ES2266085T3

ES2266085T3 - Material resistente a la penetracion que comprende un tejido con una relacion alta de densidad lineal de dos conjuntos de hilos.

Info

Publication number: ES2266085T3
Application number: ES01200979T
Authority: ES
Inventors: Achim Fels; Christian Bottger; Christoph Baumgart; Barbel Dorloff-Lumpe
Original assignee: Teijin Twaron GmbH
Current assignee: Teijin Aramid GmbH
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: WO2002075238A1; NO20034028D0; NO327234B1; KR100840523B1; BRPI0206861B1; CA2433966A1; ES2303856T3; PL363428A1; KR20030086604A; JP2004531408A; ATE397195T1; IL156840A0; UA73035C2; AU2002311034B2; DK1370821T3; DE60122465T2; DK1241432T3; CA2433966C; TW531494B; UA74245C2

Abstract

Un material resistente a la penetración que comprende al menos una doble capa de un tejido plano, en el que la doble capa comprende una primera capa de un tejido compuesto por un primer conjunto de hilos que comprende 3, 5 a 20 hilos/cm, que tiene una densidad lineal de al menos 210 dtex, y que comprende al menos 65% del peso del tejido, y un segundo conjunto de hilos que comprende 0, 5 a 16 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de al menos 50 dtex, siendo el segundo conjunto de hilos transversal al primer conjunto de hilos, y la relación del número de hilos/cm del primer conjunto al segundo conjunto es > 1, y una segunda capa de un tejido compuesto por un primer conjunto de hilos que comprende 0, 5 a 16 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de al menos 50 dtex, y un segundo conjunto de hilos que comprende 3, 5 a 20 hilos/cm, que tiene una densidad lineal de al menos 210 dtex, y que comprende al menos 65% del peso del tejido, siendo el segundo conjunto de hilos transversal al primer conjunto de hilos, y la relación del número de hilos/cm del segundo conjunto al primer conjunto es > 1, y en el que el primero y el segundo conjunto de hilos de la primera capa tienen una orientación paralela en relación al primero y al segundo conjuntos de hilos de la segunda capa, respectivamente, y en el que el primer conjunto de hilos de la primera capa y el primer conjunto de hilos de la segunda capa son hilos de urdimbre y el segundo conjunto de hilos de la primera capa y el segundo conjunto de hilos de la segunda capa son hilos de trama.

Description

Material resistente a la penetración que comprende un tejido con una relación alta de densidad lineal de dos conjuntos de hilos.

La invención se refiere a un material resistente a la penetración que comprende una doble capa de un tejido con unas relaciones altas de densidad lineal de dos conjuntos de hilos, y a artículos fabricados con el mismo.

Se conocen en la técnica artículos resistentes a la penetración preparados a partir de fibras de una resistencia alta, tales como chalecos antibalas, cascos, paneles para vehículos, y escudos. Para muchas aplicaciones, en particular para los chalecos balísticos, estas fibras se usan en un tejido plano o de punto. Estos tejidos se pueden revestir o impregnar en una matriz para obtener materiales balísticos duros, o se pueden usar sin una matriz para obtener materiales balísticos blandos.

En la patente EP-310.199, inter alia, se conocen tejidos planos antibalas. Los tejidos allí descritos se componen de hilados de filamentos de un polímero de un peso molecular ultra-alto que tiene una resistencia alta y un módulo de elasticidad alto, siendo los hilos de urdimbre de un material polímero diferente que los hilos de trama.

En la patente rusa RU-2.096.542 se describió un tejido balístico para chalecos antibalas que tenía los hilos de urdimbre y de trama de poli(para-fenilentereftalamida) (PPTA), en el que la relación de la densidad lineal de la urdimbre a la trama era menor que 4,17. Típicamente, se describieron hilos de urdimbre que tenían una densidad lineal de 143 a 588 dtex e hilos de trama que tenían una densidad lineal de 588 a 930 dtex, teniendo los hilos de trama una densidad lineal igual o mayor que los hilos de urdimbre. Particularmente, se sostiene que los tejidos balísticos que tienen unas relaciones de densidad lineal de la urdimbre a la trama entre 1,59 y 4,17 han mejorado las propiedades de desviación.

