JP3634652B2 - 防護材料 - Google Patents
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- Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防護材料に関し、さらに詳しくは、アイスピック、刃物等の鋭利な武器から身体を守るための防護服等に使用する防護材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、先端の鋭利なアイスピックや登山用ナイフのような鋭利な刃物などから身体を保護するための防護服等には部分的に特殊な防護材料が使用されている。このような防護材料としては、様々な素材、形態のものが知られているが、一般的には、鉄板、チタン板、ステンレス板、セラミック板等が多用されている。
【０００３】
しかし、これらの材料は比重が大きい上に、十分な防護性能を得るためには相当程度の厚みが必要であるため、非常に重くなる欠点を有している。また、衣服としての着用を考えた場合、全く柔軟性がないため、衣料としての使用には種々の制限（使用する個所の制限等）や着用時の不都合がある。一方、セラミック板の場合には、金属板と比べれば軽量であるものの、それでもまだかなり重いだけでなく、柔軟性もないために着心地に劣るという問題点を有している。
【０００４】
このような問題を解消するために、ポリカーボネート樹脂やナイロン樹脂等の樹脂板を用いる方法も提案されているが、十分な防護性能を得るためには、前記の鉄板、チタン板、ステンレス板、セラミック板等に比べてより厚い厚みが必要となり、やはり厚みが厚くなる結果、重量の点でも、柔軟性の点でも、満足のいくものとはなり得ない。また、このような樹脂製の防護材料には、柔軟性を改良する目的で、小さな樹脂ピースを緻密に組み合わせて作成する方法も提案されているが、このような防護材料は、柔軟性は改善されてもまだその防護性能のレベルは満足できるまでには到達しておらず、特に、ピースとピースの間に刃やアイスピックなどの先端が入ったときの防護性能が極端に低くなるという重大な欠点を有している。
【０００５】
また、特開平９−２２９５９８号公報には、金属板や樹脂板を布帛で被覆する防護材料も提案されているが、これも柔軟性は改良されているが、防護性能及び重量の低減の点では前記の鉄板、チタン板、ステンレス板、セラミック板、及び、樹脂板の場合と同様の理由で問題点がある。
【０００６】
一方、柔軟性に優れている着心地の良好な防護材料として、近年高強力繊維からなる布帛、特に、繊維配列シート等の高強力繊維不織布が提案され、ある程度の防護性能が得られてはいる。しかし、この高強力繊維の不織布単独では、実用上の防護性能はまだ不十分であるため、前記のような各種硬質材料と組合わせたり（例えば、特開昭６３−２６７８９８号公報）、金属加工を施したり、あるいは高強力繊維不織布を多数枚積層して使用する方法等が提案されている。
【０００７】
しかし前述のように、硬質材料と組合わせたり、金属加工を施す方法では、繊維布帛が有する柔軟性の特性が損なわれるため、着心地が悪化するという問題がある。また、満足な防護性能を得るために高強力繊維不織布を多枚数積層したり、目付の極めて大きな不織布を用いる方法では、厚さが厚くなるためやはり着心地感が悪化するという問題がある。
【０００８】
このような柔軟性の問題をより低減した高強力繊維の不織布を使用した防護材料の防護性能を改良する別の方法として、該不織布にエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性、若しくは、熱硬化性の樹脂を含浸、若しくは、被覆する方法が提案されている（例えば、特開昭６１−２１５７０３号公報、実開平３−１０４６９２号公報、特公平５−５８４４９号公報等）。しかし、これらの防護材料は、十分な防護性能を発現させるまで含浸又は被覆すると前記樹脂板と同等の硬さになり、やはり着心地の点でまだ満足できるレベルには到達していない。
【０００９】
また、特開平１０−８３６３号公報には、アラミド繊維不織布にロジンを付着させることで、柔軟性に富み、着用時の着心地感が優れていると共に、アイスピックや刃物に対して良好な防護性能を有する材料が提案されている。確かにこの材料は、柔軟性は認められるが、防護性能、又は、軽量化の点では両方を同時に満足させるレベルに至っていない。
【００１０】
