JP2009504941A

JP2009504941A - 繊維網状構造層およびそれを含んでなる可撓性の耐貫通性物品

Info

Publication number: JP2009504941A
Application number: JP2008527960A
Authority: JP
Inventors: チオウ，ミンシヨン・ジエイ
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2009-02-05
Also published as: US20100143683A1; CA2615398A1; KR101290449B1; WO2008016363A2; CA2615398C; CN101389796A; WO2008016363A3; KR20080034501A; CN101389796B; EP1945844A2; BRPI0616521A2

Abstract

本発明は、第１および第２糸のそれぞれが他の第１および第２糸に平行のまたは実質的に平行の第１方向に配置された、複数の第１糸および複数の第２糸と、第３糸のそれぞれが他の第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置され、第２方向が第１方向に対して直角である、複数の第３糸とを有する耐貫通性物品で使用するための繊維網状構造層に関する。第３糸および第１糸もしくは第２糸のいずれかは第１ポリマーでできている。第１、第２および第３糸のそれぞれは少なくとも１５ｇ／デシテックスの靱性を有する。層は、（ｉ）第２糸が第１ポリマーとは異なる第２ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第１糸が第２糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第１および第２糸が複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第１糸のフィラメントが第２糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせであるようなものである。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、開示内容の全体が参照により本明細書に援用される、２００５年８月１０日出願の米国仮特許出願第６０／７０７，２００号明細書、および２００５年９月２７日出願の米国仮特許出願第６０／７２０，８９８号明細書の利益を主張するものである。

本発明は、耐貫通性物品で使用するための繊維網状構造層に、および１つもしくはそれ以上のかかる層を含有する物品に関する。

報告は、１００％ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサザール）布（ＰＢＯ布）でできた防弾チョッキが通常の布より高い防弾性能を示し得ることを示唆している。しかしながら、ＰＢＯ布は非常に高価であり、幾つかの生命保護用途向けには使用が制限される。

様々な布構成が防弾性材料のために知られている。例えば、第１層が第１ポリマーの繊維で構成され、そして第２層が異なるポリマーの繊維で構成されている、異なる層を使用することは知られている。

２つのポリマーの繊維を単層に使用できることもまた知られている。例えば、特許文献１は、異なる特性のたて糸およびよこ糸繊維を使用して非対称の織り方で織られた多重織の保護布を教示している。別の特許文献２は、たて糸およびよこ糸の両方での２つの隣接繊維が異なる材料のものである織り方を教示している。

特許文献３は、ポリエチレン繊維を有するたて糸とアラミド繊維を含んでなるよこ糸とを有することができるマルチフィラメント防弾布を教示している。特許文献４は、第１組のより糸の線密度対第２組のより糸の線密度の比が４．２より大きい、第１組のより糸が第２組のより糸を横断する多層直交積層の布を教示している。特許文献５は、たて糸がアラミドであり、そしてよこ糸が熱可塑性材料である、異なる材料の組み合わせを有する柔らかいチョッキを教示している。特許文献６は、たて糸およびよこ糸方向に異なる材料の防弾織布を教示している。特許文献７は、よこ糸方向の繊維がたて糸方向の繊維より大きい破断点伸びを有する防弾織布を開示している。

これらの進歩にもかかわらず、より軽量の、より高性能の生命保護防護服が必要とされている。

カナダ国特許出願ＣＡ１０３４８４２号明細書カナダ国特許出願ＣＡ２３１３９９５号明細書米国特許第６，１５５，３０６号明細書米国特許第６，６１０，６１９号明細書米国特許第５，１８０，８８０号明細書欧州特許出願公開第３１０１９９（Ａ１）号明細書米国特許第５，１８７，００３号明細書

本発明は、
第１および第２糸のそれぞれが他の第１および第２糸に平行のまたは実質的に平行の第１方向に配置された、複数の第１糸および複数の第２糸と、
第３糸のそれぞれが他の第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置され、第２方向が第１方向に対して直角であり、第３糸および第１糸もしくは第２糸のいずれかが第１ポリマーでできている、複数の第３糸と
を含んでなる、耐貫通性物品で使用するための繊維網状構造層であって、
第１、第２および第３糸のそれぞれが少なくとも１５ｇ／デシテックス（好ましくは幾つかの実施形態では２０〜４５ｇ／デシテックス）の靱性を有し、かつ、
（ｉ）第２糸が第１ポリマーとは異なる第２ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第１糸が第２糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第１および第２糸が複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第１糸のフィラメントが第２糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせである繊維網状構造層に関する。

