JP2003300281A

JP2003300281A - 貫通抵抗性に優れた防護素材および防護ユニット

Info

Publication number: JP2003300281A
Application number: JP2002105729A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hayashi; 豊林; Taketoshi Nakayama; 武俊中山; Koji Mori; 幸治森
Original assignee: Komatsu Seiren Co Ltd
Current assignee: Komatsu Seiren Co Ltd
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、鋭利な刃物等による貫通抵抗性に優
れ、かつ柔軟性に優れた防護素材および防護ユニットを
提供せんとするものである。【解決手段】２００μｍ以下の厚さの金属製防護板を複
数枚、積層させて、その積層された厚さが少なくとも７
００μｍ以上であって、その少なくとも片側には高強度
高弾性の繊維布帛が積層された構成を有するものであっ
て、金属製防護板がチタンを主とするチタン合金系であ
って、複数枚、積層させた各金属製防護板の少なくとも
一部を点接着し、一体化したことを含む構造をしたこと
を特徴とする、防護素材および防護ユニット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、鋭利な刃物等によ
る突刺しによる貫通抵抗性に優れ、かつ柔軟性に優れた
防護素材および防護ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】防護素材の一つとして、古くは貫通抵抗
性のある鉄板を所望の形に裁断、接続して構成した防護
素材があげられるが、鉄板の柔軟性がなく、たとえば、
チョッキに使用した時の装着感が非常に悪い。そこで、
貫通抵抗性のある金属板を小さな金属板に分けて柔軟性
を持たせて、装着感を向上したものが提案されている
が、金属板の隙間が弱く、隙間を無くすため隙間部を更
に、金属板で重ねると、重量アップとなり運動性や自由
度が悪くなる。また、高強度繊維の積層物を用いた、た
とえば、アラミド繊維により編んだ布材（以下、アラミ
ド繊維布帛）を所定枚数重ねて構成したものが提案され
ていて、軽量化はされている。これらの繊維布帛の所定
枚数を重ねたものは、ある一点に極度の衝撃を与える
と、その衝撃は重ねて構成された布帛を捻じれながら伝
わることになるが、衝撃を制動して止める効果により、
貫通を阻止することができる。しかしながら、刃物など
の鋭利な先の尖った金属類では簡単に貫通してしまい、
防護素材として、ある一点に極度の衝撃を制動すること
と両方に優れた効果を持ち合わせるものではなかった。

【０００３】さて、上述の課題を解決するために、金属
製の材料と高強度繊維の積層物を組み合せたものも開示
されている。特開平９‐３２５０００号では、チタン合
金系の丸パイプを溶接し、表と裏から高強度繊維で挟持
させたものがあるが、柔軟性や自由度のあるものではな
く、装着感がよいとは言い難い。また、特開平１１‐１
０８５９４号では、積層された高強度繊維の表面または
裏面に配置して、さらに、平面的に複数に分割した（た
とえば、亀甲型に分割する。）チタン合金系の板を備え
たものがあるが、チタン合金系の板を平面的に分割した
ものであって、立体的な積層という構造ではなく、技術
的思想が全く異なり、柔軟性や自由度を確保してるとは
言い難い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋭利な刃物
等による突刺しによる貫通抵抗性に優れ、かつ柔軟性に
優れた防護素材および防護ユニットを提供することを課
題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、２００μｍ以下の厚さの金属製防護板を
複数枚、積層させて、その積層された厚さが少なくとも
７００μｍ以上であって、その少なくとも片側には高強
度高弾性の繊維布帛が積層された構成を有するものであ
って、金属製防護板がチタンを主とするチタン合金系で
あって、複数枚、積層させた各金属製防護板の少なくと
も一部を点接着し、一体化したことを含む構造をしたこ
とを特徴とするものである。さらに、複数枚、積層させ
た金属製防護板と、高強度高弾性の多層構造をした繊維
布帛を接着および／または固定し、一体化したことを含
む構造であり、複数枚、積層させた金属製防護板と高強
度高弾性の多層構造をした繊維布帛を被覆素材により被
覆または、包まれたことを含む構造をしていてもよい、
防護ユニットを趣旨とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳しく説明
する。本発明は金属製防護板を薄板にして、複数枚を立
体的に積層させたものであって、一枚の厚さは２００μ
ｍ以下の厚さであるのが好ましい。また、複数枚を立体
的に積層するが、その積層された厚さが７００μｍ以上
は必要である。一枚の厚さが２００μｍを超えると、柔
軟性が乏しく、自由度に富むものでなくなる。また、そ
の積層された厚さが７００μｍ未満になると鋭利な刃物
等による貫通性に問題が生じる場合もある。したがっ
て、これらの条件を満たすところで積層する枚数は決定
されるが、枚数が増えるごとに工程がひとつは増えるこ
ととなり、生産性やコスト面で不利となる。金属防護板
の材質としては、強度の面からチタンを主とするチタン
合金系のものを使用でき、たとえば、Ｔｉ‐６Ａｌ‐４
Ｖまたは、Ｔｉ‐５Ａｌ‐２．５Ｓｎなどを用いること
ができ、チタンの割合が多いほど好ましく使用される。

