JP2019056541A - 防刃積層体及びこれを用いた防刃具と防刃具用不織布 - Google Patents

Abstract

【課題】鋭利物体の衝撃時には、高強度かつ高弾性繊維の移動は阻止され、前記繊維に切断方向の応力が働くことにより、効率よく衝撃エネルギーを吸収する防刃積層体及びこれを用いた防刃具と防刃具用不織布を提供する。【解決手段】スーパー繊維を含む防刃積層体１であって、スーパー繊維糸を経糸と緯糸にした織物に樹脂を一体化した樹脂補強織物３ａ−３ｅと、スーパー繊維を主成分として構成される不織布２ａ−２ｄとを含み、前記不織布２ａ−２ｄは、前記樹脂補強織物３ａ−３ｅによって両面を挟まれた構造であり、鋭利物体の衝撃時、前記樹脂補強織物３ａ−３ｅによって両面を挟まれた不織布２ａ−２ｄの構成繊維の移動が阻止され、前記不織布２ａ−２ｄの構成繊維が長さ方向に引っ張られて衝撃エネルギーが吸収される。【選択図】図１

Description

本発明は、防刃積層体及びこれを用いた防刃具に関する。さらに詳しくは、スーパー繊維を用いた織物と不織布を含む防刃積層体及びこれを用いた防刃具と防刃具用不織布に関する。

従来から防刃衣類、防刃具等の材料として、高強度かつ高弾性繊維を用いた防護具が提案されている。特許文献１には、超高分子量ポリエチレン繊維の平織物と、プロピレン繊維不織布の積層構造が提案されている。特許文献２には、超高分子量ポリエチレン繊維の不織布を防刃性フェルトとして使用することが提案されている。特許文献３には、ポリベンズアゾール繊維の織物を複数枚積層した防刃性材料が提案されている。特許文献４には、織物の表面に炭化ケイ素粒子をコーティングした防護基材を前部に配置し、その後に織物の表面にシリカ粒子をコーティングした防護基材を複数枚配置し、人体側にアラミド繊維のニードルパンチ不織布を配置した防刃チョッキが提案されている。

特開平６−２１２５０４号公報 特開平１１−３６１６７号公報 特開２０００−８８４９７号公報 特開２００５−１９４６７７号公報

以上のように従来から高強度かつ高弾性繊維を含む織物や不織布を用いた防刃具は多く提案されているが、高強度かつ高弾性繊維の特性を生かしたものは提案されていない。すなわち、織物、不織布等の繊維材料は、引っ張り方向の強度や弾性率は高いが、組織的に各繊維が動きやすく、鋭利物体の衝撃を受けると各繊維が移動してしまい、繊維間に鋭利物体が入り込んでしまい、防刃材料が容易に破壊してしまうという問題があった。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、鋭利物体の衝撃時には、高強度かつ高弾性繊維の移動は阻止され、前記繊維に切断方向の応力が働くことにより、効率よく衝撃エネルギーを吸収する防刃積層体及びこれを用いた防刃具と防刃具用不織布を提供する。

本発明は、スーパー繊維を含む防刃積層体であって、スーパー繊維糸を経糸と緯糸にした織物に樹脂を一体化した樹脂補強織物と、スーパー繊維を主成分として構成される不織布とを含み、前記不織布は、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた構造であり、鋭利物体の衝撃時、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた不織布の構成繊維の移動が阻止され、前記不織布の構成繊維が長さ方向に引っ張られて衝撃エネルギーが吸収される防刃積層体である。

本発明は、前記の防刃積層体を用いた防刃具であって、前記不織布は、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた状態、又は前記樹脂補強織物と前記不織布の交互積層状態で防刃具内に収納されている。

本発明の防刃具用不織布は、前記の防刃具に使用するための不織布であって、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキザール）短繊維の熱プレス不織布であることを特徴とする。