幾つかの好ましい実施形態では、繊維網状構造層は、第４糸のそれぞれが第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置された、複数の第４糸をさらに含んでなり、ここで、（ｉ）第４糸は第２ポリマーもしくは第３ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第３糸は第４糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第３および第４糸は複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第３糸のフィラメントは第４糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせである。

特定の実施形態では、第１糸は、第１方向の糸の総数の少なくとも３５％［好ましくは幾つかの実施形態では４０〜６０％］を占め、かつ、
第２糸は、第１方向の糸の総数の少なくとも３５％［好ましくは幾つかの実施形態では４０〜６０％］を占める。

幾つかの実施形態では、第２方向のすべての繊維は複数の第３糸のものである。

幾つかの繊維網状構造で、繊維網状構造層は１０ｋｇ／ｍ^２以下の面密度を有する。幾つかの実施形態では、面密度は好ましくは２〜８ｋｇ／ｍ^２である。

本発明の特定の態様では、第１、第２、および第３糸のそれぞれは、少なくとも２％（好ましくは幾つかの実施形態では２．５％〜１０％）の破断点伸びとデシテックス当たり少なくとも１５０グラム（好ましくは幾つかの実施形態では２５０〜２０００）の弾性率とを有する。

特定の層は、第１、第２、および第３糸のそれぞれがデニール当たり少なくとも１５グラム（好ましくは幾つかの実施形態ではデニール当たり少なくとも２０グラム）の靱性を有するようなものである。他の実施形態では、繊維網状構造層は、デニール当たり少なくとも３０グラムの靱性を有する第１、第２、および第３糸の少なくとも１つを有する。幾つかの実施形態では、靱性は好ましくはデニール当たり少なくとも３５グラムである。

幾つかの層は、デニール当たり少なくとも３０グラムの靱性と立方センチメートル当たり少なくとも１．６グラムの密度とを有する第１、第２、および第３糸の少なくとも１つを有する。

幾つかの実施形態では、第２糸は第１ポリマーとは異なる第２ポリマーでできている。

特定の実施形態では、第１糸は第２糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有する。幾つかの実施形態では、第１および第２糸は複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第１糸のフィラメントは第２糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有する。

幾つかの態様では、本発明は、第１および第３糸が第１ポリマーでできており、そして同じ平均線密度を実質的に有し、そして第１および第３糸のフィラメントが同じ平均線密度を実質的に有する繊維網状構造層に関する。

幾つかの層では、第１、第２、および第３糸のそれぞれは１００〜５０００デシテックスの線密度を有する。幾つかの実施形態では、線密度は好ましくは２２０〜３３００デシテックスである。特定の層では、第１、第２、および第３糸は０．１〜１０デシテックスの線密度を有する。特定の実施形態では、糸は好ましくは０．２〜５．５デシテックスである。

本発明の幾つかの層は、連続フィラメント、ステープルファイバー、または両方の混合物である第１、第２および第３糸のフィラメントを含んでなる。

幾つかの実施形態では、第１および第２糸は交互の順番に配置される。

第１および第２ポリマーは、幾つかの実施形態では、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、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｝、ポリアレーンアゾール、ポリピリダゾール、ポリピリドビスイミダゾールおよびそれらの混合物よりなる群から選択される。特定の実施形態では、第１ポリマーはポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）である。

本発明のある層は、第１糸、第２糸、および第３糸が織られている、不織の、または一方向アレイ上に直角に積み重ねられた一方向アレイであるようなものである。

本発明はまた、本明細書に記載されるような複数の繊維網状構造層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品に関する。幾つかの可撓性の耐貫通性物品は２〜１２ｋｇ／ｍ^２の面密度を有する。特定の物品は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなるポリマーマトリックスを含浸されている布層の少なくとも１層を有する。

