JP2010530479A - 保護用ヘルメット - Google Patents

Abstract

繊維物質の複数の層中の２タイプの高テナシティ繊維から作られたヘルメットシェル。繊維物質は樹脂母材中の繊維の網状構造の層の形である。複数のそれぞれのタイプの繊維層が存在する。好ましくは、繊維層の外側のセットはアラミド繊維から作られ、繊維層の内側のセットは高テナシティポリオレフィン繊維から作られる。第３のタイプの繊維物質が追加の繊維のセットとして用いられ、ヘルメットシェルの外層として使用されてもよい。第３のタイプの繊維層はガラス繊維から作られ、それもまた樹脂母材中にある。本ヘルメットは軽量であり、優れた弾道抵抗特性を有し、軍用および非軍用両方の用途に有用である。
【選択図】なし

Description

本発明は、軍用、法の執行、および他の用途に有用な保護用ヘルメットに関する。

保護用ヘルメットはよく知られている。そのヘルメットは軍用および非軍用の用途に用いられてきた。後者の例には、法の執行での使用、スポーツでの使用、および他のタイプの安全ヘルメットが含まれる。軍用および法の執行での使用に用いられる保護用ヘルメットは特に弾道抵抗性（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）である必要がある。

現在最も普及している軍用ヘルメットはアラミド繊維から作られており、通常はいくつかの層のアラミド繊維が樹脂性物質、例えばフェノール樹脂と一緒になった形である。アラミド繊維で作られたヘルメットは、例えば米国特許第４，１９９，３８８号、米国特許第４，７７８，６３８号および米国特許第４，９０８，８７７号において開示されている。そのヘルメットは概して申し分なく機能するが、それらはかなり重い。

低減された重量を有し、脅威となる発射物に対する向上した弾道抵抗をも有する保護用ヘルメットを提供するのが望ましいであろう。

米国特許第４，１９９，３８８号 米国特許第４，７７８，６３８号 米国特許第４，９０８，８７７号

本発明に従って、シェルを含み、シェルが外側から内側に向って次のものを含む成形されたヘルメットが提供される：
第１の複数の繊維層、繊維層は第１樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；および
第１の複数の繊維層に付着した第２の複数の繊維層、その第２の複数の繊維層は第２樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；ただし、第１の複数の繊維層の繊維がポリオレフィン繊維を含む場合は第２の複数の繊維層の繊維はアラミド繊維を含み、その第１の複数の繊維層の繊維がアラミド繊維を含む場合は第２の複数の繊維層の繊維はポリオレフィン繊維を含む。

また、本発明に従って、シェルを含み、シェルが外側から内側に向って次のものを含む成形ヘルメットが提供される：
第１の複数の繊維層、繊維層は第１樹脂母材中のガラス繊維を含む；
第１の複数の繊維層に付着した第２の複数の繊維層、第２の複数の繊維層は第２樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；および
第２の複数の繊維層に付着した第３の複数の繊維層、第３の複数の繊維層は第３樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；ただし、第２の複数の繊維層の繊維がポリオレフィン繊維を含む場合は第３の複数の繊維層の繊維はアラミド繊維を含み、第２の複数の繊維層の繊維がアラミド繊維を含む場合は第３の複数の繊維層の繊維はポリオレフィン繊維を含む。

さらに本発明に従って、次の工程を含むヘルメットのシェルを作る方法が提供される：
第１の複数の繊維層を型に供給し、繊維層は第１樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；
第２の複数の繊維層を型に供給し、第２の複数の繊維層は第２樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；ただし、第１の複数の繊維層の繊維がポリオレフィン繊維を含む場合は第２の複数の繊維層の繊維はアラミド繊維を含み、第１の複数の繊維層の繊維がアラミド繊維を含む場合は第２の複数の繊維層の繊維はポリオレフィン繊維を含む；ならびに
第１の複数の繊維層および第２の複数の繊維層に熱および圧力を加え、それにより第１の複数の繊維層は第２の複数の繊維層に付着し、それにより完全なヘルメットシェルが作られる。

さらにもっと本発明に従って、次の工程を含むヘルメットのシェルを作る方法が提供される：
第１の複数の繊維層を型に供給し、繊維層は第１樹脂母材中のガラス繊維を含む；
第２の複数の繊維層を型に供給し、第２の複数の繊維層は第２樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；
第３の複数の繊維層を型に供給し、第３の複数の繊維層は第３樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；ただし、第２の複数の繊維層の繊維がポリオレフィン繊維を含む場合は第３の複数の繊維層の繊維はアラミド繊維を含み、第２の複数の繊維層の繊維がアラミド繊維を含む場合は第３の複数の繊維層の繊維はポリオレフィン繊維を含む；ならびに
第１の複数の繊維層、第２の複数の繊維層および第３の複数の繊維層に熱および圧力を加え、第１の複数の繊維層は第２の複数の繊維層に付着し、第２の複数の繊維層は第３の複数の繊維層に付着し、それにより完全なヘルメットシェルが作られる。

２個の別々のセットの高強度繊維の繊維の網状構造を用いることにより、より軽い重量のヘルメットを製造できることが分かっている。さらに、第３のセットのガラス繊維の繊維の網状構造を用いることにより、ヘルメットのコストをかなり低減することができる。本発明のヘルメットは優れた弾道抵抗性を有し、発射物を変形させることができ、砕けたまたは変形した発射物を受け止めることができる。本ヘルメットは弾道保護に必要な保護システムを提供するが、非弾道的な用途にも用いることができる。

好ましくは、２種類の複数の層から作られた構造では、外層はアラミド繊維から作られ、内層は高テナシティポリオレフィン繊維（より好ましくは、高テナシティポリエチレン繊維）から作られる。３種類の構成要素のヘルメット物質では、外層はガラス繊維の複数の層から作られ、中間層は好ましくはアラミド繊維の複数の層から作られ、内層は好ましくは複数の高テナシティポリオレフィン繊維（より好ましくは、高テナシティポリエチレン繊維）から作られる。

本発明の保護用ヘルメットは、高強度アラミドの繊維の網状構造の複数の層および高強度ポリオレフィンの繊維の網状構造の複数の層を含む。上述したように、それらはガラス繊維の網状構造の複数の層も含んでいてよい。

本発明の目的に関して、繊維は細長い物体であり、その長さ寸法は幅および厚さの横断寸法よりもはるかに大きい。従って、繊維という用語にはモノフィラメント、マルチフィラメント、リボン、ストリップ、ステープルおよび他の形の切られた、切断されたまたは不連続の繊維ならびに規則的または不規則な横断面を有する同様のものが含まれる。用語”繊維”には、複数の前述のもののいずれかまたはその組み合わせが含まれる。ヤーンは多くの繊維またはフィラメントからなる連続的なストランド（ｓｔｒａｎｄ）である。

本明細書で用いられる用語”高テナシティ繊維”は、約７ｇ／ｄと等しいまたはそれより大きいテナシティを有する繊維を意味する。好ましくは、これらの繊維はＡＳＴＭ Ｄ２２５６により測定される少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張モジュラスおよび少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ ｔｏ ｂｒｅａｋ）を有する。本明細書で用いられる用語”初期引張モジュラス”、”引張モジュラス”および”モジュラス”は、ヤーンに関してＡＳＴＭ ２２５６により、エラストマーまたは母材物質に関してＡＳＴＭ Ｄ６３８により測定される弾性率を意味する。

好ましくは、高テナシティ繊維は約１０ｇ／ｄと等しいまたはそれより大きい、より好ましくは約１５ｇ／ｄと等しいまたはそれより大きい、さらにもっと好ましくは約２０ｇ／ｄと等しいまたはそれより大きい、最も好ましくは約２５ｇ／ｄと等しいまたはそれより大きいテナシティを有する。

