JP2004531411A - 防弾用途向け擬似一方向布帛 - Google Patents

Abstract

一方向に引揃えられた防弾性ヤーン（２２、２４）を少なくとも２層として有する防弾性布帛（２０）。これらの層は、互いに９０±５度をなして配置されている。防弾性ヤーンは、この防弾性ヤーンより破断応力および引張弾性率が実質的に低いヤーン（２６、２８）で形成された第２の布帛内に織込まれることにより安定化されている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、防弾用途向け布帛に関する。この布帛は、第２の織布内で安定化され、一方向に引揃えられた高性能防弾性経糸および緯糸ヤーンを有する。本明細書では、この布帛を擬似一方向布帛とする。
【背景技術】
【０００２】
一方向に引揃えられた布帛は、経糸および緯糸ヤーンがそれぞれ実質的に平行で、その布帛の平面内に位置して、織物構造の上下への捲縮を形成していない布帛である。織り交ぜられた構造ではないため、他の構造を追加して、一方向に引揃えられたヤーン層によるこの布帛を互いに保持しなければならない。この追加構造の例として、樹脂、フィルム、縫合、編布および織布が挙げられる。
【０００３】
一方向に引揃えられた布帛は、かなり以前から製造されており、例えば、Ｇｅｎｉｎに付与された米国特許第２，８９３，４４２号には、弾性率の高いガラス糸を捲縮させることなく互いに交差させることが記載されている。この糸は、それよりも大幅に細く可撓性に富むヤーンと共に織られて、互いに緩く保持される。この技術で得られる布帛は、プラスチック積層体の補強として使用された。
【０００４】
米国特許第３，１０５，３７２号、同第３，５９２，０２５号および同第３，８１９，４６１号に記載されているように、編布を編み機で作製する際、弾性率の高い繊維を編布の緯糸または経糸方向に挿入することにより、一方向に引揃えられた布帛を補強布帛として使用することができる。これにより、その繊維が、緯糸または経糸方向に一方向に引揃えられ、編布で固定された製品が得られる。こうした布帛は現在製造されて、繊維ガラス強化型プラスチック用途に多く用いられている。布帛の経糸または緯糸方向に防弾性ヤーンを挿入した編布も知られている。
【０００５】
一方向に引揃えられた布帛の第２の種類は、例えば米国特許第４，４１６，９２９号、同第４，５５０，０４５号および同第４，４８４，４５９号に記載されているように、複合材料の補強に使用されている。この布帛は一般に、一方向に引揃えられたヤーンを２層または３層として含んでおり、その少なくとも２層が互いに９０度をなして方向付けられている。通常、このヤーンの２層が布帛の長手方向に対してなす角度は、０／９０度または４５／４５度である。これらのヤーンは、通常狭い間隔のステッチライン、例えばおよそ１／８インチ（０．３ｃｍ）の間隔で、互いに縫い合わされる。これらのヤーン層の互いに対する角度は一定ではなく、個々のステッチの間隔および長さもさまざまである。こうした布帛は、１９８０年代に防弾性布帛としてＨｅｘｃｅｌから市販された。この布帛のヤーン層間には、熱可塑性フィルムが設けられているものもいないものもあり、設けられている場合、この布帛はハード（剛性）防護具に加熱プレスされた。プレス時に、フィルムは溶融して、仕上がる複合材料における樹脂系としての役割を果たした。このフィルムが設けられていない布帛は、可撓性が必要な胴着やケットなどのソフト防護具用途に使用された。ただし、この材料は防弾市場にあまり受け入れられなかったことを理解されたい。
【０００６】
一方向に引揃えられた布帛のもう１つの種類は、経糸または緯糸方向に直径の太い高性能ヤーンを組み入れ、それより強度が低く、直径も細いヤーンを反対側ヤーンとして組み入れたものである。サイズのより小さい反対側ヤーンを組み合わせて高性能繊維方向の張力を高く維持することにより、この高性能繊維は、上下捲縮を最小限にした状態で実質的に一直線に維持される。こうした布帛は主にセールクロス産業で使用され、この場合、この布帛で帆が作製され、高性能ヤーンが荷重方向に方向付けられ、それより強度が低いヤーンで軸外方向の安定性が得られるようになっている。この布帛は通常、布帛のバイアス方向をある程度安定にするポリエステルフィルムに積層される。この布帛はまた、例えば米国特許第５，４３７，９０５号、同第５，６３５，２８８号および、同第５，９３５，６７８号に開示されているように、片側に熱可塑性フィルムが加熱ラミネートされる防弾用途にも使用される。防弾用途の場合、この布帛には、第１の層を第２の層に対して９０度の位置でクロスプライする第２のステップが施される。その次に、この布帛は加熱され、これに圧力が印可される。こうして得た２層布帛積層体は、ソフト防護具用途に用いられる。この材料の複数層を加熱プレスすれば、剛性防護具積層物を形成することができる。
【０００７】
一方向に引揃えられた布帛のもう１種類は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ（元ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ）に発行された特許の主題となったものである。その特許の例として、米国特許第５，３５４，６０５号、同第５，１７３，１３８号および同第４，６２３，５７４号が挙げられる。これらに記載されている布帛は、高性能ヤーンのフィラメントを一方向に引揃えた層を熱可塑性樹脂系に含浸させることにより製造される。得られたプリプレグの２層を互いに９０度でクロスプライすると、防弾性材料の単一シートを形成することができる。ソフト防護具用途の場合、こうしてクロスプライした布帛の両側に、薄い熱可塑性フィルムが積層され、硬い防護具用途の場合には、こうしたフィルムは積層されない代わりに、圧力下で加熱ラミネートされる。こうして得られる製品は、Ｓｐｅｃｔｒａ Ｓｈｉｅｌｄ、Ｓｐｅｃｔｒａ Ｆｌｅｘ、Ｓｐｅｃｔｒａ Ｓｈｉｅｌｄ Ｐｌｕｓ、Ｇｏｌｄ ＦｌｅｘおよびＺｙｌｏｓｈｉｅｌｄなどの一連の登録商標を得て販売されている。
【０００８】
２種類以上の一方向に引揃えられた高性能ヤーンを互いに９０度に方向付け、この一方向に引揃えられた層に垂直になるよう、高性能繊維を布帛内に織込むことで、三次元性布帛を形成することもできる。この布帛の見かけおよび性能は、縫合されて密着した上記一方向布帛と大変似ている。米国特許第５，４６５，７６０号、同第５，０８５，２５２号、同第６，１２９，１２２号および同第５，０９１，２４５号は、こうした布帛の提供を目的としている。
【０００９】
織布を開発するにあたり、布帛の捲縮を削減し、交差地点を引離そうとする傾向がある。これは、ヤーンを、通常、平織構造を保持しつつ、より開放された構造として織込むことにより実現されることである。布帛に含まれる個々のヤーンを、平坦にし、防弾性布帛用の開放構造を形成するように離散させなければならない。ヤーンを平坦にして離散させないと、ヤーン間の隙間が過剰になり、弾丸が衝突時に開口部を形成して入り込み、防護具層を容易に貫通できるようになってしまう。ヤーンの製造および織込み技術が改良されたことにより、高性能ヤーンを、ほとんどまたは全く捻じらずに織り、布帛内にヤーンが平坦に離散されている配向を得られるようになった。このような開放性布帛の性能は優れているが、重量削減の達成度の方が防弾性能の向上を上回っているため、防弾性仕様を満たすには、複数層の布帛を使用しなければならない。層数を増加させることは、それ自体有利なことのように見える。層を追加して使用すると、布帛に含まれる層全体に衝撃エネルギをより均等に配分できると考えられるからである。しかし、標準織布で実現可能な織物の開放性には限度がある。開口部が増加すれば、布帛は布帛ではなくスクリムに近くなり、防護具用途における布帛の利点や価値がなくなってしまう。また、布帛が非常に破れ易くなるため、取扱い時または切断時に、ヤーンの配向が歪み、布帛が台無しになる危険性もある。こうした織布を改良して得られたのが、一方向に引揃えられた布帛である。