En la patente WO 00/42246, que forma una base para la reivindicación independiente 1, se describe un material resistente a la penetración que comprende al menos una doble capa de un tejido compuesto por dos capas de un tejido plano que se pliegan transversalmente formando un cierto ángulo, en el que el tejido se compone de un primer conjunto de hilos que comprende 3,5 a 20 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de al menos 420 dtex, y un segundo conjunto de hilos que comprende 0,5 a 8 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de al menos 50 dtex, siendo el segundo conjunto de hilos transversal al primer conjunto de hilos, y en el que la relación de la densidad lineal del primer conjunto de hilos a la densidad lineal del segundo conjunto de hilos es > 4,2, más preferiblemente > 7,5. En una realización preferida, el primer conjunto de hilos consiste en unos hilos de urdimbre fabricados con hilado de p-aramida y el segundo conjunto de hilos consiste en unos hilos de trama de hilado de poliéster, y la relación del número de hilos/cm del primer conjunto al segundo conjunto es > 1. Aunque el rendimiento balístico de este artículo es excelente, la necesidad del plegado transversal de las capas es una desventaja en cuanto a la facilidad y sencillez de la fabricación y el peligro de la creación de puntos débiles, que se pueden producir intrínsecamente con el procedimiento de plegado transversal.

Se ha encontrado ahora que se pueden fabricar materiales resistentes a la penetración con las ventajas de los materiales de la técnica anterior pero sin sus desventajas.

Para este fin se reivindica un material resistente a la penetración de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende al menos una doble capa de un tejido plano, en el que la doble capa comprende una primera capa de un tejido compuesto por un primer conjunto de hilos que comprende 3,5 a 20 hilos/cm, que tiene una densidad lineal de al menos 210 dtex, y que comprende al menos 65% del peso del tejido, y un segundo conjunto de hilos que comprende 0,5 a 16 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de al menos 50 dtex, siendo el segundo conjunto de hilos transversal al primer conjunto de hilos, y la relación del número de hilos/cm del primer conjunto al segundo conjunto es > 1, y una segunda capa de un tejido compuesto por un primer conjunto de hilos que comprende 0,5 a 16 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de al menos 50 dtex, y un segundo conjunto de hilos que comprende 3,5 a 20 hilos/cm, que tiene una densidad lineal de al menos 210 dtex, y que comprende al menos 65% del peso del tejido, siendo el segundo conjunto de hilos transversal al primer conjunto de hilos, y la relación del número de hilos/cm del segundo conjunto al primer conjunto es > 1, y en el que el primero y el segundo conjunto de hilos de la primera capa tienen una orientación paralela en relación al primero y al segundo conjunto de hilos de la segunda capa, respectivamente, y en el que el primer conjunto de hilos de la primera capa y el primer conjunto de hilos de la segunda capa son hilos de urdimbre y el segundo conjunto de hilos de la primera capa y el segundo conjunto de hilos de la segunda capa son hilos de trama.

Preferiblemente, el material resistente a la penetración tiene al menos una relación de la densidad lineal del primer conjunto de hilos a la densidad lineal del segundo conjunto de hilos de la primera capa, y de la densidad lineal del segundo conjunto de hilos a la densidad lineal del primer conjunto de hilos de la segunda capa, que es > 1, más preferiblemente > 4,2, y lo más preferiblemente > 5,9. Una relación particularmente eficaz es 6-6,6. El número de hilos en el primer conjunto de hilos de la primera capa y el segundo conjunto de hilos de la segunda capa es 3,5 a 20 hilos/cm. Más preferiblemente, este número es 4 a 15 hilos/cm, y lo más preferiblemente 5 a 12 hilos/cm. El número de hilos en el segundo conjunto de hilos de la primera capa y el primer conjunto de hilos de la segunda capa es 0,5 a 16 hilos/cm. Preferiblemente, este número es 0,5 a 8, más preferiblemente 1 a 6 hilos/cm, y lo más preferiblemente 2 a 4 hilos/cm. En cada capa, los hilos que tienen una densidad lineal de al menos 210 dtex comprenden al menos 65% del peso del tejido de esa capa. Preferiblemente, estos hilos comprenden al menos 70%, y más preferiblemente 75% del peso del tejido de esa capa. En cada una de las dos capas, el segundo conjunto de hilos es transversal al primer conjunto de hilos. Aunque normalmente estos conjuntos son aproximadamente perpendiculares entre sí, esto no es necesario. El segundo conjunto de hilos se puede proporcionar bajo un ángulo distinto de 90º respecto al primer conjunto de hilos. Las dos capas se sujetan entre sí sin un plegado transversal.