本発明において有用な繊維の横断面は広く異なっていてよい。それらは横断面が円形、平たい形、または横長な形（ｏｂｌｏｎｇ）であってよい。それらは、フィラメントの直線軸または縦軸から突き出た１個またはより多くの規則的または不規則なローブ（ｌｏｂｅ）を有する不規則または規則的なマルチローバル（ｍｕｌｔｉ−ｌｏｂａｌ）横断面であってもよい。繊維は実質的に円形、平たい形、または横長な形の横断面であるのが特に好ましく、繊維は実質的に円形の横断面であるのが最も好ましい。

本発明で用いられる高テナシティ繊維のヤーンは、例えば、約５０〜約５０００デニール、より好ましくは約２００から約５０００デニールまで、さらにもっと好ましくは約６５０から約３０００デニールまで、最も好ましくは約８００から約１５００デニールまでのようないずれかの適切な繊度であってよい。

本発明の繊維の網状構造は、好ましくは織られた、編まれたまたは不織ファブリックの形である。好ましくは、高テナシティ繊維の複数の層の層中の繊維の少なくとも約５０重量％が高テナシティ繊維である。より好ましくは、高テナシティ繊維の複数の層の層中の繊維の少なくとも約７５重量％が高テナシティ繊維である。最も好ましくは、高テナシティ繊維の複数の層の層中の全てまたは実質的に全ての繊維が高テナシティ繊維である。

本発明に従えば、ヘルメットシェルは異なる弾道物質の層から作られる。好ましくは、１つのタイプの高テナシティ繊維から作られた１つのグループの繊維層が存在し、第２のタイプの高テナシティ繊維から作られた第２のグループの繊維層が存在する。これらの繊維はアラミド繊維またはポリオレフィン繊維のどちらかである。ポリオレフィン繊維は好ましくは高テナシティポリエチレン繊維および／または高テナシティポリプロピレン繊維である。最も好ましくは、ポリオレフィン繊維は、伸切り鎖ポリエチレン繊維または高配向高分子量ポリエチレン繊維としても知られる高テナシティポリエチレン繊維である。本発明において有用なアラミドおよびポリオレフィン繊維が知られており、優れた弾道抵抗特性を有する。

米国特許第４，４５７，９８５号は概して高分子量ポリエチレン繊維およびポリプロピレン繊維を論じており、この特許の開示をそれが本明細書と矛盾しない程度まで本明細書に援用する。ポリエチレン繊維の場合、適切な繊維は、重量平均分子量が少なくとも約１５０，０００、好ましくは少なくとも約１００万、より好ましくは約２００万〜約５００万である繊維である。その高分子量ポリエチレン繊維は溶液中で紡糸されてよく（米国特許第４，１３７，３９４号および米国特許第４，３５６，１３８号を参照）、または溶液から紡糸されてゲル構造となるフィラメントであってよく（米国特許第４，４１３，１１０号、ドイツ国公報第３，００４，６９９号および英国特許第２０５１６６７号を参照）、またはポリエチレン繊維はローリングおよび延伸プロセスにより製造されてよい（米国特許第５，７０２，６５７号を参照）。本明細書で用いられるポリエチレンという用語は、主に線状ポリエチレン物質を意味し、それは１００主鎖炭素原子あたり約５修飾単位を越えない少量の鎖分岐またはコモノマーを含んでいてよく、それらはそれらと混合された約５０重量パーセントを越えない１種類以上の重合性添加物、例えばアルケン−１−ポリマー類、特に低密度ポリエチレン、ポリプロピレンもしくはポリブチレン、一次モノマー類としてモノ−オレフィン類を含むコポリマー類、酸化ポリオレフィン類、グラフトポリオレフィンコポリマー類およびポリオキシメチレン類、または低分子量添加物、例えば抗酸化剤、潤滑剤、紫外線遮断剤、着色剤および一般的に組み込まれるそれらと同様のものも含んでいてよい。

高テナシティポリエチレン繊維は商業的に入手可能であり、Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，Ｕ．Ｓ．Ａ．のＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．によりＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）の商標の下で売られている。他の出所からのポリエチレン繊維を用いてもよい。

形成技法、延伸比および温度、ならびに他の条件によって、これらの繊維に様々な特性を与えることができる。ポリエチレン繊維のテナシティは少なくとも約７ｇ／ｄ、好ましくは少なくとも約１５ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも約２０ｇ／ｄ、さらにもっと好ましくは少なくとも約２５ｇ／ｄ、最も好ましくは少なくとも約３０ｇ／ｄである。同様に、Ｉｎｓｔｒｏｎ引張試験機械により測定される繊維の初期引張モジュラスは、好ましくは少なくとも約３００ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも約５００ｇ／ｄ、さらにもっと好ましくは少なくとも約１，０００ｇ／ｄ、最も好ましくは少なくとも約１，２００ｇ／ｄである。初期引張モジュラスおよびテナシティに関するこれらの最も高い値は、通常は溶液成長またはゲル紡糸プロセスを用いることによってのみ得ることができる。フィラメントの多くは、それからそれらが作られるポリマーの融点よりも高い融点を有する。従って、例えば、約１５０，０００、約１００万および約２００万の分子量の高分子量ポリエチレンは通常はバルクの状態で１３８℃の融点を有する。これらの物質から作られた高配向ポリエチレンフィラメントは、約７℃から約１３℃まで高い融点を有する。従って、融点のわずかな上昇は、フィラメントの結晶完全性およびバルクポリマーと比べてより高い結晶配向性を反映している。

同様に、重量平均分子量が少なくとも約２００，０００、好ましくは少なくとも約１００万、およびより好ましくは少なくとも約２００万の高度に配向した高分子量ポリプロピレン繊維を用いてよい。その伸切り鎖ポリプロピレンは、無理なくよく配向したフィラメントへと、上記に参照した様々な参考文献で定められた技法により、および特に米国特許第４，４１３，１１０号の技法により作られてよい。ポリプロピレンはポリエチレンよりもかなり結晶性の低い物質でありペンダントメチル基を含むため、ポリプロピレンを用いて得られるテナシティの値は、ポリエチレンに関する対応する値よりも通常はかなり低い。従って、適切なテナシティは好ましくは少なくとも約８ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも約１１ｇ／ｄである。ポリプロピレンについての初期引張モジュラスは好ましくは少なくとも約１６０ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも約２００ｇ／ｄである。ポリプロピレンの融点は通常は配向プロセスにより数度上昇し、その結果ポリプロピレンフィラメントは好ましくは少なくとも１６８℃、より好ましくは少なくとも１７０℃の主な融点を有する。上記のパラメーターについての特に好ましい範囲は、好都合なことに最終的な品物に向上した性能を与えることができる。上記のパラメーター（モジュラスおよびテナシティ）についての好ましい範囲と結びついた少なくとも約２００，０００の重量平均分子量を有する繊維を用いることで、最終的な品物に都合よく向上した性能を与えることができる。