すなわち、具体的に説明すると、ナイフ類での１００Ｋｇｆ以上に及ぶ突き刺し力が加わる場合に、それに耐えられる防護性能を与えようとすると生地の厚みが５ｃｍ以上、１ｍ2当りの重量が１０Ｋｇ以上になり、柔軟性も失われ、衣料として用いることは困難である。言い換えれば、これらの材料は、厚み当りの防護性能や重量当りの防護性能が不十分なレベルにあり、これを補うためには衣料としての使用が困難なほどの積層が必要であった。また、ロジンを付与する加工は、繊維と刃物、及び、繊維同士の摩擦力を向上させることにより刃物の侵入を防ぎ、防護性能の向上に効果があるが、しかし、ロジンの付与により繊維自体を刃物の切創から防ぐことはできない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アイスピックや釘のように先端が鋭利で突き刺し貫通性に優れるもの、又は、登山ナイフや出刃包丁、日本刀のような刃物による突き刺し抵抗性や切創に対する抵抗性が大で、且つ、衣料として用いることが容易にできる柔軟性と強度を併せ持つ防護材料を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物に、ヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上で、粒子径が５０μｍ以上である硬質無機物粒子を該布帛状物１ｃｍ 3 に対して、０．０１ｃｍ 3 ／ｃｍ 3 以上含有させた防護材料であって、該防護材料の厚さ１ｍｍ当りの剛軟度が、３００００ｍｇｆ以下、且つ、厚さ１ｍｍ当りの破裂強度が６０ｋｇｆ／ｃｍ 2 以上であることを特徴とする防護材料にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の防護材料は、そのベース材料に合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物を使用するが、この合成樹脂製シート状物とは、合成樹脂をシート状に成型加工したものであり、合成樹脂の種類は特には限定されない。また、該成形方法も溶融押出し延伸法やラミネート法、射出成形法、又は、連続する繊維を絡ませて交絡点を接合して網目構造としたものが例示され、その他公知の方法が任意に採用できる。
【００１４】
また、繊維からなる布帛状物とは、繊維から構成される織編物、不織布などが例示され、かかる繊維材料には、ポリエステル、ナイロン、アラミドなどの有機高分子材料のみならず、金属繊維、セラミック繊維等の無機材料が使用されてもよい。これらの布帛状物は、公知の方法を任意に採用して作成される。
【００１５】
次に、本発明に使用する硬質無機物粒子とは、ダイヤ、アルミナ、ガーネット、炭化珪素などのセラミック類等を主成分とする粒子である。これらはヌープ硬度としては、３０ｋｇｆ／ｍｍ2以上を有するものであるが、本発明で使用する硬質無機物粒子は、そのヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上である必要があり、さらに好ましくは、１０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上であるものを使用するのがよい。このヌープ硬度が、５００ｋｇｆ／ｍｍ2未満では、突き刺す刃物類の種類によっては、突き刺し刃物類との接触の際に硬質無機物粒子自体が容易に破壊してしまい、突き刺し刃物類に与えるダメージが不十分で、結果として充分な防護性能が得られない場合があるので好ましくない。
【００１６】
さらに、このような硬質無機物粒子は、エッジ（角）を持っている方が刃物突き刺しの際に刃物との接触抵抗が大となるため好ましく、そのため該硬質無機物粒子は、粉砕粒であることが球状粒であるものより好ましい。このような硬質無機物粒子の好適な例としては、研磨材料として用いられる砥粒を挙げることができる。
【００１７】
また、該硬質無機物粒子の大きさ（粒子径）は、５０μｍ以上であることが必要であり、さらに好ましくは、１００μｍ以上である。該粒子径が、５０μｍ未満であると、硬質無機物粒子は固定されていてもわずかな動きは可能であるために、その動く距離よりも硬質無機物粒子の大きさが小さくなり、突き刺し刃物類の接触によるエネルギー吸収、突き刺し刃物類に与えるダメージが大きくならない。
【００１８】
また、該硬質無機物粒子の含有量としては、合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物１ｃｍ3に対して、０．０１ｃｍ3／ｃｍ3以上を含有させることが必要であり、さらに好ましくは、０．０２ｃｍ3／ｃｍ3以上である。該含有量が０．０１ｃｍ3／ｃｍ3未満であると刃物突き刺しの際の硬質無機物粒子の刃物との接触は少なくなり、防護性能が不十分となる。