幾つかの実施形態では、本発明はまた繊維網状構造の製織方法に関する。一実施形態では、繊維網状構造層の製造方法は、
第１および第２糸のそれぞれが他の第１および第２糸に平行のまたは実質的に平行の第１方向での、複数の第１糸および複数の第２糸を、
第３糸のそれぞれが他の第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置され、第２方向が第１方向に対して直角であり、第３糸および第１糸もしくは第２糸のいずれかが第１ポリマーでできている、複数の第３糸と
織る工程を含んでなり、
ここで、
第１、第２および第３糸のそれぞれは少なくとも１５ｇ／デシテックスの靱性を有し、かつ、
（ｉ）第２糸は第１ポリマーとは異なる第２ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第１糸は第２糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第１および第２糸は複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第１糸のフィラメントは第２糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせである。

特定の実施形態では、本方法は、第４糸のそれぞれが第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置された、複数の第４糸を織る工程であって、
（ｉ）第４糸が第２ポリマーもしくは第３ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第３糸が第４糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第３および第４糸が複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第３糸のフィラメントが第４糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせである工程をさらに含んでなる。

本発明は、本開示の一部を形成する例示的な好ましい実施形態の以下の詳細な説明の参照によってより容易に理解され得る。特許請求の範囲は本明細書に記載されるおよび／または示される具体的なデバイス、方法、条件もしくはパラメーターに限定されず、本明細書に用いられる専門用語はあくまで一例として特定の実施形態を記載する目的のためのものであり、そして特許請求される本発明を限定することを意図されないことが理解されるべきである。また、添付される特許請求の範囲を含む本明細書で用いられるように、単数形（「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」）は複数を含み、ある特定の数値についての言及は、文脈が特に明らかに指示しない限り、少なくとも当該特定値を含む。値の範囲が表されるとき、別の実施形態は、１つの特定の値からおよび／または他の特定の値までを含む。同様に、先行する「約」を用いて値が近似値として表されるとき、特定の値は別の実施形態を形成すると理解されるであろう。すべての範囲は包括的であり、そして組み合わせ可能である。

本発明の耐貫通性複合材料および物品は、ポリマー繊維から製造されている複数の繊維層を好ましくは含む。

本明細書の目的のためには、「繊維」という用語は、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可撓性の、巨視的に均一の物体と定義される。繊維断面は任意の形状であることができるが、典型的には円形である。繊維は、コートされていない、もしくはコートされている、または別の方法で前処理された（例えば、前延伸または熱処理された）形態で存在することができる。本明細書では、「フィラメント」という用語は「繊維」という用語と同じ意味で用いられる。

本明細書で用いるところでは、「糸」は、繊維が本明細書に定義される通りである連続的な長さの２つもしくはそれ以上の繊維を意味する。

本明細書の目的のためには、「布」は、任意の織られた、編まれた、または不織の構造体を意味する。「織られた」とは、平織、千鳥綾織、バスケット織、繻子織、綾織などのような任意の布の織り方を意味する。「編まれた」とは、１つもしくはそれ以上のエンド、繊維またはマルチフィラメント糸を編成するまたはかみ合わせることによって生成される構造体を意味する。「不織の」とは、一方向の繊維を含む、繊維の網状構造、フェルトなどを意味する。

繊維層は、編布もしくは織布または不織構造体を含むが、それらに限定されない、多数の構造をとることができる。不織のとは、一方向を含む（マトリックス樹脂内に含有される場合）、繊維の網状構造、フェルトなどを意味する。織られたとは、平織、千鳥綾織、バスケット織、繻子織、綾織などのような、任意の布の織り方を意味する。平織が業界で用いられる最も一般的な織り方であると考えられる。

幾つかの好ましい実施形態では、布は複数の糸を織ることによって製造される。

布層の面密度は、選択されたサイズ、例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍの各単層の重量を測定することによって求められる。本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。

デニールは、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）Ｄ１５７７に従って求められ、９０００メートルの繊維のグラム単位の重量として表されるような繊維の線密度である。

