JP2000212808A

JP2000212808A - 防護材料

Info

Publication number: JP2000212808A
Application number: JP11010671A
Authority: JP
Inventors: Hajime Izawa; 一伊澤; Sadamitsu Murayama; 定光村山
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: JP3634652B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アイスピックや釘のように先端が鋭利で突き
刺し貫通性に優れるもの、又は、登山ナイフや出刃包
丁、日本刀のような刃物による突き刺し抵抗性や切創に
対する抵抗性が大で、且つ、衣料として用いることが容
易にできる柔軟性と強度を併せ持つ防護材料を提案する
こと。【解決手段】合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材
料からなる布帛状物に硬質無機物粒子を含有させた防護
材料であって、特に該硬質無機物粒子として、そのヌー
プ硬度が５００ｇｋｆ／ｍｍ²以上であるものを使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防護材料に関し、
さらに詳しくは、アイスピック、刃物等の鋭利な武器か
ら身体を守るための防護服等に使用する防護材料に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、先端の鋭利なアイスピックや
登山用ナイフのような鋭利な刃物などから身体を保護す
るための防護服等には部分的に特殊な防護材料が使用さ
れている。このような防護材料としては、様々な素材、
形態のものが知られているが、一般的には、鉄板、チタ
ン板、ステンレス板、セラミック板等が多用されてい
る。

【０００３】しかし、これらの材料は比重が大きい上
に、十分な防護性能を得るためには相当程度の厚みが必
要であるため、非常に重くなる欠点を有している。ま
た、衣服としての着用を考えた場合、全く柔軟性がない
ため、衣料としての使用には種々の制限（使用する個所
の制限等）や着用時の不都合がある。一方、セラミック
板の場合には、金属板と比べれば軽量であるものの、そ
れでもまだかなり重いだけでなく、柔軟性もないために
着心地に劣るという問題点を有している。

【０００４】このような問題を解消するために、ポリカ
ーボネート樹脂やナイロン樹脂等の樹脂板を用いる方法
も提案されているが、十分な防護性能を得るためには、
前記の鉄板、チタン板、ステンレス板、セラミック板等
に比べてより厚い厚みが必要となり、やはり厚みが厚く
なる結果、重量の点でも、柔軟性の点でも、満足のいく
ものとはなり得ない。また、このような樹脂製の防護材
料には、柔軟性を改良する目的で、小さな樹脂ピースを
緻密に組み合わせて作成する方法も提案されているが、
このような防護材料は、柔軟性は改善されてもまだその
防護性能のレベルは満足できるまでには到達しておら
ず、特に、ピースとピースの間に刃やアイスピックなど
の先端が入ったときの防護性能が極端に低くなるという
重大な欠点を有している。

【０００５】また、特開平９−２２９５９８号公報に
は、金属板や樹脂板を布帛で被覆する防護材料も提案さ
れているが、これも柔軟性は改良されているが、防護性
能及び重量の低減の点では前記の鉄板、チタン板、ステ
ンレス板、セラミック板、及び、樹脂板の場合と同様の
理由で問題点がある。

【０００６】一方、柔軟性に優れている着心地の良好な
防護材料として、近年高強力繊維からなる布帛、特に、
繊維配列シート等の高強力繊維不織布が提案され、ある
程度の防護性能が得られてはいる。しかし、この高強力
繊維の不織布単独では、実用上の防護性能はまだ不十分
であるため、前記のような各種硬質材料と組合わせたり
（例えば、特開昭６３−２６７８９８号公報）、金属加
工を施したり、あるいは高強力繊維不織布を多数枚積層
して使用する方法等が提案されている。

【０００７】しかし前述のように、硬質材料と組合わせ
たり、金属加工を施す方法では、繊維布帛が有する柔軟
性の特性が損なわれるため、着心地が悪化するという問
題がある。また、満足な防護性能を得るために高強力繊
維不織布を多枚数積層したり、目付の極めて大きな不織
布を用いる方法では、厚さが厚くなるためやはり着心地
感が悪化するという問題がある。

【０００８】このような柔軟性の問題をより低減した高
強力繊維の不織布を使用した防護材料の防護性能を改良
する別の方法として、該不織布にエポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性、若しく
は、熱硬化性の樹脂を含浸、若しくは、被覆する方法が
提案されている（例えば、特開昭６１−２１５７０３号
公報、実開平３−１０４６９２号公報、特公平５−５８
４４９号公報等）。しかし、これらの防護材料は、十分
な防護性能を発現させるまで含浸又は被覆すると前記樹
脂板と同等の硬さになり、やはり着心地の点でまだ満足
できるレベルには到達していない。

