Tejidos que Salvan Vidas
Innovaciones en el campo antibalístico incluyen mejoras en la tecnología de fibras de alto desempeño así como el desarrollo de nuevos materiales.
Condensado de un artículo escrito por Janet Bealer Rodie, Editora Administrativa de nuestra revista hermana Textile World
R
ecientes desarrollos en el campo de la balística se han orientado hacia la reducción en
el peso de los productos al mismo tiempo que se incrementa el rendimiento para proveer a los
aviones de guerra y a oficiales de la policía con una mayor protección, y la cual sea también más
confortable y manejable que antes.
Los estándares del Instituto Nacional de Justicia, usados para certificar productos de armaduras antibalísticas, han sido actualizados recientemente para requirir su cumplimiento con parámetros más estrictos, particularmene en relación con la durabilidad de las funciones antibalísticas.
Fibras de óptima calidad, bien estalecidas para uso en balística, incluyendo la aramida y el polietileno de alto módulo (HMPE), están disponibles en versiones cada vez más efectivas, económicas y con un menor peso, para uso tanto en armaduras suaves tales como en chalecos resistentes a las balas, como en armaduras duras, tales como cascos, armaduras, placas de protección del cuerpo, y armaduras para vehículos.
También hay varias innovaciones interesantes que usan materiales recientemente desarrollados o que representan nuevas aplicaciones para fibras establecidas de gran rendimiento, las cuales pueden proveer alternativas a los materiales tradicionales y/o se pueden usar en conjunción con los mismos para mejorar los productos de armadura en varias maneras.
Armaduras suaves para el cuerpo incorporan nuevos materiales de alto desempeño, tales como el Kevlar XP™, de DuPont™, que proveen una mayor resistencia contra las balas y reducen la deformación de la faz posterior.
Materiales establecidos
Los materiales de aramida Kevlar®, de la empresa DuPont, basada en Wilmington, Del., son ofrecidos en varias versiones que protegen contra las balas, los objetos agudos, o una combinación de amenazas. El más reciente es Kevlar XP™, una construcción de tejido plano/laminado que ofrece atributos tanto de tejidos planos como de tecnologías unidireccionales.
"El Kevlar XP detiene una bala dentro de la segunda o tercera capa en un diseño de 11 capas" dijo Jeff Fackler, gerente de mercadeo global de la división de Protección Personal de DuPont. "Su estructura de ligamento, patentada, detiene la bala, y hasta un 15% de reducción en la deformación de la faz posterior viene de la capacidad de absorción de energía de las restantes capas de material".
Menos capas de tejido son necesarias para proveer un buen resultado, lo que resulta en una reducción del peso de hasta un 10% y el potencial de costos reducidos para construir un chaleco.
El Kevlar XP se está utilizando en chalecos suaves resistentes a las balas. Las aplicaciones futuras incluyen armaduras duras tales como armaduras para plataformas, cascos y armaduras personales. "Aunque la tecnología XP fue desarrollada inicialmente para balas, se está desarrollando ahora para controlar fragmentos de proyectiles y otras amenazas", agregó Fackler.
Honeywell International Inc., basada en Morris Township, N.J., reporta que su última generación de materiales compuestos balísticos, Spectra Shield® II, que usan fibras HMPE, disponibles en varias versiones de armaduras suaves y duras, proveen un rendimiento antibalístico de hasta un 20% mayor que la tecnología original Spectra Shield.
Cuando no se requiere un mayor grado de protección, usando la tecnología más nueva en lugar de la anterior, ayuda a reducir el peso de la armadura hasta en un 10-20%. De acuerdo a Jeff Emery, director de mercadeo global estratégico de Honeywell, los militares norteamericanos y los clientes policiales de la empresa están especificando la nueva tecnología para reemplazar a los materiales usados anteriormente en sus programas de armadura.
Los materiales de armadura Gold Shield®, de Honeywell, usan menos costosas fibras de aramida incorporadas en la construcción unidireccional de la tecnología Shield. "Estamos viendo una demanda significante para armadura en vehículos con nuestro compuesto Gold Shield GV-2016," dijo Emery.
