JP2002506966A - 耐貫通性弾道製品 - Google Patents
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Abstract
Description
よる突き刺しに対して必ずしも有効でないことは、よく知られている。この逆も
真実であり、突き刺し耐性の製品は銃弾の脅威に対して必ずしも有効ではない。
本発明は、アイスピックやナイフの突き刺しの脅威、また銃弾の脅威から保身す
るための製品に関する。
号は、特に低線密度を有する織られたアラミドヤ−ンから作った耐突き刺し性構
造体を開示している。
tenacity)のパラ−アミドヤ−ンから織られた織り布層を用いた弾道構
造体を開示している。
5日付の米国特許第5472769号は、編んだアラミドヤ−ン層と金属線のよ
うな材料の弾道そらせ層の組み合わせ物を開示している。
(chainmail)を重合体樹脂に埋め込むことによってナイフ突き刺し耐
性を付与した銃弾及びナイフ耐性の系を記述している。
、及び複数の弾道層を含んでなるナイフやアイスピックの貫通に耐える弾道製品
であって、外表面と内表面を有し且つ複数の密に織られた耐貫通性織り布層が複
数の弾道層より外表面に、即ち貫通の脅威の襲撃面に近く位置する製品に関する
。この柔軟な金属に基づく構造体は製品のどこかに位置し、複数の密に織られた
耐貫通性織り布層は、柔軟な金属に基づく構造体が外表面に存在する場合にはこ
の柔軟な金属に基づく構造体に隣って位置し、そして複数の弾道層は複数の密に
織られた耐貫通性織り布層よりも内表面の近くに位置する。
イフの突き刺しからの保身という「三重の脅威」からの保身を提供するために特
に開発された。警察及び安全保障会社の職員は、突き刺しの脅威と銃弾の脅威の
両方かの保身を同一の保護服で同時に行うことがますます重要になってきている
。ここに本発明者は、耐突き刺し性製品と弾道製品を研究し、これらの製品の組
み合わせに関する驚くべき事実を発見した。
用いなくても、改良されたアイスピックとナイフの突き刺しに耐える新しい構造
体も開発された。
toughness)を有するヤ−ン材料から織られた織り布層を用いて作られ
るが、アイスピックの耐突き刺し性は中でもヤ−ンの線密度(linear d
ensity)と織物の緻密さの関数である。ヤ−ンの線密度が低ければ低いほ
ど、また織物の緻密さが高ければ高いほど、アイスピックの耐突き刺し性は大き
くなる。例えば優秀なアイスピックの耐突き刺し性製品は、少くとも0.75の
織り布緻密さ係数(tightness factor)まで織られた500d
texより小さい線密度を有するアラミドヤ−ンから作られることが知られてい
る。
度に関して与えられた名称である。被覆係数は、織りの幾何性に関し且つ織り布
のヤ−ンによって被覆される織り布の総表面積のパーセントを示す計算値である
。被覆係数を計算するために使用される式は次の通りである[ロ−ド(Lord
)及びモハメド(Mohamed)、織り:ヤ−ンの織り布への変換、141−
143ページ、1982年、メロ−(Merrow)出版より]: dw =織り布の縦糸の幅 df =織り布の横糸の幅 pw =縦糸のピッチ(単位長さ当たりの端部) pf =横糸のピッチ Cw =dw /pw Cf =df /pf
していても、最大被覆係数は全く低いことがありうる。この理由のために、織り
の緻密さの、より有用な指標が「織り布緻密さ係数」と呼ばれる。織り布緻密さ
係数は、被覆係数の関数として、最大の織りの緻密さと比較した織り布の織りの
緻密さの尺度である。
実際の被覆係数0.68を持つ平織りの織り布は0.91の織り布の緻密さ係数
を有するであろう。本発明の実施に対して好適な織りは平織りである。
衝撃エネルギー吸収材料または耐突き刺し性材料の二次層と組合わせて作られる
。衝撃エネルギ−吸収材料または耐突き刺し性材料の二次層は、柔軟な金属に基
づく構造体の性能を補強するために必要であった。衝撃エネルギー吸収材料は、