【０００７】また、積層された金属防護板は一体化し取
扱しやすくするために、特に、柔軟性や自由度を損なわ
ない程度に金属板の間を、点状や線状あるいは格子状の
接着剤で、または熱プレス等により少なくともその一部
が固定されていても良いものである。積層された金属防
護材は、たとえば、少なくとも片面を布帛やウレタン樹
脂、シリコン樹脂等を付与されたり、さらには、全体を
袋状に包み込みことで、取り扱いしやすいようにしたり
すると、該金属防護板で、たとえば、身体やその他のも
のに傷がつかないようにする目的も達成でき、さらに好
ましい。

【０００８】高強度高弾性の繊維布帛の材質としては、
ある一点に極度の衝撃が加わる場合、重ねて構成された
布帛を捻じれながら伝わることになるが、衝撃を制動し
て止める効果により、貫通を阻止することができるが、
貫通を阻止する防護と金属防護薄板の貫通による切創防
止などの強度面から、たとえば、引張強度が３０ｃＮ／
ｄｔｅｘ以上、引張弾性率が９００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
の繊維布帛であれば、特に限定されるものではないが、
高強度高弾性の繊維布帛として知られているたとえば、
アラミド繊維布帛、ポリベンズオキサゾール(以下、PBO
という。)繊維布帛、超高分子ポリエチレン繊維布帛を
用いるとコンパクトとなりさらに好ましい。高強度高弾
性の繊維布帛が積層されていて、上述の金属防護板との
併用により、貫通抵抗性に優れて、さらに、柔軟性のあ
る素材となり得るもので、この併用なくしては当発明の
課題の解決にはならないものである。特に、PBO繊維布
帛を用いると伸度や強度のバランスも良く、本発明の目
的が達成しやすい。また、繊維布帛の表面はアラミド繊
維布帛やPBO繊維布帛の光劣化を防止するため、さらに
は、補強のために、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリ
エステル樹脂などがコーティグもしくはラミネートされ
ていても良いものである。

【０００９】積層された金属防護板と高強度高弾性の繊
維布帛の間は、固定して取り扱いやすくするために一体
化し、接着剤等で固定されていても良い。接着剤の種類
としては特に限定は無く、積層された金属防護板に高強
度高弾性の繊維布帛が接着できるものであれば特に限定
されないが、接着作業の簡便さから、ウレタン系やポリ
エステル系及びポリアミド系の樹脂からなるホットメル
ト接着剤が好ましく、熱プレスなどで一体化が可能であ
る。また、積層された金属防護板の厚みや種類と、使用
される高強度高弾性繊維布帛の強度や厚みにより、鋭利
な刃物等による貫通抵抗性とある一点に極度の衝撃が加
わる場合の防護に優れた素材として、高強度高弾性の繊
維布帛の必要な積層枚数が決まるのは上述の通りである
が、積層された金属防護板の少なくとも片面に高強度高
弾性繊維布が必要である。

