Artículos antibalas compuestos de capas cruzadas.

Un tejido compuesto de múltiples capas, comprendiendo dicho tejido compuesto:

(a) un primer tejido que comprende una primera capa de fibras y una segunda capa de fibras, comprendiendo la primera capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una primera matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la primera capa de fibras superficies primera y segunda, comprendiendo la segunda capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una segunda matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada,

comprendiendo la segunda capa de fibras superficies primera y segunda, estando la primera superficie de la segunda capa de fibras adyacente a la segunda superficie de la primera capa de fibras, estando dispuestas las fibras en la segunda capa de fibras en un ángulo con respecto a la dirección de las fibras orientadas unidireccionalmente de la primera capa de fibras; y

(b) un segundo tejido que comprende fibras orientadas multidireccionalmente opcionalmente en una tercera matriz de resina, comprendiendo el segundo tejido fibras de tenacidad elevada, teniendo el segundo tejido superficies primera y segunda, estando la primera superficie del segundo tejido adyacente a la segunda superficie de la segunda capa de fibras, y estando el segundo tejido unido directa o indirectamente al primer tejido, formando de ese modo el tejido compuesto;

en el que cada matriz de resina se forma a partir de un material elastomérico que posee un módulo de tracción inicial igual o menor que 41,4 MPa (6000 psi).

Artículos antibalas compuestos de capas cruzadas Antecedentes de la Invención Campo de la invención

Esta invención se refiere a materiales compuestos que son útiles para aplicaciones antibalas y otras aplicaciones, y a un método para su fabricación.

Descripción de la técnica relacionada

En la técnica se conocen productos resistentes antibalas. Pueden ser de tipo flexible o rígido. Muchos de estos productos se basan en fibras de tenacidad elevada, y se usan en aplicaciones tales como armadura, tales como chalecos resistentes a las balas.

Un tipo popular de producto resistente antibalas se obtiene a partir de fibras de tenacidad elevada orientadas unidireccionalmente, tales como fibras de polietileno o fibras de aramida de tenacidad elevada. Aunque tales productos tienen propiedades resistentes antibalas deseables, continúa existiendo la necesidad de proporcionar productos con propiedades potenciadas.

En consecuencia, sería deseable proporcionar un producto resistente antibalas que tenga propiedades antibalas mejoradas.

Sumario de la invención

Según esta invención, se proporciona un tejido compuesto de múltiples capas, comprendiendo el tejido compuesto:

(a) un primer tejido que comprende una primera capa de fibras y una segunda capa de fibras, comprendiendo la primera capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una primera matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la primera capa de fibras superficies primera y segunda, comprendiendo la segunda capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una segunda matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la segunda capa de fibras superficies primera y segunda, estando la primera superficie de la segunda capa de fibras adyacente a la segunda superficie de la primera capa de fibras, estando dispuestas las fibras en la segunda capa de fibras en un ángulo con respecto a la dirección de las fibras orientadas unidirecdonalmente de la primera capa de fibras; y

(b) un segundo tejido que comprende fibras orientadas multidireccionalmente opcionalmente en una tercera matriz de resina, comprendiendo el segundo tejido fibras de tenacidad elevada, teniendo el segundo tejido superficies primera y segunda, estando la primera superficie del segundo tejido adyacente a la segunda superficie de la segunda capa de fibras, y estando el segundo tejido unido directa o indirectamente al primer tejido, formando de ese modo el tejido compuesto;

en el que cada matriz de resina se forma a partir de un material elastomérico que posee un módulo de tracción inicial igual o menor que 41,4 MPa (6 psi).

Además, según esta invención, se proporciona un tejido compuesto de múltiples capas, comprendiendo el tejido compuesto:

(a) un primer tejido que comprende una primera capa de fibras y una segunda capa de fibras, comprendiendo la primera capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una primera matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la primera capa de fibras superficies primera y segunda, comprendiendo la segunda capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una segunda matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la segunda capa de fibras superficies primera y segunda, estando la primera superficie de dicha segunda capa de fibras en contacto con la segunda superficie de la primera capa de fibras, estando las fibras en la segunda capa de fibras dispuestas en un ángulo con respecto a la dirección de las fibras orientadas unidireccionalmente de la primera capa de fibras;

(b) opcionalmente, una primera película de plástico unida a la primera superficie de la primera capa de fibras de dicho primer tejido;

(c) una segunda película de plástico unida a la segunda superficie de la segunda capa de fibras del primer tejido; y

(d) un segundo tejido que comprende fibras orientadas multidireccionalmente opcionalmente en una tercera matriz de resina, comprendiendo el segundo tejido fibras de tenacidad elevada, teniendo el segundo tejido

superficies primera y segunda, estando la primera superficie del segundo tejido unida a la segunda película de plástico;

en el que cada matriz de resina se forma a partir de un material elastomérico que posee un módulo de tracción inicial igual o menor que 41,4 MPa (6 psi).