【００１９】
該硬質無機物粒子は、合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物の面方向に平均的に分布していることが防護性能の向上の点で好ましい。また、面と垂直な方向（厚み方向）に関しては、平均的に分布しているものは柔軟性の点で好ましいが、柔軟性が損なわれない範囲で集中して分布していてもよい。
【００２０】
このような硬質無機物粒子を前記の合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物に含有させる方法は、シート状物成形の際に材料中に練り込むものが最も単純であるが、次のようにしてもよい。すなわち、予め、合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物にフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂などの接着剤をコーティング法、パディング法などの公知の方法で付着させた後、該硬質無機物粒子を落下塗装、若しくは、静電塗装し、必要に応じてその後、乾燥やキュアリング処理を施すことにより得られる。
【００２１】
該硬質無機物粒子を含有させた後の合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物、すなわち、防護材料としては、厚さ：１ｍｍ当りの剛軟度（ガーレ法）が３００００ｍｇｆ以下で、且つ、厚さ１ｍｍ当りの破裂強さ（ミューレン形法）が６０ｋｇｆ／ｃｍ2以上の性能を有するものであることが必要である。該厚さ１ｍｍ当りの剛軟度（ガーレ法）が３００００ｍｇｆを超えると、厚さ１ｍｍ当りの破裂強さ（ミューレン形法）が６０ｋｇｆ／ｃｍ2以上であってもアイスピックや刃物によって突き刺された際に、あるいは、刃物を押し付けられて切創された際に、突き刺し部あるいは押し付け部の近傍が突き刺しあるいは押し付け方向へ動く（凹む）ことができず、より破れ易く（裂け易く）なり、結果として所望の防護性能が得られない。また、厚さ１ｍｍ当りの破裂強さ（ミューレン形法）が６０ｋｇｆ／ｃｍ2未満であると、厚さ１ｍｍ当りの剛軟度（ガーレ法）が３００００ｍｇｆ以下であっても、アイスピックや刃物による突き刺された際、あるいは、刃物を押し付けられての切創により容易に破壊されるため所望の防護性能を得ることができない。
【００２２】
【発明の効果】
このように本発明の防護材料は、合成樹脂製シート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物に硬質無機物粒子を含有させたものであるため、防護性能を発揮する。特に、該硬質無機物粒子には、ヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上のものを使用するために、アイスピックや釘のように先端が鋭利で突き刺し貫通性に優れるもの、又は、登山ナイフや出刃包丁、日本刀のような刃物による突き刺し抵抗性や切創に対する抵抗性が大であり、且つ、ベース材料に合成樹脂製シート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物を用いるために衣料として用いることが容易な柔軟性と強度を併せ持つ防護材料を提供することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、実施例で使用した試験片の作成方法、評価方法は下記の通りである。
【００２４】
（１）防護性能測定用サンプルの作成
＜サンプルナンバー１〜７＞
パラ系アラミド繊維（帝人株式会社製、テクノーラ）からなる紡績糸で作成した織物（目付：３６０ｇ／ｍ2、厚み：０．９ｍｍ）に、ドクターナイフによってウレタン溶液（大日本インキ製、溶剤系ウレタン「クリスボンＡＤ−８６５ＨＶ」、固形分濃度：５０％）を乾燥後のコート量が２００ｇ／ｍ2となるようにコーティングし、硬質無機物粒子として、α−アルミナを表１に示す粒度（粒子径）のものを使用し、表１に示す含有量となるように一様に付着させ、次いで、１２０℃の温度の乾燥機に１５分間入れて溶剤を除去した。これを測定するのに適した大きさにカットし、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２５】
＜サンプルナンバー８＞