【００１０】
適切に設計された一方向布帛であれば、防弾用途における性能は、織布の場合より高い。また、防弾性仕様を満たすために必要な一方向布帛の層の重量は、同等の織布層、すなわち、同じ仕様を満たすために必要な同じデニール数の防弾性ヤーンで製造された布帛の重量より軽い。ただし、ヤーンのデニール数が異なれば、標準織布の場合でも一方向に引揃えられた布帛の場合でも、得られる防弾性能は異なることを理解されたい。この場合、比較には、最終的な布帛層の合計重量を使用し、この重量には、一方向に引揃えられたヤーンを安定されるために必要なフィルム、樹脂またはヤーンのすべてを含むものとする。
【００１１】
一方向に引揃えられる防弾性布帛を最適に設計するための条件として、２層以上の一方向層を互いに９０度に配置することが挙げられる。２層以上が使用されている場合、その層をそれぞれ互いに９０度ずつずらして配置する。２枚の一方向布帛またはプリプレグ層を、フィルムまたは樹脂を接着剤層として用いて、互いに上下に接合して積層する第２の作業でこのように配置する。防弾性能には９０度の配向が必要であり、９０±５度であれば、一般に許容される標準配向である。織布の場合、その性質により、経糸および緯糸ヤーンは９０度に方向付けられる。
【００１２】
一方向に引揃えられる防弾性布帛を最適に設計するための第２の条件は、衝撃を受けた領域から、そのエネルギをヤーンが自由に伝達できるということである。エネルギを効率よく伝達するため、ヤーンが緻密に拘束された状態としてはならない。ヤーンが緩く配置されていれば、その長手方向にエネルギを最大限に放散させることができる。これについては、織布および一方向に引揃えられた布帛とを比較しながら以下に詳細に説明する。弾性率の低いフィルムを使用して２層の接着させる、または強度および引張弾性率の低いヤーンを用いて複数層を互いに保持させることにより、こうした繊維の拘束を最小限にすることができる。
【００１３】
一方向に引揃えられた布帛のヤーンは、織布のヤーンと同様の上下の捲縮が形成されていないため、投射物が衝突するとその引張応力を直ちに受ける。これとは反対に、織布のヤーンは、投射物が衝突すると後方に移動して、その捲縮が伸びきった時点で初めてその引張応力を受ける。布帛がこのように後方移動することにより、凹部が形成され、布帛の織目に開口ができる。この凹部面積が増加すると、投射物に対抗できるヤーン数が減り、銃弾衝突に直接関わるヤーンの合計数が減少する。さらに、布帛が後方移動して空洞を形成するため、投射物の側部がこれに包囲されて、投射物の変形が制限される。投射物が占める面積が削減されると、変形投射物の背後に位置できるはずのヤーン数が限られてしまうため、この布帛システムの防弾性能にマイナスの影響となる。投射物の背後に位置するヤーン数は、投射物の直径の二乗に比例するため、変形型投射物が脅威である場合、布帛としても胴着設計としても、変形を重要なファクタとして考慮しなければならない。また、変形型投射物は、その変形過程でエネルギを吸収する。変形量が少なければ、投射物自体が吸収するエネルギも少なくなる。
【００１４】
織布に比較して一方向に引揃えられた布帛で高い性能が得られるもう１つの理由は、ヤーンが拘束される地点がないということである。織布の場合、個々のヤーンはその交差地点で拘束されており、特に、投射物の衝突を受けて後方に移動すると、布帛は締付けられてしまう。拘束地点は、銃弾衝突時、ヤーンに沿って伝播された引張波を反射する。反射された波は初期歪み波と合わさって、ヤーンに作用する合計引張荷重に追加されるため、ヤーンの長手方向に最大エネルギが吸収される前に、ヤーンが早々と破断することになる。
【００１５】
製造する一方向布帛によっては、胴着や防護具システムの重量を著しく削減することができる。しかし、有用な一方向布帛の製造費用は、織布の場合を大きく上回る。これは主に、第１の製織作業またはプリプレグ作業で布帛の個々の層を製造し、第２の作業でこれらをクロスプライして、０／９０度の構造体を作製しなければならないためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
防弾性布帛を改良できれば有用となる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様は、第２の布帛内に織込まれて安定化された一方向に引揃えられた防弾性ヤーンを、互いに９０±５度で配置された少なくとも２層として有する布帛を提供するものである。この第２の布帛は、防弾性ヤーンより破断応力および引張弾性率が実質的に低いヤーンで形成されている。
【００１８】
本発明による布帛の一好適実施形態において、防弾性ヤーンは高性能防弾性ヤーン、特に、少なくとも約１５グラム／デニールの破断応力と少なくとも約４００グラム／デニールの引張弾性率とを有する高性能防弾性ヤーンである。
【００１９】
別の実施形態において、この防弾性ヤーンは、アラミド繊維、伸びきり鎖ポリエチレン繊維、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）繊維およびガラス繊維からなる群から選択される。
【００２０】
もう１つの実施形態において、第２の布帛を構成するヤーンのデニール数は、約２０〜約１０００である。
【００２１】
別の実施形態において、第２の布帛が含むヤーンは、天然繊維および合成繊維からなる群から選択され、具体的に言えば、天然繊維を綿、羊毛、サイザル繊維、亜麻繊維、ジュートおよび絹からなる群から選択することができ、合成繊維を、再生セルロース、レーヨン、ポリノジックレーヨン、セルロースエステル、アクリル樹脂、モダクリル繊維、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ゴム、合成ゴムおよびサランからなる群から選択することができる。第２の布帛のヤーンはガラスでもよい。
【００２２】
好適実施形態において、第２の布帛を構成しているヤーンは、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−塩化ビニルコポリマー、ポリヘキサメチレンアジポアミド、ポリカプラミド、ポリウンデカンアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される。
【００２３】
もう１つの実施形態において、第２の布帛を構成するヤーンの伸びは高い。
【００２４】
別の実施形態において、布帛に投射物が衝突すると、第２のヤーンが防弾性ヤーンより先に破断する。
【００２５】
さらに別の実施形態において、この布帛がコーティングされているまたは積層されたフィルムを有している。
【００２６】
本発明の一態様は、本明細書に記載する布帛の複数層を有する防弾性布帛を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を、図面を用いて説明する。