靱性はＡＳＴＭＤ８８５に従って求められ、デニール当たりのグラムとして表されるような繊維の最大または破断応力である。

多種多様の好適な熱硬化性および熱可塑性樹脂ならびにそれらの混合物が先行技術で周知であり、マトリックス材料として使用され得る。例えば、熱可塑性樹脂は、１つもしくはそれ以上のポリウレタン、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリカーボネートなどを含んでなることができる。熱硬化性樹脂は、１つもしくはそれ以上のエポキシ−ベース樹脂、ポリエステル−ベース樹脂、フェノール−ベース樹脂など、好ましくはポリビニルブチラール・フェノール系樹脂であることができる。混合物は、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との任意の組み合わせであることができる。

本発明に好適な繊維の代表的なリストには、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が含まれる。好ましくは、繊維はポリ｛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）繊維でできている。

ポリマーがポリアミドであるとき、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、Ｗ．ブラック（Ｗ．Ｂｌａｃｋ）ら著、「人造繊維−科学および技術、第２巻、繊維形成芳香族ポリアミドという表題のセクション（Ｍａｎ−ＭａｄｅＦｉｂｅｒｓ−ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ２，ＳｅｃｔｉｏｎｔｉｔｌｅｄＦｉｂｅｒ−ＦｏｒｍｉｎｇＡｒｏｍａｔｉｃＰｏｌｙａｍｉｄｅｓ）」、インターサイエンス・パブリッシャー（ＩｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）、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。添加剤をアラミドで使用することができ、そして１０重量％程度までの他のポリマー材料をアラミドとブレンドできること、またはアラミドのジアミンを１０重量％程度の他のジアミンで置換できるかもしくはアラミドの二酸塩化物を１０重量％程度の他の二酸クロリドで置換できることが分かった。

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おおよそモル対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クロリドの組み入れから生じるコポリマーを意味する。原則として、他のジアミンおよび他の二酸クロリドは、他のジアミンおよび二酸クロリドが重合反応を妨害する反応基を全く持たないことのみを条件として、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モルパーセント程度までの、または場合によりわずかにより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などの他の芳香族ジアミンと他の芳香族二酸クロリドとの組み入れから生じるコポリマーをも意味する。

ポリマーがポリオレフィンであるとき、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、少量の鎖分岐もしくは１００個の鎖炭素原子当たり５個を超えない変性ユニットのコモノマーを含有してもよい、かつ、それと混合されてアルケン−１ポリマー、具体的には低密度ポリエチレン、プロピレンなどのような約５０重量パーセント以下の１つもしくはそれ以上のポリマー添加物、または一般に組み入れられる酸化防止剤、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また含有してもよい、好ましくは百万より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。かかるものは伸張鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）として一般に知られる。同様に、ポリプロピレンは、好ましくは百万より大きい分子量の主に線状の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号明細書に説明されている。

ポリアレーンアゾールポリマーは、乾燥原料の混合物をポリリン酸（ＰＰＡ）溶液と反応させることによって製造されてもよい。乾燥原料は、アゾール形成モノマーおよび金属粉末を含んでなってもよい。これらの乾燥原料の正確に秤量されたバッチは、本発明の好ましい実施形態の少なくとも幾つかの使用によって得ることができる。

例示的なアゾール形成モノマーには、２，５−ジメルカプト−ｐ−フェニレンジアミン、テレフタル酸、ビス−（４−安息香酸）、オキシ−ビス−（４−安息香酸）、２，５−ジヒドロキシテレフタル酸、イソフタル酸、２，５−ピリドジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，６−キノリンジカルボン酸、２，６−ビス（４−カルボキシフェニル）ピリドビスイミダゾール、２，３，５，６−テトラアミノピリジン、４，６−ジアミノレゾルシノール、２，５−ジアミノヒドロキノン、１，４−ジアミノ−２，５−ジチオベンゼン、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。好ましくは、アゾール形成モノマーには、２，３，５，６−テトラアミノピリジンおよび２，５−ジヒドロキシテレフタル酸が含まれる。特定の実施形態では、アゾール形成モノマーはリン酸化されていることが好ましい。好ましくは、リン酸化アゾール形成モノマーはポリリン酸および金属触媒の存在下で重合させられる。