エネルギー衝撃を劇的に減じる厚さの柔らかい材料、例えば針で孔を開けた(nee
dle-punched)フェルト織物材料または非織物材料例えばゴムもしくは弾性体シー
トもしくはフォームであってよかった。二次突き刺し耐性材料は、付加的な鎖網
または柔軟な樹脂の含浸された高強度繊維の織り布であってもよい。金属に基づ
く構造体と組合わせて使用される材料は、本質的に織り布である場合には高度の
圧縮性か、樹脂が含浸されていた。
性の繊維材料層を用いて作られる。この層はアラミド、ポリアミド、ポリオレフ
ィンの繊維、または銃弾保護のために普通使用される他の繊維を含んでいてよい
。銃弾保護に対する織り布は、一般に比較的高い線密度を有するヤ−ンを使用し
、そして織られている場合には、織りの過酷さに由来するヤ−ン繊維の損傷を回
避するために非常に密な織りを避けることを除いて、織りの緻密さに関してほと
んど考慮しない。
めには、従来指摘されているように、そして米国特許第5472769号に記述
されているように、材料の組合わせで対処されてきた。ここに本発明者は、アイ
スピック、ナイフ、及び銃弾の三重の脅威に対する保身に関して著しい改良を提
供する異なった材料の組み合わせを発見した。
み合わせ物の個々の要素の耐貫通性の合計から予想されるものよりも非常に大き
い良好な銃弾保護及びアイスピックとナイフの耐突き刺し性を示す。本発明の組
み合わせにおける個々の要素は、特別な要素−要素の関係を有する。
ネルギー吸収材料或いはフォームまたは圧縮できるもしくは樹脂の含浸された織
り布の二次層のいずれかを必要としないことが発見された。柔軟な金属に基づく
構造体は、本発明の製品のどこかに位置することができる。典型的には、この構
造体は連結された(interlocked)環または環とプレートの組み合わ
せを含むであろう。金属に基づく構造体は、スチールまたはチタンなどから作る
ことができる。鎖網は、軽く柔軟であり、しかも耐突き刺し性であるべきである
。鎖網に対しては他の特別な必要条件はないけれど、鎖網が金属環から作れてい
る場合には金属環が約1.0−約20mmの直径を有することが好適である。環
を組み立てるために用いるワイヤの直径は0.2−2.0mmの範囲であってよ
い。
線密度を有し、そして好ましくはこれらのヤ−ンの個々のフィラメントが0.2
−2.5dtex、より好ましくは0.7−1.7dtexを有するという高強
度の繊維ヤ−ンから作られる。これらの層はアラミド、ポリアミド、ポリオレフ
ィン、または耐貫通性のために普通使用される他の繊維から作ることができる。
これらの層に対して対して好適な材料はパラ−アラミドヤ−ンである。このヤ−
ンに好適な線密度は100−500dtexであり、これらのヤ−ンは好ましく
は0.75−1.00またはそれ以上、より好ましくは0.95以上の織り布緻
密さ係数まで織られる。密に織られた織り布層は、上述した米国特許第5578
358号に開示されているように、ヤ−ン線密度(dtex)と織り布緻密さ係
数の間に次の関係を有することが最も好ましい: Y>X6.25x10-4+0.69 但し、Y=織り布緻密さ係数及びX=ヤ−ン線密度。
であってよい。この層はアラミド、ポリアミド、ポリオレフィン、または弾道保
護のために普通使用される他の繊維から作ることができる。これらの弾道層に好
適な構造は、50−3000dtexの線密度を有する織られたパラ−アラミド
ヤ−ンである。織られている場合には平織りが好適であるが、他の織り種、例え
ばバスケット織り、サテン(satin)織り、あや織りも使用できる。好適なパラ− アラミドはポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)である。
きい、50g/dtex程度またはそれ以上の靭性、少くとも2.2%及び6%
程度またはそれ以上の破断伸長(elongation)、そして少くとも270g/dte
x及び2000g/dtexまたはそれ以上のモジュラスを示すべきである。本
発明の3つの要素の組み合わせは、これらを、面と面との関係で、所望によりこ