【００１０】一方、貫通抵抗性に優れて、柔軟性のある
素材の機能を充実させるために、積層された金属防護板
と高強度高弾性の繊維布帛を一体化したもの、いわゆる
ユニットとすることは、取り扱いも自由度のあるものと
して好ましい。ユニットとしての固定方法は特に限定さ
れないが、被覆素材で被覆または、包み込む形式が好ま
しい。たとえば、包帯形式、袋状に入れる形式などで、
ユニットとして取り扱いできれば、接着や縫製すること
も簡単である。また、被覆素材に防水加工、汚れ防止加
工等の機能を付与したものを用いることで、ユニット内
の水の浸入を防いだり、汚れの防止の効果をも期待でき
る。

【００１１】かかる防護素材または防護ユニットは、非
常に軽量で柔軟であり、たとえば、持ち運びができる曲
面のある防護板、ブリーフケース、傘、手袋、カーテン
類、テント類、乗用車のパネルやシートカバーなど、建
築用途としては施工が簡単である防護壁用としても使用
できる。さらには従来からのチョッキ形状はもちろん、
身体の曲面に対して自由度に富むものであるので、上衣
（ジャケット及びこれに類するもの、レインコート及び
これに類するもの）、中衣（ベスト、エプロン及びこれ
に類するもの）、インナー（シャツ・Tシャツ及びこれ
に類するもの）、帽子（ヘルメット及びこれに類するも
の）など装着性に優れた防護素材または防護ユニットと
して、応用範囲の広いものである。

【００１２】

【実施例】次に実施例により、本発明をさらに詳しく説
明するが、上述した構造や形態であれば、実施例に限定
されるものではない。なお、実施例中における特性、評
価は、下記の方法により求めた。貫通抵抗性の評価＊アイスピックによる貫通抵抗性の評価アイスピックによる貫通抵抗性の評価方法は、図１の２
５ジュールアイスピック落下試験機にて貫通した長さを
測定した。重量２．５５ｋｇの貫通性ユニットの落下面
方向にアイスピックを向けて、１００ｃｍの高さから自
然落下させて、落下面には試験素材（防護素材）と、そ
の真下には粘土が置いてあり、貫通状態を確認する。＊鋭利な刃物による貫通抵抗性の評価出刃包丁（刃渡り１５ｃｍ）による貫通抵抗性の評価方
法は、図１の２５ジュールアイスピック落下試験機に
て、アイスピックを出刃包丁に替えて、貫通した長さを
測定した。重量２．５５ｋｇの貫通性ユニットの落下面
方向に出刃包丁を向けて、１００ｃｍの高さから自然落
下させて、落下面には試験素材（防護素材）と、その真
下には粘土が置いてあり、貫通状態を確認する。＊衝撃性の評価ある一点に極度の衝撃が加わる場合、重ねて構成された
布帛を捻じれながら前進することになるが、衝撃を制動
して止める効果を示す評価方法は、図１の２５ジュール
アイスピック落下試験機にて貫通状態を確認するした長
さを測定した。重量２．５ｋｇの貫通性ユニットの落下
面方向にアイスピックを向けて、１００ｃｍの高さから
自然落下させて、落下面には試験素材（防護素材）と、
その真下には粘土が置いてあり落下の衝撃による粘度層
のくぼみを測定した。くぼみ深さが、１ｃｍ未満は〇、
１ｃｍ以上２ｃｍ未満は△の評価とし、貫通状態を確認
する。

