo (a) y una resina termoplástica (b) en donde un soporte de fibra de vidrio conforma el material de refuerzo (a) y un polipropileno forma la resina termoplástica (b) .

Documento de patente [Documento de Patente 1] Publicación de Patente JP abierta No. 2007-283758 (reivindicaciones, parágrafo [0024] a [0036]) .

Divulgación de la invención En vista de lo anterior, la presente invención tiene como objeto proveer un artículo laminado resistente al impacto que tiene una resistencia alta al impacto y es excelente en la supresión de la dispersión de piezas de residuos por destrucción.

Otro objeto de la presente invención es proveer el artículo laminado resistente al impacto, el cual no solamente es excelente en integridad sino que también es capaz de ser reducido en peso.

Un objeto adicional de la presente invención es proveer un proceso para producir eficientemente el artículo laminado resistente al impacto de la clase referida anteriormente.

Como resultado de estudios intensos llevados a cabo por los inventores de la presente invención sobre un artículo resistente al impacto, se ha encontrado finalmente que si una capa de un material compuesto blando específico, el cual comprende un textil hecho de una fibra de polímero de cristal líquido termotrópico (LCP) como fibra de refuerzo blanda y un polímero aplicado a la misma, se unifica con una capa de un material compuesto duro específico, el cual comprende un polímero termofijable y una fibra de refuerzo dura, para preparar un artículo laminado, el artículo laminado tiene una resistencia al impacto mejorada, y que tal artículo laminado exhibe una alta resistencia al impacto con unidad superior entre el material compuesto blando y el material compuesto duro. Estos hallazgos llevan ahora a la presente invención.

Esto es, la presente invención provee un artículo laminado que comprende una capa de un material compuesto duro, comprendiendo el material compuesto duro al menos una fibra de refuerzo dura y un polímero termofijable utilizado como matriz del material compuesto duro. Una capa de un material compuesto blando, comprendiendo el material compuesto blando al menos una fibra de refuerzo blanda y un polímero termoplástico utilizado como matriz del material compuesto blando, siendo laminada la capa compuesta blanda a la capa compuesta dura de tal manera que se unifiquen una con otra; en donde la fibra de refuerzo blanda comprende al menos fibra LCP termotrópica; y el material compuesto blando comprende un textil hecho de una fibra de refuerzo blanda. Tal artículo laminado alcanza una resistencia superior al impacto.

En el artículo laminado, la fibra LCP termotrópica puede ser provista como una hebra multifilamento, por ejemplo, una hebra multifilamento que tiene una finura de fibra individual de aproximadamente 1 a 15 dtex y una finura total de aproximadamente 100 a 3, 000 dtx. El textil hecho a partir de la fibra de refuerzo blanda puede ser un textil seleccionado del grupo consistente de un textil unidireccional de una fibra LCP termotrópica, un textil bidireccional del mismo, un textil triaxial del mismo, y un textil multiaxial del mismo. Una lámina del textil hecha a partir de la fibra de refuerzo blanda puede tener un peso de base de aproximadamente... [Seguir leyendo]

1. Un artículo laminado resistente al impacto que comprende:

una capa de un material compuesto duro, comprendiendo el material compuesto duro al menos una fibra de refuerzo dura y un polímero termofijable utilizado como matriz del material compuesto duro; y

una capa de material compuesto blando, comprendiendo el material compuesto blando al menos una fibra de refuerzo blanda y un polímero termoplástico utilizado como matriz del material compuesto blando, siendo laminado el material compuesto blando al material compuesto duro de tal manera que se unan uno con otro;

en donde la fibra de refuerzo blanda comprende al menos una fibra LCP termotrópica, y el material compuesto blando comprende un textil hecho de la fibra de refuerzo blanda, y

el artículo laminado tiene una resistencia al desprendimiento medida de acuerdo con JIS K 6848 para separar el material compuesto duro del material compuesto blando de 10 a 200 N/25 mm.

2. El artículo laminado como se reivindica en la reivindicación 1, en donde la fibra LCP termotrópica se provee como una hebra multifilamento.

3. El artículo laminado como se reivindica en la reivindicación 2, en donde la fibra LCP termotrópica es una hebra multifilamento que tiene una finura de fibra individual de 1 a 15 dtex y una finura total de 100 a 3, 000 dtex.

4. El artículo laminado como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el textil hecho a partir de la fibra de reforzamiento blanda es un textil seleccionado del grupo consistente de un textil unidireccional de una fibra LCP termotrópica, un textil bidireccional de la misma, un textil triaxial de la misma, un textil multiaxial de la misma, y un textil no corrugado.

5. El artículo laminado como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde una lámina de textil hecha de la fibra de reforzamiento blanda tiene un peso de base de 40 a 300 g/m2 y un espesor de 0.05 a 2 mm.

6. Un material resistente al impacto formado a partir del artículo laminado citado en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Un proceso para producir un artículo laminado resistente al impacto como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende las etapas de:

preparar un textil, una parte o todo el cual es formado a partir de una fibra de reforzamiento blanda que comprende al menos una fibra LCP termotrópica;

formar un material compuesto blando que comprende el textil hecho de la fibra de reforzamiento blanda y un polímero termoplástico impregnando o sumergiendo el textil con el polímero o por laminación del textil con el polímero; y unir o laminar el material compuesto blando con un material compuesto duro que comprende al menos un polímero termofijable y una fibra de reforzamiento dura para obtener el artículo laminado.

8. El proceso como se reivindica en la reivindicación 7, en donde el polímero para formar el material compuesto blando comprende el polímero termoplástico formado en una lámina o estructura textil

9. El proceso como se reivindica en la reivindicación 8, en donde la etapa de formar el material compuesto blando comprende las etapas de:

superponer un textil hecho de la fibra de reforzamiento blanda alternando con una lámina o textil del polímero termoplástico para dar un ensamblaje superpuesto que comprende uno o más textiles de la fibra de reforzamiento blanda y una o más láminas o textil del polímero termoplástico, en el cual una capa externa del ensamblaje superpuesto es láminas o textiles de polímero termoplástico; y

tratar el ensamblaje superpuesto calentando bajo una presión.