金属粉末は、最終ポリマーの分子量を構成するのを助けるために用いることができる。金属粉末には典型的には、鉄粉、スズ粉末、バナジウム粉末、クロム粉末、およびそれらの任意の組み合わせが含まれる。

アゾール形成モノマーおよび金属粉末は混合され、次に混合物はポリリン酸と反応させられてポリアレーンアゾールポリマー溶液を形成する。追加のポリリン酸を、必要に応じてポリマー溶液に加えることができる。ポリマー溶液は典型的には、フィラメントを製造するまたは紡糸するためにダイまたは紡糸口金を通して押し出される。

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）は２つの好適なポリマーである。これらのポリマーは、ＰＣＴ出願国際公開第９３／２０４００号パンフレットに記載されている。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、そしてそれらは縮合または非縮合多環系であってもよいが、それらは好ましくは単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−フェニレン基であるが、当該基は、ポリマーの製造を、または何の基も全く妨害しない任意の二価有機基で置換されてもよい。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ー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、前述のＰＣＴ出願国際公開第９３／２０４００号パンフレットに開示されている。

Ｍ５繊維は本発明での使用に好適である。この繊維はポリ［ジイミダゾピリジニレン（ジヒドロキシ）フェニレン］をベースとする。Ｍ５繊維は、約３１０ＧＰａの平均弾性率と約５．８ＧＰａ以下の平均靱性とを有することが知られている。Ｍ５繊維は、ブルー（Ｂｒｅｗ）ら著、複合材料科学および技術（ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、５９（１９９９）、１１０９ページ；ファンデルジャグト（ＶａｎｄｅｒＪａｇｔ）、ビューカース（Ｂｅｕｋｅｒｓ）著、Ｐｏｌｙｍｅｒ４０（１９９９）、１０３５ページ；シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）著、Ｐｏｌｙｍｅｒ３９（１９９８）、５９８１ページ；クロップ（Ｋｌｏｐ）、ラマース（Ｌａｍｍｅｒｓ）著、Ｐｏｌｙｍｅｒ３９（１９９８）、５９８７ページ；ハーゲマン（Ｈａｇｅｍａｎ）ら著、Ｐｏｌｙｍｅｒ４０（１９９９）、１３１３ページに記載されてきた。

ラミネート層は、熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなるポリマーマトリックスを含浸した繊維の網状構造と定義される。各層は複合構造体の厚さおよび重量まで追加され、それによってその可撓性、着用性および着心地の良さを低下させる。それ故、層の数は、全体複合構造体が具体的な脅威から保護するために構成され、そして使用されるように選択されてきた。

層は、縫い合わせることなどによって、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か、またはそれらは一緒に積み重ね、例えば、布エンベロープもしくはキャリヤで保持することができる。セクションを形成する層は、別々に積み重ね、接合することができるか、または複数の層のすべては、単一ユニットとして積み重ね、接合することができる。

層はまた、熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなるポリマーマトリックスによって一緒に保持することもできる。多種多様な好適な熱硬化性および熱可塑性樹脂ならびにそれらの組み合わせが先行技術で周知であり、マトリックス材料として使用することができる。例えば、熱可塑性樹脂は、１つもしくはそれ以上のポリウレタン、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリカーボネートなどを含んでなることができる。熱硬化性樹脂は、１つもしくはそれ以上のエポキシ−ベース樹脂、ポリエステル−ベース樹脂、フェノール−ベース樹脂など、好ましくはポリビニルブチラール・フェノール系樹脂であることができる。混合物は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との任意の組み合わせであることができる。各層中のマトリックス材料の割合は、層の約１０％〜約８０重量％、好ましくは層の２０％〜６０重量％である。

様々な量の紫外線吸収剤または安定剤を、有害な紫外線を吸収し、それを熱エネルギーとして消散させるために繊維またはラミネート層に添加することができる。ＵＶ吸収剤は、繊維またはラミネート層をＵＶ光から遮断することによって役割を果たすが、ＵＶ安定剤は、ＵＶ光に露光されたときに繊維またはラミネート層の実用寿命を高めるために光酸化プロセスで形成されるラジカル中間体を捕捉することによって役割を果たす。ＵＶ吸収剤の例には、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ）のベンゾフェノンまたはベンゾチアゾールが挙げられる。