El material resistente a la penetración también consiste en un segundo conjunto de hilos de la primera capa (hilos de trama) y un primer conjunto de hilos de la segunda capa (hilos de urdimbre), cuyas composiciones del hilado no son decisivas para la presente invención. Preferiblemente, sin embargo, estos hilos tienen una resistencia alta y un módulo alto. Este es el caso, particularmente, cuando estos hilos se seleccionan de hilado de poliéster, polietileno, polipropileno, poliamida, y aramida. Lo más preferiblemente, el segundo conjunto de hilos de la primera capa y el primer conjunto de hilos de la segunda capa se fabrican con hilado de poliéster.

El primer conjunto de hilos de la primera capa (hilos de urdimbre) y el segundo conjunto de hilos de la segunda capa (hilos de trama) son de una resistencia alta y un módulo alto, y lo más preferiblemente se seleccionan hilos de una tenacidad alta de hilado de aramida, polietileno, y poli(p-fenilenbenzobisoxazol) (PBO), más particularmente p-aramida. Lo más preferido es la poli(para-fenilentereftalamida) (PPTA). En una realización preferida, los hilos de urdimbre y de trama se seleccionan para que sean fabricados con diferentes polímeros; por ejemplo, se prefiere un tejido que tiene hilos de urdimbre de hilado de p-aramida e hilos de trama de hilado de poliéster, o a la
inversa.

En tanto que se satisfaga la densidad lineal requerida, la densidad lineal del primer conjunto de hilos de la primera capa y del segundo conjunto de hilos de la segunda capa se seleccionan para que sean al menos aproximadamente 210 dtex, preferiblemente entre 210 y 6.720, más preferiblemente entre 420 y 3.360 dtex, incluso más preferiblemente entre 420 y 1.680 dtex, y lo más preferiblemente entre aproximadamente 840 y 1.100 dtex. La densidad lineal del segundo conjunto de hilos de la primera capa y del primer conjunto de hilos de la segunda capa se seleccionan para que sean al menos aproximadamente 50 dtex, más preferiblemente entre 50 y 280 dtex, y lo más preferiblemente entre aproximadamente 80 y 140 dtex.

El término "hilo" indica cualquier clase de hilo, tal como un hilado de fibras, un hilado de fibras retorcidas, un hilado de filamentos retorcidos, un hilado de mezcla no retorcido y, preferiblemente, un hilado de filamentos no retorcidos.

En una realización preferida, los hilos de cada una de las dos capas de tejido de la doble capa se unen entre sí, por ejemplo, mediante una unión por cosido o, preferiblemente, con un material adhesivo. El material adhesivo puede ser un material adhesivo proporcionado sobre los hilos o sobre el tejido, por ejemplo, como un acabado. El material adhesivo también puede ser una capa adhesiva proporcionada entre las dos capas de tejido de la doble capa. Los materiales adhesivos incluyen materiales termoplásticos, elastómeros y termoendurecibles. Para al menos parte del segundo conjunto de hilos de la primera capa y del primer conjunto de hilos de la segunda capa, también es posible usar un material que se funda bajo presión y/o calentamiento, consiguiendo de ese modo unir los hilos del primer conjunto y, respectivamente, del segundo conjunto de hilos a los del segundo conjunto y, respectivamente, al primer conjunto de hilos, y opcionalmente unir también las dos capas de tejido entre sí. Los materiales termoplásticos incluyen las poliolefinas, tales como el polietileno y el polipropileno, la poliamida, el poliéster, o las mezclas de estos materiales. Los materiales elastómeros incluyen el Kraton, el caucho, el silicio, y similares. Los materiales termoendurecibles incluyen las resinas epoxídicas, las resinas de poliéster, las resinas fenólicas, las resinas de éster vinílico, y similares.