本発明の防刃積層体及び防刃具は、樹脂補強織物によって不織布を挟んだサンドイッチ構造であり、鋭利物体の衝撃時、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた不織布の構成繊維の移動が阻止され、前記不織布の構成繊維が長さ方向に引っ張られて衝撃エネルギーが吸収される。不織布の構成繊維はスーパー繊維を主成分としているので、長さ方向に対してはきわめて高い強度と弾性力を有しており、鋭利物体の衝撃力は、スーパー繊維を長さ方向に引っ張るように働くため、きわめて高い防刃性を有する。本発明の防刃具用不織布は、前記の防刃具に使用するための不織布であって、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキザール）（ＰＢＯ）短繊維の熱プレス不織布であることにより、薄くて人体の動作性を阻害せず、かつ防刃性も高い。

図１は本発明の一実施形態の防刃積層体の模式的断面図である。 図２は本発明の別の実施形態の防刃積層体の模式的断面図である。 図３は本発明の一実施形態の防刃具の模式的断面図である。 図４は本発明の刃物貫通試験における実施例及び比較例の吸収エネルギーのグラフである。 図５は本発明の刃物貫通試験における実施例及び比較例の突き刺し長さのグラフである。

本発明の防刃積層体は、スーパー繊維を含み、前記スーパー繊維糸を経糸と緯糸にした織物に樹脂を一体化した樹脂補強織物と、前記スーパー繊維を主成分として構成される不織布とを含み、前記不織布は、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた構造、又は前記樹脂補強織物と前記不織布の交互積層構造である。この交互積層構造は、鋭利物体の衝撃時、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた不織布の構成繊維の移動が阻止され、前記不織布の構成繊維が長さ方向に引っ張られて衝撃エネルギーが吸収される。不織布の構成繊維はスーパー繊維を主成分としているので、長さ方向に対してはきわめて高い強度と弾性力を有しており、鋭利物体の衝撃力は、スーパー繊維を長さ方向に引っ張るように働くため、きわめて高い防刃性を有する。ここで主成分とは、不織布を１００質量％としたとき、スーパー繊維が５０質量％以上をいう。

交互積層構造は、樹脂補強織物と不織布が交互に２組以上積層され、最表面層と最裏面層は樹脂補強織物であるのが好ましい。最表面と最裏面に樹脂補強織物を配置すると、その間に挟まれた不織布の構成繊維の移動が阻止され、前記不織布の構成繊維が長さ方向に引っ張られて衝撃エネルギーが吸収される。

スーパー繊維は、強度：１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、弾性率：３８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強度かつ高弾性繊維糸であるのが好ましい。一例としてスーパー繊維糸は、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキザール）（ＰＢＯ）繊維、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール）（ＰＢＺＴ）繊維、ポリエチレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維及びポリビニルアルコール繊維から選ばれる少なくとも一つの繊維糸である。

不織布は、スーパー繊維が５０〜１００質量％であり、他の繊維が０〜５０質量％であるのが好ましい。すなわち、スーパー繊維が１００質量％であってもよいし、他の繊維が０質量％を超え５０質量％以下混紡してもよい。他の繊維は、普通繊維及び熱融着繊維から選ばれる少なくとも一つが好ましい。ここで普通繊維とは、ポリエステル、ナイロン、アクリル、ウール、コットン、麻、レーヨン等の衣料用で使用されている繊維をいう。熱融着繊維を使用する場合は、混紡品１００質量％としたとき、熱融着繊維５〜２０質量％が好ましい。

不織布は、厚さ２ｍｍ以下、質量８０〜３００ｇ／ｍ²が薄くて動作を阻害せず、かつ防刃性を発揮することから好ましい。不織布はニードルパンチ不織布、水流交絡不織布、スティッチ交絡不織布、或いはこれらの不織布を加熱プレス圧縮した不織布など任意のものを使用できる。この中でも、薄くて人体の動作性を阻害せず、かつ防刃性も高いポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキザール）（ＰＢＯ）短繊維の熱プレス不織布が好ましい。

