JP2005537398A - 耐貫通性生命保護物品 - Google Patents

Abstract

本発明は、耐スパイク貫通性生命保護物品をはじめとする耐貫通性生命保護物品、ならびに好ましくはスパイクおよび弾道発射体貫通抵抗性生命保護物品に関する。

Description

本発明は、耐貫通性生命保護物品、具体的には耐スパイク性生命保護物品に、および、より具体的には、スパイクおよび弾道発射体貫通抵抗性生命保護物品に関する。

標準および要件が生命脅威力からの保護を提供するために絶えず採用または更新されつつあるので、新たな耐貫通性物品が絶えず開発され続けている。

２０００年９月に、国立司法研究所（ＮＩＪ）は非特許文献１および非特許文献２を刊行した。これらの新たな標準を考慮して、スパイク脅威、またはスパイク脅威および弾道脅威に抗する改善された貫通性を示す軽重量の着心地のよい柔軟な防護服であって、それらの具体的な職務要件および作業環境に依存して、例えば看守、警官、軍人および他の警備員などに十分な保護を提供するために日常的に着用することができる防護服を求める要求がある。

特許文献１（フォイ（Ｆｏｙ）らに付与された）および特許文献２（チオウ（Ｃｈｉｏｕ）らに付与された）は、糸の線密度と糸から製造された布のち密度因子との特定の組合せを有する織られたアラミド糸から製造された耐スパイク貫通性物品を開示している。これらの特許は、グラム当たり少なくとも３０ジュールの靱性を有する糸を使用している。

チオウに付与された特許文献３は、スパイクおよび弾道発射体貫通抵抗性物品を開示している。これらの物品は、耐スパイク貫通性層と物品の外側または攻撃面上に耐スパイク貫通性層付きの弾道発射体貫通抵抗性層とを有する。

ハウランド（Ｈｏｗｌａｎｄ）に付与された特許文献４は、非常に密に織られている保護布を開示している。すなわち、糸断面は、糸移動に抵抗するための非常に堅固なインターロック構造を形成するためにおおよそ正方形へ織ることによって変形された。

両方ともハウランドに付与された特許文献５および特許文献６は、スフ糸をはじめとする非常に密に織られた糸でできた保護布基材を開示している。これらの特許は、布が僅かな引張または引裂負荷を受ける場所でのみスフ糸が使用されること、および布上でのコーティングの使用がその剛性を高め、引張および引裂負荷に抗するその性能を改善できることを教示している。これらの特許に開示された密に織られた布のカバーは著しく高い、すなわち、ほぼ１３０％〜１４０％程度である。これらの特許に開示された布についての布ち密度因子は１．１５よりも大きい。かかる布は一般に非常に堅く、ドレープ適性を欠き、かつ、布の非常に密に織られた基材のために、使用された糸のタイプにかかわらず、限定された柔軟性を有する。

米国特許第５，５７８，３５８号明細書 米国特許第５，６２２，７１１号明細書 米国特許第６，１０３，６４６号明細書 米国特許第５，５６５，２６４号明細書 米国特許第５，８３７，６２３号明細書 米国特許第５，９７６，９９６号明細書 「個人防弾チョッキの耐突刺し性（Ｓｔａｂ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｂｏｄｙ Ａｒｍｏｒ）」という表題のＮＩＪ標準−０１１５．００ 「個人防弾チョッキの耐弾道性（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｂｏｄｙ Ａｒｍｏｒ）」という表題のＮＩＪ標準−０１０１．０４

上記を考慮して、スパイク、および場合によりまた弾道発射体による貫通に抵抗する改善された柔軟な軽量物品を提供することが本発明の目的である。

本発明は、
層のそれぞれが織布でできている、平方メートル当たり０．５〜６．０キログラムの面密度を有する複数の柔軟な耐スパイク貫通性層を含んでなり、
織布が０．７５〜１．１５の布ち密度因子を有し、かつ、糸でできており、
糸が５００デシテックス以下の線密度、デシテックス当たり３〜２０グラムの強度、およびグラム当たり８〜３０ジュール未満の破断エネルギーを有し、ステープルファイバーをさらに含んでなり、
ステープルファイバーが繊維当たり０．２〜７．０デシテックスの線密度を有する
耐貫通性生命保護物品に関する。

第２の実施態様に従って、本発明は、弾道発射体に抵抗する第２の複数の層をさらに含む。

本発明は、次の通り説明される添付図面に関連して次のその詳細な説明からより十分に理解することができる。

本発明は、耐スパイク貫通性生命保護物品をはじめとする耐貫通性生命保護物品、ならびにスパイクおよび弾道発射体貫通抵抗性生命保護物品に関する。

一実施態様では、耐貫通性生命保護物品１０は、織布でできた複数の柔軟な耐スパイク性層１２、１４を含んでなる。図１で、数字１４は、物品中に場合により含まれ得る第３のもしくはそれ以上の層を表す。織布は糸から製造される。糸はステープルファイバーを含んでなる。