【０００９】また、特開平１０−８３６３号公報には、
アラミド繊維不織布にロジンを付着させることで、柔軟
性に富み、着用時の着心地感が優れていると共に、アイ
スピックや刃物に対して良好な防護性能を有する材料が
提案されている。確かにこの材料は、柔軟性は認められ
るが、防護性能、又は、軽量化の点では両方を同時に満
足させるレベルに至っていない。

【００１０】すなわち、具体的に説明すると、ナイフ類
での１００Ｋｇｆ以上に及ぶ突き刺し力が加わる場合
に、それに耐えられる防護性能を与えようとすると生地
の厚みが５ｃｍ以上、１ｍ²当りの重量が１０Ｋｇ以上
になり、柔軟性も失われ、衣料として用いることは困難
である。言い換えれば、これらの材料は、厚み当りの防
護性能や重量当りの防護性能が不十分なレベルにあり、
これを補うためには衣料としての使用が困難なほどの積
層が必要であった。また、ロジンを付与する加工は、繊
維と刃物、及び、繊維同士の摩擦力を向上させることに
より刃物の侵入を防ぎ、防護性能の向上に効果がある
が、しかし、ロジンの付与により繊維自体を刃物の切創
から防ぐことはできない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アイスピッ
クや釘のように先端が鋭利で突き刺し貫通性に優れるも
の、又は、登山ナイフや出刃包丁、日本刀のような刃物
による突き刺し抵抗性や切創に対する抵抗性が大で、且
つ、衣料として用いることが容易にできる柔軟性と強度
を併せ持つ防護材料を提案することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、合成樹脂製の
シート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物に硬質無
機物粒子を含有させた防護材料であって、該硬質無機物
粒子のヌープ硬度が５００ｇｋｆ／ｍｍ²以上であるこ
とを特徴とする防護材料にある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の防護材料は、そのベース材料に合成樹脂製のシ
ート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物を使用する
が、この合成樹脂製シート状物とは、合成樹脂をシート
状に成型加工したものであり、合成樹脂の種類は特には
限定されない。また、該成形方法も溶融押出し延伸法や
ラミネート法、射出成形法、又は、連続する繊維を絡ま
せて交絡点を接合して網目構造としたものが例示され、
その他公知の方法が任意に採用できる。

【００１４】また、繊維からなる布帛状物とは、繊維か
ら構成される織編物、不織布などが例示され、かかる繊
維材料には、ポリエステル、ナイロン、アラミドなどの
有機高分子材料のみならず、金属繊維、セラミック繊維
等の無機材料が使用されてもよい。これらの布帛状物
は、公知の方法を任意に採用して作成される。

【００１５】次に、本発明に使用する硬質無機物粒子と
は、ダイヤ、アルミナ、ガーネット、炭化珪素などのセ
ラミック類等を主成分とする粒子である。これらはヌー
プ硬度としては、３０ｋｇｆ／ｍｍ²以上を有するもの
であるが、本発明で使用する硬質無機物粒子は、そのヌ
ープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ²以上である必要があ
り、さらに好ましくは、１０００ｋｇｆ／ｍｍ²以上で
あるものを使用するのがよい。このヌープ硬度が、５０
０ｋｇｆ／ｍｍ²未満では、突き刺す刃物類の種類によ
っては、突き刺し刃物類との接触の際に硬質無機物粒子
自体が容易に破壊してしまい、突き刺し刃物類に与える
ダメージが不十分で、結果として充分な防護性能が得ら
れない場合があるので好ましくない。

【００１６】さらに、このような硬質無機物粒子は、エ
ッジ（角）を持っている方が刃物突き刺しの際に刃物と
の接触抵抗が大となるため好ましく、そのため該硬質無
機物粒子は、粉砕粒であることが球状粒であるものより
好ましい。このような硬質無機物粒子の好適な例として
は、研磨材料として用いられる砥粒を挙げることができ
る。

【００１７】また、該硬質無機物粒子の大きさ（粒子
径）は、５０μｍ以上であることが好ましく、さらに好
ましくは、１００μｍ以上である。該粒子径が、５０μ
ｍ未満であると、硬質無機物粒子は固定されていてもわ
ずかな動きは可能であるために、その動く距離よりも硬
質無機物粒子の大きさが小さくなる場合が多くなり、突
き刺し刃物類の接触によるエネルギー吸収、突き刺し刃
物類に与えるダメージが大きくならない場合がある。

