JP2010513743A - 剛性防護具用途に好適なコーティング布及びラミネート並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)円形の、非溶融性の剛性ロッドフィラメントの束を含有する織基材を熱および圧力を用いて圧縮してフィラメントの束を平らにする工程であって、フィラメント束が1デニール当たり少なくとも15グラム(1デシテックス当たり13.6グラム)の靱性を有する工程と、
(b)基材を圧縮し続けてフィラメントの円形断面を角張った断面にさらに変形させ、そして少なくとも70%の繊維体積分率を有する高密度化基材を形成する工程と、
(c)高密度化基材の表面をコーティング材料と接触させる工程と
を含むコーティング布の製造方法に関する。
ここで、i={1、2、…、n}であり、ρiは繊維iの密度であり、miは繊維タイプiの質量対全繊維質量の比である)
によって求めることができる。
(a)円形の、非溶融性の剛性ロッドフィラメントの束を含有する織基材を熱および圧力を用いて圧縮してフィラメントの束を平らにする工程であって、フィラメントの束が1デニール当たり少なくとも15グラム(1デシテックス当たり13.6グラム)の靱性を有する工程と、
(b)基材を圧縮し続けてフィラメントの円形断面を角張った断面にさらに変形させ、そして少なくとも70%の繊維体積分率を有する高密度化基材を形成する工程と、
(c)高密度化基材の表面をコーティング材料と接触させる工程と
を含むコーティング布の製造方法に関する。
耐弾性は、V50、すなわち、40m/秒範囲内で3つの穿孔弾および3つの非穿孔弾からの平均衝撃速度を用いる、MIL−STD−662Fに記載されているような、所与の発射体で所与の条件下に所与の標的を穿孔するために必要とされる平均速度によって測定される。
本実施例は、コーティングを有する高度に高密度化した織基材から得られる防弾性能の増大を例示する。品目1〜4に指定される、Hexcel織布形式762の4つのサンプルを、加熱された金属ロールを有するカレンダーのニップで高密度化した。さらに、品目Aと指定される、織基材のサンプルを対照として用意し、カレンダー掛けによって高密度化しなかった。品目1〜4を、表2に示される様々な温度条件下に500kN/mを上回ってカレンダー掛けした。パーセント高密度化は、品目1〜4について、カレンダー掛け後のそれらの測定厚さ(最終織基材厚さ)およびカレンダー掛けしていない品目4の測定厚さ(初期織基材厚さ)に基づいて計算した。その結果を表2に示す。
本実施例は、織基材厚さを低減するためのベース織基材中の糸束の単純平坦化が防弾性能の十分な増大を与えないことを例示する。前述のように、Hexcel織布形式762織基材を、織基材のサンプルで、多様な条件での高密度化のために使用し、指定品目Bは、対照のために高密度化しなかった。
高密度織り織基材形式(Hexcel形式745)および目の粗いまたは緩い織り織基材形式(Hexcel形式747)のサンプルを、実施例1と同じ装置および条件を用いて高密度化した。非高密度化対照(品目F〜H)およびコーティング前の高密度化(品目5〜7)織基材についての物理的特性データを表6に示す。織基材サンプルの一面を次に、名目樹脂含有率が総プレプレグ重量を基準として11±2%であることを除いて、実施例1と同様に強化フェノール系フィルムでコートした。コートされた織基材のラミネートを次に、たて糸平行に、そして樹脂コーティングが全て同じ方向を向いた状態で積み上げ、パネルの半分を3.4バールで成形し、他の半分を34バールで成形することを除いて、MIL−DTL−62474D(AT)に従ってホットプレスで成形した。積層パネルを、MIL−P−46593Aによって発射体をシミュレートする0.30口径フラグメントと、Rc30±2の公称硬度および0.0625cm2の公称打撃面面積Apの、2グレイン(0.130グラム)スチール直円柱とに対して、40m/秒範囲で3対を用いて、MIL−STD−662FによってV50について試験した。これは、0.14<AD・Ap/mp<0.42(ここで、ADは標的面密度であり、mpは発射体質量である)の範囲を与える。防護服においては、発射体サイズをシミュレートするフラグメント対ラミネート厚さの比のこの範囲が対象とされる。
コート形式747布の30層ラミネート、対照および高密度化されたものの両方を、13.6バールの圧力でMIL−DTL−62474D、タイプ2(非オートクレーブ)によってそれらを成形したことを除いて13重量%コーティングで実施例3と同様に製造した。それらを水ジェットで機械加工した。検体を、8、16および54のアスペクト比で、ASTM D790によって3点曲げでの曲げ剛性、8および16のアスペクト比でASTM D790によって曲げ強度、および4のアスペクト比で、ASTM D2344によって短梁剪断剛性について試験した。6〜10の反復を各試験、アスペクト比および材料について行った。真の曲げ弾性率および真の層間剪断弾性率は、[Tarnopol’skiiおよびKincis 1985年、第5章]に提示されている方法によって測定見掛け剛性から求めた。ASTM D790およびASTM D2344結果は、座標(曲げ剛性)-1対(アスペクト比)-2でプロットし、線形回帰に適合した。真の曲げ弾性率は回帰の切片の逆数であり、真の層間剪断弾性率は、1.2を回帰の勾配で割った値である。