アラミド繊維の場合、芳香族ポリアミド類から作られた適切な繊維は米国特許第３，６７１，５４２号に記述されており、これを本明細書と矛盾しない程度まで本明細書に援用する。好ましいアラミド繊維は少なくとも約２０ｇ／ｄのテナシティ、少なくとも約４００ｇ／ｄの初期引張モジュラスおよび少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊エネルギーを有し、特に好ましいアラミド繊維は少なくとも約２０ｇ／ｄのテナシティおよび少なくとも約２０Ｊ／ｇの破壊エネルギーを有するであろう。最も好ましいアラミド繊維は少なくとも約２０ｇ／ｄのテナシティ、少なくとも約９００ｇ／ｄのモジュラスおよび少なくとも約３０Ｊ／ｇの破壊エネルギーを有するであろう。例えば、適度に高いモジュラスおよびテナシティの値を有するポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）フィラメントは、弾道抵抗性複合材料を作るのに特に有用である。初期引張モジュラスおよびテナシティの値としてそれぞれ５００ｇ／ｄおよび２２ｇ／ｄを有するＫｅｖｌａｒ（登録商標）２９、ならびに１０００ｇ／ｄおよび２２ｇ／ｄを有するＫｅｖｌａｒ（登録商標）４９が例である。他の例はｄｕ Ｐｏｎｔから４００、６４０および８４０デニールで入手可能なＫｅｖｌａｒ（登録商標）１２９およびＫＭ２、ならびにＴｅｉｊｉｎからの１０００デニールを有するＴｗａｒｏｎ（登録商標）Ｔ２０００である。他の製造業者からのアラミド繊維も本発明において用いることができる。ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）のコポリマー類、例えばコ−ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド３，４’オキシジフェニレンテレフタルアミド）を用いてもよい。ｄｕ ＰｏｎｔによりＮｏｍｅｘ（登録商標）の商品名の下で売られているポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維も本発明の実行において有用である。様々な供給者からのアラミド繊維を本発明において用いてよい。

高強度繊維は網状構造であり、これは好ましくは織られた、編まれたまたは不織ファブリック（例えば一方向に配向した繊維、またはランダムな配向でフェルト化された繊維のパイル）の形である。あらゆる織り方のパターンの織ファブリック、例えば平織り（ｐｌａｉｎ ｗｅａｖｅ）、バスケット織り（ｂａｓｋｅｔ ｗｅａｖｅ）、綾織り（ｔｗｉｌｌ）、繻子織り（ｓａｔｉｎ）、三次元織りファブリック、およびそれらのいくつかの変形のいずれかを用いてよい。平織りファブリックが好ましく、より好ましいのは等しい縦糸および横糸の番手を有する平織りファブリックである。

それぞれのグループの繊維層における繊維の網状構造は、好ましくは同じファブリック形式（例えば、織られた、編まれたまたは不織）である。あるいは、それぞれのグループの繊維層の層中にファブリックのタイプの混合が存在してもよい。好ましい１態様において、両方の繊維のグループにおける繊維層は全て織ファブリックの形である。

１態様において、ファブリックは好ましくは縦糸および横糸の両方の方向においてインチあたり約１５〜約５５個の末端（ｃｍあたり約５．９〜約２１．６個の末端）を有し、より好ましくはインチあたり約１７〜約４５個の末端（ｃｍあたり約６．７〜約１７．７個の末端）を有する。ヤーンは好ましくは約３７５から約１３００までの繊度を有する。結果として、織ファブリックの重量は好ましくは平方ヤードあたり約５〜約１９オンス（約１６９．５〜約６４４．１ｇ／ｍ^２）であり、より好ましくは平方ヤードあたり約５〜約１１オンス（約１６９．５〜約３７３．０ｇ／ｍ^２）である。そのファブリックの例は、ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）ファブリックスタイル９０２、９０３、９０４、９５２、９５５および９６０と名付けられたファブリックである。他の例には、バスケット織りで作られたファブリック、例えばＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）ファブリックスタイル９１２が含まれる。アラミドファブリックの例は、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ファブリックスタイル７０４、７０５、７０６、７０８、７１０、７１３、７２０、７４５、および７５５ならびにＴｗａｒｏｎ（登録商標）ファブリックスタイル５７０４、５７１６、および５９３１と名付けられたファブリックである。上記のファブリックは、例えばＡｎｄｅｒｓｏｎ，Ｓｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡのＨｅｘｃｅｌから入手することができる。当業者は理解するであろうが、ここで記述したファブリックの構造は単に例示的なものであり、本発明をそれに限定することを意図するものではない。

上述したように、ファブリックは編まれたファブリックの形であってよい。ニット構造は互いにかみ合うループからなる構造で、４種類の主なタイプはトリコット（ｔｒｉｃｏｔ）、ラッセル（ｒａｓｃｈｅｌ）、ネット（ｎｅｔ）および配向した構造である。ループ構造の性質により、最初の３種類のカテゴリーのニットは、それらが繊維の強度を完全には利用しないため、適切ではない。しかし、配向して編まれた構造は、極細の編み目（ｆｉｎｅ ｄｅｎｉｅｒ ｋｎｉｔｔｅｄ ｓｔｉｔｃｈｅｓ）により適所に保持されたまっすぐなインレイヤーン（ｉｎｌａｉｄ ｙａｒｎ）を用いている。ヤーンは、ヤーンへの交錯効果（ｉｎｔｅｒｌａｃｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）により織ファブリックに見られるけん縮効果（ｃｒｉｍｐ ｅｆｆｅｃｔ）がなく完全にまっすぐである。ヤーン中のこれらのレイド（ｌａｉｄ）は、技術者の要求によって単軸、二軸または多軸方向に配向させることができる。荷重を支えるヤーンにおけるレイイング（ｌａｙｉｎｇ）に用いられる特定のニット設備は、ヤーンが貫通されないようなものであるのが好ましい。

あるいは、繊維の網状構造の層のグループの高強度ファブリックは、不織ファブリック、例えば一方向に配向した繊維、またはランダムな配向でフェルト化された繊維のパイルの形であってよい。一方向に配向した繊維を用いた場合、好ましくはそれらはクロスプライ配列で用いられており、ここで繊維の１つの層が１つの方向を向いており、繊維の第２の層が第１の繊維から９０°の方向を向いている。個々のパイルが一方向に配向した繊維である場合、連続するパイルは好ましくは互いに対して例えば０°／９０°、０°／９０／０°／９０、または０°／４５°／９０°／４５°／０°の角度で、または他の角度で回転している。繊維の網状構造がフェルトの形である場合、それらはニードルパンチフェルトであってよい。フェルトはランダムに配向した繊維の不織の網状構造であり、好ましくはそれの少なくとも１種類は不連続な繊維、好ましくは約０．２５インチ（０．６４ｃｍ）から約１０インチ（２５ｃｍ）までの範囲の長さを有するステープル繊維である。これらのフェルトは当分野で知られるいくつかの技法により、例えばカーディング（ｃａｒｄｉｎｇ）または流体レイイング（ｆｌｕｉｄ ｌａｙｉｎｇ）、メルトブローイング（ｍｅｌｔ ｂｌｏｗｉｎｇ）およびスピンレイイング（ｓｐｉｎ ｌａｙｉｎｇ）により作られてよい。繊維の網状構造は、例えばニードルパンチング、ステッチボンディング（ｓｔｉｔｃｈ−ｂｏｎｄｉｎｇ）、水交絡（ｈｙｄｒｏ−ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）、空気交絡（ａｉｒ ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）、スパンボンド（ｓｐｕｎ ｂｏｎｄ）、スパンレース（ｓｐｕｎ ｌａｃｅ）もしくはそれらと同様のものにより機械的に、例えば接着剤を用いて化学的に、または繊維と点の結合もしくはより低い融点を有するブレンド繊維を用いて熱的に固化される。好ましい固化法はニードルパンチング単独またはそれに続く他の方法の１種類である。好ましいフェルトはニードルパンチフェルトである。

繊維層は樹脂母材中にある。繊維のパイルのための樹脂母材は、望ましい特徴を有する多様なエラストマー性および他の物質から作られてよい。１態様において、その母材に用いられるエラストマー性物質は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８により測定される約６，０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）と等しいまたはそれより低い初期引張モジュラス（弾性率）を持つ。より好ましくは、エラストマーは約２，４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）と等しいまたはそれより低い初期引張モジュラスを有する。最も好ましくは、エラストマー性物質は約１，２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）と等しいまたはそれより低い初期引張モジュラスを有する。これらの樹脂性物質は一般には本来熱可塑性であるが、熱硬化性物質も有用である。