（１）層
物品１０は複数の柔軟な耐スパイク貫通性層１２、１４を含有する。

耐スパイク性層１２、１４は、組み合わせて、平方メートル当たり０．５〜６．０キログラム、好ましくは、平方メートル当たり１．０〜５．０キログラムの面密度を有する。層の面密度が０．５未満である場合、層１２、１４は不十分な生命保護を提供する。組み合わされた複数の層の面密度が平方メートル当たり６．０キログラムを超える場合、組合せ層１２、１４は通常余りにも嵩高く、重く、そして堅くなり、着用するのを心地よくないものにする。面密度が余りにも大きい場合、それは、着用者の敏速に動くおよび操作する能力を妨げ、長時間の着用の間に着用者に深刻な疲労をもたらす。

層１２、１４の数が大きければ大きいほど、組合せ層１２、１４の面密度は大きくなる。層１２、１４の布を構成するスフ糸の線密度が低ければ低いほど、組合せ層１２、１４の許容される面密度で使用することができる層１２、１４の数は大きくなる。例えば、布がたておよびよこ方向の両方に２２０デシテックスのスフ糸でできている場合、織布層１２、１４の数は３〜５０の範囲にある。それにひきかえ、布がたておよびよこ方向の両方に１１０デシテックスのスフ糸でできている場合、織布層１２、１４の数は６〜８０の範囲にある。

層１２、１４は、例えば縫い合わせることによってなど、任意の方法で一緒に保持するまたは接合することができる、またはそれらは、例えば、布囲いまたはキャリア中に一緒に積み重ねて保持することができる。層１２、１４は、別々に積み重ねて接合することができる区画へ分割することができる、または複数の層１２、１４のすべてを単一の単位として積み重ねて接合することができる。好ましくは、層１２、１４または層区画は、層１２、１４の角で、または端に沿って離れて間隔を置いたポイントで一緒に接合され、そのほかの点では布の層１２、１４を一緒に保持するための手段が実質的にない。あるいはまた、層１２、１４または層区画は、ポイントでまたは約１５センチメートルもしくはそれ以上離れて間隔を置いた小領域で一緒に付着することができる。上に記載されたような、各隣接層に関して層１２、１４の実質的な移動性を与えると、より大きなスパイク力に抗する抵抗性は改善されるが、弾道発射体に抗する抵抗性は低下するかもしれない。

本発明の層１２、１４または層区画の組合せは、所望の場合、その間に他の層材料ありまたはなしで、面−面関係で、それらを一緒に置くことによって製造される。層１２、１４または層区画の間に置かれてもよい他の層材料には、例えば、防水材料、不損傷材料などが含まれる。

（２）布
層１２、１４は織布でできている。織ったとは、平織、千鳥綾織、バスケット織、朱子織、綾織などのような任意の布の織り方を意味する。平織が最も普通である。

層１２、１４の布は、「きつく織られて」おり、それは、布が０．７５〜１．１５、好ましくは０．８５〜約１．１０のち密度因子を有することを意味する。きつく織られた布層１２、１４は糸線密度（デシテックス）と布ち密度因子との間に次のような関係を有することが最も好ましい。

式中、上述の米国特許第５，５７８，３５８号明細書に開示されているように、Ｙ＝布ち密度因子であり、Ｘ＝糸線密度である。

「布ち密度因子」および「被覆率」は、布の織り方の密度に与えられた名称である。被覆率は織り方のジオメトリーに関して計算された値であり、布の糸によってカバーされている布の総表面積の百分率を示す。被覆率は、当該技術で周知であるような様々な方法によって計算することができる。例えば、被覆率を計算するのに用いられる方法は次の通りであり得る（ロード（Ｌｏｒｄ）およびモハメッド（Ｍｏｈａｍｅｄ）著、「製織：糸の布への変換（Ｗｅａｖｉｎｇ：Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｙａｒｎｓ ｔｏ Ｆａｂｒｉｃ）」、メロー（Ｍｅｒｒｏｗ）社により出版された（１９８２年）、１４１−１４３ページから）。
ｄ_ｗ＝布中のたて糸の幅
ｄ_ｆ＝布中のよこ糸の幅
ｐ_ｗ＝たて糸のピッチ（単位長さ当たりの端）
ｐ_ｆ＝よこ糸のピッチ

たておよびよこ糸の幅（ｄ_ｗおよびｄ_ｆ）は、ジェイ．ビー．ディックソン（Ｊ．Ｂ．Ｄｉｃｋｓｏｎ）著、「すべての繊維システムはニーズ布エンジニアリングを満たす（Ａｌｌ−Ｆｉｂｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｍｅｅｔｓ Ｎｅｅｄｓ Ｆａｂｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）」、テキスタイル世界（Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｗｏｒｌｄ）、第１０２巻（１９５２）、１１３−２５０ページの教示に従うような、当該技術で公知の様々な方法で計算することができる。

布の織り方の種類に依存して、たとえ布の糸が一緒に密に置かれていても、最大被覆率は全く低いかもしれない。そういう訳で、織り方ち密度のもっと有用な指標は「布ち密度因子」と呼ばれる。布ち密度因子は、被覆率の関数としての最大織り方ち密度と比べた布織り方のち密度の尺度である。

例えば、平織布について布中の糸の目詰りなしに可能である最大被覆率は０．７５であり、０．６８の実際の被覆率の平織布はそれ故０．９１の布ち密度因子を有するであろうし、０．８３の実際の被覆率の平織布はそれ故１．１の布ち密度因子を有するであろう。本発明の実施に好ましい織り方は平織である。