れらの間に他の層材料を介在させまたはさせないで、一緒に配置することによっ
て作られる。3つの要素間に配置できる他の層材料は、例えば耐水性材料、衝撃
防止材料などを含む。すでに述べたように、改良されたアイスピック及びナイフ
突き刺し耐性は、本発明の要素の2つだけを用いても得ることができる。また、
本発明の製品の外表面または襲撃面は、製品の絶対的な外表面または露出された
表面である必要はない。外表面は本発明の製品の外表面であるならば十分である
。同じことは内表面にも当てはまる。「内表面」は本発明の製品の内表面を示す
ものである。
性の合計よりも非常に大きいアイスピック及びナイフの耐突き刺し性を与えるこ
とが発見された。
えるのに対し、他の構成様式では予想外に良好な結果を与えるという発見にある
。本発明の高いナイフの耐突き刺し性は、本発明の製品中において金属に基づく
構造体が他の要素と組あわさっているがゆえに、圧縮できるまたは樹脂の含浸さ
れた補助層を必要としないで、柔軟な金属に基づく構造体によって付与される。
この柔軟な金属に基づく構造体は製品のどこかに位置することができる。本発明
の高いアイスピックの耐突き刺し性は密に織られた織り布層によって付与され、
高いアイスピック突き刺し耐性を具現化するために、密に織られた織り布層は弾
道層よりもアイスピック脅威の襲撃面近くに位置しなければならない。本発明の
高い耐銃弾貫通性は、弾道層が襲撃面に配置できないということを除いて製品の
どこかに位置する弾道層によって与えられる。
つの異なる配置だけが可能なことが理解できる。即ち、外表面または衝撃面から
、(1)金属に基づく構造体、密に織られた層、弾道層;(2)密に織られた層
、弾道層、金属に基づく構造体;及び(3)密に織られた層、金属に基づく構造
体、弾道層。
れる。「dtex]はヤ−ン10000mのg単位での重さとして定義される。
、及び試料の識別をコンピュータに入れる。コンピュータはヤ−ンが破断するに
つれてその負荷−伸長曲線を記録し、次いでその性質を計算する。
1のねじり倍率までねじる。このヤ−ンのねじり倍率(TM)は、 TM=(回転/cm)(dtex)1/2 /30.3として定義される。
件下に引っ張り試験を行う。靭性(破断靭性)、破断伸長、及びモジュラスは、
試験ヤ−ンをインストロン試験機[インストロン・エンジニアリング社(Ins
tron Engineering Corp.,Canton,Mass.)
]で破断することによって決定される。
モジュラスは、ヤ−ンのゲージ長さ25.4cm及び50%歪み/分の伸長速度
を用いて決定する。モジュラスは応力−歪み曲線の1%歪みにおける傾斜から計
算し、1%歪み(絶対)におけるg単位の応力を100倍して試験ヤ−ンの線密
度で割った値に等しい。
ヤ−ン破断点までの応力/歪み曲線の下の面積(A)として決定される。これは
普通平方cm単位で面積を与える面積計を用いて決定される。dtex(D)は
「線密度」で上述した通りである。強固性(To)は、 To=Ax(FSL/CFS)(CHS/CS)(1/D)(1/GL) として計算される。但し、 FSL=フルスケールの負荷(g) CFS=チャ−トのフルスケ−ル(cm) CHS=クロスヘッドの速度(cm/分) CS=チャ−トの速度(cm/分) GL=試験試料のゲージ長さ(cm) 勿論デジタル化した応力/歪みデータを、直接強固性を計算するためにコンピ
ュータに入れてもよい。結果はdN/tex単位のToである。これを1.11
1倍すると、g/デニル単位になる。長さの単位が同一のままであるならば、上
の方程式は、力(FSL)とDに対して選択したものだけによって決まる単位で
Toを計算する。
64cmの、ロックウエル硬度C−42を有するアイスピックを用いて、複数の
織り布層に関して決定される。試験は、H.P.ホワイト・ラブ社(White
Lab.,Inc.)からのHPW試験TP−0400.03(1994年1
1月28日)に従って行われる。試験試料を10%ゼラチン基板上に置き、7.
