JP2005538334A - 耐貫通性材料およびそれから作られた成品 - Google Patents

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Abstract

少なくとも二重層の織物を含んでなる耐貫通性材料において、
前記二重層は、第1の織物層と、第2の織物層とを含んでなり、
前記第1の織物層は、糸の本数が3.5〜20本/cmであり、少なくとも210dtexの線密度を有し、そして織物重量の少なくとも65%を占める1組目の糸、および
糸の本数が0.5〜16本/cmでありそして少なくとも50dtexの線密度を有する2組目の糸で構成され、
前記2組目の糸は、前記1組目の糸に対して直角であり、
前記2組目の糸の本数/cmに対する前記1組目の糸の本数/cmの比率は>1である、そして
前記第2の織物層は、糸の本数が0.5〜16本/cmでありそして少なくとも50dtexの線密度を有する1組目の糸、および
糸の本数が3.5〜20本/cmであり、少なくとも210dtexの線密度を有し、そして織物重量の少なくとも65%を占める2組目の糸で構成され、
前記2組目の糸は、前記1組目の糸に対して直角であり、
前記1組目の糸の本数/cmに対する前記2組目の糸の本数/cmの比率は>1である、そして
前記第1層の1組目の糸と2組目の糸は、それぞれ、前記第2層の1組目の糸と2組目の糸に対して平行に位置しており、
前記第1の織物層の少なくとも1組目の糸および前記第2の織物層の少なくとも2組目の糸が防水剤で処理されていることを特徴とする、前記耐貫通性材料が開示される。

Description

本発明は、耐貫通性材料およびそれから作られた成品に関する。
高強度繊維から作られた防弾チョッキ、ヘルメット、車両パネルおよびシールドのごとき耐貫通性成品は当該技術分野において周知である。多くの用途、特に防弾チョッキの場合、前記繊維は織物または編物の形態で用いられる。この織物にマトリックスを塗布または含浸させることによって硬質防弾性材料を得ることもできるし、マトリックスを全く用いないことによって軟質防弾性材料として用いることもできる。
防弾性織物は、とりわけ、EP310199で公知である。それに開示されている織物は、高強度および高弾性率を有する超高分子量ポリマーのフィラメント糸から成っており、その縦糸は横糸とは異なる高分子材料でできている。
ロシア特許RU2096542には、ポリp−フェニレンテレフタルアミド(PPTA)製の縦糸および横糸を有し、かつ、横糸の線密度に対する縦糸の線密度の比率が4.17よりも小さい防弾チョッキ用防弾性織物が開示されている。主として、線密度が143〜588dtexである縦糸および線密度が588〜930dtexである横糸が開示されており、前記横糸は前記縦糸と同じかまたはそれよりも高い線密度を有する。横糸の線密度に対する縦糸の線密度の比率が1.59〜4.17である防弾性織物はたわみ特性が改善されていることが特に強く主張されている。
WO00/42246には、ある角度で交差して重ね合わされた2層の織物からなる織物の二重層を少なくとも含んでなる耐貫通性材料が開示されている。前記織物は、3.5〜20本/cmの糸を含んでなり且つ少なくとも420dtexの線密度を有する1組目の糸と、0.5〜8本/cmの糸を含んでなり且つ少なくとも50dtexの線密度を有する2組目の糸で構成され、前記2組目の糸は前記1組目の糸に対して直角であり、そして前記2組目の糸の線密度に対する前記1組目の糸の線密度の比率は>4.2であり、さらに好ましくは>7.5である。好ましい実施態様において、前記1組目の糸はp−アラミドヤーンでできた縦糸であり、前記2組目の糸はポリエステルヤーンでできた横糸であり、そして前記2組目の糸の本数/cmに対する前記1組目の糸の本数/cmの比率は>1である。この材料の防弾性能は優れているが、前記2層を交差して重ね合わせる必要性は、製造の簡便性および交差積層工程に伴う弱点が生じてしまうかもしれないという危険性の点から見て不利である。
故に、本発明の基礎を成す課題とは、従来技術の問題点を示さない耐貫通性材料を提供することである。
耐貫通性材料の中には、防弾性能の低下を招く高い水分吸収率を示すものもある。従って、本発明の基礎を成すもう1つの課題とは、この問題点を軽減することである。
これらの問題点は、少なくとも二重層の織物を含んでなる耐貫通性材料であって、
前記二重層は、第1の織物層と、第2の織物層とを含んでなり、
前記第1の織物層は、
糸の本数が3.5〜20本/cmであり、少なくとも210dtexの線密度を有し、そして織物重量の少なくとも65%を占める1組目の糸、および
糸の本数が0.5〜16本/cmでありそして少なくとも50dtexの線密度を有する2組目の糸で構成され、
前記2組目の糸は、前記1組目の糸に対して直角であり、
前記2組目の糸の本数/cmに対する前記1組目の糸の本数/cmの比率は>1である、