【００１８】また、該硬質無機物粒子の含有量として
は、合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材料からなる
布帛状物１ｃｍ³に対して、０．０１ｃｍ³／ｃｍ³以上
を含有させることが好ましく、さらに好ましくは、０．
０２ｃｍ³／ｃｍ³以上である。該含有量が０．０１ｃｍ
³／ｃｍ³未満であると刃物突き刺しの際の硬質無機物粒
子の刃物との接触は少なくなり、防護性能が不十分とな
る場合がある。

【００１９】該硬質無機物粒子は、合成樹脂製シート状
物や繊維からなる布帛状物の面方向に平均的に分布して
いることが防護性能の向上の点で好ましい。また、面と
垂直な方向（厚み方向）に関しては、平均的に分布して
いるものは柔軟性の点で好ましいが、柔軟性が損なわれ
ない範囲で集中して分布していてもよい。

【００２０】このような硬質無機物粒子を前記の合成樹
脂製シート状物や繊維からなる布帛状物に含有させる方
法は、シート状物成形の際に材料中に練り込むものが最
も単純であるが、次のようにしてもよい。すなわち、予
め、合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物にフ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン
樹脂などの接着剤をコーティング法、パディング法など
の公知の方法で付着させた後、該硬質無機物粒子を落下
塗装、若しくは、静電塗装し、必要に応じてその後、乾
燥やキュアリング処理を施すことにより得られる。

【００２１】該硬質無機物粒子を含有させた後の合成樹
脂製シート状物や繊維からなる布帛状物、すなわち、防
護材料としては、厚さ：１ｍｍ当りの剛軟度（ガーレ
法）が３００００ｍｇｆ以下で、且つ、厚さ１ｍｍ当り
の破裂強さ（ミューレン形法）が６０ｋｇｆ／ｃｍ²以
上の性能を有するものであることが望ましい。該厚さ１
ｍｍ当りの剛軟度（ガーレ法）が３００００ｍｇｆを超
えると、厚さ１ｍｍ当りの破裂強さ（ミューレン形法）
が６０ｋｇｆ／ｃｍ²以上であってもアイスピックや刃
物によって突き刺された際に、あるいは、刃物を押し付
けられて切創された際に、突き刺し部あるいは押し付け
部の近傍が突き刺しあるいは押し付け方向へ動く（凹
む）ことができず、より破れ易く（裂け易く）なり、結
果として所望の防護性能が得られない場合がある。ま
た、厚さ１ｍｍ当りの破裂強さ（ミューレン形法）が６
０ｋｇｆ／ｃｍ²未満であると、厚さ１ｍｍ当りの剛軟
度（ガーレ法）が３００００ｍｇｆ以下であっても、ア
イスピックや刃物による突き刺された際、あるいは、刃
物を押し付けられての切創により容易に破壊されるため
所望の防護性能を得ることができない場合がある。

【００２２】

【発明の効果】このように本発明の防護材料は、合成樹
脂製シート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物に硬
質無機物粒子を含有させたものであるため、防護性能を
発揮する。特に、該硬質無機物粒子には、ヌープ硬度が
５００ｋｇｆ／ｍｍ²以上のものを使用するために、ア
イスピックや釘のように先端が鋭利で突き刺し貫通性に
優れるもの、又は、登山ナイフや出刃包丁、日本刀のよ
うな刃物による突き刺し抵抗性や切創に対する抵抗性が
大であり、且つ、ベース材料に合成樹脂製シート状物、
又は、繊維材料からなる布帛状物を用いるために衣料と
して用いることが容易な柔軟性と強度を併せ持つ防護材
料を提供することができる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。なお、実施例で使用した試験片の作成方法、評価方
法は下記の通りである。

【００２４】（１）防護性能測定用サンプルの作成＜サンプルナンバー１〜７＞パラ系アラミド繊維（帝人
株式会社製、テクノーラ）からなる紡績糸で作成した織
物（目付：３６０ｇ／ｍ²、厚み：０．９ｍｍ）に、ド
クターナイフによってウレタン溶液（大日本インキ製、
溶剤系ウレタン「クリスボンＡＤ−８６５ＨＶ」、固形
分濃度：５０％）を乾燥後のコート量が２００ｇ／ｍ²
となるようにコーティングし、硬質無機物粒子として、
α−アルミナを表１に示す粒度（粒子径）のものを使用
し、表１に示す含有量となるように一様に付着させ、次
いで、１２０℃の温度の乾燥機に１５分間入れて溶剤を
除去した。これを測定するのに適した大きさにカット
し、５枚を積層してサンプルを作成した。