（３）糸
織布は糸から製造される。糸は５００デシテックスもしくはそれ以下、好ましくは少なくとも２５デシテックスの線密度を有する。糸はデシテックス当たり３〜２０グラム、好ましくはデシテックス当たり５〜１６グラムの強度を有する。糸はグラム当たり８〜３０ジュール未満、好ましくはグラム当たり１０〜２５ジュールの破断エネルギー（または靱性）を有する。糸は好ましくは少なくとも２．０パーセントの破断伸びを有し、破断伸びについては何の公知の上限もない。２．０パーセント未満である破断伸びは、脆い糸を典型的にもたらす。

複数の布層中の糸はステープルファイバーを含んでなる。混ぜ合わされたスフ糸の略図である図２Ａを参照されたい。糸は専らスフ糸であり得る。しかしながら、織布は、ステープルファイバー製の複数の糸と連続マルチフィラメント糸を含んでなる他の糸とでできていることができる。混ぜ合わされた連続マルチフィラメント糸の略図である図２Ｃを参照されたい。（ａ）スフ糸および連続マルチフィラメント糸がたておよびよこ方向のどちらかまたは両方に交互に並んでいる、（ｂ）２つもしくはそれ以上の連続マルチフィラメント糸が、次にスフ糸がたておよびよこ方向のどちらかまたは両方にある、または（ｃ）２つもしくはそれ以上のスフ糸が、次に連続マルチフィラメント糸がたておよびよこ方向のどちらかまたは両方にある布構造のような、スフ糸および連続マルチフィラメント糸の両方を使用した任意の布構造が可能である。

物品１０は、専らまたは部分的にスフ糸でできた織布の複数の層１２、１４と専ら連続マルチフィラメント糸でできた織布製の１つもしくはそれ以上の層とを含むことができる。例えば、物品１０は、専らまたは部分的にスフ糸から製造された１つもしくはそれ以上の層１２、１４に隣接して積み重ねられた連続マルチフィラメント糸から製造された１つもしくはそれ以上の層の繰り返しアセンブリを含んでなることができる。

物品が連続マルチフィラメントを含む糸でできた織布の少なくとも１つの層を含む場合には、好ましくはかかる布は少なくとも０．７５の布ち密度因子を有し、かかる糸は５００デシテックス未満の線密度を有する。

さらに、ある層中、または異なる層中の織布を製造するために使用される糸は、単一のポリマー、異なるポリマー、ある共重合体、異なる共重合体、またはそれらの混合物から製造することができる。好適なポリマーおよび共重合体は本明細書に記載される。

糸は撚ることができ、５以下の撚り係数の範囲の撚りレベルを有する。撚られたスフ糸の略図である図２Ｂを参照されたい。撚り係数とは、インチ当たりの回転単位での糸中の撚り対糸番手の平方根の比を意味する。有効に撚られているとは、糸の一端が固定して保持され、他端が糸に撚りを与えるために糸縦軸の回りを旋回または回転していることを意味する。撚り糸は、次の通り計算することができる撚り係数を有する。
撚り係数＝ｔｐｉ^＊平方根（デニール）／７３ （７）
＝ｔｐｃ^＊平方根（デシテックス）／３０．３ （８）
＝ｔｐｉ／平方根（綿番手） （９）
式中、ｔｐｉ＝インチ当たりの撚り数
ｔｐｃ＝センチメートル当たりの撚り数、および
綿番手＝１ポンドの重さがあるのに必要とされる８４０ヤードかせの数である。

糸は複数の諸撚りされた（すなわち、組み合わされた）、一緒に撚られた糸を含んでなることができる。２糸が諸撚りされ、一緒に撚られている場合、それは２諸撚糸と呼ばれる。諸撚糸の撚りは、諸撚糸中の個々の糸における任意の撚りの反対方向にあるであろう。諸撚りされた糸の１つもしくはそれ以上は連続マルチフィラメント糸であり得る。

たておよびよこ方向における糸または端の数は同じまたは異なるものであり得る。たておよびよこ方向における、または同じ方向においてさえ糸または端の線密度は同じまたは異なるものであり得る。織布中の糸の線密度が大きければ大きいほど、許容される柔軟性および着心地のよさで十分な生命保護を提供するために必要とされる単位長さ当たりの端の数は小さくなる。

（４）繊維
糸はステープルファイバーでできている。本明細書での目的のためには、用語「繊維」は、長さ対その長さに垂直のその断面積を横切る幅の高い比を有する、比較的柔軟な、巨視的には均質の物体と定義される。繊維断面は任意の形状であり得るが、典型的には円形である。用語「フィラメント」は用語「繊維」と同義的に用いられる。

ステープルファイバーは混ぜ合わせることができ、糸は撚ることができ、他は両方をすることができる。糸が「混ぜ合わされた」ステープルファイバーでできている場合、糸の一体性を維持するのは、糸の長さに沿って混ぜ合わされたまたは絡ませられた不連続繊維の連結単位である。

ステープルファイバーは繊維当たり０．２〜７．０デシテックス、好ましくは繊維当たり０．４〜５．０デシテックスの線密度を有する。

ステープルファイバーは（ａ）実質的に一様な長さ、（ｂ）可変もしくはランダム長さを有するか、または（ｃ）サブセット中のステープルファイバーを一緒に混合して実質的に一様な分布を形成する状態で、ステープルファイバーのサブセットは実質的に一様な長さを有し、他のサブセット中のステープルファイバーは異なる長さを有する。