本発明の目的は、防弾用途向けの布帛を提供することである。この布帛は、第２の織布内で安定化され、一方向に引揃えられた高性能防弾性経糸および緯糸ヤーンを有する。平織布帛および一方向に引揃えられた布帛がそれぞれ、図１および図２に図示されている。図１は、緯糸ヤーン１２および経糸または緯糸ヤーン１４を織り交ぜて有する平織１０を示している。図２は、本発明によるいわゆる擬似一方向布帛２０を示している。経糸および緯糸ヤーン２２および２４は、一方向に引揃えられて配置されており、織込まれたり、組み合わせられたりしていない。布帛２０は、第２の布帛のヤーン２６、２８を織込んで具備している。
【００２８】
第２の布帛は、破断応力および引張弾性率が大幅に低く、利用可能であればそのサイズも小さいヤーンで織られている。第２のヤーンのデニール数は、防弾性繊維ヤーンのサイズに応じて、約２０デニール以下から約１０００デニールとすることができる。本発明による布帛は、防弾性で一方向に引揃えられた経糸ヤーンと緯糸ヤーンとの双方を有しているため、これまでの一方向防弾性布帛の製造のように、クロスプライ処理を施す必用がない。
【００２９】
本発明の用途による布帛の場合、一方向に引揃えられた層２層が、製織時に互いに約９０度をなして形成されるため、クロスプライ処理が不要となる。また、安定化させるための布帛が、銃弾を受けた際に簡単に破断するほどに強度および弾性率を低くして形成されているため、布帛内の一方向に引揃えられたヤーンが拘束されることもない。
【００３０】
本発明の用途による布帛は、第２の織布により安定化され、互いに約９０度をなしてそれぞれ一方向に引揃えられたヤーン層を２層有する。この布帛は、レピア織機、シャトル織機、エアジェット織機、ウォータージェット織機などの標準織機で織ることができ、上述した米国特許第３，５９２，０２５号および同第３，８１９，４６１号に記載されている種類の編み機、米国特許第５，４６５，７６０号、同第５，０８５，２５２号、同第６，１２９，１２２号および同第５，０９１，２４５号に記載されている種類の三次元織機、または米国特許第４，４１６，９２９号、同第４，５５０，０４５号および同第４，４８４，４５９号に記載されているように、縫合により互いに保持される２層以上の一方向層を作製するように設計された設備でも作製可能である。
【００３１】
本発明による布帛は、防弾性でそれぞれ一方向に引揃えられた経糸および緯糸ヤーンを有しているため、これまでの一方向防弾性布帛とは異なり、クロスプライされていない。
【００３２】
防弾性ヤーンとは、破断応力が約１５グラム／デニール以上であり、引張弾性率が少なくとも約４００グラム／デニールであるヤーンとして規定されるものであり、その例として、アラミド繊維、伸びきり鎖ポリエチレン繊維、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）繊維およびガラス繊維が挙げられる。アラミドおよびコポリマーアラミド繊維は、ＤｕＰｏｎｔ、Ｔｗａｒｏｎ ＰｒｏｄｕｃｔｓおよびＴｅｉｊｉｎから、それぞれＫｅｖｌａｒ（登録商標）、Ｔｗａｒｏｎ（登録商標）、Ｔｅｃｈｎｏｒａ（登録商標）として販売されている。伸びきり鎖ポリエチレン繊維は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ、ＤＳＭ、三井および東洋紡から、それぞれＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）、Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標）、Ｔｅｋｍｉｌｏｎ（登録商標）およびＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）として販売されている。伸びきり鎖ポリエチレン繊維はまた、中国でも製造され、現在、高強度および高弾性率ポリエチレン繊維として市販されている。ポリエチレン繊維およびフィルムは、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｉｄｕｓｔｒｉｅｓで製造され、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ（登録商標）として市販されている。ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）は東洋紡によりＺｙｌｏｎ（登録商標）として製造されている。液晶ポリマーは、ＣｅｌａｎｅｓｅによりＶｅｃｔｒａｎ（登録商標）として製造されている。他の防弾性ヤーンも使用可能である。
【００３３】
防弾性ヤーンと一緒に織られる第２の安定化ヤーンは、一方向に引揃えられたヤーンに比較してそのデニール数が著しく小さい、または、破断応力および引張弾性率が著しく低いものである。この安定化ヤーンの諸特性を決定するには数多くの試験が必要である。試験を繰返すことにより、布帛およびその防弾結果が、優れた防弾性性能を有する擬似一方向布帛を織るために使用可能なパラメータとなる。
【００３４】
弾性率および強度パラメータが以下に掲載する要件を満たしているのであれば、好適構造、すなわち包囲ヤーンと防弾性ヤーンとを交互に有する平織構造において包囲ヤーンの直径がヤーンの捲縮に与える影響は少ない。包囲ヤーンの直径が防弾性ヤーンの直径の約２．５％にしても、ヤーンの捲縮は、それが約１０％である場合と同じである。擬似一方向布帛で使用されているナイロンヤーンの防弾性ヤーンに対する直径は、相対的に約１４％まで拡大することが可能であり、この直径の比率でも、同じ防弾性ヤーンで織った最適な均質布帛と同様の試験結果が得られる布帛を製造することができる。
【００３５】
同じサイズの防弾性ヤーンで織った場合の標準防弾性布帛で得られる性能を超えた防弾性能が、仕上がる布帛構造から得られるように、包囲ヤーンの強度全体および引張弾性率を制御しなければならない。投射物の衝突により防弾性ヤーンの長手方向に伝わる応力波の伝播は、標準織物における防弾性ヤーンの交差地点で波が反射されるのと同様に、包囲ヤーンの交差地点で反射される。反射される波の大きさは、包囲ヤーンが防弾性ヤーンに行使する抑止力に直接比例する。この力の大きさおよび持続時間は、包囲ヤーンの強度全体とその引張弾性率との関数となっている。応力ひずみ曲線（図３）の興味ある領域は、伸びで最初の約３．５％内である。約３．５％の伸びで、防弾性ヤーンは破断し、この布帛構造はその衝突を受けた場所で破れてしまうからである。図３には、７８デシテックス（ｄｔｅｘ）ナイロンと４４デシテックスポリエステルである２種類の繊維に関する応力ひずみ曲線が図示されている。
【００３６】
擬似一方向布帛を、同じ構造の標準防弾性織布の場合と同等の弾道抵抗を有する布帛が織られるまで、異なるサイズの包囲ヤーンで織った。４０デニールのポリエステルヤーンを包囲ヤーンとし、８４０デニールのアラミドヤーンを防弾性ヤーンとして布帛を織り、次に、７０デニールのナイロンヤーンを包囲ヤーンとして使用して、同じ布帛構造を織ったところ、４０デニールのポリエステルヤーンを用いた布帛の試験結果は標準織布の場合と同様であったが、デニール数を上げたナイロンで織った布帛では、防弾性能が大幅に向上した。
【００３７】
ポリエステルヤーンの引張性能を測定し、防弾性ヤーンと比較して、この性能を防弾性ヤーン性能に対する百分率として表わした場合に包囲ヤーンが備え得る最大引張性能について考察した。４０デニールポリエステルは、０．２％伸び時の割線弾性係数が１７７７グラム重量／ｔｅｘであり、３％伸び時の全強度が、８８グラム、またはアラミドヤーンの破壊強さの０．４０％であった。７０デニールポリエステルでは、０．２％伸び時の割線弾性係数が９６６グラム重量／ｔｅｘであり、３％伸び時の全強度が、８３グラム、またはアラミドヤーンの破壊強さの０．３８％であった。包囲ヤーンとなり得るヤーンすべての場合において、最大引張性能は、０．２％伸び時の割線弾性係数１７７７グラム重量／ｔｅｘ、および／または、３％伸び時の全強度がこのヤーンの破壊強さの０．４％である。