Esta solución puede reducir significantemente el peso del vehículo, con un costo comparable a las soluciones de armadura más viejas y voluminosas, y provee un mayor nivel de protección contra las balas, de acuerdo a Emery.
DSM Dyneema, de Holanda, fabricante de fibras e hilados de polietileno de ultra peso molecular (UHMWPE), ha expandido considerablemente sus capacidades de producción en su planta de Greenville, N.C., en gran parte para suministrar materiales antibalísticos a los militares norteamericanos y a las agencias policiales.
Los nuevos materiales Spectra Shield® II y Gold Shield®, de Honeywell, tienen usos antibalísticos para protección de vehículos y en armaduras personales.
Nuevos materiales
Milliken & Company, de Spartanburg, S.C., contribuye el compuesto termoplástico de polipropileno (PP), modelo Tegris™, al arsenal de tecnologías textiles antibalísticas. La tecnología Tegris está basada en un hilado de cinta PP co-extrusado, con un núcleo muy condensado en medio de capas de polímero de baja fusión.
"Para aplicaciones antibalísticas, las capas de tejido son apiladas, y usando solo presión y calor, las capas exteriores se derriten y fusionan la pila junta en paneles planos y partes moldeadas que tienen muy buenas propiedades contra el impacto", dijo Todd Kleman, de Milliken Performance Fabrics. El compuesto, usado en combinación con metales, cerámica y otros compuestos para armadura dura, permite una reducción de peso considerable en comparación con compuestos rellenados de fibra de vidrio y a un costo menor que los compuestos más caros.
Innegrity LLC, de Simpsonville, S.C., ofrece materiales antibalísticos Innegra™ S, basados en PP, para aplicaciones tanto en armaduras suaves como duras. El Dr. Brian Morin, presidente de la junta directiva de la firma (CEO), dijo que la compañía ha desarrollado soluciones económicas y efectivas, combinando la Innegra S con aramidas y está en el proceso de ensayos de combinación de la fibra Innegra S con fibras UHMWPE.
El Dr. Morin señaló que en los ensayos, los paneles de armadura suave que contienen una mezcla 50/50 de Innegra S y aramida proveen prácticamente el mismo nivel de protección que la aramida sola.
En el caso de armaduras duras, especialmente armadura pesada y de varias pulgadas de espesor, el rendimiento de mezclas que contienen de 25 a un 75% de Innegra S es equivalente o sobrepasa el rendimiento de la aramida sola, reduciendo así los costos y reduciendo también el peso en un 10% a un 20%.
Warwick Mills, de New Ipswich, N.H., diseñador de paquetes antibalísticos, usa Dyneema® y otras fibras de alto desempeño que proven protección y alta resistencia a las balas en armaduras suaves, incorporando su tecnología TurtleSkin® SoftPlate.
Tecnologías en desarrollo
Un intenso trabajo de investigación y desarrollo se está llevando a cabo en el Centro de Investigación y Desarrollo de Natick, Mass., en colaboración con compañías fabricantes de fibras y cerámicas, instituciones académicas y otras entidades, con el fin de desarrollar materiales cada vez más livianos y de mayor desempeño, que puedan mejorar la mobilidad, el desempeño y el confort de los soldados.
"Hay propiedades mecánicas de las fibras que podemos usar para predecir el desempeño de una fibra en un sistema de armadura antes de que e-xista la fibra, y esto se hace en parte sabiendo que algunos fabricantes de fibras tienen una envoltura de procesamiento para el tratamiento de las fibras", declaró Philip Cuniff, ingeniero de investigaciones mecánicas. "Le decimos a los fabricantes de fibras qué tipos de fibras quisiéramos que ellos fabricaran para nosotros, y trabajamos para ganar conocimiento en lo que podría ser una fibra mejor, usando dicho modelo".
En otro proyecto, Natick está trabajando con la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, y la empresa Nanocomp Technologies Inc., de Concord, N.H., para producir nanotubos de carbono largos, (en la gama de milímetros), en forma de hilados y de fajas de no tejidos.