好ましくは、樹脂母材は硬化させた際に高い引張モジュラス、例えばＡＳＴＭ Ｄ６３８により測定される少なくとも約１ｘ１０^６ｐｓｉ（６８９５ＭＰａ）を有するように選択されてもよい。その物質の例は、例えば米国特許第６，６４２，１５９号において開示されており、その開示を本明細書と矛盾しない程度まで本明細書に特別に援用する。

複合材料層中の樹脂母材物質の繊維に対する割合は、最終用途によって広く異なってよい。樹脂母材物質は、繊維および樹脂母材の総重量の好ましくは約１から約９８重量パーセントまでであり、より好ましくは約５から約９５重量パーセントまでであり、さらにもっと好ましくは約５から約４０重量パーセントまでであり、最も好ましくは約１０から約２５重量パーセントまでである。上記の百分率は固化したファブリックに基づいている。

熱可塑性および熱硬化性樹脂類を含む多様な物質を樹脂母材として利用してよく、後者が好まれる。例えば、次の物質のいずれかを用いてよい：ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、エチレン−プロピレンコポリマー類、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー類、ポリスルフィドポリマー類、熱可塑性ポリウレタン類、ポリウレタンエラストマー類、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロプレン、フタル酸ジオクチルまたは当分野で周知の他の可塑剤を用いた可塑化ポリ塩化ビニル、ブタジエンアクリロニトリルエラストマー類、ポリ（イソブチレン−コ−イソプレン）、ポリアクリル酸類、ポリエステル類、ポリエーテル類、フッ素エラストマー類、シリコーンエラストマー類、熱可塑性エラストマー類、およびエチレンのコポリマー類。熱硬化性樹脂類の例には、炭素−炭素飽和溶媒、例えばメチルエチルケトン、アセトン、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサン、エチルアセトン、およびそれらの組み合わせに可溶性の樹脂が含まれる。熱硬化性樹脂類の中には、ビニルエステル類、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー類、フタル酸ジアリル、フェノールホルムアルデヒドのようなフェノール樹脂類、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂類、ポリエステル樹脂類、ポリウレタン樹脂類、およびそれらの混合物、およびそれらと同様のものがある。前記の米国特許第６，６４２，１５９号において開示されている樹脂類が含まれる。好ましい熱硬化性樹脂類には、エポキシ樹脂類、フェノール樹脂類、ビニルエステル樹脂類、ウレタン樹脂類およびポリエステル樹脂類、およびそれらの混合物が含まれる。ポリエチレン繊維ファブリックに好ましい熱硬化性樹脂類には、少なくとも１種類のビニルエステル、フタル酸ジアリル、および場合によりビニルエステル樹脂を硬化させるための触媒が含まれる。

エラストマー性物質の１つの好ましいグループは、共役ジエン類のブロックコポリマー類およびビニル芳香族コポリマー類である。ブタジエンおよびイソプレンが好ましい共役ジエンエラストマー類である。スチレン、ビニルトルエンおよびｔ−ブチルスチレンは好ましい共役芳香族モノマー類である。ポリイソプレンを含むブロックコポリマー類を水素化して飽和炭化水素エラストマーセグメントを有する熱可塑性エラストマー類を製造することができる。ポリマー類はＲ−（ＢＡ）_ｘ（ｘ＝３〜１５０）のタイプの単純なトリ−ブロックコポリマー類であってよい；ここでＡはポリビニル芳香族モノマーからのブロックであり、Ｂは共役ジエンエラストマーからのブロックである。好ましい樹脂母材はイソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマー、例えばＫｒａｔｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ ＬＬＣから入手可能なＫｒａｔｏｎ（登録商標）Ｄ１１０７イソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマーである。本発明において有用な他の樹脂母材は熱可塑性ポリウレタン、例えば水中に分散したポリウレタン樹脂類のコポリマー混合物である。

樹脂物質は充填剤、例えばカーボンブラック、シリカ等と混ぜ合わせてよく、油類で増量してよく、硫黄、過酸化物、金属酸化物または放射硬化システムにより、ゴム技術者に周知の方法を用いて加硫してよい。異なる樹脂類のブレンドを用いてもよい。

好ましくは、複数の繊維層のそれぞれの中の樹脂母材は、他の複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｒ ｐｌｕｒａｌｉｔｉｅｓ）の繊維層中の樹脂母材と同じまたは一緒に使用できるもののどちらかである。”一緒に使用できる”により、樹脂の化学的性質がそれぞれのプリプレグ樹脂が同じ成形圧力、温度および成形期間の下で処理できるものであることを意味する。これは、２種類以上の複数の異なる繊維の繊維層があるかどうかに関わらず、ヘルメットシェルが１サイクルで成形できることを確実にする。

上述したように、本発明の特定の観点において、ガラス繊維の複数の繊維層が、好ましくはヘルメットシェルの外層として用いられる。これらの層は樹脂母材中にある繊維層としても作られる。

ガラス繊維層に有用な樹脂類は、高テナシティ繊維層に関して上述したものと同じであり、他の層に関して上記で示したものと同じ量で繊維層に存在してよい。本発明において、ＴｙｐｅｓＥおよびＳの繊維を含む様々なタイプのガラス繊維を用いてよい。ガラス繊維層は、様々なファブリックの形、例えば高テナシティ繊維層に関して上述した、織られた、編まれたおよび不織（一方向およびランダムにフェルト化されたものの両方）ファブリックタイプで存在してもよい。織られた繊維ガラスのファブリックの例は、スタイル１５２８、３７３１、３７３３、７５００、７５３２、７５３３、７５８０、７６２４、７６２８および７６４５と名付けられたファブリックであり、これらはＨｅｘｃｅｌから入手可能である。

繊維ガラスはアラミドおよびポリエチレンファブリックのコストと比べてごくわずかしかコストがかからないため、繊維ガラスプリプレグを用いることによりヘルメットのコストをかなり低減させることができる。ガラス繊維層は最も堅く、高度に研磨性である。従って、それらはヘルメットの外層に配置されるのが望ましい。アラミド繊維層は優れた弾道抵抗および適正な裏面の変形を有し、３セクションの複合材料のヘルメットの中央のセクションとして使用するのに特に適している。ポリエチレンファブリックの複合材料は比較的柔軟であり、成形されると最も研磨性が低く、最も低い重量および特定の発射物に対する最も高い弾道抵抗を有する。ポリエチレンファブリックは、ヘルメットの３セクションの内側として使用するのに特に適している。あるいは、３セクションヘルメットにおいて、ポリエチレン層は中央のセクションであってよく、アラミド層は複合材料ヘルメットの内側のセクションとして用いられてよい。

ヘルメットが２セクションのみの高テナシティ繊維層から作られる場合、好ましくは外側のセクションはアラミド層から作られ、内側のセクションはポリエチレン層から作られるが、これはもし望まれれば逆にすることができる。

好ましくは、複数の繊維層のそれぞれはプリプレグファブリックを作るために成形の前に樹脂母材でコートされ、または含浸される。通常、本発明の繊維層は好ましくは、最初に繊維の網状構造を構築し（例えば、織ファブリック層を用いて出発する）、次いで網状構造を母材組成物でコートすることにより作られる。本明細書で用いられる用語”コートする”は、個々の繊維が繊維を取り囲む母材組成物の連続的な層または繊維の表面上の母材組成物の不連続な層のどちらかを有する繊維の網状構造を表現する広い意味で用いられている。前者の場合において、繊維は完全に母材組成物中に完全に埋め込まれていると言うことができる。コートするおよび含浸するという用語は、本明細書において交換可能であるように用いられている。型の中にある間に樹脂母材を樹脂なしの繊維層に加えることも可能であるが、樹脂コーティングの均一性を制御するのが難しいため、これはそれほど望ましくない。