【００３８】
包囲ヤーンと呼ぶこともできる安定化繊維を、広範囲の繊維から選択することができる。その繊維の例として、綿、羊毛、サイザル繊維、亜麻繊維、ジュートおよび絹などの天然繊維が挙げられる。再生セルロース、レーヨン、ポリノジックレーヨンおよびセルロースエステルなどの人工繊維およびフィラメントもその例である。この繊維の例として他に、ポリアクリロニトリルなどのアクリル繊維、ポリアクリロニトリル塩化ビニルコポリマーなどのモダクリル系繊維、ポリヘキサメチレンアジポアミド（ナイロン６６）、ポリカプラミド（ナイロン６）、ポリウンデカンアミド（ナイロン１１）などのポリアミド、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ゴムおよび合成ゴム、およびサランが挙げられる。ガラス繊維を使用してもよい。ステープルヤーンも使用可能であり、この例として、上記繊維のすべて、デニール数の小さいステープル防弾性ヤーン、またはこれらの組合せが挙げられる。特に、連続的なフィラメントヤーンの基部性能が、擬似一方向布帛として必要かつ許容範囲である最大限の性能を超えている場合に、ステープルヤーンを使用する。ステープルヤーンは、それを形成しているフィラメントが断続的であることから、連続的なフィラメントで構成されているヤーンに比較すると、張力および弾性率が大幅に低い。デニール数としては、防弾性繊維のサイズに応じて、約２０デニール以下という低い値から約１０００デニールまでの範囲が可能である。
【００３９】
最終的に得られる布帛の性能は特に、包囲ヤーン性能の機能に関係する。包囲ヤーンのデニール数を、実質的に織ることができる範囲で低くすることが望ましい。また、その伸びはできるだけ高いことが望ましいが、引張弾性率および破壊強さはできるだけ低く抑えなければなければならない。包囲ヤーンの性能をこのように設定すると、防弾性布帛が得られる。上述したように性能を増減すると、最終的に得られる布帛の防弾性能が改良される。
【００４０】
本発明の布帛を織機で織る場合、布帛には２本以上の経糸ヤーンと２本以上の緯糸ヤーンとが含まれる。この一方向に引揃えられる経糸ヤーンおよび緯糸ヤーンが、防弾性ヤーンである。第２の経糸および緯糸ヤーンが、デニール数が低く、強度もより低くされたヤーン、すなわち包囲ヤーンである。低強度ヤーンを布帛に一緒に織込むことにより、一方向に引揃えられたヤーンを保持し、安定させる。この織り方は、平織と同じように単純なものでよく、緯糸方向においても経糸方向においても、低強度ヤーンを防弾性ヤーンと交互に配置する。こうすることにより、一方向に引揃えられた防弾性ヤーンを、低強度ヤーンで織った布帛内に包囲して含む布帛が得られる。この高性能ヤーンは、この布帛内にて互いに上下構造として交差することはなく、互いに９０度の角度で一方向に引揃えられた層として、捲縮を形成せずに配置される。低強度ヤーンは、互いに上下をくぐって織られた構造を有して、防弾性ヤーンを包囲し、安定させている。デニール数の低い緯糸ヤーンが、一方向に引揃えられたヤーンの経糸を定位置に保持し、デニール数の低い経糸ヤーンが、一方向に引揃えられた緯糸ヤーンを定位置に保持している。この布帛には数多くの捲縮が設けられているが、これらはすべて低強度ヤーンにより形成されたものである。
【００４１】
この擬似一方向布帛の好適構造は、包囲ヤーンと防弾性ヤーンとを交互に配置した平織である。適切に作製されている布帛の場合、防弾性布帛における捲縮量は約１％未満である。１インチ当たりのヤーン数が、特にその布帛を、樹脂を追加せずに可撓性胴着として使用する場合、布帛性能に重要な役割を果たす。ヤーンを巻き、布帛を織るために、包囲ヤーンにはある程度の最小張力が必要である。この張力は、布帛内に留まると、布帛の防弾性能を破壊するほどに強いものであるため、この構造を十分に開放して、包囲ヤーンの張力で布帛を縮めさせ、残りの張力を織り作業から放散させる。樹脂を追加しない用途で使用される布帛のピック数を、１００％防弾性ヤーンによる平織布帛として織ることのできる最大タイトネスから算出することができる。最適な防弾性能を得るには、１インチ当たりの防弾性ヤーンのヤーン数を、この値の約５０％±２ピックとしなければならない。別のヤーン数で布帛を織ることもできるが、その場合、防弾性能は低下する。この場合、防弾性能以外の性能がこの設計を制御していると想像される。さまざまな樹脂系を追加してハード防護具システムに使用される擬似一方向布帛は、防弾性ヤーンが樹脂系内にて包囲ヤーンの拘束より強く拘束されているため、包囲ヤーン内に残っている応力にあまり反応しない。ヤーン数を最大タイトネスの８４％以下とした構造が使用可能である。一般に、１インチ当たりの防弾性ヤーンのヤーン数は、同じ防弾性ヤーンですべてを構成した場合の平織布帛で織ることのできる最大タイトネスの約４０〜約８５％である。
【００４２】
低強度ヤーンの織り方を、綾織り、斜子織り、繻子織り、また他の織り方にしてもよい。織り方を変えることにより、低強度ヤーンによる織物の各開口部内に包囲される、一方向に引揃えられた経糸および緯糸ヤーンの数を変更することができる。また、この織り方により、デニール数の小さいヤーンがインターロックされる頻度が決定される。
【００４３】
経糸方向においても緯糸方向においても低強度ヤーンの数を変更可能であることから、防弾性ヤーン当たりの低強度ヤーン数、および織物の各開口部内で包囲される防弾性ヤーン数からみた最終的に得られる布帛もさまざまとなる。
【００４４】
低強度ヤーンの合計数およびインターロックの頻度は、本発明による擬似一方向布帛の剛性決定に重要なファクタである。低強度ヤーンの割合が高く、インターロック数が多い布帛は、より硬く、防弾性ヤーンをより拘束した状態で含む傾向にある。硬い布帛の方が弾道抵抗が低いというのが一般に受け入れられている理論であるが、この布帛の場合、銃弾を受けた際に身体に与える衝撃が少ないと考えられる。したがって、防弾性最終用途に向けた胴着の設計は、これを最適なものにするため、より硬い布帛とより可撓性に富む布帛との割合を均衡させる作業となる。一般のガイドラインとして、より硬い布帛は、より可撓性に富む布帛の背後に使用されるが、これとは反対の構造が好ましい場合もある。異なる性能を備えるように設定して、本発明による方法で織ることのできる擬似一方向布帛には数多くの種類があることを理解されたい。したがって、胴着設計を目的とした擬似一方向布帛の組合せ数も多くなり得る。用途に応じて、組合せを変えることで好適となる場合もある。
【００４５】
低強度ヤーンは銃弾衝突に関わらないため、この重量を、布帛重量全体のパーセントとして最小限にすることが望ましい。低強度ヤーンの量を増加すると、より耐性のある、安定した布帛が得られる一方、布帛重量は重くなり、この布帛による一方向に引揃えられたヤーンに対する拘束力が強くなるため、布帛の防弾性能は低下する。製織可能であり、具体的用途の要件をすべて満たしている、最小デニール数および最低強度のヤーンが好適ヤーンである。このヤーンのデニール数は、用途によりさまざまである。
【００４６】
