Material compuesto fibroso antibalas y método para su producción.

Un material compuesto fibroso antibalas que comprende una pluralidad de sustratos fibrosos,

teniendo cada uno de los sustratos fibrosos un revestimiento multicapa sobre los mismos, en donde cada uno de los sustratos fibrosos comprende una o más fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más, y un módulo de tracción de aproximadamente 150 g/denier o más; comprendiendo dicho revestimiento multicapa una primera capa de polímero sobre una superficie de dicha una o más fibras, comprendiendo dicha primera capa de polímero un primer polímero, y una segunda capa de polímero sobre dicha primera capa de polímero, comprendiendo dicha segunda capa de polímero un segundo polímero, en donde el primer polímero y el segundo polímero son diferentes, y en donde al menos el primer polímero comprende flúor, y en donde dicho material compuesto fibroso antibalas tiene una densidad de área de aproximadamente 2000 gramos/m2 (0,4 libras/pie2) a aproximadamente 30.000 gramos/m2 (6,0 libras/pie2).

Material compuesto fibroso antibalas y método para su producción ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a artículos antibalas que tienen una excelente resistencia al deterioro debido a la exposición a los líquidos. Más particularmente, la invención se refiere a tejidos antibalas y artículos que conservan su superior comportamiento antibalas después de la exposición a líquidos tales como agua de mar y disolventes orgánicos, tales como gasolina y otros productos basados en el petróleo.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

Son bien conocidos artículos antibalas que contienen fibras de alta resistencia que tienen excelentes propiedades contra proyectiles. Artículos tales como chalecos antibalas, cascos, paneles de vehículos y miembros estructurales de equipo militar se hacen típicamente a partir de tejidos que comprenden fibras de alta resistencia. Fibras de alta resistencia utilizadas convencionalmente incluyen fibras de polietileno, fibras de aramida tales como poli(fenilenodiamina-tereftalamida), fibras de grafito, fibras de nilón, fibras de vidrio y similares. Para muchas aplicaciones, tales como chalecos o partes de chalecos, las fibras se pueden usar en una tela tejida o de punto. Para otras aplicaciones, las fibras se pueden encapsular o embeber en un material de matriz polimérico para formártelas rígidas o flexibles, tejidas o no tejidas.

Se conocen diversas construcciones antibalas que son útiles para la formación de artículos blindados duros o blandos tales como cascos, paneles y chalecos. Por ejemplo, las patentes de EE.UU. 4.43.12, 4.457.985, 4.613.535, 4.623.574, 4.65.71, 4.737.42, 4.748.64, 5.552.28, 5.587.23, 6.642.159, 6.841.492, 6.846.758, todas las cuales se incorporan en esta memoria como referencia, describen materiales compuestos antibalas que Incluyen fibras de alta resistencia hechas a partir de materiales tal como polietileno de peso molecular ultra-alto de cadena extendida. Estos materiales compuestos muestran diversos grados de resistencia a la penetración por impacto de alta velocidad de proyectiles tales como balas, casquillos, metralla y similares.

Por ejemplo, las patentes de EE.UU. 4.623.574 y 4.748.64 describen estructuras de materiales compuestos sencillas que comprenden fibras de alta resistencia embebidas en una matriz elastomérica. La patente de EE.UU. 4.65.71 describe un artículo de fabricación flexible que comprende una pluralidad de capas flexibles constituidas por fibras de poliolefina de cadena extendida (ECP - siglas en inglés) de alta resistencia. Las fibras de la red están revestidas con un material elastomérico de bajo módulo. Las patentes de EE.UU. 5.552.28 y 5.587.23 describen un artículo y un método para fabricar un artículo que comprende al menos una red de fibras de alta resistencia y una composición de matriz que incluye un éster vinílico y ftalato de dialilo. La patente de EE.UU. 6.642.159 describe un material compuesto rígido resistente al impacto que tiene una pluralidad de capas fibrosas que comprenden una red de filamentos dispuestos en una matriz, con capas elastoméricas entre los mismos. El material compuesto está unido a una placa dura para aumentar la protección frente a proyectiles que perforan el blindaje.

Un blindaje de cuerpo duro o rígido proporciona una buena resistencia balística, pero puede ser muy rígido y

voluminoso. Por consiguiente, las prendas blindadas para el cuerpo tales como chalecos antibalas, se forman

preferiblemente a partir de materiales de blindaje flexibles o blandos. Sin embargo, mientras que este tipo de

materiales flexibles o blandos exhiben excelentes propiedades de resistencia balística, también exhiben generalmente una deficiente resistencia a los líquidos, incluidos agua fresca, agua de mar y disolventes orgánicos tales como petróleo, gasolina, lubricante para rifles y otros disolventes derivados del petróleo. Esto es problemático debido a que es generalmente conocido que el rendimiento de resistencia balística de materiales de este tipo se deteriora cuando se exponen a o se sumergen en líquidos. Además, aunque es conocido aplicar una película protectora a una superficie del tejido para mejorar la durabilidad del tejido y la resistencia a la abrasión, así como la resistencia al agua o a los productos químicos, estas películas añaden peso al tejido. Por consiguiente, sería deseable en la técnica proporcionar materiales suaves y flexibles resistentes a las balas que se comporten dentro de normas de resistencia balística aceptables después de ponerse en contacto con o sumergirse en una diversidad de líquidos, y también que tengan una durabilidad superior sin el uso de una película superficial protectora, además de un revestimiento de polímero aglutinante.