母材樹脂組成物はいずれかの適切なやり方、例えば溶液、分散液または乳濁液で繊維層の上に加えてよい。次いで母材でコートされた繊維の網状構造を乾燥させる。母材樹脂の溶液、分散液または乳濁液はフィラメント上に吹き付けてよい。あるいは、繊維層構造は浸漬により、またはロールコーターもしくはそれと同様の手段により水溶液、分散液または乳濁液でコートしてよい。コートした後、コートされた繊維層を、次いで乾燥のためにオーブンを通過させてよく、ここでコートされた繊維の網状構造の層（ｌａｙｅｒ ｏｒ ｌａｙｅｒｓ）は母材組成物中の水または他の液体を蒸発させるのに十分な熱に晒される。コートされた繊維の網状構造は、次いで支持ウェブ（ｃａｒｒｉｅｒ ｗｅｂ）上に置かれてよく、これは紙もしくはフィルムの支持体であることができ、またはファブリックは母材樹脂でコートされる前に最初に支持ウェブ上に置かれてよい。支持体およびファブリック層（ｌａｙｅｒ ｏｒ ｌａｙｅｒｓ）を含む樹脂母材は、次いで既知のやり方で連続したロールの中に巻き上げることができる。

繊維の網状構造は様々な方法により構築されてよい。一方向に整列した繊維の網状構造の場合、高テナシティフィラメントのヤーンの束はクリールから供給され、ガイドおよび１個以上のスプレッダーバーを通り、平行化コーム（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ｃｏｍｂ）の中へ導かれた後母材物質でコートされてよい。平行化コームはフィラメントを同一平面上に、および実質的に一方向の方式で整列させる。

ファブリック層を樹脂母材でコートした後、好ましくは層を既知のやり方で固化させてプリプレグを作る。”固化する”により、母材物質および繊維の網状構造の層を組み合わせて単一の統一された層とすることを意味する。固化は乾燥、冷却、加熱、圧力またはそれらの組み合わせにより起こることができる。

複数の繊維層のそれぞれのセクション中の層の数は、望まれるヘルメットのタイプ、望まれる性能および望まれる重量によって広く異なってよい。例えば、複数の繊維層のそれぞれのセクション中の層の数は、約２から約４０層まで、より好ましくは約２から約２５層まで、最も好ましくは約２から約１５層までの範囲であってよい。複数の繊維層のそれぞれのセクション中の層の数は異なっていてよく、または同じであってもよい。層はあらゆる適切な厚さであってよい。例えば、複数の繊維層のセクションのそれぞれの層は、約１ミルから約４０ミルまで（２５〜１０１６μｍ）、より好ましくは約３ミルから約３０ミルまで（７６〜７６２μｍ）、最も好ましくは約５ミルから約２０ミルまで（１２７〜５０８μｍ）の厚さを有していてよい。それぞれの複数の繊維の網状構造のそれぞれの層の厚さは、同じまたは異なっていてよい。

同様に、複数の繊維層のそれぞれのセクション中のそれぞれの層の重量は広く異なっていてよいが、普通はヘルメット全体の重量が着用者の快適さおよび保護に関して許容できる範囲内であるように選択される。例えば、複数の繊維層のそれぞれのセクション中のそれぞれの層の重量は約５から約２００グラムまで、より好ましくは約１０から約１００グラムまで、最も好ましくは約２０から約７５グラムまでの範囲であってよい。また、それぞれの複数の繊維の網状構造のそれぞれの層の重量は同じまたは異なっていてよい。２セクションの複数の繊維層を有するシェルの１つの例では、第１の複数の繊維層の総重量は約２００（好ましくは約４００）から約６００グラムまでの範囲であり、第２の複数の繊維層の総重量は対応して約６００から約２００（好ましくは約４００）グラムまでの範囲である。

層の重量比は必要に応じて異なっていてよい。２セクションのみの高テナシティファブリックから作られたヘルメットシェルに関して、アラミドを含む層はヘルメットシェルの総重量に基づいて約２０から約８０重量パーセントまでの量で存在してよく、より好ましくは約３５から約６５重量パーセントまで、最も好ましくは約４５から約５５重量パーセントまでである。対応して、ポリオレフィンを含む層はヘルメットシェルの総重量に基づいて約８０から約２０重量パーセントまで、より好ましくは約６５から約３５重量パーセントまで、最も好ましくは約５５から約４５重量パーセントまでの量で存在してよい。

本発明で用いられる３セクションのファブリックから作られたヘルメットシェルに関して、ガラス繊維を含む層はヘルメットシェルの総重量に基づいて約５から約６５重量パーセントまで、より好ましくは約１０から約５０重量パーセントまで、最も好ましくは約２０から約４０重量パーセントまでの量で存在してよく；アラミドを含む層は約５から約６５重量パーセントまで、より好ましくは約１０から約５０重量パーセントまで、最も好ましくは約２０から約４０重量パーセントまでの量で存在してよく；ポリオレフィンを含む層は約５から約６５重量パーセントまで、より好ましくは約１０から約５０重量パーセントまで、最も好ましくは約２０から約４０重量パーセントまでの量で存在してよい。その３セクションのファブリックから作られたヘルメットシェルの１つの例において、第１、第２および第３の複数の繊維層のそれぞれの総重量は、約２５０から約４００グラムまでの範囲の重量を有する。

軍用の用途において広く用いられてきた１つのタイプのヘルメットは、頭文字ＰＡＳＧＴ（地上軍のための個人甲冑システム（Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ Ａｒｍｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｇｒｏｕｎｄ Ｔｒｏｏｐｓ））で知られる。望ましくは、そのような中型のヘルメットは約７５０から約１５００グラムまで、より好ましくは約８００から約１１００グラムまでの範囲の重量を有する。

本発明のヘルメットシェルを作るため、２種類以上のタイプの繊維の網状構造のプリプレグを型に加える。２個だけのセクションまたはプリプレグを用いる場合、好ましくは樹脂母材中のアラミド繊維の望まれる数の個々の層を適切な型の中に、ヘルメットシェルの外側のセクションになるような位置に置く。型はあらゆる望まれるタイプのもの、例えばマッチドダイ（ｍａｔｃｈｅｄ ｄｉｅ）型であってよい。次に、高テナシティポリエチレン繊維の望まれる数の個々の層を型の中に置き、それらがヘルメットシェルの内側のセクションとなるように配置する。確かに、その順番はどの繊維層がヘルメットの外層となることを望まれるかにより逆にしてよい。望ましくは、樹脂はそれが型の中に置かれた際にべとつかないように選択される。これは、個々の層が互いの上を滑り、型を完全に満たして望ましいヘルメットの形を作ることを可能にする。個々の層の樹脂（ｒｅｓｉｎ ｏｒ ｒｅｓｉｎｓ）が層の間で必要とされる接着を提供するため、高テナシティ繊維の個々の層または層のグループの間で接着剤を用いる必要はない。しかし、もし望まれるなら別の接着層（ｌａｙｅｒ ｏｒ ｌａｙｅｒｓ）を用いてもよい。

完全におよび均一に型を満たし、かつ全ての層が正しい配向で置かれるように注意を払うべきである。これはヘルメットシェルのすみずみまで均一な性能であることを確実にする。もしハイブリッド物質の合わせた体積がヘルメットの型が扱えるよりも大きいなら、型が閉まらず、従ってヘルメットは成形されないであろう。もしハイブリッド物質の合わせた体積が型の体積よりも小さいなら、型は閉まるであろうが成形圧の不足により物質は成形されないであろう。