本発明の実施形態において、１３３０デシテックスのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを平織構造として７８デシテックスナイロンヤーンと交互に配置して織ると、仕上った布帛に、最低５年間、胴着として長持ちするだけの安定性があるとの信頼性を備えた軟らかい防弾性胴着内に使用できるだけの十分な安定性および耐久性を得られることがわかった。標準で織られた１３３０デシテックスのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）布帛で製造された重量の同じパネルに比較すると、この布帛をプレスしたパネルでは、防弾性能が２２〜３０％高くなっている。他の実施形態において、同じ防弾性ヤーンで作製された標準織布よりピック数を減らして布帛を織った場合、この布帛の性能が高くなることがわかっている。他の実施形態において、ヤーン数を所与数より低下させると、高い防弾性能は得られないこともわかっている。
【００４７】
一般に、デニール数の小さい防弾性ヤーンで織られた布帛は、直径のより大きな防弾性ヤーンで織られた布帛より、性能は高いが、価格も高くなる。市販されているさまざまなデニール数の防弾性ヤーンをそれぞれ用いて、布帛を織ることができると考えられる。安定化ヤーンも、防弾性ヤーンの各デニール数によって変更可能である。防弾性ヤーンの各種類およびデニール数について、Ｖ５０性能に基づくソフト防護具用途に向けた最適な織布があることが予想される。布帛標的に対するＶ５０性能とは、所与種類の投射物がこの布帛標的にぶつかると、その５０％がこの標的を完全に貫通する速度である。
【００４８】
ポリエチレンヤーンを用いて本発明にしたがって織られた布帛を、既存のポリエチレン製品の処理に用いられる高圧方法で処理することができる。本発明による擬似一方向布帛は、３０００〜４０００ポンド／平方インチの圧力でプレスされると、高い防弾性能を呈すると予想される。また、樹脂系でコーティングする前にポリエチレンヤーンにコロナ処理を施すと、その接着力が高められ、得られる複合材料の防弾性能も高められることが予想される。
【００４９】
本明細書で提供される布帛は、そのまま販売しても、さらに処理してもよい。ハード防護具用途の場合、フィルムまたは湿潤性樹脂を用いて、この布帛をプリプレグに加工してもよい。フィルムまたは樹脂を、布帛の片側に適用する、布帛全体を樹脂に含浸させる、または、フィルムを布帛内に挿入させることができる。このフィルムまたは樹脂を、熱可塑性または熱硬化性樹脂とすることができる。防弾性プリプレグの形成に使用できる樹脂またはフィルムであればいずれも、この布帛と併用することができる。この布帛の２層を互いに積層して、二重布帛を形成してもよい。
【００５０】
この布帛は、接着剤で表面に接着したフィルムを有していてもよい。このフィルムにより、布帛はより安定化され、磨耗表面を得ることになる。この構造を、かなり酷使される胴着に用いてもよい。また、フィルムを積層した布帛はさらに硬い布帛になるため、これを、胴着内に伝達されるエネルギを制御するために使用することができる。このフィルムを、薄いポリエチレンフィルムにすることが好ましいが、布帛に接着できるものであればいずれのフィルムでもよい。
【００５１】
布帛を挿入型編み機で作製する場合、挿入される一方向に引揃えられたヤーンを防弾性繊維とし、この高性能繊維を包囲する編布ヤーンを、低強度／小径ヤーンとする。この細デニール、低強度ヤーンは、織布における場合と同じ機能を果たす。すなわち、防弾性ヤーンを不当に拘束することなく包囲および安定化する。この安定化ヤーンは、上記最大強度および弾性率要件を満たすものでなければならない。すなわち、０．２％伸び時の割線弾性係数が１７７７グラム重量／ｔｅｘ以下であり、３％伸び時のヤーンの全強度が、アラミドヤーンの破壊強さの０．４０％でなければならない。どちらかの基準が満たされていれば、その編布は防弾性布帛として機能する可能性がある。この処理において、一方向に引揃えられた経糸と緯糸とを同時に挿入することができる。この場合、防弾用途に向けて布帛をクロスプライする必要はない。防弾性ヤーンを経糸または緯糸方向に挿入するだけであれば、防弾性布帛または物品を形成するために布帛をクロスプライしなければならない。この編布を、プリプレグに加工する、互いに積層する、または織布で上述したようにフィルムと対向させることができる。
【００５２】
布帛が三次元織機で作製される場合、経糸および緯糸ヤーンを防弾性ヤーンとし、これに垂直に織られるヤーンを、低強度、細デニールヤーンとする。この細デニール、低強度ヤーンは、織布における場合と同じ機能を果たす。すなわち、防弾性ヤーンを不当に拘束することなく包囲および安定化する。この安定化ヤーンは、上記最大強度および弾性率要件を満たすものでなければならない。すなわち、０．２％伸び時の割線弾性係数が１７７７グラム重量／ｔｅｘ以下であり、３％伸び時のヤーンの全強度が、アラミドヤーンの破壊強さの０．４０％でなければならない。どちらかの基準が満たされていれば、その織布は防弾性布帛として機能する可能性がある。この三次元布帛を、プリプレグに加工する、互いに積層する、または織布で上述したようにフィルムと対向させることができる。
【００５３】
この布帛が、２本の一方向に引揃えられたヤーンが一緒に縫い合わされて製造される場合、この一方向に引揃えられたヤーンが防弾性ヤーンであり、縫合糸が低強度ヤーンである。この縫合糸は、上記強度および弾性率要件を満たすものでなければならない。すなわち、０．２％伸び時の割線弾性係数が１７７７グラム重量／ｔｅｘ以下であり、３％伸び時のヤーンの全強度が、アラミドヤーンの破壊強さの０．４０％でなければならない。どちらかの基準が満たされていれば、その織布は防弾性布帛として機能する可能性がある。この形態の場合、この布帛をクロスプライする必要はない。縫い合わされた布帛を、プリプレグに加工する、互いに積層する、または織布で上述したようにフィルムと対向させることができる。
【００５４】
本発明は特に、防弾性防護具用途向けの擬似一方向布帛の製造を目的としている。この布帛を、単独で用いても、さまざまな他の防弾性布帛および材料と組み合わせて使用して、可撓性防護具を製造してもよい。こうした他の防弾性布帛の例として、アラミド、ポリエチレン、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）繊維またはガラス繊維で製造された防弾性織布が挙げられる。防弾性繊維をアラミド、ポリエチレンまたはポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）とする、周知の一方向引揃え技術に基づいて製造されたさまざまな一方向製品もその例である。本発明による布帛を、上記材料とどのように組み合わせて使用することも可能であり、既存の胴着設計におけるあらゆる材料または材料の組合せと置き換えることもできる。また、本発明による布帛を互いに積層する、またはフィルムと積層して、防護具システムを通じて伝達される衝撃をさらに低減するための布帛を製造することが可能である。別法として、積層した布帛を胴着に用いて、このより硬い積層布帛を可撓性に富む布帛と交換してもよい。可撓性布帛を形成する場合には広範囲を縫合するが、積層した布帛の場合は、縫合の有無に関わらずらず使用可能である。防護具に含まれる各材料の比率およびその合計重量は、防弾上の脅威、すなわち防弾性胴着または防護具の具体的仕様に応じて、さまざまに変更可能である。同様に、各材料の比率および防護具の合計重量を、その防護具が防弾性試験を何度も確実にパスするように、加工者が防護具を設計するにあたり余分な材料をどれだけ使用するかに応じて、さまざまに変更可能である。剛性防護具用途では、本発明による布帛をさまざまな樹脂系と合わせて使用して、剛性パネルを製造することができる。この剛性パネルは、単独で防護具として使用することも、アラミド、ポリエチレン、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）繊維またはガラス繊維で製造された他の剛性パネルと組み合わせて使用することもできる。こうしたパネルまたはパネルの組合せを、防弾性布帛で裏打した防護具システムに用いることができる。別法として、本発明による布帛のみで、または上記防護具パネルと組み合わせて製造されたパネルは、セラミック製または金属製プレートの背後に配置される裏張り用材料として機能して、複合防護具システムを形成する場合もある。以上、防護具例を記載してきたが、さまざまな変更および修正をこれに加えることができる。具体的に言えば、本発明による新規布帛設計を、一般設計がすでに認められている防護具物品に用いることができる。布帛を重ねる正確な層数や組み合わせる材料の正確な重量はわからないが、その材料に対する防弾性試験により性能の具体的仕様を確認することは容易である。この試験は、防護具設計における当業者は定期的に行っているものである。