【００２５】＜サンプルナンバー８＞硬質無機物粒子と
して、ＳｉＣ（炭化珪素）を用いる以外は、サンプルナ
ンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒
度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサ
ンプルを作成した。

【００２６】＜サンプルナンバー９＞硬質無機物粒子と
して、ＺｒＯ（酸化ジルコニウム）を用いる以外は、サ
ンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物
粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積
層してサンプルを作成した。

【００２７】＜サンプルナンバー１０＞硬質無機物粒子
として、ＣａＦ₂（弗化カルシウム）を用いる以外は、
サンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機
物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を
積層してサンプルを作成した。

【００２８】＜サンプルナンバー１１＞硬質無機物粒子
は付着させず、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同
様にして作成し、５枚を積層してサンプルを作成した。

【００２９】＜サンプルナンバー１２＞サンプルナンバ
ー１〜７に使用したベース材料の織物のみをサンプルと
して用いた。積層枚数は同じく５枚であった。

【００３０】＜サンプルナンバー１３＞ポリエステル繊
維（帝人株式会社製、ポリエチレンテレフタレート）か
らなる紡績糸で作成した織物（目付：３６０ｇ／ｍ²、
厚み：０．９ｍｍ）を用い、それ以外はサンプルナンバ
ー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、
及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプ
ルを作成した。

【００３１】＜サンプルナンバー１４＞パラ系アラミド
繊維（帝人株式会社製、テクノーラ）からなるカットフ
ァイバーを用いて作成した紙（坪量：８０ｇ／ｍ²、厚
み：０．２ｍｍ）を用い、それ以外はサンプルナンバー
１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及
び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプル
を作成した。

【００３２】＜サンプルナンバー１５＞サンプルナンバ
ー１〜７において、ウレタン溶液のコート量を１．５倍
に増やしてコーティングし、それ以外はサンプルナンバ
ー１〜７と同様にしてサンプルを作成し（硬質無機物粒
子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層
してサンプルを作成した。

【００３３】＜サンプルナンバー１６＞ウレタン溶液
（大日本インキ製、溶剤系ウレタン「クリスボンＮＹＴ
−１８」、固形分濃度：２５％）に硬質無機物粒子とし
てのα−アルミナ（表１に示す粒度のもの）を表１に示
す含有量となるように加え一様に混合したものを離型紙
上にコートした。次いで、１２０℃の温度で１５分間乾
燥器に入れて溶剤を除去した。該離型紙から硬質無機物
粒子を含有する層を剥がして、これを測定するのに適し
た大きさにカットし、５枚を積層してサンプルを作成し
た。

【００３４】＜サンプルナンバー１７＞サンプルナンバ
ー１６で使用したウレタン溶液に硬質無機物粒子を混入
せず、それ以外はサンプルナンバー１６と同様にしてサ
ンプルを作成し、５枚を積層してサンプルを作成した。

【００３５】（２）生地の剛軟度測定方法ＪＩＳＬ１０９６に従い、ガーレ法によって測定し
た。

【００３６】（３）生地の破裂強度測定方法ＪＩＳＬ１０９６に従い、ミューレン形法によって測
定した。

【００３７】（４）防護性能評価方法十分な量の粘土層（２０×２０×１０ｃｍ（縦×横×高
さ）、上面が平坦な工作用油粘土）の上面に、サンプル
生地を置く。一方、引張圧縮試験機（株式会社インテス
コ製、タイプ２００５）のロードセルの下部にアイスピ
ック（株式会社高久産業製）、又は、出刃包丁（株式会
社マサヒロ製「特上出刃１８０ｍｍ」）を下向きに固定
する。アイスピック、又は、出刃包丁の先端がサンプル
の上部約５ｍｍとなるようにクロスヘッドの高さを調整
し、ついで、２ｍｍ／分のクロスヘッド速度で圧縮動作
を開始する。防護性能は、アイスピック、又は、出刃包
丁がサンプルを全て貫通した時までに示した抵抗力（ｋ
ｇｆ）の最大値で表示した。したがって、この値は測定
サンプルの抵抗力の実測であり、さらに、サンプルの厚
みで割った単位厚み当りの抵抗力も算出する。各サンプ
ルごとに算定して、両方の値が高い方が防護性能が高い
と判断することができる。