一度型に望ましい数およびタイプの繊維層を正しく入れたら、ヘルメットシェルは望ましい成形条件の下で成形できるであろう。これらの条件は、アラミドファブリックの個別の層およびポリエチレンファブリックの個別の層を成形するのに用いられる条件に類似している。例えば、成形温度は約６５から約２５０℃まで、より好ましくは約９０から約３３０℃まで、最も好ましくは約１２０から約３２０℃までの範囲であってよい。クランプ成形圧は、例えば約１０から約５００トンまで（１０．２〜５０８メートルトン）、より好ましくは約５０から約３５０トンまで（５０．８〜３５６メートルトン）、最も好ましくは約１００から約２００トンまで（１０２〜２０３メートルトン）の範囲であってよい。成形時間は約５から約６０分間まで、より好ましくは約１０から約３５分間まで、最も好ましくは約１５から約２５分間までの範囲であってよい。

望ましい成形条件の下で、熱硬化性樹脂の場合は繊維の網状構造中に存在する樹脂（ｒｅｓｉｎ ｏｒ ｒｅｓｉｎｓ）は硬化する。これは、個々の層および層のグループが強力に結合して、完全な一体成形として望ましいヘルメットの形状となる結果をもたらす。それぞれのセットのファブリックの熱硬化性樹脂は、それらの接触面において樹脂の交差結合により結合すると信じられている。熱可塑性樹脂に関しては、ヘルメットは樹脂の軟化温度以下に冷却され、次いで型から押し出される。また、熱および圧力の下で、熱可塑性樹脂はファブリック層の間を流れ、完全な一体成形をもたらす結果になる。冷却の間、成形圧は維持される。成形された製品はその後型から取り出され、もし必要であれば一部が切り整えられる。

１つのタイプの高強度繊維の網状構造の第１の積層（ｓｔａｃｋ）および異なる繊維から作られた高強度繊維の網状構造の第２の積層を有するのが好ましいが、繊維層の一方または両方の積層中にそれぞれの繊維のタイプの層が含まれることも可能である。これらは繰り返しまたは繰り返しでないパターンで交互に並んでいてよい。しかし、それぞれの積層は単一のタイプの高テナシティ繊維物質から作られるのが好ましい。

３種類のプリプレグの異なるタイプの場合では、ヘルメットは好ましくは最初にガラス繊維ファブリック層を型の中に入れ、次いでアラミドファブリック層を入れ（もしそれらが構造の中央のセクションとなるならば）、最後にポリオレフィンファブリック層を入れる（もしそれらがヘルメットシェルの内側のセクションとなるならば ことにより作られる。また、３種類の異なるタイプのプリプレグを入れる順番は、どのプリプレグがヘルメットシェルの外層、中央の層および内層にあることを望まれるかによって異なることができる。

複合材料の構造において用いられるファブリックは、比較的薄いが非常に強固である。個々のファブリック層の好ましい厚さは、約１から約３６ミルまで（２５〜９１１μｍ）、より好ましくは約５から約２８ミルまで（１２７〜７１１μｍ）、最も好ましくは約１０から約２３ミルまで（２５４〜５８４μｍ）である。

下記の限定的でない実施例は、本発明のより完全な理解をもたらすために提示される。本発明の原理を図説するために述べられる特定の技法、条件、物質、割合および報告されるデータは例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。別途記載しない限り、全てのパーセントは重量によるものである。

実施例１
高テナシティアラミド繊維の層および高テナシティポリエチレン繊維の層からヘルメットシェルを作った。アラミド繊維は、平織り、インチあたり３１×３１末端（ｃｍあたり１２掛ける１２末端）の構造であるＫｅｖｌａｒ（登録商標）織ファブリック、スタイル７０５の層の形であった。ファブリック層は６．８ｏｚ．／ｓｑ．ｙｄ．（２３１ｇ／ｓｑ．ｍ）の重量および１２ミル（３０５μｍ）の厚さを有する。それぞれのファブリック層は、下記のようにビニルエステル樹脂（Ａｓｈｌａｎｄ ＣｈｅｍｉｃａｌからのＤｅｒａｋａｎｅ４１１−４５樹脂）でコートされた。樹脂溶液は工業用溶媒、例えばアセトンで希釈し、硬化剤を添加することにより製造された。ファブリックをフレームに載せて均一な張力を維持し、完全に樹脂混合物により覆われるようにファブリックを溶液の中に浸漬する。コートされたファブリックを、１％未満の揮発性物質の含有量を得るのに十分な時間の間７５℃以下の熱の下で乾燥させた。次いでプリプレグファブリックを、互いと直接接触するのを避けるための剥離フィルムまたは紙と共にロール上に巻きつける。乾燥の後、ファブリック層上の樹脂の含有量は１５．２重量パーセントであった。

ポリエチレン繊維は、平織り、インチあたり２１×２１末端（ｃｍあたり８．３×８．３末端）の構造であるＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）ファブリックスタイル９０３の層の形であった。ファブリック層は７ｏｚ．／ｓｑ．ｙｄ．（２３７ｇ／ｓｑ．ｍ）の重量および２０ミル（５０８μｍ）の厚さを有する。ポリエチレンファブリックは、アラミドファブリックで用いたものと同じビニル樹脂を用いて、同じ技法によりコートされた。乾燥の後のファブリック上の樹脂の含有量は１５．３パーセントであった。

ヘルメットシェルを１７層のアラミドファブリックおよび１３層のポリエチレンファブリックから成形した。シェルの形状はＰＡＳＧＴ成形であり、ヘルメット成形の厚さは０．３１０インチ（７．８ｍｍ）であった。ファブリック層は、それぞれのヘルメット中に３個の７インチ（１７．８ｃｍ）の頭頂ホイール（ｃｒｏｗｎ ｗｈｅｅｌ）を有するピンホイールパターンの形であった。頭頂パイルは、頭頂領域において厚さを補うために用いられるより小さな直径のピンホイールである。頭頂以外の領域は、ヘルメットの形によりファブリックの重複を有する。アラミド層は、アラミド層がヘルメットシェルの外側にあるような方向でそれぞれ型の中に置かれた。ポリエチレン層は、ヘルメットシェルの内側にあるようにアラミド層の上部に置かれた。ヘルメットは１９０トン（１９３メートルトン）のクランプ圧で、２５０°Ｆ（１２１℃）において１５分間の加熱、続いて２２０°Ｆ（１０４℃）までの１５分間の冷却で成形された。得られたヘルメットは、１０３５グラムの切り整えたシェルの重量（ｔｒｉｍ ｓｈｅｌｌ ｗｅｉｇｈｔ）を有していた。

ヘルメットを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ規格の下で、ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ規格に従う１７グレインの発射物を模した小片（ＦＳＰ）を用いて弾道性能を試験した。結果を下記の表１に示す。それぞれのヘルメット構造に関してＶ５０速度を示す。Ｖ５０速度は、発射物が５０％の貫通確率を有する速度である。

実施例２
ヘルメットは、下記の違いを伴って実施例１におけるように成形した。３セットのファブリックを用いた。外層はＨｅｘｃｅｌからの繊維ガラスの織ファブリックスタイル７６２８で、これは平織り、インチあたり１７×１２末端（ｃｍあたり６．７×４．７末端）の構造である。ファブリック層は６．０ｏｚ．／ｓｑ．ｙｄ．の重量および６．８ミル（１７２μｍ）の厚さを有していた。それぞれのファブリック層はアラミドファブリックおよびポリエチレンファブリックで用いたものと同じビニルエステル樹脂で、同じ技法を用いてコートされた。乾燥の後、ファブリック層上の樹脂の含有量は１０．１重量パーセントであった。

ヘルメットシェルは外層として１０層のガラスファブリック、中間層として１２層のアラミドファブリック、および内層として１２層のポリエチレンファブリックから成形された。同じ中型のＰＡＳＧＴシェル形状のマッチ−ダイ型を用いた。ヘルメットは実施例１と同じ条件の下で成形した。ヘルメットは１１１２グラムの切り整えた重量を有していた。