好適なステープルファイバーは１〜３０センチメートルの長さを有する。短繊維法で製造されたステープルファイバーは、１〜６センチメートルの繊維長さをもたらす。

ステープルファイバーは任意の方法で製造することができる。ステープルファイバーは連続繊維を引き伸ばし切断することによって形成することができ、捲縮の機能を果たす変形セクションを持ったステープルファイバーをもたらす。ステープルファイバーは連続の真っ直ぐな繊維から切断することができ、真っ直ぐの（すなわち、捲縮していない）ステープルファイバーをもたらし、またはさらに、センチメートル当たり８捲縮以下の捲縮（または繰り返し屈曲）頻度で、ステープルファイバーの長さに沿って鋸歯形の捲縮を有する捲縮連続繊維から切断することができる。

繊維は、コートされていない、もしくはコートされた、または別の方法で前処理された（例えば、前延伸されたまたは熱処理された）形で存在することができる。ポリアラミド繊維が使用される場合には、繊維をコートするまたは別の方法で前処理することは一般に必要ではない。

引き伸ばし切断ステープルファイバーは、ブレークゾーン調節によって制御される平均切断長さを有する繊維のランダム可変マスを生み出す規定間隔にある１つもしくはそれ以上のブレークゾーンを有する引き伸ばし切断操作の間に連続フィラメントのトウまたは束を切断することによって製造することができる。かかる糸は、平均繊維長さに依存してデニール当たり約４〜１５グラム（すなわち、デシテックス当たり約３〜１３．５グラム）の範囲の強度を有する傾向がある。本方法は切断後の反動および次の圧縮変形のために捲縮度を繊維中へ与えるので、引き伸ばし切断繊維は捲縮していない。

本発明のステープルファイバーは、当該技術で周知である伝統的な長および短繊維リング精紡法を用いて糸に変換することができる。短繊維綿システム紡績については、３／４インチ〜２−１／４インチ（すなわち、１．９〜５．７ｃｍ）の繊維長さが典型的には用いられる。長繊維梳毛糸または羊毛システム紡績については、６−１／２インチ（すなわち、１６．５ｃｍ）以下の繊維が典型的には用いられる。しかしながら、糸はまたエアジェット精紡、オープンエンド精紡、およびステープルファイバーを使用可能な糸に変換する多くの他のタイプの紡績を用いて紡績されてもよいので、これはリング精紡に限定されることを意図されない。

引き伸ばし切断ステープルファイバーは長さ７インチ（すなわち、１７．８ｃｍ）以下の長さを典型的には有し、トップステープル法に伝統的な引き伸ばし切断トウを用いて製造することができる。約２０インチ（すなわち、５１ｃｍ）以下の最大長さを有するステープルファイバーが、例えば国際公開第００７７２８３号パンフレットに記載されているような方法によって可能である。糸はそのように、エアジェットでのフィラメント絡ませを用いて、デシテックス当たり３〜７グラムの範囲の強度を有する紡績糸に連結繊維でされる。これらの糸は第２の撚りを有してもよく、すなわち、それらは糸により多くの強度を与えるために形成後に撚られてもよく、その場合に強度はデニール当たり１０〜１８グラム（すなわち、デシテックス当たり９〜１７グラム）の範囲にあることができる。本方法は捲縮度を繊維中へ与えるので、引き伸ばし切断ステープルファイバーは通常捲縮を必要としない。

連続繊維の代わりにステープルファイバーでできた糸の使用は多くの利点を提供する。ステープルファイバーの糸が使用される場合、連続マルチフィラメント糸で可能であるよりも多くの様々な線密度の糸で物品規格をデザインすることができる。連続フィラメント糸の製造業者は、限られた数の糸線密度を製造しているにすぎない。１つの線密度の糸の製造から異なる線密度へと紡績プロセスを変えると、浪費される製造時間および人件費の原因になる。前に製造されていない線密度糸を製造するために、必要な紡糸口金および必要とされるかもしれない他のプロセス装置変更をデザインし、設置するためになど、追加の費用が必要とされる。しかしながら、ステープルファイバーの糸は、様々な連続繊維でできた糸から製造することができる。

また、５００デシテックス未満の線密度のスフ糸は、連続マルチフィラメント糸よりもかなり安価である。さらに、ある線密度の連続マルチフィラメント糸に対する需要は、かかる糸の製造能力よりも大きいかもしれない。この場合、実質的なコスト削減として過剰製造能力または在庫の他の線密度の連続マルチフィラメント糸を使用して所望のスフ糸を製造することができる。

さらに、ステープルファイバーでできた糸の使用は、糸が異なるポリマーまたは共重合体でできた高性能繊維の均質混合物またはブレンドで製造されるのを可能にする。これは、連続マルチフィラメント糸を製造するための現今の製造装置では実現可能ではない。

スフ糸の使用はまた、物品を着用者の体形の輪郭に合わせる能力をも増加させる。

繊維ポリマー
繊維は、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリベンゾチアゾール繊維、ポリ｛２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ４’，５’−ｅ］ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン｝（ＰＩＰＤ）繊維、またはそれらの混合物製である。好ましくは、繊維はポリアミド製である。