図１では、第１および第２糸を第１方向に、そして第３糸を第２方向に有する織り方が示される。この図では、第１および第２糸は実質的に平行であり、そして第３糸の方向を横断する。

試験方法
次の試験方法が以下の実施例で用いられた。

線密度
糸または繊維の線密度は、ＡＳＴＭＤ１９０７−９７およびＤ８８５−９８に記載されている手順に基づいて既知の長さの糸または繊維を秤量することによって求められる。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。

面密度
布層の面密度は、選択されたサイズ、例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍの各単層の重量を測定することによって求められる。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。

耐弾道貫通性
多層パネルのＶ５０弾道試験は、２０００年９月に発行されたＮＩＪ標準−０１０１．０４「個人用防護服の防弾性（ＢａｌｌｉｓｔｉｃＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＰｅｒｓｏｎａｌＢｏｄｙＡｒｍｏｒ）」に従って行われた。この試験は９ｍｍの使用のみを開示しているにすぎないが、本発明者らは９ｍｍおよびまた．３５７弾でも同じ試験を用いた。

ここで、本発明は以下の具体的な実施例によって例示される。すべての部および百分率は、特に明記しない限り重量による。本発明の方法に従って製造された実施例は数値によって示す。対照または比較例は文字によって示す。

実施例の製造および試験
以下の実施例では、たて糸およびよこ糸方向の両方にアラミド糸とポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）糸との様々な組み合わせの複数の層の織布を製造した。アラミド糸は、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．ｄｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙ）によって販売されるものであった。アラミドはポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）であった。ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）糸は、商標ザイロン（ＺＹＬＯＮ）（登録商標）で東洋紡績株式会社によって販売されるものであった。複数の布層の複合材料を耐弾道貫通性について試験した。布層のすべてをエッジ周りで縫い、さらにクロスステッチで対角線上を縫った、１６平方インチ（４０．６ｃｍ^２）の弾道パネルを各試験のために構築した。様々な材料および異なる線密度の糸から製造した幾つかの異なる布を、３．７〜６．０ｋｇ／ｍ^２の様々な面密度で試験した。

実施例１
実施例１では、４４層の布を、センチメートル当たり１０．２エンドおよび約４．７ｋｇ／ｍ^２の面密度での平織でたて糸およびよこ糸方向の両方に、交互の順に、すなわち、ケブラー（登録商標）糸／ザイロン（登録商標）糸／ケブラー（登録商標）糸／ザイロン（登録商標）糸に配置された４４０デシテックスのケブラー（登録商標）１２９糸と５５０デシテックスのザイロン（登録商標）糸とから織った。

比較例Ａ
比較例Ａでは、４４層の布を、平織、および約４．７ｋｇ／ｍ^２の面密度でセンチメートル当たり９．８エンドでたて糸方向に５５０デシテックスのザイロン（登録商標）糸とセンチメートル当たり１１．０エンドでよこ糸方向に４４０デシテックスのケブラー（登録商標）１２９糸とで製造した。

比較例Ｂ
比較例Ｂでは、４４層の布を、平織、および約４．７ｋｇ／ｍ^２の面密度でセンチメートル当たり１１．０エンドでたて糸方向に４４０デシテックスのケブラー（登録商標）１２９糸とセンチメートル当たり９．８エンドでよこ糸方向に５５０デシテックスのザイロン（登録商標）糸とで製造した。

実施例１ならびに比較例ＡおよびＢでの層の布を、９ｍｍおよび．３５７マグ（ｍａｇ）弾に抗する弾道Ｖ５０について試験した。表１に示す弾道試験結果は、実施例１に示すような本発明の物品についてのＶ５０結果が比較例ＡおよびＢの物品のＶ５０よりかなり大きかったことを示す。要約すると、本発明の物品は、比較例ＡおよびＢの物品と比較して約３％〜８％の弾道Ｖ５０の改善を示した。