前記第2の織物層は、
糸の本数が0.5〜16本/cmでありそして少なくとも50dtexの線密度を有する1組目の糸、および
糸の本数が3.5〜20本/cmであり、少なくとも210dtexの線密度を有し、そして織物重量の少なくとも65%を占める2組目の糸で構成され、
前記2組目の糸は、前記1組目の糸に対して直角であり、
前記1組目の糸の本数/cmに対する前記2組目の糸の本数/cmの比率は>1である、そして
前記第1層の1組目の糸と2組目の糸は、それぞれ、前記第2層の1組目の糸と2組目の糸に対して平行に位置しており、
前記第1の織物層の少なくとも1組目の糸および前記第2の織物層の少なくとも2組目の糸が防水剤で処理されていることを特徴とする、
前記耐貫通性材料によって解決される。
本発明の範囲内において、「糸」という用語は、ステープルヤーン、撚ステープルヤーン、撚フィラメントヤーン、不撚混合ヤーン、好ましくは不撚フィラメントヤーンのごときあらゆる種類の糸を意味する。
本発明による耐貫通性材料の好ましい実施態様において、第1の織物層の1組目および2組目の糸そして第2の織物層の1組目および2組目の糸は防水剤で処理されている。
本発明の範囲内において、原則として、水をはじき、かつ、公知の方法で糸に塗布することができるあらゆる材料を前記防水剤として用いることができる。しかしながら、その撥水能力が高いという理由により、フッ素原子と炭素原子とを含んでなる防水剤、例えばフルオロポリマー、特にフルオロアクリレートポリマーの混合物が好ましい。前記混合物は、例えば、Langweid am Lech, DEにあるCiba Spezialitatenchemie Pfersee GmbH社製のOLEOPHOBOL SM(登録商標)に含有されている。
本発明による耐貫通性材料の好ましい実施態様において、前記防水剤で処理された糸は、前記防水剤で処理された糸の重量に対して、約0.1〜約2重量%のフルオロアクリレートポリマーを含んでなる。特に好ましいのは、前記防水剤で処理された糸の重量に対して約1重量%のフルオロアクリレートポリマーである。
好ましくは、本発明による耐貫通性材料において、少なくとも、前記第1層の2組目の糸の線密度に対する1組目の糸の線密度の比率および前記第2層の1組目の糸の線密度に対する2組目の線密度の比率は>1であり、さらに好ましくは>4.2であり、最も好ましくは>5.9である。特に有効な比率は、6〜6.6である。
本発明による耐貫通性材料の好ましい実施態様において、前記第1層の2組目の糸および前記第2層の1組目の糸のうちの少なくとも一方は、0.5〜8本/cmの糸を含んでなる。
各層において、少なくとも210dtexの線密度を有する糸は、その層の織物重量の少なくとも65%を占める。これらの糸は、好ましくは、その層の織物重量の少なくとも70%、さらに好ましくは75%を占める。
前記2層のそれぞれにおいて、2組目の糸は1組目の糸に対して直角である。通常、これらの糸群は互いにほぼ直交しているが、これは必須ではない。2組目の糸は、1組目の糸に対して90°以外の角度で配置されていてもよい。前記2層は、交差積層せずに、互いに固定されている。
本発明による耐貫通性材料の好ましい実施態様において、前記二重層を構成する層の糸は、例えばステッチボンディング、好ましくは接着剤によって、互いに結合されている。前記接着剤は、例えば仕上げ剤として糸の上または織物の上に塗布される接着剤でもよい。
また、前記接着剤は、前記二重層の2つの織物層の間に配置される接着剤層であってもよい。
接着剤としては、
− 熱可塑性材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステルまたはこれら材料の混合物のごときポリオレフィン類、
− エラストマー材料、例えばクラトン(Kraton)、ゴム、ケイ素等、および
− 熱硬化性材料、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂等が挙げられる。
また、前記第1層の2組目の糸および前記第2層の1組目の糸の少なくとも1部に加圧および/または加熱下において融解する材料を用いることによって、1組目の糸および2組目の糸を、対応する1組目の糸および2組目に結合させるだけでなく、任意に2つの織物層を結合させることも可能である。
前記第1層の1組目の糸および前記第2層の2組目の糸における糸の本数は、3.5〜20本/cm、さらに好ましくは4〜15本/cm、最も好ましくは5〜12本/cmである。
前記第1層の2組目の糸および前記第2層の1組目の糸における糸の本数は、0.5〜16本/cm、好ましくは0.5〜8本/cm、さらに好ましくは1〜6本/cm、最も好ましくは2〜4本/cmである。
前記第1層の1組目の糸(好ましくは縦糸)および前記第2層の2組目の糸(好ましくは横糸)は、強度および弾性率が高い。