Pocos materiales aglutinantes convencionales, conocidos comúnmente en la técnica como materiales de "matriz" poliméricos, son capaces de proporcionar todas las propiedades deseadas descritas en esta memoria. Polímeros

que contienen flúor son deseables en otras técnicas debido a su resistencia a la disolución, penetración y/o transpiración de agua de mar y resistencia a la disolución, penetración y/o transpiración de uno o más disolventes orgánicos tales como gasolina diesel, gasolina no diesel, lubricantes para rifles, petróleo y disolventes orgánicos derivados del petróleo. En la técnica de materiales resistentes balísticos se ha descubierto que los revestimientos que contienen flúor contribuyen ventajosamente en la retención de las propiedades de resistencia balística de un tejido antlbalas después de exposición prolongada a líquidos potenclalmente perjudiciales, eliminando la necesidad de una película protectora de la superficie para lograr tales beneficios. Más particularmente, se ha encontrado que se consiguen excelentes propiedades balísticas y ambientales cuando materiales fibrosos resistentes balísticos se revisten tanto con una capa de un material de matriz pollmérlco convencional como con una capa de un polímero que contiene flúor.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un tejido antlbalas que se forma con múltiples capas de materiales aglutinantes pollméricos. Al menos una de las capas comprende un polímero que contiene flúor que ofrece la protección deseada frente a los líquidos, así como una resistencia al calor y al frío, y resistencia a la abrasión y el desgaste, al tiempo que conserva una buena flexibilidad y propiedades de resistencia balística superiores. Las capas de polímero se ponen en contacto preferiblemente entre sí en forma de líquidos para facilitar su miscibilidad y la adherencia a sus interfaces de contacto.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención proporciona un material compuesto fibroso antlbalas que comprende una pluralidad de sustratos fibrosos, teniendo cada uno de los sustratos fibrosos un revestimiento multicapa sobre los mismos, en donde cada uno de los sustratos fibrosos comprende una o más fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más, y un módulo de tracción de aproximadamente 15 g/den¡er o más; comprendiendo dicho revestimiento multicapa una primera capa de polímero sobre una superficie de dicha una o más fibras, comprendiendo dicha primera capa de polímero un primer polímero, y una segunda capa de polímero sobre dicha primera capa de polímero, comprendiendo dicha segunda capa de polímero un segundo polímero, en donde el primer polímero y el segundo polímero son diferentes, y en donde al menos el primer polímero comprende flúor, y en donde dicho material compuesto fibroso antibalas tiene una densidad de área de aproximadamente 2 gramos/m2 (,4 libras/pie2) a aproximadamente 3. gramos/m2 (6, libras/pie2).

La Invención también proporciona un método para formar un material compuesto fibroso antibalas que comprende:

a) proporcionar una pluralidad de sustratos fibrosos, teniendo cada uno de los sustratos fibrosos una superficie; en donde cada uno de los sustratos fibrosos comprende una o más fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más, y un módulo de tracción de aproximadamente 15 g/denier o más;

b) aplicar una primera capa de polímero sobre la superficie de cada uno de los sustratos fibrosos, comprendiendo dicha primera capa de polímero un primer polímero;

c) después de ello, aplicar una segunda capa de polímero sobre la primera capa de polímero, comprendiendo dicha segunda capa de polímero un segundo polímero;

y

en el que el primer polímero y el segundo polímero son diferentes; y en el que al menos uno del primer polímero y el segundo polímero comprende flúor; y

d) consolidar la pluralidad de sustratos fibrosos para formar con ello un material... [Seguir leyendo]

1. Un material compuesto fibroso antibalas que comprende una pluralidad de sustratos fibrosos, teniendo cada uno de los sustratos fibrosos un revestimiento multicapa sobre los mismos, en donde cada uno de los sustratos fibrosos comprende una o más fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más, y un módulo de

tracción de aproximadamente 15 g/denier o más; comprendiendo dicho revestimiento multicapa una primera capa de polímero sobre una superficie de dicha una o más fibras, comprendiendo dicha primera capa de polímero un primer polímero, y una segunda capa de polímero sobre dicha primera capa de polímero, comprendiendo dicha segunda capa de polímero un segundo polímero, en donde el primer polímero y el segundo polímero son diferentes, y en donde al menos el primer polímero comprende flúor, y en donde dicho material compuesto fibroso antibalas 1 tiene una densidad de área de aproximadamente 2 gramos/m2 (,4 libras/pie2) a aproximadamente 3. gramos/m2 (6, libras/pie2).

