JP2004284874A

JP2004284874A - 衝撃吸収部材

Info

Publication number: JP2004284874A
Application number: JP2003078632A
Authority: JP
Inventors: Tatsuyuki Nakaoka; 達行中岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP4454241B2

Abstract

【課題】防弾性等の衝撃吸収性に優れた衝撃吸収部材を提供する。
【解決手段】セラミックスからなる長尺状の芯材２と、芯材２の外周を被覆し芯材２とは異なる組成の被覆層３とからなる複合繊維体４を複数本シート状に集束したシート状集束体５して複数枚積層した複合構造体６を衝撃吸収部材１として用いる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃吸収部材に関し、特に軽量、高硬度、高強度なセラミックスを具備し、かつ衝撃吸収性に優れた複合構造体からなる衝撃吸収部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
拳銃と違って、ライフルや小銃は弾丸の貫通力が格段に高いため、従来の様な高強度繊維を補強材としたＦＲＰでは、通常の構成では耐弾できない。そのためＦＲＰの表面に金属を積層したり、金属単体としたり、あるいは金属に代えて板状セラミックスをＦＲＰの表面に貼り合わせた構造の耐弾板が用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、金属では比重が大きくライフル弾を耐弾させるための性能を得ようとすると重量の面で重くなり、例えば個人装具となる防弾チョッキに応用する場合には着用者にとって極めて負荷の大きいものであった。そこで、例えば、特許文献１では、より軽量で耐弾効率のよい超高強度繊維を補強材としたＦＲＰの着弾側に小さなセラミックスタイルを隙間なく敷き詰めた防弾部材が提案され、また同文献では割れやすいタイルの接合部分、すなわちタイルの角部の厚みを厚くして補強することが提案されている。
【０００４】
一方、特許文献２には第１のセラミックスからなる長尺状の芯材の外周に第２のセラミックスからなる被覆層を配した複合繊維体を複数本集束してロッド状とした複合構造体が記載され、セラミックスの突発的な破壊を防止できることが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３２６８６１号公報
【特許文献２】
米国特許第５６４５７８１号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のセラミックタイルを並べた防弾部材では接合部分が強化されて入るものの、全体としてセラミックタイル自体の極めて割れやすい性質は改善されず、一度着弾した部分は壊れてしまうので防弾性が不完全であったり、または着弾する以前の取り扱いによって割れてしまう恐れがあり、しかも部分的に厚みが異なるために構造部材として性能や取り扱いに不具合をきたす場合があった。また、この割れやすいという問題は防弾部材に限らず、ヘルメットや装甲板等の他の衝撃吸収部材にも言えることであった。
【０００７】
さらに、特許文献２に記載された複合構造体の形状はロッド状のみであり、衝撃吸収部材へ応用する際の具体的な構造については一切示唆されていなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に対し、軽量、高硬度、高強度なセラミックスを具備し、かつその破壊靭性を大幅に改善して防弾性等の衝撃吸収性に優れた衝撃吸収部材を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、硬度、強度および軽重量のセラミックスからなる長尺状芯材の外周を被覆層にて被覆した複合繊維体を集束した複合構造体を、前記複合繊維体を複数本シート状に集束してシート状集束体とし、このシート状集束体を複数枚積層した構造とすることにより、軽量で割れにくく衝撃吸収性に優れた衝撃吸収部材となることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明の衝撃吸収部材は、セラミックスからなる長尺状の芯材と、該芯材の外周を被覆し芯材とは異なる組成の被覆層とからなる複合繊維体を複数本シート状に集束したシート状集束体として複数枚積層した複合構造体からなることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、隣接する前記シート状の集束体中の複合繊維体同士が異なる向きとなるように積層した構造からなること、衝撃を受ける面が前記複合繊維体の長手方向となるように配置されていることが衝撃吸収効率を高める点で望ましい。