De acuerdo a Nanocomp, estos materiales son 100 veces más fuertes que el acero, extremadamente livianos y seguros, y más fáciles de manejar que los nanotubos de carbono en polvo disponibles comercialmente en la actualidad.
Nanocomp está produciendo actualmente pequeñas cantidades de hilados de nanotubos de carbono y de materiales de fajas de no tejidos en su planta dedicada a la investigación y desarrollo de nuevos productos. Peter Antoinette, CEO de la empresa, dijo que los nuevos materiales tendrán aplicaciones en sistemas compuestos para usos en capas contra impactos, placas, y materiales comprimidos tales como cascos; o en sistemas híbridos compuestos de capas. "Se puede expandir el área que se está protegiendo sin incrementar el peso y sin comprometer la mobilidad", dijo Antoinette.
Antoinette agregó que estos materiales han demostrado un mayor nivel de resistencia a la fractura que los materiales textiles antibalísticos tradicionales; y también son altamente resistentes a la luz ultravioleta, inmunes a la humedad y resistentes a las llamas.
En la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en Raleigh, N.C., fibras de naftalato de polietileno (PEN) de alta tenacidad, se están desarrollando bajo la dirección de los Doctores John Cuculo y Richard Kotek, que muestran un gran potencial para aplicaciones antibalísticas tanto suaves como duras.
Las fibras son hiladas por fusión usando un nuevo proceso y, a 12.5 gramos por denier, se dice que son las fibras de poliéster más fuertes fabricadas hasta la fecha.
De acuerdo al Dr. Mehdi Afshari, profesor asistente de investigación que está trabajando en este proyecto, una muestra híbrida fabricada con un tejido plano de fibras PEN de alta tenacidad y no tejidos hidro-enmarañados, tiene un peso más liviano y muestra un desempeño antibalístico superior que un tejido plano de fibras PEN por sí solo.
La fibra de poliacrilato de cristal líquido Vectran®, fabricada por Kuraray America Inc., de Fort Mill, S.C., no es usada tradicionalmente en aplicaciones antibalísticas. Sin embago, de acuerdo a Bob Knudsen, gerente de ventas y mercadeo de la División Vectran de la firma, ésta está desarrollando una nueva versión de esta fibra de alta resistencia a la rotura y al impacto, para usos militares en armaduras duras.
Noviembre-Diciembre de 2009
Los estándares del Instituto Nacional de Justicia, usados para certificar productos de armaduras antibalísticas, han sido actualizados recientemente para requirir su cumplimiento con parámetros más estrictos, particularmene en relación con la durabilidad de las funciones antibalísticas.
Fibras de óptima calidad, bien estalecidas para uso en balística, incluyendo la aramida y el polietileno de alto módulo (HMPE), están disponibles en versiones cada vez más efectivas, económicas y con un menor peso, para uso tanto en armaduras suaves tales como en chalecos resistentes a las balas, como en armaduras duras, tales como cascos, armaduras, placas de protección del cuerpo, y armaduras para vehículos.
También hay varias innovaciones interesantes que usan materiales recientemente desarrollados o que representan nuevas aplicaciones para fibras establecidas de gran rendimiento, las cuales pueden proveer alternativas a los materiales tradicionales y/o se pueden usar en conjunción con los mismos para mejorar los productos de armadura en varias maneras.
Armaduras suaves para el cuerpo incorporan nuevos materiales de alto desempeño, tales como el Kevlar XP™, de DuPont™, que proveen una mayor resistencia contra las balas y reducen la deformación de la faz posterior.
Materiales establecidos
Los materiales de aramida Kevlar®, de la empresa DuPont, basada en Wilmington, Del., son ofrecidos en varias versiones que protegen contra las balas, los objetos agudos, o una combinación de amenazas. El más reciente es Kevlar XP™, una construcción de tejido plano/laminado que ofrece atributos tanto de tejidos planos como de tecnologías unidireccionales.