図4は、全ての高密度化材料実施例1〜3について樹脂コーティング前の繊維体積分率に対してV50で吸収された平均エネルギーの対照と比べたパーセント変化のプロットである。本実施例が異なる予期性能の異なる強化剤を含み、異なる発射体で試験された事実を踏まえて、プロットにはばらつきがあった。しかしながら、これらの結果は依然として2つのレジームに入る。70%より下の繊維体積分率は、ラミネート耐弾性の一貫した向上を全く示さないように見えた。繊維密度の少なくとも70%の繊維体積分率は、高密度化および圧縮カレンダー温度が増加するにつれて向上が増大して、ラミネート耐弾性の一貫した向上を示すように見えた。
Claims (18)
- a)少なくとも70%の繊維体積分率を有する織基材であって、前記繊維が非溶融性の剛性ロッドフィラメントを含む高密度化フィラメント束として存在し、前記フィラメント束が1デニール当たり少なくとも15グラム(1デシテックス当たり13.6グラム)の靱性を有し、前記フィラメントが角張った断面を有する織基材と、
b)前記織基材とコーティングとを合わせた総重量の25重量%以下の量で存在する織基材上のコーティングと
を含む、弾道衝撃から保護するための剛性物品を強化するために好適なコーティング布。 - 前記織基材が少なくとも75%の繊維体積分率を有する請求項1に記載のコーティング布。
- 前記コーティングが前記織基材とコーティングとを合わせた総重量の25重量%以下を占める請求項1に記載のコーティング布。
- 前記コーティングが前記織基材とコーティングとを合わせた総重量の20重量%以下を占める請求項2に記載のコーティング布。
- 前記コーティングがポリマーコーティングである請求項1に記載のコーティング布。
- 前記コーティングがモノマー、オリゴマー、または未硬化ポリマーである請求項1に記載のコーティング布。
- 前記コーティングなしの、角張った断面を有するフィラメントの高密度化フィラメント束の前記織基材のガーレー気孔率が、円形断面を有するフィラメントの非高密度化フィラメント束を有する同じ重量の織基材の少なくとも5倍である請求項1に記載のコーティング布。
- 前記非溶融性の剛性ロッド繊維がポリ(パラ−フェニレンテレフタレート)、ポリ(パラ−フェニレンベンゾビスオキサゾール)、ポリ(ベンゾビスチアゾール)、ポリ{2,6−ジイミダゾ[4,5−b,4’,5’−e]ピリジニレン−1,4(2,5−ジヒドロキシ)フェニレン}ならびにそれらのコポリマーおよび混合物からなる群から選択される請求項1に記載のコーティング布。
- 請求項1に記載のコーティング布の少なくとも2層を含有するラミネート。
- 請求項1に記載のコーティング布で強化された物品。
- ヘルメット、装甲車破片プロテクター、セラミック表面仕上げ防護具裏地、装甲車、および暴徒鎮圧用シールドの群から選択される、請求項10に記載の物品。
- (a)円形の、非溶融性の剛性ロッドフィラメントの束を含有する織基材を熱および圧力を用いて圧縮してフィラメントの束を平らにする工程であって、前記フィラメント束が1デニール当たり少なくとも15グラム(1デシテックス当たり13.6グラム)の靱性を有する工程と、
(b)前記基材を圧縮し続けて前記フィラメントの円形断面を角張った断面にさらに変形させ、そして少なくとも70%の繊維体積分率を有する高密度化基材を形成する工程と、
(c)前記高密度化基材の表面をコーティング材料と接触させる工程と
を含むコーティング布の製造方法。 - 前記高密度化基材上の前記コーティング材料を硬化させるかまたは重合させる工程をさらに含む請求項12に記載の方法。
- 前記織基材を圧縮する工程が2つのロール間のニップで前記基材をカレンダー掛けすることによって行われる請求項12に記載の方法。
- カレンダー掛け前またはカレンダー掛け中のいずれかで前記織基材の加熱をさらに含む請求項14に記載の方法。
- 前記コーティング材料がポリマー、モノマー、オリゴマー、または未硬化ポリマーである請求項12に記載の方法。
- 前記基材が少なくとも75%の繊維体積分率を有する高密度化基材が形成されるまで圧縮される請求項12に記載の方法。
- 前記非溶融性の剛性ロッド繊維がポリ(パラ−フェニレンテレフタレート)、ポリ(パラ−フェニレンベンゾビスオキサゾール)、ポリ(ベンゾビスチアゾール)、ポリ{2,6−ジイミダゾ[4,5−b,4’,5’−e]ピリジニレン−1,4(2,5−ジヒドロキシ)フェニレン}およびそれらのコポリマーからなる群から選択される請求項12に記載の方法。
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