【００１２】
また、前記芯材をなすセラミックスが窒化ケイ素質セラミックスからなるとともに、前記被覆層が窒化ホウ素質セラミックスからなることが、比強度（重量に対する強度）の点で望ましい。
【００１３】
さらに、上記衝撃吸収部材としては、特に付加装甲として使用した場合、優れた性能が発揮できるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の衝撃吸収部材について、その模式図である図１および複合繊維体の構成を説明するための模式図である図２を基に説明する。
【００１５】
図１、２によれば、衝撃吸収部材１（１ａ〜１ｃ）は、セラミックスからなる長尺状の芯材２と、芯材２の外周を被覆し芯材とは異なる組成の被覆層３とからなる複合繊維体４（４ａ、４ｂ）を複数本シート状に集束したシート状集束体５にして複数枚積層した複合構造体６（６ａ〜６ｃ）からなるものであり、かかる構成によって、軽量、高硬度、高強度であり、かつ割れにくく衝撃吸収性に優れた衝撃吸収部材１（１ａ〜１ｃ）となる。
【００１６】
本発明によれば、衝撃吸収部材１をなす複合構造体６中のシート状集束体５の積層枚数は用途により形状や要求特性が異なることから一概には言えないが、例えば、防弾チョッキの場合には２０枚以上、特に３０〜１００枚であることが重量、衝撃吸収性を両立させる点で望ましい。
【００１７】
また、図１のように、衝撃を受ける面７が複合繊維体４の長手方向（繊維方向）となるように配置されていることが衝撃吸収効率を高める点で望ましい。
【００１８】
ここで、本発明によれば、図１（ａ）〜（ｃ）のうち、（ａ）以外の（ｂ）（ｃ）に示すように、隣接するシート状集束体５中の複合繊維体４同士が特に３０°以上ずれた異なる向きとなるように積層した構造とすることにより、構造体中に伝播する衝撃およびクラックの進展方向を変えることができて衝撃吸収性を高めることができる。
【００１９】
なお、シート状集束体５中に存在する複合繊維体４はランダムな配列、織布状に編み込んだものであってもよいが、シート状集束体５の密度や厚み等を均一化するためには一方向に配列させた構造からなることが望ましい。
【００２０】
また、複合構造体６（６ａ〜６ｃ）は平板状であってもよいが、用途によっては曲率を持った湾曲形状のものが必要な場合もある。また、四角形や六角形等の所定形状に小さくカットしたシート状集束体５を複数枚横に並べることもでき、この場合には図３に示すように、１層目のつなぎ目と２層目のつなぎ目とがずれるようにして積層することが望ましい。なお、シート状集束体５を横に隙間なく並べるには、六角形形状のシート状集束体５を最密充填する方法、四角形形状のシート状集束体５を格子状または千鳥状に配列する方法が、好ましく採用される。また、この横に並べる場合には、シート状集束体５，５間を隙間なく敷き詰めることが望ましいが、実際の作業面では、いくら精密に行っても隙間を皆無にすることは実質上困難であり、好ましくは０ｍｍ〜０．２ｍｍ、より好ましくは０ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の隙間であれば性能上問題なく使用可能である。
【００２１】
さらに、シート状集束体５の１枚の大きさは、１ｃｍ^２〜４００ｃｍ^２、特に９ｃｍ^２〜２２５ｃｍ^２であるのが、作業性および製造の容易性の点で望ましい。
【００２２】
図２（ａ）（ｂ）は、本発明において用いられている複合繊維体４（４ａ、４ｂ）の概略斜視図である。（ａ）の複合繊維体４ａは、芯材２とこの芯材２の外周を被覆し芯材２とは異なる組成の材料からなる被覆層３とからなるシングルタイプの繊維体である。また、（ｂ）の複合繊維体４ｂは、（ａ）のシングルタイプの繊維体４ａの集合体を伸延したものでマルチタイプの繊維体である。本発明によれば、複合構造体６はこのような（ａ）または（ｂ）の複合繊維体４（４ａ、４ｂ）を集束した構造体によって形成されている。望ましくは、（ｂ）のマルチタイプの複合繊維体４ｂを用いることが衝撃吸収性に優れる。