本発明による耐貫通性材料の好ましい実施態様において、前記第1層の1組目の糸および前記第2層の2組目の糸は、アラミド糸、ポリエチレン糸およびポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)糸から選択される強力糸から成る。アラミドの場合、さらに好ましくはp−アラミド糸、最も好ましくはポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)が用いられ、例えばテイジントワロン社製のTwaron(登録商標)糸が用いられる。
さらに、本発明による耐貫通性材料は、前記第1層の2組目の糸(好ましくは横糸)と前記第2層の1組目の糸(好ましくは縦糸)とを含んでなるが、それら糸の組成は本発明にとって決定的ではない。しかしながら、これらの糸は高い強度および高い弾性率を示すことが好ましい。これは、特に、第1層の2組目の糸および第2層の1組目の糸が、ポリエステル糸、ポリエチレン糸、ポリプロピレン糸およびアラミド糸、例えばテイジントワロン社製のTwaron(登録商標)糸、から選択される場合である。第1層の第2糸群および第2層の第1糸群がポリエステル糸から成っていることが最も好ましい。
本発明による耐貫通性材料の好ましい実施態様において、異なるポリマーからできている縦糸および横糸が選択される。例えば、p−アラミドヤーンでできた縦糸とポリエステルヤーンでできた横糸とを有する織物またはこの逆の組み合わせを有する織物が好ましい。そのような好ましい実施態様についての例としては、第1層の1組目の糸および第2層の2組目の糸がアラミド糸から成り、そして前記第1層の2組目の糸および前記第2層の1組目の糸がポリエステル糸から成る耐貫通性材料が挙げられる。
必要な線密度比が満たされている限り、第1層の1組目の糸の線密度および第2層の2組目の糸の線密度は、少なくとも約210dtex、好ましくは210〜6,720dtex、さらに好ましくは420〜3,360dtex、よりいっそう好ましくは420〜1,680dtex、最も好ましくは840〜1,100dtexとなるように選択される。
第1層の2組目の糸の線密度および第2層の1組目の糸の線密度は、少なくとも50dtexである。本発明による耐貫通性材料の好ましい実施態様において、第1層の2組目の糸の線密度および第2層の1組目の糸の線密度は、約50〜280dtexであり、最も好ましくは80〜140dtexである。
本発明による耐貫通性材料を効率的に製造するには、第1層の1組目の糸および第2層の1組目の糸が縦糸であり、そして第1層の2組目の糸および第2層の2組目の糸が横糸であることが好ましい。
本発明による耐貫通性材料の好ましい実施態様において、前記二重層には2つの外側があり、そして前記二重層の外側のうちの少なくとも1方には保護層が設けられている。前記保護層は、熱可塑性材料、熱硬化性材料、エラストマー材料またはこれら材料の混合物でもよい。前記保護層は、過度の磨耗による損傷から織物を保護するため、かつ、防弾性能を高めるために用いられる。
本発明による耐貫通性材料は、交差積層されておらず、かつ、任意に互いに結合されている2層の織物から成る少なくとも1つの二重層を含んでなる。「織り」という用語は、平織り、繻子織り、斜子織り、斜文織りなどのごときあらゆる種類の織りを包含する。
本発明による耐貫通性材料は、2層の織物から成る二重層を1層だけ含んでなっていてもよいが、通常は複数の二重層が用いられる。二重層の好適な数は、5〜100である。6〜35層の二重層が用いられることが最も好ましい。ある二重層の第1の織物層の1組目の糸は、隣接する二重層の第1の織物層の1組目の糸に対して平行に位置していてもよいし、斜めに位置していてもよい。これらの糸群がある角度を成して互いに固定される場合、その角度は90°であることが好ましい。
前述のように、二重層同士は、接着剤層を用いてまたはステッチングによって、互いに固定させてもよい。そのような接着剤層は前述の接着剤からできていてもよく、4〜36μm、好ましくは8〜20μmの厚みを有する。
二重層の製造方法は当該技術分野において周知である。一般には、梁で縦糸をよった後、織機で織ることによって織物が作られる。得られた単一の層を任意に含浸または積層させ、カレンダー処理またはラミネーション処理に附してもよい。少なくとも2層の織物層をステッチング、加熱または加圧によって結合させることができる。
さらに本発明は、当業者に周知の方法に従って本発明の耐貫通性材料から作られた成品に関する。そのような成品の例としては、防弾チョッキおよび装甲板が挙げられる。
下記実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。
22層の二重層を含んでなる耐貫通性材料を下記手順によって製造した。