【００５５】
本発明による布帛に対する他の用途として、布帛の一方向または双方向に捲縮または伸びのないことが望ましいセールクロス、および、補強ヤーン内に捲縮のないことがやはり望ましい複合材料が挙げられる。セールクロス用途の場合、ポリエステルヤーンが、高性能セールに用いられているＭｙｌａｒ（登録商標）に接着するため、好適な包囲ヤーンである。複合材料の場合、可撓性小型ガラスヤーンが最も好ましい包囲ヤーンである。
【実施例】
【００５６】
本発明を、以下の実施例により例示する。
（実施例１）
実験用の布帛を、１３３０デシテックスのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）（伸びきり鎖ポリエチレン）経糸および緯糸ヤーンと、７８デシテックスのナイロン経糸および緯糸ヤーンとから作製した。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンは捻ったが、ナイロンヤーンは捻らなかった。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを第１の緒巻きから織機内に給送し、ナイロンヤーンを第２の緒巻きから給送した。
【００５７】
異なる経糸ヤーンを布帛内に交互に配置した。すなわち、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンの次にナイロンヤーンを配置して、これを布帛全体に繰返した。緯糸ヤーンも、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンとナイロンヤーンとで交互にした。この布帛を平織布帛として織った。強度、弾性率および直径の違いを反映させるため、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを一方向に引揃え、ナイロンヤーンで、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを支持している、捲縮を設けた布帛を形成した。この布帛では、経糸方向においても緯糸方向においても、１インチ当たりＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを２１本、ナイロンヤーンを２１本配置した。平織に織ることのできる１２００デニールヤーンの最大数は、１インチ当たり２５本である。防弾性ヤーンに対する包囲ヤーンの直径の割合は５．４％であった。仕上った布帛に、２０重量％の熱可塑性エラストマ（Ｂａｒｒｄａｙエラストマ０１５６７１）をコーティングして、プリプレグを形成した。このプリプレグの１３層を、２３０ｐｓｉにて３０分間、２５０°Ｆ（１２１℃）の温度でプレスした。このパネルを圧力下で２００°Ｆ（９３℃）まで冷却し、その後、圧力を解放した。こうして得られたパネルを、冷却用金属プレートに押付けて直ちに冷却した。
【００５８】
上記手順により、比較試料である、２０重量％のＢａｒｒｄａｙエラストマをコーティングした１３３０デシテックスのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）標準織布４４３１型の１３層をパネルとしてプレスした。このパネルに含まれるＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）全体量を、実験用擬似一方向パネルと同じとした。
【００５９】
パネルに４インチの油粘土を裏打し、９ｍｍの軍用被甲弾を用いてパネルのＶ５０性能を測定することにより、このパネルの防弾性能を決定した。その結果、４４３１（比較）パネルの場合におけるＶ５０は２８０ｍ／秒であり、本発明によるパネルの場合におけるＶ５０は、３２８ｍ／秒であった。これは比較パネルに対して１７％の増加である。
【００６０】
（実施例２）
実験用の布帛を、１３３０デシテックスのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）経糸および緯糸ヤーンと、７８デシテックスのナイロン経糸および緯糸ヤーンとから作製した。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンは捻ったが、ナイロンヤーンは捻らなかった。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）を第１の緒巻きから織機内に給送し、ナイロンヤーンを第２の緒巻きから給送した。
【００６１】
異なる経糸ヤーンを布帛内に交互に配置した。すなわち、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンの次にナイロンヤーンを配置して、これを布帛全体に繰返した。緯糸ヤーンも、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンとナイロンヤーンとで交互にした。この布帛を平織布帛として織った。強度、弾性率および直径の違いを反映させるため、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを一方向に引揃え、ナイロンヤーンで、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを支持している、捲縮を設けた布帛を形成した。この布帛では、経糸方向においても緯糸方向においても、１インチ当たりＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを１６本、ナイロンヤーンを１６本配置した。平織に織ることのできる１２００デニールヤーンの最大数は、１インチ当たり２５本である。防弾性ヤーンに対する包囲ヤーンの直径の割合は５．４％であった。仕上った布帛に、実施例１と同じ２０重量％の熱可塑性エラストマをコーティングして、プリプレグを形成した。このプリプレグの１７層を、２３０ｐｓｉにて３０分間、２５０°Ｆ（１２１℃）の温度でプレスした。このパネルを圧力下で２００°Ｆ（９３℃）まで冷却し、その後、圧力を解放した。こうして得られたパネルを、冷却用金属プレートに押付けて直ちに冷却した。このパネルの面積密度は、実施例１による比較パネルの面積密度とほぼ一致した。
【００６２】
パネルに４インチの油粘土を裏打し、９ｍｍの軍用被甲弾を用いてパネルのＶ５０性能を測定することにより、このパネルの防弾性能を決定した。その結果、このパネルの場合におけるＶ５０は３６５ｍ／秒であった。これは、実施例１による比較パネルに対して３０％の増加である。