【００２３】
また、芯材２をなすセラミックスとしては、アルミナ質セラミックス、炭化ホウ素質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、ジルコニア質セラミックス、窒化ケイ素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、窒化ホウ素質セラミックス、硼化チタン質セラミックスおよびダイヤモンド、さらには上記セラミックスと補強繊維が混在したものが挙げられる。
【００２４】
一方、芯材２の外周を覆う被覆層３の材質としては、芯材２とは異なる材質のセラミックスを用いる。また、上記芯材２以外の材質として、超硬合金やサーメット、または、鉄、コバルト、ニッケルおよびチタンなどの金属も単独で使用可能である。
【００２５】
さらに、芯材２−被覆層３の組み合わせは、例えば窒化ケイ素−窒化ホウ素、窒化ケイ素−炭化ケイ素、窒化ケイ素−アルミナ、（アルミナ、ジルコニア）−窒化ケイ素、窒化ケイ素−超硬合金、窒化ケイ素−サーメット、（アルミナ、炭窒化チタン）−窒化ケイ素、（アルミナ、ジルコニア）−（アルミナ、炭窒化チタン）、（アルミナ、炭窒化チタン）−（アルミナ、ジルコニア）、アルミナ−ニッケルの群から選ばれる１種が特に好適に使用可能であるが、特に比強度の点で、芯材２をなすセラミックスが窒化ケイ素質セラミックスからなるとともに、被覆層３が窒化ホウ素質セラミックスからなることが望ましい。
【００２６】
一方、芯材２をなす焼結体の結晶粒子の平均粒径は、複合繊維体４（４ａ、４ｂ）の硬度および強度向上の点、および芯材２と被覆層３中の結合材（結合金属、焼結助剤）の含有量を適正化する点で０．０５〜１０μｍ、特に０．１〜３μｍであることが望ましく、他方、被覆層３をなす結晶粒子の平均粒径は、複合繊維体４の靭性向上の点で、０．０１〜５μｍ、特に０．０１〜２μｍであることが望ましい。
【００２７】
なお、複合構造体６の寸法は要求される重量、衝撃吸収力等で変わるものであるが、芯材２の直径が５〜３００μｍ、被覆層３を含めた複合繊維体４の１本の直径が６〜５００μｍ、シート状集束体５の厚みが０．０５〜２．５ｍｍ、複合構造体６の厚みが０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが望ましい。
【００２８】
また、上記シート状集束体５を用いて防弾板やヘルメット等を作製する際には、被衝撃吸収面側に上記複合構造体６を配置してその裏面に高強度繊維やプラスチックを密着配置することが衝撃吸収性能を向上させるとともに衝撃により破損したセラミックスが飛散して破片による２次災害を防止させるために望ましい。
【００２９】
かかる構成の防弾板を作るためには、それら相互を接着させる必要があり、かかる接着剤としては、柔軟性のある弾性接着剤が好ましく用いられる。
【００３０】
かかる衝撃吸収部材１は、防弾板、防弾チョッキ、防刃チョッキ、防弾防刃チョッキ、楯、ヘルメット等のボディ用付加装甲、車両用の付加装甲、軍事用車両の付加装甲用などの付加装甲に好適に使用されるものである。
【００３１】
（製造方法）
次に、本発明の切削工具の製造方法について説明する。まず、本発明において用いられる複合繊維体の製造方法について説明する。図４は、図２の複合繊維体４（４ａ、４ｂ）の製造方法を説明するための工程図である。
【００３２】
（工程（Ａ））
＜芯材用成形体の成形工程＞
まず、繊維状の芯材用成形体１２の周囲に、芯材用成形体１２とは異なる組成からなる表皮材用成形体１３が被覆された複合繊維成形体１４を作製する工程（Ａ）について、その好適な一例である図４の工程図を基に説明する。
【００３３】
初めに、芯材２を形成するための上述した所定の原料粉末、例えば、平均粒径が０．０５〜３μｍの前記セラミック粒子９０〜９９質量％、好ましくは９５〜９９質量％と、平均粒径が０．１〜５μｍ程度の焼結助剤粉末１〜１０質量％、好ましくは１〜５質量％との割合からなる原料を調合し、必要に応じて、さらにこの混合物に焼結助剤成分粉末、有機バインダ、可塑剤、溶剤、分散剤、滑剤等を添加して混練した後、得られた混合物をプレス成形または鋳込み成形等の成形法により円柱形状に成形して芯材用成形体１２を作製する（図４（ａ１）参照）。