各二重層の第1層は、縦糸方向(9.5本/cm、Langweid am Lech, DEにあるCiba Spezialitatenchemie Pfersee GmbH社製のOLEOPHOBOL SM(登録商標)で撥水処理されている)にテイジントワロン社製の線密度が930dtexであるTwaron(登録商標)を用いて、横糸方向(2本/cm)に線密度が140dtexであるポリエステル(Hoechst社製のTrevira(登録商標)710)を用いて製造した。
各二重層の第2層は、縦糸方向(4本/cm)に線密度が140dtexであるポリエステル(Hoechst社製のTrevira(登録商標)710)を用いて、横糸方向(9.5本/cm、Langweid am Lech, DEにあるCiba Spezialitatenchemie Pfersee GmbH社製のOLEOPHOBOL SM(登録商標)で撥水処理されている)にテイジントワロン社製の線密度が930dtexであるTwaron(登録商標)を用いて製造した。前記第1層の縦糸/横糸比および前記第2層の縦糸/横糸比は6.6であった。
二重層を作製する上で、前記第1層と第2層とを、厚みが10μmであるポリエチレンフィルム(EKB社製のLDPE)を3層用いて積層させた。二重層の両外側にポリエチレンフィルムを一枚ずつ配置し、そして二重層を構成する2つの織物層の間にもポリエチレンフィルムを一枚配置した。このようにして、二重層を22層作製した。
剥離紙で互いから分離された前記22層の二重層を重ね合わせ、プレス機に設置し、120℃の温度および25バールの圧力で25分間プレスした。その後、プレス機の加熱を止めた。その後、前記22層の二重層を互いから引き離し、剥離紙を取り除き、そして前記22層の二重層を再び重ね合わせることによって、重量が約4,730g/mである耐貫通性材料が得られた。
比較例
いずれの糸にも撥水処理を全く施さなかったことを除いて、実施例と同じようにして重量が約4,730g/mである耐貫通性材料を製造した。
50の測定
50値を9x19パラ型DM11A1B2 DAG弾丸を用いて測定した。ここで、v50とは、50%の弾丸が止まり、50%の弾丸が完全に貫通する速度である。v50の測定に附された耐貫通性材料は乾燥した状態にあった。これは、前記材料が室温および約60%の相対湿度において試験されたことを意味する。
各耐貫通性材料に対してv50の測定を2回行い、得られた結果を平均した。得られた平均値を下記表に示す。
Figure 2005538334
上記表は、実施例の耐貫通性材料は、比較例の耐貫通性材料の平均v50値よりも2.7%高い平均v50値を示すことを示している。そのv50の差は、いずれの糸も撥水処理されていない比較例の耐貫通性材料と比較した場合に実施例の耐貫通性材料のエネルギー吸収率が5.4%高いことに対応している。
ブンデズマン(Bundesmann)しゅう雨試験
実施例および比較例の耐貫通性材料をブンデズマンしゅう雨試験(ISO9865)に附した。下記表は、10分後の吸収水分の重量%を示している。
Figure 2005538334
上記表は、実施例の耐貫通性材料は、いずれの糸も撥水処理されていない比較例の耐貫通性材料の吸収水分のわずか約1/3である吸収水分を示すことを示している。

Claims (23)

  1. 少なくとも二重層の織物を含んでなる耐貫通性材料において、
    前記二重層は、第1の織物層と、第2の織物層とを含んでなり、
    前記第1の織物層は、
    糸の本数が3.5〜20本/cmであり、少なくとも210dtexの線密度を有し、そして織物重量の少なくとも65%を占める1組目の糸、
    および
    糸の本数が0.5〜16本/cmでありそして少なくとも50dtexの線密度を有する2組目の糸で構成され、
    前記2組目の糸は、前記1組目の糸に対して直角であり、
    前記2組目の糸の本数/cmに対する前記1組目の糸の本数/cmの比率は>1である、そして
    前記第2の織物層は、
    糸の本数が0.5〜16本/cmでありそして少なくとも50dtexの線密度を有する1組目の糸、および
    糸の本数が3.5〜20本/cmであり、少なくとも210dtexの線密度を有し、そして織物重量の少なくとも65%を占める2組目の糸で構成され、
    前記2組目の糸は、前記1組目の糸に対して直角であり、
    前記1組目の糸の本数/cmに対する前記2組目の糸の本数/cmの比率は>1である、そして
    前記第1層の1組目の糸と2組目の糸は、それぞれ、前記第2層の1組目の糸と2組目の糸に対して平行に位置しており、
    前記第1の織物層の少なくとも1組目の糸および前記第2の織物層の少なくとも2組目の糸が防水剤で処理されていることを特徴とする、
    前記耐貫通性材料。
  2. 前記第1の織物層の第1組目および2組目の糸そして前記第2の織物層の第1組目および2組目の糸が防水剤で処理されている、請求項1に記載の耐貫通性材料。