前記樹脂補強織物は、織物に熱可塑性樹脂フィルムをラミネートしたラミネート織物及び織物に樹脂を含浸させたプリブレグ織物から選ばれる少なくとも一つであるのが好ましい。プリブレグ織物は樹脂を硬化させておくのが好ましい。このような樹脂補強織物は、鋭利物体が当たっても、織物を構成する経糸及び緯糸が簡単には移動せず、高い防刃性を有する。このような樹脂補強織物は市販されており、例えばラミネート加工したｐアラミド織物として、ＴＥＮＣＡＴＥ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＡＲＭＯＲ ＵＳＡ，ＩＮＣ社製、商品名"ＴｅｎＣａｔｅ Ｐｒｏ−Ｔｅｃｔｏｒ"がある。

前記樹脂補強織物の表面には無機物粉体がバインダー樹脂とともにコーティングされていてもよい。表面に無機物粉体が固定されていると、高い防刃性を有する。

本発明の防刃具は、不織布は樹脂補強織物によって両面を挟まれた状態又は樹脂補強織物と不織布の交互積層状態で防刃具内に収納されている。前記防刃積層体を一つの袋内に収納した状態で防護服の収納部などに入れることにより、簡単に取り付けることができる。

以下図面を用いて説明する。以下の図面において、同一符号は同一物を示す。図１は本発明の一実施形態の防刃積層体１の模式的断面図である。この防刃積層体１は、スーパー繊維を主成分として構成される不織布２ａ−２ｄと、スーパー繊維糸を経糸と緯糸にした織物に樹脂を一体化した樹脂補強織物３ａ−３ｅで構成され、不織布２ａ−２ｄは樹脂補強織物３ａ−３ｅによって両面を挟まれた構造、又は樹脂補強織物３ａ−３ｅと不織布２ａ−２ｄの交互積層構造である。これにより、鋭利物体の衝撃時、樹脂補強織物３ａ−３ｅによって両面を挟まれた不織布２ａ−２ｄの構成繊維の移動が阻止され、不織布２ａ−２ｄの構成繊維が長さ方向に引っ張られて衝撃エネルギーが吸収される。不織布２ａ−２ｄと樹脂補強織物３ａ−３ｅは、一体として取り扱うため、厚さ方向に縫い合わされていてもよいし、袋に入れておいてもよい。

図２は本発明の別の実施形態の防刃積層体の模式的断面図である。この防刃積層体は、図１に示す防刃積層体１の表面に、樹脂補強織物４ａの表面に無機物粉体がバインダー樹脂とともにコーティングされている無機物粉体コーティング層５ａを４枚積層した例である。ここで、樹脂補強織物４ａと無機物粉体コーティング層５ａは、先鋭刃物破壊層と呼ぶ。この先鋭刃物破壊層６ａ−６ｄからなる積層体７を防刃積層体１の表面に積層する。このようにすると先鋭刃物が当たったとき、刃物先端を破壊し、防刃積層体の内部に刃物が入りにくくなる。

図３は本発明の一実施形態の防刃具８の模式的断面図である。この防刃具８は、一例として防刃ベストとしたもので、胴部９に前記防刃積層体１と、先鋭刃物破壊層からなる積層体７を重ねて収納している。前記防刃積層体１と先鋭刃物破壊層からなる積層体７は一つの袋内に収納した状態で防護服の収納部などに収納してもよい。

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
＜刃物貫通試験方法＞
米国司法省基準ＮＩＪ Standard-0115.00試験（刃物貫通試験）に従って測定した。先端にアイスピックを取り付けた総重量２．２２ｋｇの重錘を準備し、ガイドを介して垂直に落下する装置を作製した。装置にはレーザー変位計を取り付けており、重錘の変位が測定され、加速度により、突刺し抵抗が算出される。アイスピックはＮＩＪ１１５に記載されているものを使用した。試料はＮＩＪ１１５に記載されている裏材（４層のネオプレンゴムスポンジ（厚み５．８ｍｍ）、１層のクローズドセルのポリエチレンフォーム（厚み３１ｍｍ、密度３３ｋｇ／ｍ³）、２層の天然ゴム（厚み６．４ｍｍ））の上に置き、重錘は運動エネルギーが２４±０．５Ｊになるよう速度をコントロールし、アイスピックで試料を垂直に突刺した。貫通するまでに吸収するエネルギーをレーザー変位計から算出し、吸収エネルギーとして測定した。この値が高い程、防刃性が高いということになる。また、アイスピックが試料の底から突き抜けた長さを突刺し長さとして測定した。この値が小さいほど防刃性が良いことになる。
＜剛軟度＞
剛軟度の測定はJIS L1913に規定されている曲げ剛性試験のガーレ法を用いた。