【００３４】
ここで、後述する共押出成形によって成形性良く、均質な複合成形体を所望の太さで得るためには、前記有機バインダの添加量を３０〜７０体積％、特に４０〜６０体積％とするのが望ましく、また、有機バインダとともに可塑剤、溶剤、分散剤および滑剤の少なくとも１種、特に２種以上を添加することが望ましい。
【００３５】
有機バインダ、可塑剤としては、パラフィンワックス、セルロース、ポリスチレン、ポリエチレン、エチレン‐エチルアクリレート（エチレン−エチルアクリレートコポリマー）、エチレン‐ビニルアセテート（エチレン酢酸ビニル−コポリマー）、ポリブチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレート等を使用することができる。溶剤、分散剤および滑剤としてはメトキシポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ミネラルオイル、ブチルオリエート、ステアリン酸等を使用することができる。
＜表皮材用成形体の成形工程＞
また、表皮材用成形体１３を、芯材用成形体１２と同様に調合、混合し、必要に応じて、さらにこの混合物に上記した焼結助剤成分粉末、有機バインダ、可塑剤、溶剤等を添加し、得られた混合物をプレス成形または鋳込み成形等の成形法により半割円筒形状に成形して２つの表皮材用成形体１３、１３を作製する（図４（ａ２）参照）。
【００３６】
その後、上記のようにして得られた芯材用成形体１２の外周面を表皮材用成形体１３、１３によって覆うように配置して複合成形体１４を作製する（図４（ａ３）参照）。
（共押出成形工程）
ついで、図４（ａ４）に示すように、押出機１００を用いて、上記複合成形体１４を押出成形（芯材用成形体１２と表皮材用成形体１３、１３を同時に押出す共押出成形）することによって、芯材用成形体１２の周囲に表皮材用成形体１３が被覆され、細い径に伸延された複合繊維成形体１５を作製する。このとき、複合繊維成形体１５の断面は、押出機１００の出口形状を変えることによって、円形の他、三角形、四角形、五角形、六角形、楕円形等の任意形状に成形することもできる。
【００３７】
なお、上記共押出成形において、複合成形体１４の最大径Ｄ_１と共押出成形後の複合繊維成形体１５の最大径Ｄ_２との比率Ｄ_２／Ｄ_１は、０．０１〜０．２が適当である。
【００３８】
また、本発明によれば、前述のようにして作製した複合繊維成形体１５を束ねた集束繊維体：１６、およびいわゆるマルチフィラメント構造を有するマルチフィラメント繊維成形体１７を形成することもできる。その場合、複合繊維成形体１５間に上記バインダなどの接着材を介在させて、さらに、この集束した収束繊維体１６にＣＩＰなどによって圧力を印加するものであってもよいが、必要に応じ、図４（ａ５）に示すように、複合繊維成形体１５を複数本集束した収束繊維体１６を細い径に伸延したマルチフィラメント繊維体１７とすることもできる。
この方法によれば、成形体中の複合成形体１４同士のより強固な密着性を得ることもできる。
【００３９】
なお、図４においては芯材用成形体１２と表皮材用成形体１３とを共押出成形により複合成形体１４を作製する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、繊維状の芯材用成形体１２を作製した後、塗布、引き上げ・浸漬、スプレー、蒸着または溶射等によりこの芯材用成形体１２の外周面に表皮材となる物質を被着形成する方法であってもよい。また、上記共押出成形法により複合成形体１４を作製すれば、簡便な工程、安価な装置で大量の複合焼結体を製造できるとともに、芯材用成形体１２および表皮材用成形体１３とも高密度でサイズ制御も容易にできるという優位性がある。
【００４０】
（工程（Ｂ））
次に、図５に示すように、シングルフィラメント状の複合繊維成形体１５、またはマルチフィラメント状のマルチフィラメント繊維成形体１７を平面方向に複数本配列して熱圧着機１０１にて熱圧着しシート状成形体１８を作製する。この方法によれば、成形体中の有機物成分の含有量を増すことなく複合繊維成形体１５、１５同士の密着力を高め、取り扱いによっても複合繊維成形体１５、１５同士の配列状態がずれることなく、均一に整列した複合繊維成形体１５からなるシート状成形体１８を作製することができて複合構造体６の特性を均一にできるとともに、取り扱いが容易となるために配列工程にかかる時間を短縮できる。