  3. 前記防水剤は、フッ素原子と炭素原子とを含んでなる、請求項1または2に記載の耐貫通性材料。
  4. 前記防水剤は、フルオロアクリレートポリマーの混合物を含んでなる、請求項3に記載の耐貫通性材料。
  5. 前記防水剤で処理された糸は、前記防水剤で処理された糸の重量に対して、約0.1〜約2重量%のフルオロアクリレートポリマーを含んでなる、請求項1〜4のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  6. 少なくとも前記第1層の2組目の糸の線密度に対する1組目の糸の線密度の比率および前記第2層の1組目の糸の線密度に対する2組目の糸の線密度の比率は>1である、請求項1〜5のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  7. 少なくとも前記第1層の2組目の糸の線密度に対する1組目の糸の線密度の比率および前記第2層の1組目の糸の線密度に対する2組目の糸の線密度の比率は>4.2である、請求項6に記載の耐貫通性材料。
  8. 少なくとも前記第1層の2組目の糸の線密度に対する1組目の糸の線密度の比率および前記第2層の1組目の糸の線密度に対する2組目の糸の線密度の比率は>5.9である、請求項6または7に記載の耐貫通性材料。
  9. 前記第1層の2組目の糸および前記第2層の1組目の糸のうちの少なくとも一方は0.5〜8本/cmの糸を含んでなる、請求項1〜8のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  10. 前記二重層を構成する層の糸は互いに結合されている、請求項1〜9のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  11. 前記二重層を構成する層の糸は接着剤によって互いに結合されている、請求項10に記載の耐貫通性材料。
  12. 前記第1層の1組目の糸および前記第2層の2組目の糸は、アラミド糸、ポリエチレン糸およびポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール(PBO)糸から選択される強力糸で構成される、請求項1〜11のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  13. 前記第1層の2組目の糸および前記第2層の1組目の糸は、ポリエステル糸、ポリエチレン糸、ポリプロピレン糸およびアラミド糸から選択される、請求項1〜12のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  14. 前記第1層の1組目の糸および前記第2層の2組目の糸はアラミド糸で構成され、そして前記第1層の2組目の糸および前記第2層の1組目の糸はポリエステル糸で構成される、請求項1〜13のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  15. 前記第1層の1組目の糸の線密度および前記第2層の2組目の糸の線密度は210〜6,720dtexである、請求項1〜14のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  16. 前記第1層の1組目の糸の線密度および前記第2層の2組目の糸の線密度は420〜3,360dtexである、請求項15に記載の耐貫通性材料。
  17. 前記第1層の1組目の糸の線密度および前記第2層の2組目の糸の線密度は420〜1,680dtexである、請求項15または16に記載の耐貫通性材料。
  18. 前記第1層の1組目の糸の線密度および前記第2層の2組目の糸の線密度は840〜1,100dtexである、請求項15、16または17に記載の耐貫通性材料。
  19. 前記第1層の2組目の糸の線密度および前記第2層の1組目の糸の線密度は50〜280dtexである、請求項1〜18のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  20. 前記第1層の2組目の糸の線密度および前記第2層の1組目の糸の線密度は80〜140dtexである、請求項19に記載の耐貫通性材料。
  21. 前記第1層の1組目の糸および前記第2層の1組目の糸は縦糸であり、そして前記第1層の2組目の糸および前記第2層の2組目の糸は横糸である、請求項1〜20のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  22. 前記二重層には2つの外側があり、そして前記二重層の外側のうちの少なくとも1方には保護層が設けられている、請求項1〜21のいずれか1つに記載の耐貫通性材料。
  23. 請求項1〜22のいずれか1つに記載の耐貫通性材料から作られた成品。
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