35kgの重さで、種々の高さから落下するアイスピックにより、試料の貫通が
達成されるまで試験条件下に衝撃を与える。ナイフの耐突き刺し性は、アイスピ
ックの代わりに、片刃で長さ15cm及び幅約2cmの、先端に向かって尖った
ロックウエル硬度C−55を持つ骨切り(boning)ナイフ[ラッセル・ハ
リントン・カットレリ−社(Russell Harrington Cutl
ery,Inc.,Southbridge, Massachusetts)
製]を用いる以外、上述と同じ方法に従って決定される。結果は、突き刺し高さ
でのエネルギーからkg・mを9.81倍することにより突き刺しエネルギー
(ジュール)として報告する。
STD−662eに従って行い、弾道限界(V50)を決定する:試験すべきパ
ネルを、ピンと張りそして試験発射の銃弾に対して垂直に保持するような試料取
り付け具に配置する。発射は重さ124gで9mmの全金属薬莢の短銃弾丸(han
d-gun bullets)であり、異なる速度で発射できる試験銃身から行われる。各パネ
ルに対する最初の発砲は弾道限界(V50)付近と推定される発射速度に対応す
る。最初の発砲が完全にパネルを貫通した場合には、次に約15.5m/秒遅い
発射速度に対応させて発砲し、パネルの部分的(partial)貫通を得る。
一方最初の発砲が無貫通または部分的な貫通であった場合には、次の発砲を、約
15.2m/秒速めた発射速度に対応させて、完全な貫通を得る。1回の部分的
な及び1回の完全な銃弾の貫通を得た後、続いて約15.2m/秒の速度の増減
を行い、パネルに対する弾道限界(V50)を決定するのに十分な発砲を繰り返
す。
との間の差が高々38.1m/秒であるという条件下に、それぞれの最高及び最
小衝撃速度の少くとも3回の等しい数を算数平均して計算される。 対照実施例1−4 これらの対照実施例に対する試験は、アラミド対照ヤ−ンの、種々の密に織ら
れた弾道層を用いて行った。このヤ−ンはE.I.デュポン社から商標ケブラ−
(Kevlar(登録商標))として売られているポリ(p−フェニレンテレフ
タルアミド)である。
dtexのモジュラス、及び3.5%の破断伸長を持つ220dtexのアラミ
ドヤ−ンから、27.5x27.5端/cm及び織り布緻密さ係数0.995の
平織りに織った織り布10層を用いて作った。この要素は1.27kg/m2 の
面積密度を有した(以下「A」として表示)。
、及び3.4%の破断伸長を持つ930dtexのアラミドヤ−ンから、12.