En otra realización preferida, al menos una de las caras exteriores del material resistente a la penetración dispone de una capa protectora. La capa protectora puede ser un material termoplástico, termoendurecible, o elastómero, o una mezcla de estos materiales. La capa protectora se aplica para proteger al tejido de daños por excesiva abrasión y para mejorar el rendimiento balístico.

El material resistente a la penetración comprende al menos una doble capa que consiste en dos capas de un tejido plano, que no se pliegan transversalmente y que, opcionalmente, se unen entre sí. El término tejido incluye todos los tipos de tejidos, tales como el ligamento tafetán, el ligamento raso, el ligamento esterilla, el tejido cruzado, y similares. Los tejidos preferidos son los de ligamento tafetán.

El artículo resistente a la penetración puede contener sólo una doble capa, que consiste en dos capas de un tejido plano, pero normalmente se aplican más dobles capas. El número adecuado de dobles capas es 5 a 100, y lo más preferiblemente se usan 6 a 35 dobles capas. El primer conjunto de hilos de la primera capa de tejido de una doble capa puede ser paralelo a, o formar un ángulo con, el primer conjunto de hilos de la primera capa de tejido de la doble capa adyacente. Si estos conjuntos se sujetan entre sí bajo un cierto ángulo, preferiblemente tal ángulo es 90º.

Las dobles capas se sujetan entre sí usando una capa adhesiva o mediante cosido. Tal capa adhesiva se puede fabricar con los materiales previamente mencionados para materiales adhesivos y tiene un espesor entre 4 y 36 \mu, preferiblemente entre 8 y 20 \mu.

Los métodos de fabricación de las dobles capas son muy conocidos en la técnica. Normalmente, el tejido se fabrica urdiendo el hilado de urdimbre en un plegador, y después tejiendo en un telar. Opcionalmente, la capa única se puede impregnar o estratificar, y someter a un procedimiento de calandrado o estratificación. Se pueden unir al menos dos capas de tejido entre sí mediante cosido, calentamiento, o aplicando presión.

La invención se refiere también a artículos, tales como chalecos antibalas y láminas de blindaje, fabricados con los tejidos planos antes mencionadas según los métodos conocidos por los expertos.

La invención se ilustra además con el siguiente ejemplo.

Se hizo una construcción que contenía 22 dobles capas. La primera capa de cada doble capa se produjo a partir de Twaron® de 930 dtex en la dirección de la urdimbre (9,5 hilos/cm) y de poliéster de 140 dtex (Trevira® 710, de Hoechst) en la dirección de la trama (2 hilos/cm). La segunda capa de cada doble capa se produjo a partir de poliéster de 140 dtex (Trevira® 710, de Hoechst) en la dirección de la urdimbre (4 hilos/cm) y de Twaron® de 930 dtex en la dirección de la trama (9,5 hilos/cm). La relación urdimbre/trama de la primera capa y la relación trama/urdimbre de la segunda capa fue 6,6. Las capas se estratificaron entre sí con 3 pliegues de una película de polietileno (LDPE, de EKB) que tenía un espesor de 10 \mu, estando una lámina de la película de polietileno situada en ambas caras exteriores de la doble capa y estando una lámina de la película de polietileno situada entre medias de cada una de las dos capas de tejido de la doble capa. El peso total de la construcción fue aproximadamente 4.600 g/m^{2}.

Se determinaron los valores V 50 con balas DM 11 A1B2 del tipo 9x19 Para, en los que V 50 es la velocidad a la que el 50% de las balas se detiene y el 50% de las balas proporciona un penetración completa. Se encontró que el V 50 de esta construcción era 507 m/s.

