“MATERIAL RESISTENTE À PENETRAÇÃO, COMPREENDENDO TECIDO COM ELEVADA RELAÇÃO DE DENSIDADE LINEAR DE DOIS CONJUNTOS DE FIOS”. A invenção pertence a material resistente à penetração, compreendendo dupla camada de pano com elevadas relações de densidade linear de dois conjuntos de fios e a artigos produzidos do mesmo.
Os artigos resistentes à penetração, tais como coletes, capacetes, painéis de veículo e blindagens, preparados de fibras de alta resistência, são conhecidos na técnica. Para muitas aplicações, em particular para coletes balísticos, as fibras são usadas em um pano tecido ou tricotado. Estes panos podem ser revestidos ou impregnados de uma matriz, para obterem-se materiais balísticos duros ou podem ser usados livres de matriz, para obterem-se materiais balísticos macios.
Os panos tecidos a prova de balas são conhecidos, entre outras, pela EP 310.199. Os panos descritos ali são compostos de fios de filamento de polímero de peso molecular ultra elevado, tendo alta resistência e alto módulo, com os fios de urdidura sendo de um diferente material polimérico dos fios de trama.
Na patente Russa RU 2.096.542, um pano balístico para jaquetas a prova de balas foi descrito tendo fios de urdidura e de trama de poli para-fenilenotereftalamida (PPTA), em que a relação da densidade linear da urdidura para a trama é menor do que 4,17. Tipicamente, foram descritos fios de urdidura tendo uma densidade linear de 143 a 588 dtex e fios de trama tendo uma densidade linear de 588 a 930, os fios de trama tendo densidade linear igual ou superior à dos fios de urdidura. É particularmente afirmado que os panos balísticos, tendo relações de densidade linear de urdidura para trama entre 1,59 e 4,17, têm melhoradas propriedades de deflexão.
No WO 00/42246 é descrito um material resistente à penetração, compreendendo pelo menos uma dupla camada de pano composta de duas camadas de pano tecido, que são pregueadas transversalmente em um ângulo em que o pano é composto de um primeiro conjunto de fios compreendendo 3,5 a 20 fios/cm e tendo uma densidade linear de pelo menos 420 dtex, e um segundo conjunto de fios compreendendo 0,5 a 8 fios/cm e tendo uma densidade linear de pelo menos 50 dtex, com o segundo conjunto de fios sendo transversal ao primeiro conjunto de fios e em que a relação da densidade linear do primeiro conjunto de fios para a densidade linear do segundo conjunto de fios é > 4,2, mais preferivelmente > 7,5. Em uma versão preferida, o primeiro conjunto de fios é são fios de urdidura, produzidos de fio de p-aramida, e o segundo conjunto de fios são fios de trama de fio de poliéster, e a relação do número de fios/cm do primeiro conjunto para o do segundo conjunto é > 1. Embora o desempenho balístico deste artigo seja excelente, a necessidade de pregueamento transversal das camadas é uma desvantagem em termos de facilidade e simplicidade de fabricação e de perigo de criar pontos fracos, que podem ocorrer inerentemente ao processo de pregueamento transversal.
Verificou-se, agora, que podem ser produzidos materiais resistentes à penetração, com as vantagens dos materiais da técnica anterior mas sem suas desvantagens. Para este fim, um material resistente à penetração é reivindicado, compreendendo pelo menos uma dupla camada de pano tecido, caracterizado pelo fato de que a dupla camada compreende uma primeira camada de pano composta de um primeiro conjunto de fios compreendendo 3,5 a 20 fios/cm, tendo uma densidade linear de pelo menos 210 dtex e compreendendo pelo menos 65% em peso do tecido, e um segundo conjunto de fios, compreendendo 0,5 a 16 fios/cm e tendo uma densidade linear de pelo menos 50 dtex, com o segundo conjunto de fios sendo transversal ao primeiro conjunto de fios e a relação do número de fios/cm do primeiro conjunto para o do segundo conjunto sendo de > 1, e uma segunda camada de pano, composta de um primeiro conjunto de fios, compreendendo 0,5 a 16 fios/cm e tendo uma densidade linear de pelo menos 50 dtex, e um segundo conjunto de fios, compreendendo 3,5 a 20 fios/cm, tendo uma densidade linear de pelo menos 210 dtex, e compreendendo pelo menos 65% em peso do pano, com o segundo conjunto de fios sendo transversal ao primeiro conjunto de fios, e a relação do número de fios/cm do segundo conjunto para o do primeiro conjunto sendo > 1, e em que os primeiro e segundo conjuntos de fios da primeira camada têm uma orientação paralela em direção aos primeiro e segundo conjuntos, respectivamente, de fios da segunda camada.