【００４１】
ここで、上記熱圧着工程において、温度８０〜２００℃、特に１２０〜１６０℃、圧力０．１ｋＰａ〜２０ＭＰａ、特に１〜１０ｋＰａ、時間２〜２０秒、特に３〜１０秒の条件で熱圧着することが複合繊維成形体１５、１５同士の密着性を高めることができるとともに、複合繊維成形体１５の構成（芯材成形体１２の外周面に確実に表皮材成形体１３が存在する構成）および整列状態を保持し複合繊維成形体１５の断面形状の変形を抑制する点で望ましい。
【００４２】
なお、熱圧着工程においては、配列した複合繊維成形体１５、１５の上下面を覆うように離型紙１０３を配設することが望ましい。また、離型紙１０３と複合繊維成形体１５との間には適度の粘着力を有する粘着剤（図示せず）を塗布しておくことが複合繊維成形体１５、１５の配列状態を均一に保てる点で望ましい。
【００４３】
また、前記（Ｂ）工程において、複合繊維成形体１５の配列方法としては、ランダムな配列または織物のように編み込んだ配列であってもよいが、図５に示すように、複数本の複合繊維成形体１５、１５を隙間なく並列に配列することによって、より均一な複合繊維成形体１５を集束したシート状成形体１８を作製できる。
【００４４】
さらに、図６に示すように、並列に配列した複合繊維成形体１５、１５を複数段積層する構成として熱圧着して、２層以上積層されたシート状成形体１８を一気に作製することにより複合繊維成形体１５、１５同士の密着性がより向上し、取り扱いがより容易になる。ここで、上記並列に配列した複合繊維成形体１５の望ましい積層数は、シート状積層成形体１９の強度向上、前記離型紙１０３による複合繊維成形体１５の固定が容易な点で２段とすることが望ましい。また、このとき、シート状成形体１８を複数段積層する配置としては、図１に示すように、▲１▼１段目のシート状成形体１８の複合繊維成形体１５と２段目のシート状成形体１８の複合繊維成形体１５とが直交するように積層する方法、▲２▼１段目のシート状成形体１８の複合繊維成形体１５と２段目のシート状成形体１８の複合繊維成形体１５とが並行（並列）するように積層する方法、▲３▼１段目のシート状成形体１８の複合繊維成形体１５と２段目のシート状成形体１８の複合繊維成形体１５とが所定の角度α（例えば４５°）またはランダムな角度をなすように積層する方法が挙げられる。
【００４５】
さらに、複数本の複合繊維成形体１５、１５を並列に配列するには、図６に示すように、押出し成形された複合繊維成形体１５を糸道１０５等を経由させて巻き取り機のロール状のドラム１０４表面に隙間を開けず巻き取ることによって複合繊維成形体１５をドラム１０４表面に並列に整列させることができ、その後、このドラム１０４表面に巻き取られた複合繊維成形体１５をドラム１０４の断面方向Ｌでカットすることによって、容易に形成可能である。この時、ドラム１０４表面に予め離型紙１０３を巻いておけばドラム１０４から整列した複合繊維成形体１５の整列状態を維持したまま取り外しすることが可能である。
【００４６】
さらに、前記（Ｂ）工程において、一旦熱圧着したシート状成形体１８をさらに複数枚積層することによって、作製できるシート状積層成形体１９の構成の自由度が増し、より多様な構成の複合構造体を作製することができる。その場合、図７（ｂ２）に示すように、シート状成形体１８、１８を積層して再度熱圧着しても良く、または図７（ｂ３）に示すように、シート状成形体１８やシート状積層成形体１９をロール１０６によって圧延することもできる。
【００４７】
上記のようにして得られたシート状成形体１８、またはこれを積層したシート状積層成形体１９は、図８に示すように、さらに所定形状の金型１０７内に積層・充填してさらにプレス成形等により所定形状とすることもでき、シート状成形体１８同士を積層して冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形により所定形状とすることも可能である。さらには、上記所定形状に集束された成形体を断面方向にスライスして従来の超硬合金等の硬質焼結体の表面に貼り合わせ、または接合することも可能である。
（工程（Ｃ））