2x12.2端/cm及び織り布緻密さ係数0.925の平織りに織った織り布
18層を用いて作った。この要素は4.00kg/m2 の面積密度を有した(以
下「B」として表示)。
アイスピック及びナイフの突き刺し耐性に対する基礎データを提供するためであ
る。
し性、並びに2つの場合に弾道限界に関して試験した。組み合わせ物は要素を、
面と面を一緒に重ねて作った。試験結果を表に示す。但し、「外表面」は試験に
対する衝撃面を表す。 対照 外表面 内表面 貫通エネルギー(ジュ−ル) 弾道限界V50 実施例 アイスピック ナイフ (m/秒) 1 B なし 0.8 4.5 442 2 A なし 20.1 1.8 − 3 B A 3.7 8.5 − 4 A B 137 8.5 478 試験法に記述した耐貫通性試験に対する試験結果は、ジュール単位の貫通エネ
ルギーで示される。銃弾要素(B)だけの場合にはアイスピックの突き刺しにほ
とんど耐性を示さず、ナイフの突き刺しに対して比較的小さい耐性を示したこと
が特記される。「A」要素だけの場合には、耐アイスピック性がまあまあであっ
たが、耐ナイフ性は非常に小さかった。AとBを組み合わせ、Bを衝撃面として
試験した場合、アイスピック及びナイフの耐性は共に低かった。
は非常に高かった。 実施例5−9 次の実施例に対する試験は、対照実施例1−4と同一の要素A及びBを用い、
更に柔軟な金属に基づく構造体を次のように使用した: C1−各環を通り抜ける直径0.8mmのステンレススチールの4つの溶接し
た環を有し且つ基本重量が3.19kg/m2 である鎖網シート1層。
た環を有し且つ基本重量が4.11kg/m2 である鎖網シート1層。
要素の種々の組み合わせ物を試験した。試験結果を表に示す。但し、「外表面」
は試験に対する衝撃面を表す。 実施 外表面 内部 内表面 貫通エネルギー(ジュ−ル) 弾道限界V50 例 アイスピック ナイフ (m/秒) 5 C1 A B 114 >180 473 6 B C1 A 7.3 54.2 469 7 A C1 B 114 164.7 − 8 C2 A B 128.3 >180 − 9 B C2 A 12.8 137.3 − 対照実施例と比較して、柔軟な金属に基づく構造体はナイフの耐突き刺し性を
大きく改善することが特筆される。しかしながら本発明の1つの具体例の最も重
要な因子並びに最も示唆している事実は、密に織った要素(A)を衝撃面に対し
て銃弾要素(B)よりも近くに位置させる場合に得られる向上したナイフの耐突
き刺し性にある。実施例5及び6、実施例7及び6、そして実施例8及び9を比
較せよ。 実施例10及び11 先に用いたものと同じ要素A及びBを用いて以下の実施例の試験を行った。柔
軟な金属に基づく構造体は次の通りであった: C3−環が各板のかどを通り抜けて一緒に保ち且つ基本重量が4.13kg/
m2 である約2cmx2.5cmx0.1cmのアルミニウム板1層。
を試験した。試験結果を表に示す。但し、「外表面」は試験に対する衝撃面を表
す。 実施例 外表面 内部 内表面 貫通エネルギー(ジュ−ル) アイスピック ナイフ 10 C3 A B >180 >180 11 B C3 A 45.8 173.9 C3が前実施例におけるC1及びC2を用いる同一の配置と比べて、試験した
配置の両方においてアイスピックとナイフの耐突き刺し性の改良を提供する一方
で、ナイフ突き刺し耐性が、密に織った要素(A)が衝撃面に対して銃弾要素
(B)よりも襲撃面近くに位置する配置を用いて最も改良されるということが特
筆される。 対照実施例12及び13並びに実施例14 製品から銃弾要素を省略して改善されたアイスピック及びナイフからの保身を
目指して、次の試験を行った。
耐突き刺し性の織り布層を「A1」と表示する。これは上のAと同一であったが
、織り布10層の代わりに30層を用いて作り、面積密度が3.81kg/m2
であった。
75g/dtexのモジュラス、及び3.4%の破断伸長を持つ930dtex
のアラミドヤ−ンから織ったアラミド繊維のヤ−ンを用いて作った、12.2x
12.2端/cm及び織り布緻密さ係数0.925の平織りの、アラミド織り布
構造を使用した。30層を用い、この成分は6.81kg/m2 の面積密度を有
した(以下「A2」として表示)。