実施例２
実施例２では、３５層の布を、センチメートル当たり１０．２エンドおよび約３．７ｋｇ／ｍ^２の面密度での平織でたて糸およびよこ糸方向の両方に交互の順に配置された４４０デシテックスのケブラー（登録商標）１２９糸と５５０デシテックスのザイロン（登録商標）糸とから織った。

比較例Ｃ
比較例Ｃでは、３５層の布を、平織、および約３．７ｋｇ／ｍ^２の面密度でセンチメートル当たり９．８エンドでたて糸方向に５５０デシテックスのザイロン（登録商標）糸とセンチメートル当たり１１．０エンドでよこ糸方向に４４０デシテックスのケブラー（登録商標）１２９糸とで製造した。

比較例Ｄ
比較例Ｄでは、３５層の布を、平織、および約３．７ｋｇ／ｍ^２の面密度でセンチメートル当たり１１．０エンドでたて糸方向に４４０デシテックスのケブラー（登録商標）１２９糸とセンチメートル当たり９．８エンドでよこ糸方向に５５０デシテックスのザイロン（登録商標）糸とで製造した。

実施例２ならびに比較例ＣおよびＤでの層の布を、９ｍｍおよび．３５７マグ弾に抗する弾道Ｖ５０について試験した。表２に示す弾道試験結果は、実施例２に示すような本発明の物品についてのＶ５０結果が比較例ＣおよびＤの物品のＶ５０よりかなり大きかったことを示す。

実施例３
実施例３では、３６層の布を、センチメートル当たり７．５エンドおよび約６．０ｋｇ／ｍ^２の面密度での平織でたて糸およびよこ糸方向の両方に交互の順に配置された１１１０デシテックスのケブラー（登録商標）１２９糸と１１１０デシテックスのザイロン（登録商標）糸とから織った。

比較例Ｅ
比較例Ｅでは、３６層の布を、平織、および約６．０ｋｇ／ｍ^２の面密度でセンチメートル当たり７．５エンドでたて糸方向に１１１０デシテックスのザイロン（登録商標）糸とセンチメートル当たり７．５エンドでよこ糸方向に１１１０デシテックスのケブラー（登録商標）１２９糸とで製造した。

実施例３および比較例Ｅでの層の布を、９ｍｍおよび．３５７マグ弾に抗する弾道Ｖ５０について試験した。表３に示す弾道試験結果は、実施例３に示すような本発明の物品についてのＶ５０結果が比較例Ｅの物品のＶ５０よりかなり大きかったことを示す。

実施例４
実施例４では、実施例１〜３の構造体は、ケブラー（登録商標）繊維の代わりにポリアレーンアゾール、ポリピリダゾール、ポリピリドビスイミダゾールまたはそれらの組み合わせから選択される繊維で複製されてもよい。

実施例５
実施例５では、実施例１〜３の構造体は、ザイロン（登録商標）繊維の代わりにポリアレーンアゾール、ポリピリダゾール、ポリピリドビスイミダゾールまたはそれらの組み合わせから選択される繊維で複製されてもよい。

本発明は図の好ましい実施形態に関連して記載されてきたが、他の類似の実施形態が用いられてもよいか、または本発明の同じ機能を果たすために記載された実施形態に対し、それから逸脱することなく変更および追加がなされてもよいことは理解されるべきである。従って、本発明はいかなる単一実施形態にも限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲の詳述に従った広さおよび範囲で解釈されるべきである。