Preferivelmente, o material resistente à penetração tem pelo menos uma relação de densidade linear do primeiro conjunto de fios para a densidade linear do segundo conjunto de fios da primeira camada e de densidade linear do segundo conjunto de fios para a densidade linear do primeiro conjunto de fios da segunda camada de >1, mais preferivelmente > 4,2 e muitíssimo preferivelmente > 5,9. Uma relação particularmente eficaz é 6-6,6. O número de fios do primeiro conjunto de fios da primeira camada e do segundo conjunto de fios da segunda camada é de 3,5 a 20 fios/cm. Mais preferivelmente, o número é 4 a 15 fios/cm e, muitíssimo preferivelmente, de 5 a 12 fios/cm. O número de fios do segundo conjunto de fios da primeira camada e do primeiro conjunto de fios da segunda camada é de 0,5 a 16 fios/cm. Preferivelmente, o número é de 0,5 a 8, mais preferivelmente de 1 a 6 fios/cm e, muitíssimo preferivelmente, de 2 a 4 fios/cm. Em cada camada os fios tendo uma densidade linear de pelo menos 210 dtex compreendem pelo menos 65% do peso do pano daquela camada. Preferivelmente, estes fios compreendem pelo menos 70% e, mais preferivelmente, 75% em peso do pano daquela camada. Por razões de fabricação eficiente, prefere-se que o primeiro conjunto de fios da primeira camada e o primeiro conjunto de fios da segunda camada sejam de fios de urdidura e o segundo conjunto de fios da primeira camada e o segundo conjunto de fios da segunda camada sejam fios de trama. O segundo conjunto de fios é transversal ao primeiro conjunto de fios de cada uma das duas camadas. Contudo, usualmente estes conjuntos são aproximadamente perpendiculares entre si, porém isto não é necessário. O segundo conjunto de fios pode ser provido sob outro ângulo que não 90° ao primeiro conjunto de fios. As duas camadas são presas entre si sem pregueamento transversal. O material resistente à penetração também consiste de um segundo conjunto de fios da primeira camada (preferivelmente fios de trama) e um primeiro conjunto de fios da segunda camada (preferivelmente fios de urdidura), cuja composição de fio não é decisiva para a presente invenção. Preferivelmente, entretanto, estes fios têm alta resistência e alto módulo. Isto é particularmente o caso quando estes fios são selecionados de fio de poliéster, polietileno, polipropileno, poliamida e aramida. Muitíssimo preferivelmente, o segundo conjunto de fios da primeira camada e o primeiro conjunto de fios da segunda camada é produzido de fio de poliéster. O primeiro conjunto de fios da primeira camada (preferivelmente fios de urdidura) e o segundo conjunto de fios da segunda camada (preferivelmente fios de trama) são de alta resistência e elevado módulo e, muitíssimo preferivelmente, fios de alta tenacidade de fio de aramida, polietileno e poli-p-fenilenobenzobisoxazol (PBO) são selecionados, mais particularmente p-aramida. Mais preferido é poli para-fenilenotereftalamida (PPTA). Em uma versão preferida, os fios de urdidura e de trama são selecionados para serem produzidos de diferentes polímeros, por exemplo, um pano tendo fios de urdidura de fio de p-aramida e fios de trama de fio de poliéster, ou inverso, é preferido.
Contanto que a relação de densidade linear requerida seja satisfeita, a densidade linear do primeiro conjunto de fios da primeira camada e do segundo conjunto de fios da segunda camada é selecionada para ser pelo menos de cerca de 210 dtex, preferivelmente entre 210 e 6720, mais preferivelmente entre 420 e 3360 dtex, mesmo mais preferivelmente entre 420 e 1680 dtex e, muitíssimo preferivelmente, entre cerca de 840 e 1100 dtex. A densidade linear do segundo conjunto de fios da primeira camada e do primeiro conjunto de fios da segunda camada é selecionada para ser de pelo menos cerca de 50 dtex, mais preferivelmente entre 50 e 280 dtex e, muitíssimo preferivelmente, entre cerca de 80 e 140 dtex. O termo “fio” significa qualquer espécie de fio, tal como fio artificial, fio artificial torcido, fio de filamento torcido, fio intermisturado não-torcido e, preferivelmente, fio de filamento não torcido.