Claims

1. Un material resistente a la penetración que comprende al menos una doble capa de un tejido plano, en el que la doble capa comprende una primera capa de un tejido compuesto por un primer conjunto de hilos que comprende 3,5 a 20 hilos/cm, que tiene una densidad lineal de al menos 210 dtex, y que comprende al menos 65% del peso del tejido, y un segundo conjunto de hilos que comprende 0,5 a 16 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de al menos 50 dtex, siendo el segundo conjunto de hilos transversal al primer conjunto de hilos, y la relación del número de hilos/cm del primer conjunto al segundo conjunto es > 1, y una segunda capa de un tejido compuesto por un primer conjunto de hilos que comprende 0,5 a 16 hilos/cm y que tiene una densidad lineal de al menos 50 dtex, y un segundo conjunto de hilos que comprende 3,5 a 20 hilos/cm, que tiene una densidad lineal de al menos 210 dtex, y que comprende al menos 65% del peso del tejido, siendo el segundo conjunto de hilos transversal al primer conjunto de hilos, y la relación del número de hilos/cm del segundo conjunto al primer conjunto es > 1, y en el que el primero y el segundo conjunto de hilos de la primera capa tienen una orientación paralela en relación al primero y al segundo conjuntos de hilos de la segunda capa, respectivamente, y en el que el primer conjunto de hilos de la primera capa y el primer conjunto de hilos de la segunda capa son hilos de urdimbre y el segundo conjunto de hilos de la primera capa y el segundo conjunto de hilos de la segunda capa son hilos de trama.

2. El material resistente a la penetración de la reivindicación 1, en el que al menos la relación de la densidad lineal del primer conjunto de hilos a la densidad lineal del segundo conjunto de hilos de la primera capa, y de la densidad lineal del segundo conjunto de hilos a la densidad lineal del primer conjunto de hilos de la segunda capa, es > 1.

3. El material resistente a la penetración de la reivindicación 1, en el que al menos la relación de la densidad lineal del primer conjunto de hilos a la densidad lineal del segundo conjunto de hilos de la primera capa, y de la densidad lineal del segundo conjunto de hilos a la densidad lineal del primer conjunto de hilos de la segunda capa, es > 4,2.

4. El material resistente a la penetración de la reivindicación 1, en el que al menos la relación de la densidad lineal del primer conjunto de hilos a la densidad lineal del segundo conjunto de hilos de la primera capa, y de la densidad lineal del segundo conjunto de hilos a la densidad lineal del primer conjunto de hilos de la segunda capa, es > 5,9.

5. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que al menos uno del segundo conjunto de hilos de la primera capa y el primer conjunto de hilos de la segunda capa comprende 0,5 a 8 hilos/cm.

6. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que los hilos de las capas de la doble capa se unen entre sí, preferiblemente con un material adhesivo.

7. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el primer conjunto de hilos de la primera capa y el segundo conjunto de hilos de la segunda capa consisten en hilos de una tenacidad alta seleccionados de aramida, polietileno, y poli(p-fenilenbenzobisoxazol) (PBO).

8. El material resistente a la penetración de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el segundo conjunto de hilos de la primera capa y el primer conjunto de hilos de la segunda capa se seleccionan de hilado de poliéster, polietileno, polipropileno y
aramida.

9. El material resistente a la penetración de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que el primer conjunto de hilos de la primera capa y el segundo conjunto de hilos de la segunda capa consisten en hilos de aramida, y el segundo conjunto de hilos de la primera capa y el primer conjunto de hilos de la segunda capa consisten en hilos de poliéster.

10. El material resistente a la penetración de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que la densidad lineal del primer conjunto de hilos de la primera capa y del segundo conjunto de hilos de la segunda capa es 210 a 6.720, preferiblemente 420 a 3.360, más preferiblemente 420 a 1.680 dtex, y lo más preferiblemente 840 a 1.100 dtex.

11. El material resistente a la penetración de una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que la densidad lineal del segundo conjunto de hilos de la primera capa y del primer conjunto de hilos de la segunda capa es 50 a 280 dtex, y preferiblemente 80-140 dtex.

12. El material resistente a la penetración de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que al menos una de las caras exteriores de la doble capa dispone de una capa protectora.

13. Un artículo fabricado con el material resistente a la penetración de una cualquiera de las reivindicaciones 1-12.