本明細書に開示されるすべての特許および刊行物は、全体が参照により援用される。

第１および第２糸を第１方向に、そして第３糸を第２方向に有する織り方を示す。第１および第２糸を第１方向に、そして第３および第４糸を第２方向に有する織り方を示す。

Claims

第１および第２糸のそれぞれが他の第１および第２糸に平行のまたは実質的に平行の第１方向に配置された、複数の第１糸および複数の第２糸と、
第３糸のそれぞれが他の第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置され、第２方向が第１方向に対して直角であり、第３糸および第１糸もしくは第２糸のいずれかが第１ポリマーでできている、複数の第３糸と
を含んでなる、耐貫通性物品で使用するための繊維網状構造層であって、
第１、第２および第３糸のそれぞれが少なくとも１５ｇ／デシテックスの靱性を有し、かつ、
（ｉ）第２糸が第１ポリマーとは異なる第２ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第１糸が第２糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第１および第２糸が複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第１糸のフィラメントが第２糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせである繊維網状構造層。
第４糸のそれぞれが第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置された、複数の第４糸をさらに含んでなる繊維網状構造層であって、
（ｉ）第４糸が第２ポリマーもしくは第３ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第３糸が第４糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第３および第４糸が複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第３糸のフィラメントが第４糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせである請求項１に記載の繊維網状構造層。
第１糸が第１方向に糸の全数の少なくとも３５％を含んでなり、
そして
第２糸が第１方向に糸の全数の少なくとも３５％を含んでなる
請求項１に記載の繊維網状構造層。
第３糸が第２方向に糸の全数の少なくとも２５％を含んでなり、
そして
第４糸が第２方向に糸の全数の少なくとも２５％を含んでなる
請求項２に記載の繊維網状構造層。
１０ｋｇ／ｍ^２以下の面密度を有する請求項１に記載の繊維網状構造層。
第１、第２、第３および第４糸のそれぞれが少なくとも２％の破断点伸びとデシテックス当たり少なくとも１５０グラムの弾性率とを有する請求項２に記載の繊維網状構造層。
第２糸が第１ポリマーとは異なる第２ポリマーでできている請求項１に記載の繊維網状構造層。
第１糸が第２糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有する請求項１に記載の繊維網状構造層。
第１および第２糸が複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第１糸のフィラメントが第２糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有する請求項１に記載の繊維網状構造層。
第１および第３糸が第１ポリマーでできており、同じ平均線密度を有し、そして第１および第３糸のフィラメントが同じ平均線密度を有し、かつ、
第２および第４糸が第２ポリマーでできており、同じ平均線密度を有し、そして第２および第４糸のフィラメントが同じ平均線密度を有する
請求項１に記載の繊維網状構造層。
第１、第２、第３および第４糸のフィラメントが０．１〜１０デシテックスの線密度を有する請求項２に記載の繊維網状構造層。
第１および第２糸が交互の順番に配置される請求項１に記載の繊維網状構造層。
第３および第４糸が交互の順番に配置される請求項２に記載の繊維網状構造層。
第１および第２ポリマーが、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、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｝、ポリアレーンアゾール、ポリピリダゾール、ポリピリドビスイミダゾール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に記載の繊維網状構造層。
請求項１に記載の複数の繊維網状構造層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品。
２〜１２ｋｇ／ｍ^２の面密度を有する請求項１５に記載の可撓性の耐貫通性物品。
２つの異なるタイプの糸が布のたて糸およびよこ糸方向の両方に交互の順番に配置された布の複数の層を含んでなる、可撓性の防弾性物品。
前記布層の少なくとも１つの層が熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなるポリマーマトリックスを含浸されている請求項１７に記載の可撓性の防弾性物品。
第１および第２糸のそれぞれが他の第１および第２糸に平行のまたは実質的に平行の第１方向に配置された、複数の第１糸および複数の第２糸を、
第３糸のそれぞれが他の第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置され、第２方向が第１方向に対して直角であり、第３糸および第１糸もしくは第２糸のいずれかが第１ポリマーでできている、複数の第３糸と
織る工程を含んでなる繊維網状構造の形成方法であって、
第１、第２および第３糸のそれぞれが少なくとも１５ｇ／デシテックスの靱性を有し、
（ｉ）第２糸が第１ポリマーとは異なる第２ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第１糸が第２糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第１および第２糸が複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第１糸のフィラメントが第２糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせである方法。
第４糸のそれぞれが第３糸に平行のまたは実質的に平行の第２方向に配置された、複数の第４糸を織る工程をさらに含んでなる方法であって、
（ｉ）第４糸が第２ポリマーもしくは第３ポリマーでできているか、または（ｉｉ）第３糸が第４糸の平均線密度とは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｉｉ）第３および第４糸が複数のフィラメントを含むマルチフィラメント糸を含んでなり、そして第３糸のフィラメントが第４糸中のフィラメントとは異なる平均線密度を有するか、または（ｉｖ）それらの組み合わせである請求項１９に記載の方法。