También, según esta invención, se proporciona un método para formar una estructura de tejido compuesto, comprendiendo el método:

(a) suministrar una primera capa de fibras que comprende fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una primera matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la primera capa de fibras superficies primera y segunda;

(b) suministrar una segunda capa de fibras que comprende fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una segunda matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la segunda capa de fibras superficies primera y segunda;

(c) unir juntas las capas de fibras primera y segunda de manera que la primera superficie de la segunda capa de fibras esté unida a la segunda superficie de la primera capa de fibras, estando las fibras en la segunda capa de fibras dispuestas en un ángulo con respecto a la dirección de las fibras orientadas unidireccionalmente de la primera capa de fibras;

(d) aplicar opcionalmente una primera película de plástico a la primera superficie de la primera capa de fibras;

(e) aplicar una segunda película de plástico a la segunda superficie de la segunda capa de fibras;

(f) suministrar un segundo tejido que comprende fibras orientadas multidireccionalmente opcionalmente en una tercera matriz de resina, comprendiendo el segundo tejido fibras de tenacidad elevada, teniendo el segundo tejido superficies primera y segunda; y

(g) unir la primera superficie de dicho segundo tejido a la segunda película de plástico para formar de ese modo el tejido compuesto.

La invención proporciona un primer tejido que comprende dos capas fibrosas de fibras orientadas unidireccionalmente que están dispuestas en un ángulo una con respecto a la otra (denominado habitualmente como "de capas cruzadas"). El primer tejido está unido a un segundo tejido que comprende fibras orientadas multidireccionalmente. Adicionalmente, pueden estar presentes capas en la estructura compuesta, tales como películas de plástico en una o en ambas superficies del primer tejido. Cuando está presente en la superficie inferior de la segunda capa fibrosa, la película de plástico une juntos a los tejidos primero y segundo. Se pueden emplear otras capas, y se pueden usar varias capas del tejido compuesto para formar productos deseados, tales como productos resistentes antibalas.

Sorprendentemente, se ha encontrado que la estructura compuesta tiene un comportamiento antibalas mejorado cuando se compara con una estructura similar en la que los tejidos primero y segundo no están unidos juntos. Además, se ha encontrado sorprendentemente que la deformación de la cara posterior se puede reducir uniendo juntas las dos capas de tejido.

Descripción detallada de la invención

La presente invención comprende un tejido compuesto de múltiples capas que está formado de al menos una primera capa de tejido y una segunda capa de tejido. Las fibras en ambas capas de tejido primera y segunda comprenden fibras de tenacidad elevada, y las capas están unidas juntas, directa o indirectamente.

Para los fines de la presente invención, una fibra es un cuerpo alargado cuya dimensión longitudinal es mucho mayor que las dimensiones transversales de anchura y grosor. En consecuencia, el término "fibra" incluye monofilamento, multifilamento, cinta, tira, mecha cortada y otras formas de fibra troceada, cortada o discontinua, y similares que tengan secciones transversales regulares o irregulares. El término "fibra" incluye una pluralidad de cualquiera de los anteriores, o una combinación de los mismos. Un hilo es una hebra continua compuesto de muchas fibras o filamentos. Las fibras también pueden estar en forma de película o cinta cortada.

Las secciones transversales de las fibras útiles aquí pueden variar ampliamente. Pueden ser de sección transversal circular, plana u oblonga. También pueden ser de sección transversal irregular o regular multilobular, que tiene uno o más lóbulos regulares o irregulares que se proyectan desde el eje lineal o longitudinal de las fibras. Se prefiere que las fibras sean de sección transversal sustancialmente circular, plana u oblonga, más preferiblemente circular.

1. Un tejido compuesto de múltiples capas, comprendiendo dicho tejido compuesto:

(a) un primer tejido que comprende una primera capa de fibras y una segunda capa de fibras, comprendiendo la primera capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una primera matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la primera capa de fibras superficies primera y segunda, comprendiendo la segunda capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una segunda matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la segunda capa de fibras superficies primera y segunda, estando la primera superficie de la segunda capa de fibras adyacente a la segunda superficie de la primera capa de fibras, estando dispuestas las fibras en la segunda capa de fibras en un ángulo con respecto a la dirección de las fibras orientadas unidireccionalmente de la primera capa de fibras; y

(b) un segundo tejido que comprende fibras orientadas multidireccionalmente opcionalmente en una tercera matriz de resina, comprendiendo el segundo tejido fibras de tenacidad elevada, teniendo el segundo tejido superficies primera y segunda, estando la primera superficie del segundo tejido adyacente a la segunda superficie de la segunda capa de fibras, y estando el segundo tejido unido directa o indirectamente al primer tejido, formando de ese modo el tejido compuesto;

en el que cada matriz de resina se forma a partir de un material elastomérico que posee un módulo de tracción inicial igual o menor que 41,4 MPa (6 psi).