【００６３】
（実施例３）
実験用の布帛を、１３３０デシテックスのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）経糸および緯糸ヤーンと、７８デシテックスのナイロン経糸および緯糸ヤーンとから作製した。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンは捻ったが、ナイロンヤーンは捻らなかった。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）を第１の緒巻きから織機内に給送し、ナイロンヤーンを第２の緒巻きから給送した。異なる経糸ヤーンを布帛内に交互に配置した。すなわち、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンの次にナイロンヤーンを配置して、これを布帛全体に繰返した。緯糸ヤーンも、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンとナイロンヤーンとで交互にした。この布帛を平織布帛として織った。強度、弾性率および直径の違いを反映させるため、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを一方向に引揃え、ナイロンヤーンで、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを支持している、捲縮を設けた布帛を形成した。この布帛では、経糸方向においても緯糸方向においても、１インチ当たりＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを１０．５本、ナイロンヤーンを１０．５本配置した。平織に織ることのできる１２００デニールヤーンの最大数は、１インチ当たり２５本である。防弾性ヤーンに対する包囲ヤーンの直径の割合は５．４％であった。仕上った布帛に、実施例１と同じ２０重量％の熱可塑性エラストマをコーティングして、プリプレグを形成した。このプリプレグの２５層を、２３０ｐｓｉにて３０分間、２５０°Ｆ（１２１℃）の温度でプレスした。このパネルを圧力下で２００°Ｆ（９３℃）まで冷却し、その後、圧力を解放した。こうして得られたパネルを、冷却用金属プレートに押付けて直ちに冷却した。このパネルの面積密度は、実施例１による比較パネルの面積密度とほぼ一致した。
【００６４】
パネルに４インチの油粘土を裏打し、９ｍｍの軍用被甲弾を用いてパネルのＶ５０性能を測定することにより、このパネルの防弾性能を決定した。その結果、このパネルの場合におけるＶ５０は３６４ｍ／秒であった。これは、実施例１による比較試料に対して２９％の増加である。
【００６５】
（実施例４）
布帛を、１３３０デシテックスのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）経糸および緯糸ヤーンと、７８デシテックスのナイロン経糸および緯糸ヤーンとから作製した。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）経糸ヤーンは捻ったが、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）緯糸ヤーンは捻らなかった。ナイロンヤーンも捻らなかった。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）を第１の緒巻きから織機内に給送し、ナイロンヤーンを第２の緒巻きから給送した。異なる経糸ヤーンを布帛内に交互に配置した。すなわち、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンの次にナイロンヤーンを配置して、これを布帛全体に繰返した。緯糸ヤーンも、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンとナイロンヤーンとで交互にした。
【００６６】
この布帛を平織布帛として織った。強度、弾性率および直径の違いを反映させるため、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを一方向に引揃え、ナイロンヤーンで、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを支持している、捲縮を設けた布帛を形成した。この布帛では、経糸方向においても緯糸方向においても、１インチ当たりＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）ヤーンを１５本、ナイロンヤーンを１５本配置した。仕上った布帛に、実施例１と同じ熱可塑性エラストマを１８重量％としてコーティングして、プリプレグを形成した。このプリプレグの１８層を、２３０ｐｓｉにて３０分間、２５０°Ｆ（１２１℃）の温度でプレスした。このパネルを圧力下で２００°Ｆ（９３℃）まで冷却し、その後、圧力を解放した。こうして得られたパネルを、冷却用金属プレートに押付けて直ちに冷却した。
【００６７】
実施例１と同様に、２０重量％のＢａｒｒｄａｙエラストマをコーティングした１３３０デシテックスのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）標準織布４４３１型の１３層による第２の比較試料を作製した。このパネルに含まれるＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）全体量を、実験用擬似一方向パネルと同じとした。
【００６８】
パネルに４インチの油粘土を裏打し、９ｍｍの軍用被甲弾を用いてパネルのＶ５０性能を測定することにより、双方のパネルの防弾性能を決定した。その結果、比較パネルの場合におけるＶ５０は２９８ｍ／秒であり、実験用パネルの場合におけるＶ５０は３６４ｍ／秒であった。これは、実施例１による比較試料に対して３０％の増加、この実施例による比較試料に対して２２％の増加である。
【００６９】
（実施例５）
３０００デニールのＫｅｖｌａｒ（アラミド）擬似一方向布帛を、７０デニールナイロンヤーンを安定化ヤーンとして用いて織った。このナイロンヤーンは、１インチ当たり２．５回捻られた、７０デニール、３４フィラメントでテクスチャのあるダルナイロン（dull nylon）であった。Ｋｅｖｌａｒヤーンの１インチ当たりのピック数は９であった。平織に織ることのできる３０００デニールヤーンの最大数は、１インチ当たり１８本である。防弾性ヤーンに対する包囲ヤーンの直径の割合は２．６％であった。この布帛を、実施例１と同じ熱可塑性エラストマをコーティングして、ハード防護具パネルとしてプレスした。こうして得られたパネルは、ヤーン０．８８ポンド／平方フィートであった。このパネルに９ｍｍの銃弾を射撃したところ、そのＶ５０性能は、３０００デニールのＫｅｖｌａｒで織られた最良布帛の場合を３５ｍ／秒（１６％）上回った。この布帛は１１×１１平織布帛である。防弾性パネルの重量は０．９３ポンド／平方フィートであり、同じ樹脂系でプレスした。
【００７０】
（実施例６）