【００１３】実施例１総繊度が２５０デニール、フィラメント、引張り度が３
７ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張弾性率が１１５０ｃＮ／ｄｔｅ
ｘで、伸度が５％からなるPBO繊維布帛にポリウレタン
樹脂１００重量％、MEK溶剤６０重量％からなるポリウ
レタン樹脂液を用い、ドライ後の厚さ２０μm になるよ
うに離型紙上にコンマコーティングし、１２０℃で３分
間熱処理し、樹脂皮膜を得た。ついで、２液ポリウレタ
ン樹脂３０重量％、架橋剤イソシアネート１２重量％、
MEK溶剤５８重量％を厚さ１５μｍになるように金属樹
脂皮膜の上にコンマコーティングし、１２０℃で３分間
熱処理して、１２０℃で４ｋｇ／ｃｍ２圧力にてニップ
しラミネート加工品を得た。得られたラミネート加工品
を６０℃に加温した部屋に２４時間入れて、エージィン
グを行い、接着剤の硬化を十分行った後、離型紙からラ
ミネート加工品を剥離した。次に、シリコン離型紙上に
ポリウレタンホットメルト樹脂（mp１２０℃）の樹脂溶
液をドライ後の厚さ４０μm になるようにシリコン離型
紙上にコンマコーティングし、１２０℃で３分間熱処理
し、先に得たラミネート加工品の裏面側とドライラミネ
ートする事で、樹脂皮膜と裏面ホットメルト樹脂層のあ
るPBO繊維布帛を得た。この布帛を下記の積層された金
属防護材を被覆するようにして、使用した。金属防護材
は、一枚の厚さが１３０μｍチタン合金（Ｔｉ‐６Ａｌ
‐４Ｖ）の薄板６枚を積層させ、その両面を上記で作成
したPBO繊維布帛で挟持させて、熱プレスにて積層され
た金属防護材と接合し、防護素材を得た。このものを、
鋭利な刃物等による貫通抵抗性の評価および衝撃性の評
価を行い、評価結果を表１に示す。

【００１４】実施例２実施例１と同様のチタン合金の薄板を６枚積層させ、そ
の後部にのみ、実施例１と同様のPBO繊維布帛１３枚を
重ねて、被覆した後、被覆材の内側のホットメルト剤と
熱プレスにて積層された金属防護材と接合し、防護素材
を得た。このものを、鋭利な刃物等による貫通抵抗性の
評価および衝撃性の評価を行い、評価結果を表１に示
す。

【００１５】比較例１実施例１と同様のチタン合金であって、厚さが１０００
μmの一枚板を用意した。このものを、鋭利な刃物等に
よる貫通抵抗性の評価および衝撃性の評価を行い、評価
結果を表１に示す。なお、チタン合金１０００μｍの１
枚板は、実施例１のものに比べ、柔軟性は全く無かっ
た。

【００１６】比較例２実施例１と同様のPBO繊維布帛１９枚を積層させた。こ
のものを、鋭利な刃物等による貫通抵抗性の評価および
衝撃性の評価を行い、評価結果を表１に示す。

【表１】

【００１７】評価結果チタン合金薄板を含む、実施例１、実施例２および比較
例１は優れた貫通抵抗性があり、チタン合金を含まない
比較例２では貫通抵抗性を得ることはできなかった。チ
タン合金の存在の有無が貫通抵抗性の有無であることが
判明する。衝撃性および柔軟性は、実施例１、実施例２
および比較例２において得ることができ、緩衝材として
の効果も大きいことが判明する。実施例１、実施例２の
ようにチタン合金薄板とPBO布帛の積層の併用により、
課題の解決になりことが判明する。

【図面の簡単な説明】

【図１】貫通性および衝撃性の評価方法の装置２５ジュールアイスピック落下試験試験機を示した説明
図である。（小松精練株式会社製）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3B011 AA01 AB04 AC04 4F100 AB01A AB01D AB21A AB21D AB31A AB31D AK47 BA03 BA05 BA10B BA10C BA32 CB00 DG11B DG11C GB72 JK01B JK01C JK07B JK07C

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２００μｍ以下の厚さの金属製防護板を複
数枚、積層させて、その積層された厚さが少なくとも７
００μｍ以上であって、その少なくとも片側には高強度
高弾性の繊維布帛が積層された構成を有することを特徴
とする柔軟性のある防護素材。
【請求項２】金属製防護板がチタンを主とするチタン合
金系であって、複数枚、積層させた各金属製防護板の少
なくとも一部を点接着し、一体化したことを含む構造を
特徴とする請求項１に記載の防護素材。
【請求項３】複数枚、積層させた金属製防護板と、高強
度高弾性の多層構造をした繊維布帛を接着および／また
は固定し、一体化したことを含む構造を特徴とする請求
項１〜２に記載の防護ユニット。
【請求項４】複数枚、積層させた金属製防護板と高強度
高弾性の多層構造をした繊維布帛を被覆素材により被覆
または、包まれたことを含む構造を特徴とする請求項１
〜３に記載の防護ユニット。