ポリマーがポリアミドである場合、アラミドが好ましい。「アラミド」とは、アミド（−ＣＯ−ＮＨ−）結合の少なくとも８５％が２つの芳香環に直接結合しているポリアミドを意味する。好適なアラミド繊維は、ダブリュ．ブラック（Ｗ．Ｂｌａｃｋ）ら著、「人造繊維−科学および技術（Ｍａｎ−Ｍａｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ−Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」、第２巻、繊維形成芳香族ポリアミド（Ｆｉｂｅｒ−Ｆｏｒｍｉｎｇ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ）という表題のセクション、インターサイエンス・パブリッシャーズ（Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）社、１９６８年、２９７ページに記載されている。アラミド繊維は、また、米国特許第４，１７２，９３８号明細書、同第３，８６９，４２９号明細書、同第３，８１９，５８７号明細書、同第３，６７３，１４３号明細書、同第３，３５４，１２７号明細書、および同第３，０９４，５１１号明細書にも開示されている。

添加物をアラミドと共に使用することができ、１０重量パーセントほど以下の他のポリマー材料をアラミドとブレンドできること、または１０パーセントほどの他のジアミンがアラミドのジアミンと置き換えられた、もしくは１０パーセントほどの他の二酸塩化物がアラミドの二酸塩化物と置き換えられた共重合体を使用できることが見いだされた。

好ましいアラミドはパラ−アラミドであり、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）が好ましいパラ−アラミドである。ＰＰＤ−Ｔとは、ｐ−フェニレンジアミンとテレフタロイルクロリドとのモル−モル重合から生じるホモポリマー、ならびに、また、ｐ−フェニレンジアミンと共に少量の他のジアミンおよびテレフタロイルクロリドと共に少量の他の二酸塩化物の組み込みから生じる共重合体を意味する。原則として、他のジアミンおよび二酸塩化物が重合反応を妨げる何の反応性基も持たないことだけを条件として、他のジアミンおよび他の二酸塩化物をｐ−フェニレンジアミンもしくはテレフタロイルクロリドの約１０モルパーセントほど以下の量で、またはおそらく僅かにそれよりも高い量で使用することができる。ＰＰＤ−Ｔは、また、例えば、２，６−ナフタロイルクロリドまたはクロロ−もしくはジクロロテレフタロイルクロリド、または３，４’−ジアミノジフェニルエーテルのような他の芳香族ジアミンおよび他の芳香族二酸塩化物の組み込みから生じる共重合体をも意味する。

ポリマーがポリオレフィンである場合、ポリエチレンまたはポリプロピレンが好ましい。ポリエチレンとは、少量の鎖分岐または１００個の主鎖炭素原子当たり５つの変性単位を超えないコモノマーを含有してもよい、かつ、それと共に混合された、アルケン−１−ポリマー、特に低密度ポリエチレン、プロピレンなどでのような約５０重量パーセント以下の１つもしくはそれ以上の高分子添加物、または一般に組み込まれる酸化防止剤、滑剤、紫外線遮断剤、着色剤などのような低分子量添加剤をもまた含有してもよい、好ましくは百万よりも大きい分子量の主に線状のポリエチレン材料を意味する。かかるものは一般に伸びきり鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）として知られている。同様に、ポリプロピレンは、好ましくは百万よりも大きい分子量の主に線状ポリプロピレン材料である。高分子量の線状ポリオレフィン繊維は商業的に入手可能である。ポリオレフィン繊維の製造は米国特許第４，４５７，９８５号明細書で議論されている。

国際公開第９３／２０４００号パンフレットに記載されているようなポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）およびポリベンゾチアゾール（ＰＢＺ）が好適である。ポリベンゾオキサゾールおよびポリベンゾチアゾールは好ましくは次の構造の繰り返し単位で構成されている。

窒素原子に結合して示される芳香族基は複素環であってもよいが、それらは好ましくは炭素環であり、それらは縮合または非縮合多環システムであってもよいが、それらは好ましくは単環の６員環である。ビス−アゾールの主鎖中に示される基は好ましいパラーフェニレン基であるが、当該基はポリマーの製造を妨げない任意の二価有機基で置き換えられてもよいし、または何の基で置き換えられていなくてもよい。例えば、当該基は１２個以下の炭素原子の脂肪族、トリレン、ビフェニレン、ビス−フェニレンエーテルなどであってもよい。

本発明の繊維を製造するために使用されるポリベンゾオキサゾ−ルおよびポリベンゾチアゾールは、少なくとも２５、好ましくは少なくとも１００の繰り返し単位を有するべきである。ポリマーの製造およびそれらのポリマーの紡糸は、上述の国際公開第９３／２０４００号パンフレットに開示されている。

物品
本発明の物品は、堅いプレートまたは小プレートなしに、かつ、布材料に含浸されるマトリックス樹脂なしに専ら織布で好ましくは構築される。結果として、本発明の物品は、匹敵する保護を提供する先行技術の耐貫通性構造体よりも柔軟であり、重量が軽い。

本発明の物品１０は好ましくは少なくともレベル１、より好ましくはレベル２、最も好ましくはレベル３の、２０００年９月付けの「個人防弾チョッキの耐突刺し性」という表題のＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されているようなスパイクに抗する性能要件を満たす。本発明に従って、この標準を満たす多くの物品規格が可能である。例えば、層中の織布がたておよびよこ方向の両方で２２０デシテックスのスフ糸から製造されている場合、たておよびよこ方向でのステープルファイバーまたは端の数は６０〜９０であることができ、この範囲で選択されるステープルファイバーまたは端の数に依存して、層の数は３〜５０であり得る。異なる線密度のスフ糸が使用される場合、物品規格について対応する変形が存在する。