（実施例１）
＜不織布＞
ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキザール）（ＰＢＯ）繊維の短繊維（繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、引張強度３７ｃＮ／ｄｔｅｘ）を用いて、カードウェブをニードルパンチして不織布を作製した。この不織布の質量は１５０ｇ／ｍ²、厚さは１．２ｍｍであった。この不織布をカットし、タテ１５０ｍｍ、ヨコ１５０ｍｍの正方形とした。
＜樹脂補強織物＞
市販のラミネート加工したｐアラミド織物（ＴＥＮＣＡＴＥ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＡＲＭＯＲ ＵＳＡ，ＩＮＣ社製、商品名"ＴｅｎＣａｔｅ Ｐｒｏ−Ｔｅｃｔｏｒ"、 質量３１３ｇ／ｍ²）を使用した。この樹脂補強織物の厚さは０．３ｍｍであった。この樹脂補強織物をカットし、タテ１５０ｍｍ、ヨコ１５０ｍｍの正方形とした。
＜防刃積層体＞
前記不織布４枚を、ラミネート加工したｐアラミド織物（ＴＥＮＣＡＴＥ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＡＲＭＯＲ ＵＳＡ，ＩＮＣ社製、商品名"ＴｅｎＣａｔｅ Ｐｒｏ−Ｔｅｃｔｏｒ"、 質量３１３ｇ／ｍ²）５層の間に１枚ずつ入れて積層構造とし、合計９層を防刃積層体とした。この防刃積層体の厚さは６．３ｍｍで、大きさはタテ１５０ｍｍ、ヨコ１５０ｍｍの正方形であった。

（実施例２）
ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキザール）（ＰＢＯ）繊維の短繊維（繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、引張強度３７ｃＮ／ｄｔｅｘ）９０質量％に、熱融着繊維として未延伸ポリエチレンテレフタレート短繊維（繊度５ｄｔｅｘ、繊維長３８ｍｍ）１０質量％を加えた混紡品をカードウェブとし、これをニードルパンチし、加熱カレンダーロールで１８０℃、２ＭＰａの加圧加熱処理して不織布とした。この不織布の質量は１５０ｇ／ｍ²、厚さは０．２３ｍｍであった。この不織布をカットし、タテ１５０ｍｍ、ヨコ１５０ｍｍの正方形とした。この不織布を用いて実施例１と同様に防刃積層体を作成した。

（実施例３）
ｐアラミド繊維のステープル（２．５ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、引張強度２０．３ｃＮ／ｄｔｅｘ）と熱溶融ＰＥＴを重量比で９：１とし、質量１５０ｇ／ｍ²の不織布をニードルパンチ法で作製した。またこのフェルトをカレンダーロールで加熱しながらプレスした（１８０℃、１ｍ／ｍｉｎ、５ＭＰａ）。この不織布４層をラミネート加工したｐアラミド織物５層の間に１枚ずつ入れて積層構造とし、合計９層を防刃積層体とした。前記不織布の厚さは０．６５ｍｍ、前記樹脂補強織物の厚さは０．３ｍｍ、前記防刃積層体の厚さは４．１ｍｍであった。この不織布をカットし、タテ１５０ｍｍ、ヨコ１５０ｍｍの正方形とした。