"El Kevlar XP detiene una bala dentro de la segunda o tercera capa en un diseño de 11 capas" dijo Jeff Fackler, gerente de mercadeo global de la división de Protección Personal de DuPont. "Su estructura de ligamento, patentada, detiene la bala, y hasta un 15% de reducción en la deformación de la faz posterior viene de la capacidad de absorción de energía de las restantes capas de material".
Menos capas de tejido son necesarias para proveer un buen resultado, lo que resulta en una reducción del peso de hasta un 10% y el potencial de costos reducidos para construir un chaleco.
El Kevlar XP se está utilizando en chalecos suaves resistentes a las balas. Las aplicaciones futuras incluyen armaduras duras tales como armaduras para plataformas, cascos y armaduras personales. "Aunque la tecnología XP fue desarrollada inicialmente para balas, se está desarrollando ahora para controlar fragmentos de proyectiles y otras amenazas", agregó Fackler.
Honeywell International Inc., basada en Morris Township, N.J., reporta que su última generación de materiales compuestos balísticos, Spectra Shield® II, que usan fibras HMPE, disponibles en varias versiones de armaduras suaves y duras, proveen un rendimiento antibalístico de hasta un 20% mayor que la tecnología original Spectra Shield.
Cuando no se requiere un mayor grado de protección, usando la tecnología más nueva en lugar de la anterior, ayuda a reducir el peso de la armadura hasta en un 10-20%. De acuerdo a Jeff Emery, director de mercadeo global estratégico de Honeywell, los militares norteamericanos y los clientes policiales de la empresa están especificando la nueva tecnología para reemplazar a los materiales usados anteriormente en sus programas de armadura.
Los materiales de armadura Gold Shield®, de Honeywell, usan menos costosas fibras de aramida incorporadas en la construcción unidireccional de la tecnología Shield. "Estamos viendo una demanda significante para armadura en vehículos con nuestro compuesto Gold Shield GV-2016," dijo Emery.
Esta solución puede reducir significantemente el peso del vehículo, con un costo comparable a las soluciones de armadura más viejas y voluminosas, y provee un mayor nivel de protección contra las balas, de acuerdo a Emery.
DSM Dyneema, de Holanda, fabricante de fibras e hilados de polietileno de ultra peso molecular (UHMWPE), ha expandido considerablemente sus capacidades de producción en su planta de Greenville, N.C., en gran parte para suministrar materiales antibalísticos a los militares norteamericanos y a las agencias policiales.
Los nuevos materiales Spectra Shield® II y Gold Shield®, de Honeywell, tienen usos antibalísticos para protección de vehículos y en armaduras personales.
Nuevos materiales
Milliken & Company, de Spartanburg, S.C., contribuye el compuesto termoplástico de polipropileno (PP), modelo Tegris™, al arsenal de tecnologías textiles antibalísticas. La tecnología Tegris está basada en un hilado de cinta PP co-extrusado, con un núcleo muy condensado en medio de capas de polímero de baja fusión.
"Para aplicaciones antibalísticas, las capas de tejido son apiladas, y usando solo presión y calor, las capas exteriores se derriten y fusionan la pila junta en paneles planos y partes moldeadas que tienen muy buenas propiedades contra el impacto", dijo Todd Kleman, de Milliken Performance Fabrics. El compuesto, usado en combinación con metales, cerámica y otros compuestos para armadura dura, permite una reducción de peso considerable en comparación con compuestos rellenados de fibra de vidrio y a un costo menor que los compuestos más caros.
Innegrity LLC, de Simpsonville, S.C., ofrece materiales antibalísticos Innegra™ S, basados en PP, para aplicaciones tanto en armaduras suaves como duras. El Dr. Brian Morin, presidente de la junta directiva de la firma (CEO), dijo que la compañía ha desarrollado soluciones económicas y efectivas, combinando la Innegra S con aramidas y está en el proceso de ensayos de combinación de la fibra Innegra S con fibras UHMWPE.
El Dr. Morin señaló que en los ensayos, los paneles de armadura suave que contienen una mezcla 50/50 de Innegra S y aramida proveen prácticamente el mismo nivel de protección que la aramida sola.