図３に例示されるように、物品２０は、弾道発射体に抵抗する第２の複数の層２２を場合により含んでなることができる。図３で、数字２４は、物品中に場合により含まれ得る第３のもしくはそれ以上の弾道発射体抵抗性層を表す。本発明の物品２０は好ましくは少なくともタイプＩＩＡ、より好ましくはタイプＩＩ、最も好ましくはタイプＩＩＩＡの、２０００年９月付けの「個人防弾チョッキの耐弾道性」という表題のＮＩＪ標準−０１０１．０４に記載されているような発射体に抗する弾道性能要件を満たす。当該技術で公知の任意の弾道発射体抵抗性層を本明細書で使用することができる。異なる材料または構造体を、異なる弾道発射体抵抗性層に使用することができる。好適な弾道発射体抵抗性層は米国特許第６，１１９，５７５号明細書および同第６，１９５，７９８号明細書、ならびに国際公開第０１／９６１１１Ａ１号パンフレットに記載されている。

用語「物品」は、本明細書に記載されるような少なくとも２つの柔軟な耐スパイク性層を意味するのに本明細書では用いられる。物品は、弾道発射体に抵抗する少なくとも２つの層を含むことができる。物品は、防水材料、不損傷材料、およびキャリアまたはカバーまたは層を一緒に保持するための縫い目もしくは接着剤のような他の層または材料を含むことができる。

用語「生命保護」は、物品がスパイクおよび好ましくは弾道発射体のようなある種の生命脅威力に抗して貫通に抵抗することを意味する。スパイクは、アイスピックのような鋭いまたは先の尖った物体である。用語「発射体」は、銃から発射されたような、銃弾もしくは他の物体またはそれらの破片を意味するのに本明細書では用いられる。

生命保護物品は、激しく傷つけられた時に死をもたらし得る身体の部分を保護する。かかる部分には、胴、股間、首、および頭が含まれる。そのようなものとして、生命保護物品には、ベスト、ジャケットなどのような、これらの部分を保護する保護衣または防弾チョッキが含まれる。

試験方法
次の試験方法が次の実施例で用いられた。

線密度
糸または繊維の線密度は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｄ１９０７−９７およびＤ８８５−９８に記載されている手順に準拠して既知の長さの糸または繊維の重量を量ることによって測定される。デシテックスまたは「ｄｔｅｘ」は、１０，０００メートルの糸または繊維のグラム単位の重量と定義される。

引張特性
試験されるべき繊維は順化され、次にＡＳＴＭ Ｄ８８５−９８に記載されている手順に準拠して引張試験される。強度（切断強度）、破断伸び、および弾性率はインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）試験機で試験繊維を破断することによって測定される。

面密度
布層の面密度は、布の単位面積（重量）当たりの質量についてＡＳＴＭ Ｄ３７７６−９６の標準試験方法によって測定される。複合構造体の面密度は、個々の層の面密度の合計によって求められる。

捲縮頻度
製造されたステープルファイバーの捲縮頻度の測定値は、ＡＳＴＭ Ｄ３９３７−０１（１９９５）の標準試験方法によって測定される。

切断長さ
製造されたステープルファイバーの長さおよび長さ分布の測定値は、ＡＳＴＭ Ｄ５１０３−０１（１９９５）の標準試験方法によって測定される。

耐スパイク突刺し性
多層パネルの耐スパイク性試験は、２０００年９月に刊行された、スパイクの保護クラスについてのＮＩＪ標準−０１１５．００「個人防弾チョッキの耐突刺し性」に従って行われる。

弾道性能
多層パネルの弾道試験は、２０００年９月に刊行された、ＮＩＪ標準−０１０１．０４「個人防弾チョッキの耐弾道性」に従って行われる。

本発明は今次の具体例によって例示されるであろう。

糸の製造
商標ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）でイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）（「デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）」）から商業的に入手可能なポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維でできた次の異なるタイプの糸を製造する。

糸＃１
糸＃１は、デシテックス当たり２４．５グラムの公称強度、デシテックス当たり６３０グラムの公称弾性率、３．４％の公称破断伸び、および繊維当たり１．６７デシテックスの公称線密度の、商標ケブラー（登録商標）でデュポンから入手可能な、２２０デシテックスのポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）連続フィラメント糸である。糸の破断エネルギーは、３０Ｊ／ｇよりも大きい３７．７Ｊ／ｇである。