（比較例１）
実施例１にて作製したＰＢＯ不織布４層の上にラミネート加工したｐアラミド織物５層を重ね、合計９層を防刃素材とした。

（比較例２）
実施例２にて作製したｐアラミド不織布４層の上にラミネート加工したｐアラミド織物５層を重ね、合計９層を防刃素材とした。

（比較例３）
ＰＰ繊維のステープルを用いて質量１５０ｇ／ｍ²の不織布をニードルパンチ法にて作製した。このフェルト４層をラミネート加工したｐアラミド織物５層の間に１枚ずつ入れて積層構造とし、合計９層を防刃素材とした。

（比較例４）
ラミネート加工したｐアラミド織物のみ合計７層を防刃素材とした。

以上の結果を下記表１及び図４−５に示す。

表１から明らかなとおり、実施例１,２と比較例１を比べると、実施例１,２は吸収エネルギーが高く、突き刺し長さも短いことが確認できた。また、実施例３と比較例２を比べると、実施例３は吸収エネルギーが高く、突き刺し長さも短いことが確認できた。比較例３はスーパー繊維を使っていないことから、吸収エネルギーが低く、突き刺し長さも長かった。比較例４はｐアラミド織物のみであり、吸収エネルギーが低く、突き刺し長さも長かった。なお、比較例４は市販品に近いものである。

本発明の防刃積層体は、例えば防刃チョッキ等の防刃衣類、チェーンソー作業用レッグプロテクター等に有用である。

１ 防刃積層体
２ａ−２ｄ 不織布
３ａ−３ｅ 樹脂補強織物
４ａ 樹脂補強織物
５ａ 無機物粉体コーティング層
６ａ−６ｄ 先鋭刃物破壊層
７ 先鋭刃物破壊層積層体
８ 防刃具
９ 胴部

Claims (10)

1. スーパー繊維を含む防刃積層体であって、
   スーパー繊維糸を経糸と緯糸にした織物に樹脂を一体化した樹脂補強織物と、スーパー繊維を主成分として構成される不織布とを含み、
   前記不織布は、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた構造、又は前記樹脂補強織物と前記不織布の交互積層構造であり、
   鋭利物体の衝撃時、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた不織布の構成繊維の移動が阻止され、前記不織布の構成繊維が長さ方向に引っ張られて衝撃エネルギーが吸収されることを特徴とする防刃積層体。
2. 前記交互積層構造は、樹脂補強織物と不織布が交互に２組以上積層され、最表面層と最裏面層は樹脂補強織物である請求項１に記載の防刃積層体。
3. 前記スーパー繊維は、強度：１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、弾性率：３８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強度かつ高弾性繊維糸である請求項１〜４のいずれかに記載の防刃積層体。
4. 前記スーパー繊維糸は、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキザール）（ＰＢＯ）繊維、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール）（ＰＢＺＴ）繊維、ポリエチレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維及びポリビニルアルコール繊維から選ばれる少なくとも一つの繊維糸である請求項１〜３のいずれかに記載の防刃積層体。
5. 前記不織布は、スーパー繊維が５０〜１００質量％であり、他の繊維が０〜５０質量％であり、厚さ２ｍｍ以下、質量８０〜３００ｇ／ｍ²の不織布である請求項１〜４のいずれかに記載の防刃積層体。
6. 前記他の繊維は、普通繊維及び熱融着繊維から選ばれる少なくとも一つである請求項５に記載の防刃積層体。
7. 前記樹脂補強織物は、織物に熱可塑性樹脂フィルムをラミネートしたラミネート織物及び織物に樹脂を含浸させたプリブレグ織物から選ばれる少なくとも一つである請求項１〜６のいずれかに記載の防刃積層体。
8. 前記樹脂補強織物の表面には無機物粉体がバインダー樹脂とともにコーティングされている請求項１〜７のいずれかに記載の防刃積層体。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の防刃積層体を用いた防刃具であって、
   前記不織布は、前記樹脂補強織物によって両面を挟まれた状態、又は前記樹脂補強織物と前記不織布の交互積層状態で防刃具内に収納されていることを特徴とする防刃具。
10. 請求項９に記載の防刃具に使用するための不織布であって、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキザール）短繊維の熱プレス不織布であることを特徴とする防刃具用不織布。