2. El tejido compuesto de la reivindicación 1, en el que dicho segundo tejido comprende un tejido seleccionado del grupo que consiste en tejidos tejidos, tejidos tricotados, tejidos trenzados, tejidos afieltrados y tejidos de papel.

3. El tejido compuesto de la reivindicación 1, que comprende además al menos una película de plástico, estando dicha película de plástico situada entre dicha primera y dicha segunda capas de fibras, uniendo juntas dicha película de plástico a dichos tejidos primero y segundo.

4. El tejido compuesto de la reivindicación 3, que comprende además una película de plástico unida a dicha primera superficie de dicha primera capa de fibras.

5. El tejido compuesto de la reivindicación 1, en el que dichas fibras de tenacidad elevada de dicho primer tejido y dicho segundo tejido comprenden fibras de polietileno y/o fibras de aramida de tenacidad elevada.

6. El tejido compuesto de la reivindicación 1, en el que dicho segundo tejido está en forma de un tejido tejido.

7. El tejido compuesto de la reivindicación 1, en el que dicha primera y segunda capas de fibras se colocan de manera que la dirección de las fibras de dicha primera capa de fibras está en un ángulo de alrededor de 9° con respecto a la dirección de las fibras de dichas fibras de dicha segunda capa de fibras.

8. El tejido compuesto de múltiples capas, comprendiendo dicho tejido compuesto:

(a) un primer tejido que comprende una primera capa de fibras y una segunda capa de fibras, comprendiendo la primera capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una primera matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la primera capa de fibras superficies primera y segunda, comprendiendo la segunda capa de fibras fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una segunda matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la segunda capa de fibras superficies primera y segunda, estando la primera superficie de dicha segunda capa de fibras en contacto con la segunda superficie de la primera capa de fibras, estando las fibras en la segunda capa de fibras dispuestas en un ángulo con respecto a la dirección de las fibras orientadas unidireccionalmente de la primera capa de fibras;

(b) opcionalmente, una primera película de plástico unida a la primera superficie de la primera capa de fibras de dicho primer tejido;

(c) una segunda película de plástico unida a la segunda superficie de la segunda capa de fibras del primer tejido; y

(d) un segundo tejido que comprende fibras orientadas multidireccionalmente opcionalmente en una tercera matriz de resina, comprendiendo el segundo tejido fibras de tenacidad elevada, teniendo el segundo tejido superficies primera y segunda, estando la primera superficie del segundo tejido unida a la segunda película

de plástico;

en el que cada matriz de resina se forma a partir de un material elastomérico que posee un módulo de tracción inicial igual o menor que 41,4 MPa (6 psi).

9. Un artículo antibalas que comprende el tejido compuesto de múltiples capas de la reivindicación 1.

1. Un método para formar una estructura de tejido compuesta, comprendiendo dicho método:

(a) suministrar una primera capa de fibras que comprende fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas en una primera matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la primera capa de fibras superficies primera y segunda;

(b) suministrar una segunda capa de fibras que comprende fibras orientadas unidireccionalmente no tejidas

en una segunda matriz de resina, comprendiendo las fibras fibras de tenacidad elevada, comprendiendo la segunda capa de fibras superficies primera y segunda;

(c) unir juntas las capas de fibras primera y segunda de manera que la primera superficie de la segunda capa de fibras esté unida a la segunda superficie de la primera capa de fibras, estando las fibras en la segunda

capa de fibras dispuestas en un ángulo con respecto a la dirección de las fibras orientadas

unidireccionalmente de la primera capa de fibras;

(d) aplicar opcionalmente una primera película de plástico a la primera superficie de la primera capa de fibras;

(e) aplicar una segunda película de plástico a la segunda superficie de la segunda capa de fibras;

(f) suministrar un segundo tejido que comprende fibras orientadas multidireccionalmente opcionalmente en

una tercera matriz de resina, comprendiendo el segundo tejido fibras de tenacidad elevada, teniendo el

segundo tejido superficies primera y segunda; y

(g) unir la primera superficie de dicho segundo tejido a la segunda película de plástico para formar de ese modo el tejido compuesto.