2. El material compuesto fibroso antibalas de la reivindicación 1, en donde al menos uno del primer polímero y del segundo polímero comprende un homopolímero de policlorotrifluoroetileno, un copolímero de clorotrifluoroetileno, un copolímero de etileno-clorotrifluoroetileno, un copolímero de etileno-tetrafluoroetileno, un copolímero de etileno-

proplleno fluorado, perfluoroalcoxietileno, politetrafluoroetileno, poli(fluoruro de vinilo), poli(fluoruro de vinilideno), poliéteres modificados con fluorocarbonos, poliésteres modificados con fluorocarbonos, polianiones modificados con fluorocarbonos, ácido poliacrílico modificado con fluorocarbonos, poliacrilatos modificados con fluorocarbonos, poliuretanos modificados con fluorocarbonos, o copolímeros y mezclas de los mismos.

3. El material compuesto fibroso antibalas de la reivindicación 1, en donde el segundo polímero comprende un 2 polímero de polluretano, un polímero de poliéter, un polímero de poliéster, una resina de policarbonato, un polímero

de poliacetal, un polímero de poliamida, un polímero de polibutileno, un copolímero de etileno-acetato de vinilo, un copolímero de etileno-alcohol vinílico, un ionómero, un copolímero de estireno-isopreno, un copolímero de estireno- butadieno, un copolímero de estireno-etileno/butileno, un copolímero de estireno-etileno/propileno, un polímero de polimetil-penteno, un copolímero hidrogenado de estireno-etileno/butileno, un copolímero de estireno-etileno/butileno 25 funcionalizado con anhídrido maleico, un copolímero de estireno-etileno/butileno funcionalizado con ácido carboxílico, un polímero de acrilonitrilo, un copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno, un polímero de polipropileno, un copolímero de polipropileno, una resina epoxídica, una resina de novolaca, una resina fenólica, una resina de áster vinílico, una resina de silicona, un polímero de caucho de nitrilo, un polímero de caucho natural, un polímero de acetato-butirato de celulosa, un polímero de polivinil-butiral, un polímero acrílico, un copolímero acrílico, 3 un copolímero acrílico que incorpora monómeros no acrílicos, o combinaciones de los mismos.

4. El material compuesto fibroso antibalas de la reivindicación 1, que comprende una pluralidad de fibras en forma de un tejido antibalas.

5. Un artículo antibalas, formado a partir del tejido antibalas de la reivindicación 4.

6. Un método para formar un material compuesto fibroso antibalas, que comprende:

a) proporcionar una pluralidad de sustratos fibrosos, teniendo cada uno de los sustratos fibrosos una superficie; en donde cada uno de los sustratos fibrosos comprende una o más fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más, y un módulo de tracción de aproximadamente 15 g/denier o más;

b) aplicar una primera capa de polímero sobre la superficie de cada uno de los sustratos fibrosos, comprendiendo dicha primera capa de polímero un primer polímero;

c) después de ello, aplicar una segunda capa de polímero sobre la primera capa de polímero, comprendiendo dicha segunda capa de polímero un segundo polímero;

y

en el que el primer polímero y el segundo polímero son diferentes; y en el que al menos uno del primer polímero y el segundo polímero comprende flúor; y

d) consolidar la pluralidad de sustratos fibrosos para formar con ello un material compuesto fibroso antibalas que tiene una densidad de área de aproximadamente 2 gramos/m2 (,4 libras/pie2) a aproximadamente 3. gramos/m2 (6, libras/pie2).

7. El método de la reivindicación 6, en el que la primera capa de polímero y la segunda capa de polímero se aplican en forma de líquidos.

8. El método de la reivindicación 6, en el que la primera capa de polímero y la segunda capa de polímero se ponen en contacto entre sí en forma de líquidos.

9. El método de la reivindicación 6, en el que una pluralidad de sustratos fibrosos están dispuestos en forma de una

banda, en donde la etapa b) comprende aplicar una primera capa de polímero sobre dichos sustratos fibrosos, y la etapa c) comprende aplicar, después de ello, una segunda capa de polímero sobre la primera capa de polímero sobre dichos sustratos fibrosos para formar con ello una banda fibrosa revestida.

1. El método de la reivindicación 9 que comprende, además, conformar dicha banda fibrosa revestida en un tejido 1 antibalas.

11. Un material compuesto fibroso antibalas, formado mediante el procedimiento de la reivindicación 8.

12. Un material compuesto fibroso antibalas que comprende una pluralidad de sustratos fibrosos, teniendo cada uno de los sustratos fibrosos un revestimiento multicapa sobre los mismos, en donde cada uno de los sustratos fibrosos comprende una o más fibras que tienen una tenacidad de aproximadamente 7 g/denier o más, y un módulo de

tracción de aproximadamente 15 g/denier o más; dicho revestimiento multicapa comprende una primera capa de polímero sobre una superficie de dicha una o más fibras, comprendiendo dicha primera capa de polímero un primer polímero, y una segunda capa de polímero sobre dicha primera capa de polímero, comprendiendo dicha segunda capa de polímero un segundo polímero, en donde el primer polímero y el segundo polímero son diferentes, y en donde el primer polímero comprende flúor y el segundo polímero está sustancialmente exento de flúor.