【００３８】［実施例１〜５］サンプルナンバー１〜５
を用いて作成した防護材料は、表１に示すような重量
（ｇ／ｍ²）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。こ
れらの防護材料を前記の方法に従って評価した。評価結
果を表１に示す。

【００３９】［比較例１〜２］サンプルナンバー６〜７
を用いて作成した防護材料は、表１に示すような重量
（ｇ／ｍ²）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。こ
れらの防護材料を前記の方法に従って評価した。評価結
果を表１に併せて示す。

【００４０】［実施例６〜７］サンプルナンバー８〜９
を用いて作成した防護材料は、表１の示すように重量
（ｇ／ｍ²）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。こ
れらの防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価
結果を表１に併せて示す。

【００４１】［比較例３〜５］サンプルナンバー１０〜
１２を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重
量（ｇ／ｍ²）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。
この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結
果を表２に併せて示す。

【００４２】［実施例８］サンプルナンバー１３を用い
て作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ
²）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材
料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に
併せて示す。

【００４３】［実施例９］サンプルナンバー１４を用い
て作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ
²）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材
料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に
併せて示す。

【００４４】［実施例１０］サンプルナンバー１５を用
いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／
ｍ²）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護
材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２
に併せて示す。

【００４５】［比較例６〜７］サンプルナンバー１６〜
１７を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重
量（ｇ／ｍ²）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。
この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結
果を表２に併せて示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】表１、及び表２に示す通り、実施例１〜５
では、優れた突刺し抵抗力が得られたが、比較例１で
は、硬質無機物粒子の含有量が低く充分な突刺し抵抗力
が得られなかった。また、比較例２では、硬質無機物粒
子の粒子径が小さく充分な突刺し抵抗力が得られなかっ
た。実施例６〜７では、硬質無機物粒子に炭化珪素、酸
化ジルコニウムを用いたものであるが、実施例６では充
分な突刺し抵抗力が得られ、実施例７でも使用可能な水
準の突刺し抵抗力が得られた。

【００４９】比較例３では、硬質無機物粒子に弗化カル
シウムを使用したものであるが、弗化カルシウムはヌー
プ硬度が低く充分な突刺し抵抗力が得られなかった。ま
た、硬質無機物粒子を全く使用しなかった比較例４、及
び、比較例５では、充分な突刺し抵抗力が得られなかっ
た。

【００５０】実施例８は、ベース材料にポリエステル繊
維の織物を使用したものであるが、充分な突刺し抵抗力
が得られた。実施例９では、ベース材料にアラミド繊維
の紙を用いたものであるが、突刺し抵抗力の絶対値はや
や低いが、１ｍｍ当りの換算値は高く、さらに、厚さも
厚くすることができるので、積層枚数を増やせば防護材
料として使用可能である。また、実施例１０では、ウレ
タンコート量を増加させたものであるが、充分な突刺し
抵抗力が得られた。

【００５１】比較例６では、硬質無機物粒子を含むウレ
タン層のみを用いたものであり、また、比較例７は、硬
質無機物粒子を含まないウレタン層のみを使用したもの
であるが、比較例６〜７は、いずれも充分な突刺し抵抗
力を得ることができなかった。

【００５２】なお、表１、及び表２において、剛軟度の
欄に示した値は、経緯方向で測定し、高い方の値を示し
た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3B011 AA01 AA05 AB04 AC04 4G076 AA02 CA26 CA40 DA30 FA02 4L031 AB31 BA05 BA06 BA09 BA19 CA08 DA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材
料からなる布帛状物に硬質無機物粒子を含有させた防護
材料であって、該硬質無機物粒子のヌープ硬度が５００
ｋｇｆ／ｍｍ²以上であることを特徴とする防護材料。
【請求項２】硬質無機物粒子の粒子径が、５０μｍ以
上である請求項１に記載された防護材料。
【請求項３】硬質無機物粒子の含有量が、合成樹脂製
のシート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物１ｃｍ
³に対して、０．０１ｃｍ³／ｃｍ³以上である請求項
１、又は、請求項２に記載された防護材料。
【請求項４】硬質無機物粒子が、エッジを有する形状
である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載された
防護材料。
【請求項５】硬質無機物粒子を含有させた防護材料の
厚さ１ｍｍ当りの剛軟度が、３００００ｍｇｆ以下、且
つ、厚さ１ｍｍ当りの破裂強度が６０ｋｇｆ／ｃｍ²以
上である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載され
た防護材料。