々の組み合わせで試験した。試験結果を下表に示す。 実施例 外表面 内表面 貫通エネルギー(ジュ−ル) アイスピック ナイフ 対照12 A1 なし >180 9.0 対照13 C1 A2 3.7 >180 14 C1 A1 >180 >180 A1がアイスピックの耐突き刺し性を与える一方で、C1とそれほど密に織ら
れていないアラミド織り布層との組み合わせは非常に小さいアイスピックの耐突
き刺し性しか与えないということが特記される。C1及びA1の組み合わせは、
本発明の製品として、アイスピックとナイフの両方に対して著しく良好な耐突き
刺し性を示す。
ら織られ、そして織り布が少くとも0.95の織り布緻密さ係数まで織られてい
ることを特徴とする、密に織られた耐貫通性織り布層の複数を含む、ナイフやア
イスピックの貫通に耐える製品。
Claims (16)
- 【請求項1】 柔軟な金属に基づく構造体、複数の密に織られた耐貫通性織
り布層、及び複数の弾道層を含むナイフやアイスピックの貫通に耐える弾道製品
であって、該製品は外表面と内表面を有し、そして金属に基づく構造体が製品の
どこかに位置し、複数の密に織られた耐貫通性織り布層が外表面に、或いは柔軟
な金属に基づく構造体が外表面に存在する時にはこの柔軟な金属に基づく構造体
に隣って位置し、そして複数の弾道層が複数の密に織られた耐貫通性織り布層よ
りも内表面近くにあることを特徴とする製品。 - 【請求項2】 柔軟な金属に基づく構造体、複数の密に織られた耐貫通性織
り布層、及び複数の弾道層を含むナイフやアイスピックの貫通に耐える弾道製品
であって、該製品は外表面を有し、そして複数の密に織られた耐貫通性織り布層
が複数の弾道層よりも外表面近くに位置することを特徴とする製品。 - 【請求項3】 外表面が貫通の脅威の襲撃面であることを特徴とする請求項
1または2に記載の製品。 - 【請求項4】 密に織られた耐貫通性層が500dtexよりも小さい線密
度を有するアラミドヤ−ンから織られた織り布を含み、そして織り布が少くとも
0.75の織り布緻密さ係数まで織られていることを特徴とする請求項1または
2に記載の製品。 - 【請求項5】 密に織られた耐貫通性層が500dtexよりも小さい線密
度を有するアラミドヤ−ンから織られた織り布を含み、そして織り布が少くとも
0.95の織り布緻密さ係数まで織られていることを特徴とする請求項1または
2に記載の製品。 - 【請求項6】 アラミドヤ−ンがパラ−アラミドヤ−ンであることを特徴と
する請求項4に記載の製品。 - 【請求項7】 耐貫通性層のヤ−ンが100−500dtexの線密度と0
.7−1.7dtexの線密度のフィラメントとを有することを特徴とする請求
項4に記載の製品。 - 【請求項8】 弾道層が、2.2%より大きい破断伸長、270g/dte
xより大きいモジュラス、及び20g/dtexより大きい靭性を示す繊維から
作られることを特徴とする請求項1または2に記載の製品。 - 【請求項9】 弾道層の繊維が50−3000dtexの線密度を有するヤ
−ンであることを特徴とする請求項8に記載の製品。 - 【請求項10】 弾道層のヤ−ンが織られていることを特徴とする請求項9
に記載の製品。 - 【請求項11】 弾道層のヤ−ンが不織であることを特徴とする請求項9に
記載の製品。 - 【請求項12】 弾道層のヤ−ンがパラ−アラミドであることを特徴とする
請求項9に記載の製品。 - 【請求項13】 弾道層のヤ−ンがポリエチレンであることを特徴とする請
求項9に記載の製品。 - 【請求項14】 柔軟な金属に基づく構造体が連結された金属環または金属
板または金属環と板の組み合わせ物を含むことを特徴とする請求項1または2に
記載の製品。 - 【請求項15】 柔軟な金属に基づく構造体、及び500dtexよりも小
さい線密度を有するアラミドヤ−ンから織られ、そして織り布が少くとも0.9
5の織り布緻密さ係数まで織られていることを特徴とする、密に織られた耐貫通
性織り布層の複数を含むナイフやアイスピックの貫通に耐える製品。 - 【請求項16】 柔軟な金属に基づく構造体が連結された金属環または金属
板または金属環と板の組み合わせ物を含むことを特徴とする請求項15に記載の
製品。
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