Em uma versão preferida, os fios de cada uma das duas camadas de pano da dupla camada são unidos entre si, por exemplo, por união por pontos ou, preferivelmente, com um material adesivo. O material adesivo pode ser material adesivo provido nos fios ou no pano, por exemplo, como um acabamento. O material adesivo pode também ser uma camada adesiva provida entre as duas camadas de pano da dupla camada. Os materiais r adesivos incluem materiais termoplásticos, elastoméricos e termocuráveis. E também possível utilizar-se para pelo menos parte do segundo conjunto de fios da primeira camada e do primeiro conjunto de fios da segunda camada um material que funda-se sob pressão e/ou aquecimento, desse modo realizando a união dos fios do primeiro conjunto e do segundo conjunto de fios, respectivamente, com aqueles do segundo conjunto e do primeiro conjunto de fios, respectivamente e, opcionalmente, também unindo-se as duas camadas de pano entre si. Os materiais termoplásticos incluem poliolefinas tais como polietileno e polipropileno, poliamida, poliéster ou misturas destes materiais. Os materiais elastoméricos incluem Kraton, borracha, silício e similares. Os materiais termocuráveis incluem resinas epóxi, resinas poliéster, resinas fenólicas, resinas de vinil éster e similares.
Em outra versão preferida pelo menos um dos lados externos do material resistente à penetração é provido com uma camada protetora. A camada protetora pode ser um material termoplástico, termocurável ou elastomérico, ou uma mistura destes materiais. A camada protetora é aplicada para proteger o pano de avaria por abrasão excessiva e para melhorar o desempenho balístico. O material resistente à penetração compreende pelo menos uma dupla camada consistindo de duas camadas de pano tecido, que são pregueadas não transversalmente e, opcionalmente, unidas entre si. O termo tecido inclui todos os tipos de teceduras, tais como tecedura simples, tecedura acetinada, tecedura em cesta, tecedura de sarja e similares. Panos preferidos são tecidos simples. O artigo resistente à penetração pode conter tão pouco quanto uma dupla camada consistindo de duas camadas de pano tecido, porém usualmente mais duplas camadas são aplicadas. Números adequados de duplas camadas são 5 a 100 e, muitíssimo preferivelmente, 6 a 35 duplas camadas são usadas. O primeiro conjunto de fios da primeira camada de pano de uma dupla camada pode ser paralelo ao ou em ângulo com o primeiro conjunto de fios da primeira camada de pano da dupla camada adjacente. Se estes conjuntos forem presos juntos sob um ângulo, tal ângulo é preferivelmente 90°.
As duplas camadas são presas entre si usando-se uma camada adesiva ou por costura. Tal camada adesiva pode ser feita dos materiais anteriormente mencionados para os materiais adesivos e ter uma espessura entre 4 e 36 μ, preferivelmente entre 8 e 20 μ. Métodos de fabricação das duplas camadas são bem conhecidos na técnica. Usualmente, o pano é feito urdindo-se o fio de urdidura em um feixe, seguido por tecedura em um tear. A camada simples pode, opcionalmente, ser impregnada ou laminada e ser submetida a um processo de calandragem ou laminação. Pelo menos duas camadas de tecido podem ser unidas entre si por costura, aquecimento ou aplicando-se pressão. A invenção pertence também a artigos como coletes e placas de armadura a prova de balas, produzidos do pano tecido supracitado, de acordo com métodos conhecidos do artífice. A invenção é ainda ilustrada com o seguinte exemplo.
Uma construção foi feita contendo 22 duplas camadas. A primeira camada de cada dupla camada foi produzida de Twaron® 930 dtex em urdidura (9,5 fios/cm) e poliéster 140 dtex (Trevira® 710, da Hoechst) na direção de trama (2 fios/cm). A segunda camada de cada dupla camada foi produzida de poliéster 140 dtex (Trevira® 710, da Hoechst) na direção da urdidura (4 fios/cm) e Twaron® 930 dtex na direção de trama (9,5 fios/cm). A relação de urdidura/trama da primeira camada e a relação de trama/urdidura da segunda camada foi de 6,6. As camadas foram laminadas entre si com 3 pregas de uma película de polietileno (LDPE, da EKB), tendo uma espessura de 10 μ, uma folha de película de polietileno sendo colocada em ambos os lados externos da dupla camada e uma folha de película de polietileno sendo colocada no meio de cada uma das duas camadas de pano da dupla camada. A construção que acabamos de descrever foi colocada em uma prensa e prensada em uma temperatura de 120 °C e uma pressão de 25 bar durante 25 minutos. Em seguida, o aquecimento da prensa foi interrompido. O peso total da construção era de 4600 g/m .
Os valores V50 foram determinados com balas 9x19 Para Type DM 11 A1B2, em que V50 é a velocidade em que 50% das balas são paradas e 50% das balas obtêm penetração total. Verificou-se que o V50 desta construção era de 507 m/s.