ヘルメットを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ規格の下で、ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ規格に従う１７グレインのＦＳＰを用いて弾道性能を試験した。結果を下記の表１に示す。
実施例３（比較用）
ヘルメットシェルを、実施例１で用いたポリエチレンファブリックの層のみから作った。合計２５層のポリエチレンファブリックを型に入れ、ヘルメットを実施例１と同じ条件の下で成形した。切り整えたシェルの重量は８４９グラムであった。

ヘルメットを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ規格の下で、ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ規格に従う１７グレインのＦＳＰを用いて弾道性能を試験した。結果を下記の表１に示す。
実施例４（比較用）
ヘルメットシェルを、実施例１で用いたアラミドファブリックの層のみから作った。合計３３層のアラミドファブリックを型に入れ、ヘルメットを実施例１と同じ条件の下で成形した。切り整えたシェルの重量は１１０３グラムであった。

ヘルメットを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ規格の下で、ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ規格に従う１７グレインのＦＳＰを用いて弾道性能を試験した。結果を下記の表１に示す。
表１

*＝比較例
単一成形の弾道ヘルメットシェルにおける２種類の弾道物質の使用は、高テナシティポリエチレン繊維のみから、またはアラミド繊維のみから作られた比較用のヘルメットシェルよりも高い１７グレインのＦＳＰ発射物に対する弾道抵抗を提供していることが分かる。加えて、単一成形の弾道ヘルメットシェルにおける３種類の弾道物質の使用は、１７グレインのＦＳＰ発射物に対して最も高い弾道抵抗を提供している。後者のヘルメットのコストは単一の物質の高価なヘルメットと比べるとかなり低減されており、かつ単一の物質のヘルメットの顕著な弾道抵抗を犠牲にすることなく成し遂げられる。

加えて、マッチダイ型を交換する必要のない２種類または３種類の弾道物質のヘルメットシェルの成形のプロセスは、弾道ヘルメットの設計のための様々な物質の選択にさらなる選択肢を提供する。さらに、単一繊維タイプのヘルメットシェルの製造に用いられるものと同じ型を、本発明の複数物質のヘルメットシェルの製造に用いることができる。

実施例５
ヘルメットシェルを、実施例１と同じやり方で、同じ数のアラミドファブリック層および同じ数のポリエチレンファブリック層を用いて、アラミドファブリック層を外側にして作った。

ヘルメットシェルは実施例１と同じ条件の下で成形された。切り整えたシェルの重量は１０３９グラムであった。
ヘルメットを、発射物として９ｍｍフルメタルジャケット（ＦＭＪ）の１２４グレインの銃弾を用いて弾道性能を試験した。結果を下記の表２に示す。

実施例６
ヘルメットシェルを、実施例２と同じやり方で、同じ数の繊維ガラスファブリック層、アラミドファブリック層およびポリエチレンファブリック層を用いて作った。ヘルメットシェルは実施例１と同じ条件の下で、ガラス繊維ファブリック層を外側に、アラミドファブリック層を中間に、ポリエチレンファブリック層を内側にして作った。切り整えたシェルの重量は１１２２グラムであった。

ヘルメットを、発射物として９ｍｍフルメタルジャケット（ＦＭＪ）の１２４グレインの銃弾を用いて弾道性能を試験した。結果を下記の表２に示す。
実施例７（比較用）
ヘルメットシェルを、実施例１で用いたポリエチレンファブリックの層のみから作った。合計２５層のポリエチレンファブリックを型に入れ、ヘルメットを実施例１と同じ条件の下で成形した。切り整えたシェルの重量は８５３グラムであった。

ヘルメットを、発射物として９ｍｍフルメタルジャケット（ＦＭＪ）の１２４グレインの銃弾を用いて弾道性能を試験した。結果を下記の表２に示す。
実施例８（比較用）
ヘルメットシェルを、実施例１で用いたアラミドファブリックの層のみから作った。合計３３層のアラミドファブリックを型に入れ、ヘルメットを実施例１と同じ条件の下で成形した。切り整えたシェルの重量は１０９８グラムであった。

ヘルメットを、発射物として９ｍｍフルメタルジャケット（ＦＭＪ）の１２４グレインの銃弾を用いて弾道性能を試験した。結果を下記の表２に示す。
表２

*＝比較例
単一成形の弾道ヘルメットシェルにおける２種類の弾道物質の使用は、高テナシティポリエチレンのみから、またはアラミド繊維のみから作ったヘルメットシェルの弾道抵抗と比較して十分な９ｍｍＦＭＪの銃弾に対する弾道抵抗を提供し、許容できる裏面の変形をも有していることが分かる。加えて、単一成形の弾道ヘルメットシェルにおける３種類の弾道物質の使用は、高テナシティポリエチレンのみから、またはアラミド繊維のみから作ったヘルメットシェルと比較した場合に、９ｍｍＦＭＪの銃弾に対してかなりの弾道抵抗を提供する。さらに、３種類の弾道物質のヘルメットシェルは非常に低い裏面の変形を有し、従ってさらに裏面による外傷を低減させるであろう。３種類の弾道物質のヘルメットシェルのコストは単一の物質の高価なヘルメットと比べるとかなり低減されており、かつ単一の物質のヘルメットシェルと比べると望ましい弾道抵抗を犠牲にすることなく成し遂げられる。

本発明のヘルメットは、優れた弾道抵抗、さらに衝撃抵抗および構造上の剛性を有する。それらは一般的に用いられるヘルメットよりも軽い重量で製造することができる。本ヘルメットは軍用および非軍用の用途において、例えば法の執行におけるヘルメット、スポーツ用ヘルメット、および他のタイプの安全ヘルメットとして有用である。

このように本発明をかなり完全に詳細に記述したが、その詳細に厳密に固執する必要はなく、付記した特許請求の範囲により定められる本発明の範囲内に全て入るさらなる変更および修正が当業者の心に浮かんでよいことは理解されるであろう。

Claims (32)