糸＃２
糸＃２は、６６０デシテックス（１８／２ｓ英式綿番手）、フィラメント当たり１．６７デシテックス（１．５ｄｐｆ）ケブラー（登録商標）短繊維の綿システムリング精紡糸である。糸の破断エネルギーは、３０Ｊ／ｇよりも小さいが８Ｊ／ｇよりも大きい、１１．５Ｊ／ｇであり、公称強度はデシテックス当たり７．８グラムであり、公称破断伸びは４．０５％である。この糸を、４．８ｃｍ平方切断、一様な長さフィラメント当たり１．６７デシテックスのステープルファイバーを用いて製造する。これらのステープルファイバーを、同業者によく知られている様々な装置を組み込んだ短繊維紡績技術を用いて糸に変換する。本実施例用の糸を製造するために用いられる短繊維リング精紡法は、（１）ステープルファイバーがカードスラーバに変換されるカーディング工程、（２）マルチプルカードスライバが仕上げ延伸スライバに変換されるマルチプルパス延伸工程（ブレーカー／中間／仕上げ延伸）、（３）延伸スライバがロービングへと加工されるロービング工程、（４）ロービングが精紡糸へとリング撚りされるリング精紡工程、（５）リング精紡糸から望ましくない欠陥を取り除くためのクリーニング工程、および（６）円錐上に糸のパッケージを形成する巻き取り工程を含む。

糸＃３
糸＃３は、２２０デシテックス（２６．６／１ｓ英式綿番手）、フィラメント当たり１．６７デシテックス（１．５ｄｐｆ）ケブラー（登録商標）引き伸ばし切断リング精紡糸である。糸の破断エネルギーは、３０Ｊ／ｇよりも著しく小さいが８Ｊ／ｇよりも大きい、９．２Ｊ／ｇであり、公称強度はデシテックス当たり８．６グラムであり、公称破断伸びは２．４４％である。この糸を、７〜１１ｃｍ（約３〜約５インチ）の典型的な平均長さの、引き伸ばし切断した、可変長さフィラメント当たり１．７デシテックスのステープルファイバーから製造する。これらのステープルファイバーを製造し、同業者によく知られている様々な装置を組み込んだ「トウ−トップ（ｔｏｗ ｔｏ ｔｏｐ）」長繊維梳毛糸リング精紡技術を用いて紡績スフ糸に変換する。本実施例用の糸を製造するために用いられる方法は、（１）複数の連続フィラメント糸を含有するトウが伸ばされ、ランダム長さに切断されて「トップ」を製造する引き伸ばし切断工程、（２）マルチプル引き伸ばし切断スライバ、すなわち「トップ」が仕上げ延伸スライバに変換される、ギリングとしても知られる、マルチプルパス・ピン延伸工程（ブレーカー／中間／仕上げ延伸）、（３）延伸スライバがロービングへと加工されるロービング工程、（４）ロービングが精紡糸へとリング撚りされるリング精紡工程、（５）リング精紡糸から望ましくない欠陥を取り除くためのクリーニング工程、および（６）円錐上に糸をパッケージするための巻き取り工程を含む。

糸＃４
糸＃４は、デシテックス当たり２４．１グラムの公称強度、デシテックス当たり６３０グラムの公称弾性率、３．４％の公称破断伸び、および繊維当たり１．６７デシテックスの公称線密度の、商標ケブラー（登録商標）でデュポンから入手可能な、９３０デシテックスのポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）連続フィラメント糸である。糸の破断エネルギーは、３０Ｊ／ｇよりも大きい４４．３Ｊ／ｇである。

層の製造
上記の糸を、様々な面密度での試験のために次の布の層にする。
（１）２２０デシテックス糸＃１の平織布を、１．０の布ち密度因子で、インチ当たり７０×７０本（センチメートル当たり２７．６×２７．６本）で製造し、対照として使用する。この層を層「Ａ」と特定する。
（２）６６０デシテックス糸＃２の平織布を、０．８８の布ち密度因子で、インチ当たり３４×３４本（センチメートル当たり１３．４×１３．４本）で製造する。この層を層「Ｂ」と特定する。
（３）２２０デシテックス糸＃３の平織布を、１．０の布ち密度因子で、インチ当たり７０×７０本（センチメートル当たり２７．６×２７．６本）で製造する。この層を層「Ｃ」と特定する。
（４）９３０デシテックス糸＃４の平織布を、０．８２の布ち密度因子で、インチ当たり２６×２６本（センチメートル当たり１０．２×１０．２本）で製造する。この層を層「Ｄ」と特定する。

発明実施例１ならびに比較例２、３、および４
本発明の実施例１では、「Ｃ」の布層を、スパイクに抗する突刺し試験を行うための本発明の様々な複合構造体の試料にした。比較例２、３および４では、「Ａ」、「Ｂ」および「Ｄ」の布層を、スパイクに抗する突刺し試験を行うための複合構造体にした。行うべきスパイクに抗する突刺し試験は、２０００年９月付け「個人防弾チョッキの耐突刺し性」という表題のＮＩＪ標準０１１５．００に記載されているようなレベル１についての試験プロトコールに準拠した。該試験プロトコールは、レベル１性能要件を満たすために、２４ジュールで試験した時には７ｍｍ以下、３６ジュールで試験した時には２０ｍｍ以下の最大許容貫入を明記している。スパイクに抗する突刺し試験の結果を表１に示す。

本発明の物品に関するスパイクに抗する突刺し試験の結果は、糸の著しく低い破断エネルギー、すなわち９．２Ｊ／ｇにもかかわらす、３．２ｋｇ／ｍ^２の面密度でＮＩＪ突刺しレベル１（すなわち、２４ジュールで試験した時には７ｍｍ未満、３６ジュールで試験した時には２０ｍｍ未満の貫入）で良好な耐突刺し性を示した。比較例２もまた良好な耐突刺し性を示したが、糸に必要とされる破断エネルギーは非常に高かった、すなわち、製造するために通常非常に費用のかかるグラム当たり３０ジュールよりも高かった。比較例３および比較例４の結果は、それぞれ、７．０ｋｇ／ｍ^２および１２．８ｋｇ／ｍ^２の非常に高い面密度でさえもスパイクに抗して非常に不満足な耐突刺し性を示した。