En el caso de armaduras duras, especialmente armadura pesada y de varias pulgadas de espesor, el rendimiento de mezclas que contienen de 25 a un 75% de Innegra S es equivalente o sobrepasa el rendimiento de la aramida sola, reduciendo así los costos y reduciendo también el peso en un 10% a un 20%.
Warwick Mills, de New Ipswich, N.H., diseñador de paquetes antibalísticos, usa Dyneema® y otras fibras de alto desempeño que proven protección y alta resistencia a las balas en armaduras suaves, incorporando su tecnología TurtleSkin® SoftPlate.
Tecnologías en desarrollo
Un intenso trabajo de investigación y desarrollo se está llevando a cabo en el Centro de Investigación y Desarrollo de Natick, Mass., en colaboración con compañías fabricantes de fibras y cerámicas, instituciones académicas y otras entidades, con el fin de desarrollar materiales cada vez más livianos y de mayor desempeño, que puedan mejorar la mobilidad, el desempeño y el confort de los soldados.
"Hay propiedades mecánicas de las fibras que podemos usar para predecir el desempeño de una fibra en un sistema de armadura antes de que e-xista la fibra, y esto se hace en parte sabiendo que algunos fabricantes de fibras tienen una envoltura de procesamiento para el tratamiento de las fibras", declaró Philip Cuniff, ingeniero de investigaciones mecánicas. "Le decimos a los fabricantes de fibras qué tipos de fibras quisiéramos que ellos fabricaran para nosotros, y trabajamos para ganar conocimiento en lo que podría ser una fibra mejor, usando dicho modelo".
En otro proyecto, Natick está trabajando con la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, y la empresa Nanocomp Technologies Inc., de Concord, N.H., para producir nanotubos de carbono largos, (en la gama de milímetros), en forma de hilados y de fajas de no tejidos.
De acuerdo a Nanocomp, estos materiales son 100 veces más fuertes que el acero, extremadamente livianos y seguros, y más fáciles de manejar que los nanotubos de carbono en polvo disponibles comercialmente en la actualidad.
Nanocomp está produciendo actualmente pequeñas cantidades de hilados de nanotubos de carbono y de materiales de fajas de no tejidos en su planta dedicada a la investigación y desarrollo de nuevos productos. Peter Antoinette, CEO de la empresa, dijo que los nuevos materiales tendrán aplicaciones en sistemas compuestos para usos en capas contra impactos, placas, y materiales comprimidos tales como cascos; o en sistemas híbridos compuestos de capas. "Se puede expandir el área que se está protegiendo sin incrementar el peso y sin comprometer la mobilidad", dijo Antoinette.
Antoinette agregó que estos materiales han demostrado un mayor nivel de resistencia a la fractura que los materiales textiles antibalísticos tradicionales; y también son altamente resistentes a la luz ultravioleta, inmunes a la humedad y resistentes a las llamas.
En la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en Raleigh, N.C., fibras de naftalato de polietileno (PEN) de alta tenacidad, se están desarrollando bajo la dirección de los Doctores John Cuculo y Richard Kotek, que muestran un gran potencial para aplicaciones antibalísticas tanto suaves como duras.
Las fibras son hiladas por fusión usando un nuevo proceso y, a 12.5 gramos por denier, se dice que son las fibras de poliéster más fuertes fabricadas hasta la fecha.
De acuerdo al Dr. Mehdi Afshari, profesor asistente de investigación que está trabajando en este proyecto, una muestra híbrida fabricada con un tejido plano de fibras PEN de alta tenacidad y no tejidos hidro-enmarañados, tiene un peso más liviano y muestra un desempeño antibalístico superior que un tejido plano de fibras PEN por sí solo.
La fibra de poliacrilato de cristal líquido Vectran®, fabricada por Kuraray America Inc., de Fort Mill, S.C., no es usada tradicionalmente en aplicaciones antibalísticas. Sin embago, de acuerdo a Bob Knudsen, gerente de ventas y mercadeo de la División Vectran de la firma, ésta está desarrollando una nueva versión de esta fibra de alta resistencia a la rotura y al impacto, para usos militares en armaduras duras.
Noviembre-Diciembre de 2009
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