ついで、上記シート状成形体１８、もしくはシート状成形体１８をさらに積層して圧延したシート状積層成形体１９を３００〜７００℃で１０〜２００時間昇温または保持して脱バインダ処理した後、真空中または不活性雰囲気中において、使用する材質に応じた所定温度および所定時間で焼成することにより、図１に示すような複合構造体６（６ａ、６ｂ）を作製することができる。
【００４８】
特に、芯材１をＡｌ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ（ＴｉＣＮ）、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＣのいずれかと焼結助剤とする場合にはＡｒまたはＮ_２雰囲気中で１５００〜２０００℃で０．５〜２時間程度焼成することが望ましい。
【００４９】
【実施例】
実施例１
平均粒径０．６μｍのＳｉ_３Ｎ_４粉末８８質量％と、平均粒径０．５μｍのＹ_２Ｏ_３粉末９質量％と、平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末３質量％の割合で添加し、これに有機バインダ（エチレン酢酸ビニル−コポリマーとエチレン−エチルアクリレートコポリマー）４０体積％と滑材（ポリエチレングリコール）１０体積％の割合で添加して混合物を得た。この混合物を芯部材については直径が２０ｍｍの円柱形状に押出成形して図４（ａ１）に示すような芯材用成形体１２を作製した。
【００５０】
一方、平均粒径５μｍのＢＮ粉末に、上記同様の有機バインダを加えて混練し、図４（ａ２）に示すような厚みが１ｍｍの半割円筒形状の表皮部材用成形体１３：２つを押出成形にて作製し、図４（ａ３）に示すように芯材用成形体１２の外周を覆うように配置して複合成形体１４を作製した。
【００５１】
ついで、この複合成形体１４を共押出成形して、図４（ａ４）に示すような伸延された直径が１ｍｍの複合繊維成形体１５を作製した。この時、複合繊維成形体１５は、図６に示すように、表面に離型紙１０３を配設した長さ８０ｃｍ×直径３０ｃｍのドラム表面に複合繊維成形体１５間の隙間が０．１ｍｍ以下となるように複合繊維成形体１５を並列に配列させながら巻き取った。なお、離型紙１０３表面には複合繊維成形体１５の付着および剥離がともに支障ない適度な接着力を有するスプレー状の接着剤を塗布しておき、複合繊維成形体１５の配列がずれないように固定した。
【００５２】
そして、この並列に配列した複合繊維成形体１５を離型紙１０３に貼り付けたシートを２枚作製し、これら２枚のシートを複合繊維成形体１５，１５同士が互いに接触するように向き合うように、かつ１枚目のシートの複合繊維成形体１５と２枚目の複合繊維成形体１５とが直交する（繊維体同士の方向が９０°ずれる）ように積層して、熱圧着機１０１にて温度１４０℃、圧力０．０５ｋｇ／ｃｍ^２（４．９ｋＰａ）、時間５秒の条件で圧着した。
【００５３】
熱圧着後、離型紙１０３は容易にはがすことができ、保形性および取り扱い性の良いシート状積層成形体１９が得られた。そして、このシート状積層成形体１９：５０枚を隣接するシート状成形体１８内の複合繊維成形体１５，１５同士が直交する（９０°の角度となる）ように断面が１０ｃｍ×１０ｃｍの空間部を有する金型１０７内に積層して直方体形状のシート状積層成形体１９を作製した（図７参照）。
【００５４】
その後、このシート状積層成形体１９をカーボン型に入れて、１００〜７００℃まで７０時間で昇温することによって脱バインダ処理を行った後、昇温速度１０℃／分で昇温し、Ｎ_２雰囲気中、１７８０℃で１時間ホットプレスにて焼成することによって、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み５ｍｍの板状の複合構造体６を作製した。
【００５５】
複合構造体６の断面を観察したところ、芯材２の直径は２００μｍ、表皮材３の厚みは５μｍであり、芯材２と表皮材３との間に剥離等は見られなかった。また、幅３ｍｍ×厚み２．５ｍｍ×長さ（スパン）１０ｍｍの試験片形状に切り出し、前記テストピースの形状以外はＪＩＳＲ１６０１に準じて３点曲げ強度を測定したところ５００ＭＰａであった。またさらに、上記強度測定の試験片の引っ張り面中央部に幅０．１ｍｍ、深さ１ｍｍの切り込み（スリット）をつけて３点曲げ試験を行い、この時の荷重−変位曲線で囲まれた面積を破断部の断面積１．５ｍｍ（厚み：２．５ｍｍ−切り込み：１ｍｍ）×幅３ｍｍで除すことによって破壊エネルギー（ＷｏｒｋｏｆＦｒａｃｔｕｒｅ）を測定したところ１５００Ｊ／ｍ^２であった。