発明実施例５
物体に抗する攻撃面での「Ｃ」の２２層と内面での「Ｄ」の１６層とから製造された試料に関する行われるべき弾道試験、およびスパイクに抗する突刺し試験は、２０００年９月付け「個人防弾チョッキの耐弾道性」という表題のＮＩＪ標準０１０１．０４に記載されているような弾道試験プロトコールレベルＩＩＡおよび２０００年９月付け「個人防弾チョッキの耐突刺し性」という表題のＮＩＪ標準０１１５．００に記載されているようなスパイクに抗する突刺しレベル１に準拠する。試験の結果を下の表２に示す。

本発明のこの試料の組合せ層に関するスパイクに抗する耐突刺し性試験は、ＮＪＩ突刺しレベル１（すなわち、２４ジュールで試験した時には７ｍｍ未満の貫入および３６ジュールで試験した時には２０ｍｍ未満の貫入）に対して非常に良好な耐突刺し性を示した。弾道Ｖ５０ｓおよび背面変形試験もまた組合せ層に関して行った。組合せ層の本発明の試料物品は、９ｍｍおよび４０Ｓ＆Ｗ銃弾の両方に抗して４４ｍｍ未満の背面変形と共に９ｍｍ銃弾に抗して４５５ｍ／秒および４０Ｓ＆Ｗ銃弾に抗して４０９ｍ／秒の良好な弾道Ｖ５０を示してＮＩＪ弾道レベルＩＩＡを満たした。

本発明に従った耐スパイク性層付き耐貫通性生命保護物品の略図を示す。 それぞれ、混ぜ合わされたスフ糸、撚られたスフ糸、および混ぜ合わされた連続マルチフィラメント糸の略図を示す。 本発明に従って耐スパイク性層および弾道発射体抵抗性層を持った耐貫通性生命保護物品の略図を示す。

Claims (19)

1. 層のそれぞれが織布でできている、平方メートル当たり０．５〜６．０キログラムの面密度を有する複数の柔軟な層を含んでなり、
   織布が０．７５〜１．１５の布ち密度因子を有し、かつ、糸でできており、
   糸が５００デシテックス以下の線密度、デシテックス当たり３〜２０グラムの強度、およびグラム当たり８〜３０ジュール未満の破断エネルギーを有し、ステープルファイバーをさらに含んでなり、
   ステープルファイバーが繊維当たり０．２〜７．０デシテックスの線密度を有する
   耐貫通性生命保護物品。
2. ステープルファイバーが（ａ）実質的に一様な長さ、（ｂ）可変長さ、または（ｃ）サブセット中のステープルファイバーが一緒に混合されて実質的に一様な分布を形成した状態で、実質的に一様な長さを有するステープルファイバーと、異なる長さを有する他のサブセット中のステープルファイバーとのサブセットを有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
3. 糸が撚られている、もしくはステープルファイバーが混ぜ合わされている、または両方である請求項１に記載の耐貫通性物品。
4. 糸が５撚り係数以下の撚りレベルを有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
5. 糸が一緒に諸撚りされたおよび撚られた複数の糸よりなる請求項４に記載の耐貫通性物品。
6. 糸がグラム当たり１０〜２５ジュールの破断エネルギーを有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
7. 糸がデシテックス当たり５〜１６グラムの強度を有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
8. ステープルファイバーがセンチメートル当たり８捲縮以下の捲縮頻度を有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
9. ステープルファイバーがポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリベンゾチアゾール繊維、ポリ｛２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ４’，５’−ｅ］ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン｝繊維、およびそれらの混合物よりなる群から選択される請求項１に記載の耐貫通性物品。
10. ステープルファイバーがアラミド繊維を含んでなる請求項９に記載の耐貫通性物品。
11. ステープルファイバーがポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）を含んでなる請求項１０に記載の耐貫通性物品。
12. ステープルファイバーが繊維当たり０．４〜５．０デシテックスの線密度を有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
13. 層が組み合わせて平方メートル当たり１．０〜５．０キログラムの面密度を有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
14. ＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されているようなスパイクに抗する少なくともレベル１性能要件を満たす請求項１に記載の耐貫通性物品。
15. 弾道発射体に抵抗する第２の複数の層をさらに含んでなる請求項１に記載の耐貫通性物品。
16. ＮＩＪ標準−０１０１．０４に記載されているような少なくともタイプＩＩＡ弾道性能要件を満たす請求項１５に記載の耐貫通性物品。
17. 織布が０．８５〜１．１の布ち密度因子を有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
18. 布が連続マルチフィラメント糸をさらに含んでなる請求項１に記載の耐貫通性物品。
19. 連続マルチフィラメントを含む糸でできた織布の少なくとも１層をさらに含んでなり、かかる布が少なくとも０．７５の布ち密度因子を有し、かつ、かかる糸が５００デシテックス未満の線密度を有する請求項１に記載の耐貫通性物品。
    
    

Images