８４０デニールのアラミド（Ｔｗａｒｏｎ）擬似一方向布帛を、７０デニールナイロンヤーンを包囲ヤーンとして用いて織った。このナイロンヤーンは、１インチ当たり２．５回捻られた、７０デニール、３４フィラメントでテクスチャのあるダルナイロンであった。このアラミドヤーンの１インチ当たりのピック数は１７であった。平織に織ることのできる８４０デニールヤーンの最大数は、１インチ当たり３４本である。防弾性ヤーンに対する包囲ヤーンの直径の割合は９．４％であった。この布帛を積層して、それぞれ２２層からなる布帛パネルを２セット形成した。第１のセットは縫い合わせず、第２のセットは、１．５インチ間隔の斜めステッチラインで縫い合わせた。縫い合わせたパネルに９ｍｍ銃弾を射撃したところ、そのＶ５０性能は、縫い合わせなかったパネルの射撃結果を８０メートル（３５％）上回った。縫い合わせなかったパネルの射撃結果は一定せず、縫い合わせたパネルに対するＶ５０の結果が、最低で８１メートル下回った。
【００７１】
（実施例７）
８４０デニールのアラミド（Ｔｗａｒｏｎ）擬似一方向布帛を、７０デニールナイロンヤーンを包囲ヤーンとして用いて織った。このナイロンヤーンは、１インチ当たり２．５回捻られた、７０デニール、３４フィラメントでテクスチャのあるダルナイロンであった。このアラミドヤーンの１インチ当たりのピック数は１７であった。平織に織ることのできる８４０デニールヤーンの最大数は、１インチ当たり３４本である。防弾性ヤーンに対する包囲ヤーンの直径の割合は９．４％であった。得られた布帛の２層を、実施例１と同じ熱可塑性エラストマを用いて積層した。この樹脂の重量は、３６ｇ／ｍ²であった。積層した布帛を、１１層ずつからなる布帛パネルの２セットとして重ねた。第１のセットは縫い合わせず、第２のセットは、１．５インチ間隔の斜めステッチラインで縫い合わせた。縫い合わせたパネルに９ｍｍ銃弾を射撃したところ、そのＶ５０性能は、縫い合わせなかったパネルの射撃結果を６２メートル（１５％）上回った。
【００７２】
（実施例８）
８４０デニールのアラミド（Ｔｗａｒｏｎ）擬似一方向布帛を、４０デニールヤーンを包囲ヤーンとして用いて織った。この包囲ヤーンは、４０デニールのポリエステルヤーンであった。このアラミドヤーンの１インチ当たりのピック数は１７であった。平織に織ることのできる８４０デニールヤーンの最大数は、１インチ当たり３４本である。防弾性ヤーンに対する包囲ヤーンの直径の割合は５．４％であった。この布帛を、２つの布帛パネルとして縫い合わせた。パネル周囲をステッチラインで縫い合わせてパネルを形成した。これらのパネルのＶ５０試験結果は、比較布帛から加工したパネルと同じであった。このパネルの面積密度（重量／単位面積）は、実験用パネルの面積密度と同じであった。コーティングを施したこの布帛は、２７×２７平織布帛であった。０．２％伸び時のポリエステルヤーンの割線弾性係数は、１７７７ｇ／ｔｅｘであり、３％伸び時の最大強度は、防弾性ヤーンの０．３１％であった。
【００７３】
開示内容の概要
本開示内容をまとめると、本発明は、一方向に引揃えられた防弾性ヤーンを、破断応力および引張弾性率がそれより実質的に低いヤーンで形成された第２の布帛内に織込むことにより安定化され、互いに９０±５度をなす少なくとも２層として含む独自の布帛を提供するものである。本発明の範囲内で、さまざまな修正を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】平織布帛を示す図である。
【図２】本発明による擬似一方向布帛を示す図である。
【図３】本明細書で説明する応力と歪みとの関係を示す曲線である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 平織
１２ 緯糸ヤーン
１４ 経糸ヤーン
２０ 擬似一方向布帛
２２ 緯糸ヤーン
２４ 経糸ヤーン
２６ 布帛のヤーン
２８ 布帛のヤーン

Claims (23)

1. 一方向に引揃えられた防弾性ヤーンを、互いに９０±５度で交差する少なくとも２層として有する布帛であって、前記一方向に引揃えられた防弾性ヤーンが、前記一方向に引揃えられた防弾性ヤーンより破断応力および引張弾性率が実質的に低いヤーンで第２の布帛に織込まれることにより安定化されている布帛。
2. 前記防弾性ヤーンが、高性能防弾性ヤーンである、請求項１に記載の布帛。
3. 前記防弾性ヤーンの破断応力が少なくとも約１５グラム／デニールであり、その引張弾性率が少なくとも約４００グラム／デニールである、請求項１に記載の布帛。
4. 前記防弾性ヤーンが、アラミド繊維、伸びきり鎖ポリエチレン繊維、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）繊維およびガラス繊維からなる群から選択される、請求項３に記載の布帛。
5. 前記第２の布帛のヤーンが、約２０〜約１０００デニールである、請求項３に記載の布帛。
6. 前記第２の布帛のヤーンが、天然繊維および合成繊維からなる群から選択される請求項３に記載の布帛。
7. 前記天然繊維が、綿、羊毛、サイザル繊維、亜麻繊維、ジュートおよび絹からなる群から選択される、請求項６に記載の布帛。
8. 前記合成繊維が、再生セルロース、レーヨン、ポリノジックレーヨン、セルロースエステル、アクリル繊維、モダクリル繊維、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ゴム、合成ゴムおよびサランからなる群から選択される、請求項６に記載の布帛。
9. 前記第２の布帛のヤーンが、ガラスである、請求項６に記載の布帛。
10. 前記第２の布帛のヤーンが、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−塩化ビニルコポリマー、ポリヘキサメチレンアジポアミド、ポリカプラミド、ポリウンデカンアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される、請求項６に記載の布帛。
11. 前記第２の布帛のヤーンが、高い伸びを有する、請求項１に記載の布帛。
12. 前記第２のヤーンが、前記布帛に対する投射物による衝撃により、前記防弾性ヤーンより早く破断する、請求項１に記載の布帛。
13. コーティングされているまたは積層されたフィルムを有している、請求項１に記載の布帛。
14. 前記第２の布帛のヤーンの直径が、前記防弾性ヤーンの直径の約１４％以下である、請求項１に記載の布帛。
15. 前記第２の布帛を構成するヤーンの直径が、前記防弾性ヤーンの直径の約２．５％である、請求項１４に記載の布帛。
16. 前記第２の布帛のヤーンが、最大引張弾性率１７７７グラム／ｔｅｘを有し、３％伸び時に前記防弾性ヤーンの０．３１％である最大強度を有する、請求項１に記載の布帛。
17. 前記第２の布帛のヤーンが、最大引張弾性率１７７７グラム／ｔｅｘを有する、請求項１に記載の布帛。
18. 前記第２の布帛のヤーンが、３％伸び時に、前記防弾性ヤーンの０．３１％である最大強度を有する、請求項１に記載の布帛。
19. 前記防弾性ヤーンの１インチ当たりのヤーン数が、同じサイズの防弾性ヤーンですべて構成して平織布帛として織ることのできる最大タイトネスの５０％±１本である、請求項１に記載の布帛。
20. 前記防弾性ヤーンの１インチ当たりのヤーン数が、同じサイズの防弾性ヤーンですべて構成して平織布帛として織ることのできる最大タイトネスの約４０〜約８５％である、請求項１に記載の布帛。
21. 請求項１に記載した布帛を複数層有する防弾性布帛。
22. 貫入抵抗が、前記複数層のすべてを貫通して前記布帛を縫い合わせることにより、改良されている、請求項２１に記載の布帛。
23. 前記複数層が、二重に積層された擬似一方向布帛で構成されている、請求項２２に記載の布帛。

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