【００５６】
さらに、振り子式衝撃試験機を用いて衝撃値を測定した。試験片形状は幅３ｍｍ×厚み２．５ｍｍ、スパン１０ｍｍとし、持ち上げ角は１５０°、振り子容量は６０ｋｇ−ｃｍとした。持ち上げ角１５０°より振り子を振り下ろし振上げ角度ｘ°より衝撃値を計算したところ、衝撃値は２００ｋＮ／ｍであり、衝撃吸収体として有用であることがわかった。
【００５７】
実施例２
実施例１の表皮部材用原料を、平均粒径０．３μｍのＳｉＣ粉末９０重量％、平均粒径１．５μｍのＹ_２Ｏ_３粉末８重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３粉末２重量％の割合からなる混合粉末に換え、焼成温度を１８００℃に換える以外は実施例１と同様にして複合構造体を作製した。
【００５８】
実施例１と同様に評価したところ複合構造体の３点曲げ強度を測定した結果、７００ＭＰａ、破壊エネルギー（ＷＯＦ）は１７００Ｊ／ｍ^２、衝撃値は２１０ｋＮ／ｍであった。
【００５９】
比較例
実施例１の芯材組成で焼結体を作製した後、実施例１と同様に評価したところ、複合部材の３点曲げ強度は６００ＭＰａ、破壊エネルギー（ＷＯＦ）は１０００Ｊ／ｍ^２、衝撃値≒０ｋＮ／ｍであり、衝撃吸収力が低いものであることがわかった。
【００６０】
【発明の効果】
以上、詳述したとおり、本発明によれば、硬度、強度および軽重量のセラミックスからなる長尺状の芯材と、該芯材の外周を被覆し芯材とは異なる組成の被覆層とからなる複合繊維体を複数本シート状に集束したシート状集束体として複数枚積層した複合構造体からなることから、軽量で割れにくく衝撃吸収性に優れた衝撃吸収部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の衝撃吸収部材をなす複合構造体の概略斜視図である。
【図２】本発明の衝撃吸収部材中に含有される複合繊維体の構成を説明するための概略斜視図である。
【図３】本発明の衝撃吸収部材について、シート状積層体の積層方法の一例を説明するための分解斜視図である。
【図４】本発明の衝撃吸収部材について複合繊維体の製造工程を説明するための工程図（ａ１〜ａ５）である。
【図５】本発明の衝撃吸収部材についてシート状集束体の製造工程を説明するための図（ｂ−１）斜視図、（ｂ−２）断面図である。
【図６】本発明の衝撃吸収部材について積層されたシート状集束体の製造工程を説明するための図である。
【図７】本発明の衝撃吸収部材についてシート状集束体の製造工程における複合繊維体の配列方法の一例を説明するための図である。
【図８】本発明の衝撃吸収部材の製造方法について積層されたシート状集束体の製造工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１衝撃吸収部材
２芯材
３被覆層
４複合繊維体
５シート状集束体
６複合構造体
１２芯材用成形体
１３表皮材用成形体
１４複合成形体
１５複合繊維体（シングルフィラメント状）
１６集束した繊維体
１７マルチフィラメント繊維体
１８シート状成形体
１９シート状積層成形体
１００押出機
１０１熱圧着機
１０３離型紙
１０４巻き取り機のドラム
１０５糸道
１０６ロール
１０７金型

Claims

セラミックスからなる長尺状の芯材と、該芯材の外周を被覆し芯材とは異なる組成の被覆層とからなる複合繊維体を複数本シート状に集束したシート状集束体として複数枚積層した複合構造体からなることを特徴とする衝撃吸収部材。
隣接する前記シート状集束体中の複合繊維体同士が異なる向きとなるように積層した構造からなることを特徴とする請求項１記載の衝撃吸収部材。
衝撃を受ける面が前記複合繊維体の長手方向となるように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の衝撃吸収部材。
前記芯材をなすセラミックスが窒化ケイ素質セラミックスからなるとともに、前記被覆層が窒化ホウ素質セラミックスからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の衝撃吸収部材。
付加装甲として用いられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の衝撃吸収部材。