1. シェルを含む成形されたヘルメットであって、そのシェルが外側から内側に向って次のものを含むヘルメット：
   第１の複数の繊維層、その繊維層は第１樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、その高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；および
   その第１の複数の繊維層に付着した第２の複数の繊維層、その第２の複数の繊維層は第２樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、その高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；ただし、その第１の複数の繊維層のその繊維がポリオレフィン繊維を含む場合はその第２の複数の繊維層のその繊維はアラミド繊維を含み、その第１の複数の繊維層のその繊維がアラミド繊維を含む場合はその第２の複数の繊維層のその繊維はポリオレフィン繊維を含む。
2. 請求項１のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層がアラミド繊維を含み、かつその第２の複数の繊維層がポリオレフィン繊維を含むヘルメット。
3. 請求項２のヘルメットであって、そのポリオレフィン繊維がポリエチレン繊維を含むヘルメット。
4. 請求項１のヘルメットであって、その第１樹脂およびその第２樹脂が化学的に一緒に使用できるヘルメット。
5. 請求項１のヘルメットであって、その第１樹脂およびその第２樹脂が化学的に同じであるヘルメット。
6. 請求項１のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層の高テナシティ繊維のその網状構造が織ファブリックの形であり、かつその第２の複数の繊維層の高テナシティ繊維のその網状構造が織ファブリック、編まれたファブリック、一方向に配向した不織ファブリックまたはフェルト化されたファブリックの形であるヘルメット。
7. 請求項１のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層およびその第２の複数の繊維層の高テナシティ繊維のその網状構造が織ファブリックの形であるヘルメット。
8. 請求項１のヘルメットであって、その第１および第２樹脂がエポキシ樹脂類、ウレタン樹脂類、ポリエステル樹脂類、ビニルエステル樹脂類、フェノール樹脂類、およびそれらの混合物からなるグループから選択されるヘルメット。
9. 請求項１のヘルメットであって、その第１および第２樹脂がそれぞれビニルエステル樹脂を含むヘルメット。
10. 請求項１のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層がそのシェルの約２０から約８０重量パーセントまでを構成し、かつその第２の複数の繊維層が対応してそのシェルの約８０から約２０重量パーセントまでを構成するヘルメット。
11. 請求項１のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層の重量がその第２の複数の繊維層の重量とおおよそ同じであるヘルメット。
12. 請求項１のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層がポリエチレン繊維を含み、その第２の複数の繊維層がアラミド繊維を含み、かつその第１および第２の複数の繊維層のその網状構造の両方が織ファブリックの形であるヘルメット。
13. 請求項１２のヘルメットであって、その第１および第２樹脂がビニルエステル樹脂類を含むヘルメット。
14. 請求項１のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層が約２から約４０層までを含み、かつその第２の複数の繊維層が約２から約４０層までを含むヘルメット。
15. 請求項１のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層の重量が約２００から約６００グラムまでの範囲であり、かつその第２の複数の繊維層の重量が対応して約６００から約２００グラムまでの範囲であるヘルメット。
16. 請求項１のヘルメットであって、その第１樹脂がその第１の複数の繊維層の総重量の約１０から約２５重量パーセントまでを構成し、かつその第２樹脂がその第２の複数の繊維層の総重量の約１０から約２５重量パーセントまでを構成するヘルメット。
17. 請求項１のヘルメットであって、さらに第３の樹脂母材中のガラス繊維を含む複数の繊維層を含み、その複数のガラス繊維層がそのシェルの外側に位置しているヘルメット。
18. シェルを含む成形されたヘルメットであって、そのシェルが外側から内側に向って次のものを含むヘルメット：
    第１の複数の繊維層、その繊維層は第１樹脂母材中のガラス繊維を含む；
    その第１の複数の繊維層に付着した第２の複数の繊維層、その第２の複数の繊維層は第２樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、その高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；および
    その第２の複数の繊維層に付着した第３の複数の繊維層、その第３の複数の繊維層は第３樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、その高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；ただし、その第２の複数の繊維層のその繊維がポリオレフィン繊維を含む場合はその第３の複数の繊維層のその繊維はアラミド繊維を含み、その第２の複数の繊維層のその繊維がアラミド繊維を含む場合はその第３の複数の繊維層のその繊維はポリオレフィン繊維を含む。
19. 請求項１８のヘルメットであって、その第２の複数の繊維層がアラミド繊維を含み、かつその第３の複数の繊維層がポリエチレン繊維を含むヘルメット。
20. 請求項１８のヘルメットであって、その第１樹脂、その第２樹脂およびその第３樹脂のそれぞれが化学的に一緒に使用できるヘルメット。
21. 請求項１８のヘルメットであって、その第１樹脂、その第２樹脂およびその第３樹脂のそれぞれが化学的に同じであるヘルメット。
22. 請求項１８のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層がそのシェルの約５から約６５重量パーセントまでを構成し、その第２の複数の繊維層がそのシェルの約５から約６５重量パーセントまでを構成し、かつその第３の複数の繊維層がそのシェルの約５から約６５重量パーセントまでを構成するヘルメット。
23. 請求項１８のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層、その第２の複数の繊維層およびその第３の複数の繊維層がそれぞれおおよそ同じ重量を有するヘルメット。
24. 請求項１８のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層の高強度繊維のその網状構造が織ファブリックの形であり、かつその第２および第３の複数の繊維層の高強度繊維のその網状構造が織ファブリック、編まれたファブリック、一方向に配向した不織ファブリックまたはフェルト化されたファブリックの形であるヘルメット。
25. 請求項２４のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層、その第２の複数の繊維層およびその第３の複数の繊維層の高強度繊維のその網状構造が織ファブリックの形であるヘルメット。
26. 請求項１８のヘルメットであって、その第１、第２および第３樹脂がそれぞれエポキシ樹脂類、ウレタン樹脂類、ポリエステル樹脂類、ビニルエステル樹脂類、フェノール樹脂類、およびそれらの混合物からなるグループから選択されるヘルメット。
27. 請求項１８のヘルメットであって、その第１、第２および第３樹脂がそれぞれビニルエステル樹脂を含むヘルメット。
28. 請求項１８のヘルメットであって、その第１の複数の繊維層が約２から約４０層までを含み、その第２の複数の繊維層が約２から約４０層までを含み、かつその第３の複数の繊維層が約２から約４０層までを含むヘルメット。
29. 次の工程を含む、ヘルメットのシェルを作るための方法：
    第１の複数の繊維層を型に供給し、その繊維層は第１樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、その高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；
    第２の複数の繊維層をその型に供給し、その第２の複数の繊維層は第２樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、その高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；ただし、その第１の複数の繊維層のその繊維がポリオレフィン繊維を含む場合はその第２の複数の繊維層のその繊維はアラミド繊維を含み、その第１の複数の繊維層のその繊維がアラミド繊維を含む場合はその第２の複数の繊維層のその繊維はポリオレフィン繊維を含む；ならびに
    その第１の複数の繊維層およびその第２の複数の繊維層に熱および圧力を加え、それによりその第１の複数の繊維層はその第２の複数の繊維層に付着し、それにより完全なヘルメットシェルが作られる。
30. 請求項２９の方法であって、その第１の複数の繊維層がアラミド繊維を含み、かつその第２の複数の繊維層が高テナシティポリエチレン繊維を含み；その第１および第２樹脂が化学的に同じであり、エポキシ樹脂類、ウレタン樹脂類、ポリエステル樹脂類、ビニルエステル樹脂類、フェノール樹脂類、およびそれらの混合物からなるグループから選択され；その第１およびその第２の複数の層のそれぞれの繊維層が織ファブリックを含み、その第１の複数の繊維層が約２から約４０層までを含み、その第２の複数の繊維層が約２から約４０層までを含む方法。
31. 次の工程を含む、ヘルメットのシェルを作るための方法：
    第１の複数の繊維層を型に供給し、その繊維層は第１樹脂母材中のガラス繊維を含む；
    第２の複数の繊維層をその型に供給し、その第２の複数の繊維層は第２樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、その高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；
    第３の複数の繊維層をその型に供給し、その第３の複数の繊維層は第３樹脂母材中の高テナシティ繊維の網状構造を含み、その高テナシティ繊維はポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む；ただし、その第２の複数の繊維層のその繊維がポリオレフィン繊維を含む場合はその第３の複数の繊維層のその繊維はアラミド繊維を含み、その第２の複数の繊維層のその繊維がアラミド繊維を含む場合はその第３の複数の繊維層のその繊維はポリオレフィン繊維を含む；ならびに
    その第１の複数の繊維層、その第２の複数の繊維層およびその第３の複数の繊維層に熱および圧力を加え、それによりその第１の複数の繊維層はその第２の複数の繊維層に付着し、その第２の複数の繊維層はその第３の複数の繊維層に付着し、それにより完全なヘルメットシェルが作られる。
32. 請求項３１の方法であって、その第２の複数の繊維層がアラミド繊維を含み、かつその第３の複数の繊維層が高テナシティポリエチレン繊維を含み；その第１、第２および第３樹脂が化学的に同じであり、エポキシ樹脂類、ウレタン樹脂類、ポリエステル樹脂類、ビニルエステル樹脂類、フェノール樹脂類、およびそれらの混合物からなるグループから選択され；その第１、その第２およびその第３の複数の層のそれぞれの繊維層が織ファブリックを含み、その第１の複数の繊維層が約２から約４０層までを含み、その第２の複数の繊維層が約２から約４０層までを含み、その第３の複数の繊維層が約２から約４０層までを含む方法。