硬質無機物粒子として、ＳｉＣ（炭化珪素）を用いる以外は、サンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２６】
＜サンプルナンバー９＞
硬質無機物粒子として、ＺｒＯ（酸化ジルコニウム）を用いる以外は、サンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２７】
＜サンプルナンバー１０＞
硬質無機物粒子として、ＣａＦ2（弗化カルシウム）を用いる以外は、サンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２８】
＜サンプルナンバー１１＞
硬質無機物粒子は付着させず、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同様にして作成し、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２９】
＜サンプルナンバー１２＞
サンプルナンバー１〜７に使用したベース材料の織物のみをサンプルとして用いた。積層枚数は同じく５枚であった。
【００３０】
＜サンプルナンバー１３＞
ポリエステル繊維（帝人株式会社製、ポリエチレンテレフタレート）からなる紡績糸で作成した織物（目付：３６０ｇ／ｍ2、厚み：０．９ｍｍ）を用い、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３１】
＜サンプルナンバー１４＞
パラ系アラミド繊維（帝人株式会社製、テクノーラ）からなるカットファイバーを用いて作成した紙（坪量：８０ｇ／ｍ2、厚み：０．２ｍｍ）を用い、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３２】
＜サンプルナンバー１５＞
サンプルナンバー１〜７において、ウレタン溶液のコート量を１．５倍に増やしてコーティングし、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同様にしてサンプルを作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３３】
＜サンプルナンバー１６＞
ウレタン溶液（大日本インキ製、溶剤系ウレタン「クリスボンＮＹＴ−１８」、固形分濃度：２５％）に硬質無機物粒子としてのα−アルミナ（表１に示す粒度のもの）を表１に示す含有量となるように加え一様に混合したものを離型紙上にコートした。次いで、１２０℃の温度で１５分間乾燥器に入れて溶剤を除去した。該離型紙から硬質無機物粒子を含有する層を剥がして、これを測定するのに適した大きさにカットし、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３４】
＜サンプルナンバー１７＞
サンプルナンバー１６で使用したウレタン溶液に硬質無機物粒子を混入せず、それ以外はサンプルナンバー１６と同様にしてサンプルを作成し、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３５】
（２）生地の剛軟度測定方法
ＪＩＳ Ｌ１０９６に従い、ガーレ法によって測定した。
【００３６】
（３）生地の破裂強度測定方法
ＪＩＳ Ｌ１０９６に従い、ミューレン形法によって測定した。
【００３７】
（４）防護性能評価方法
十分な量の粘土層（２０×２０×１０ｃｍ（縦×横×高さ）、上面が平坦な工作用油粘土）の上面に、サンプル生地を置く。一方、引張圧縮試験機（株式会社インテスコ製、タイプ２００５）のロードセルの下部にアイスピック（株式会社高久産業製）、又は、出刃包丁（株式会社マサヒロ製「特上出刃１８０ｍｍ」）を下向きに固定する。アイスピック、又は、出刃包丁の先端がサンプルの上部約５ｍｍとなるようにクロスヘッドの高さを調整し、ついで、２ｍｍ／分のクロスヘッド速度で圧縮動作を開始する。防護性能は、アイスピック、又は、出刃包丁がサンプルを全て貫通した時までに示した抵抗力（ｋｇｆ）の最大値で表示した。したがって、この値は測定サンプルの抵抗力の実測であり、さらに、サンプルの厚みで割った単位厚み当りの抵抗力も算出する。各サンプルごとに算定して、両方の値が高い方が防護性能が高いと判断することができる。
【００３８】
［実施例１〜５］
サンプルナンバー１〜５を用いて作成した防護材料は、表１に示すような重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。これらの防護材料を前記の方法に従って評価した。評価結果を表１に示す。
【００３９】
［比較例１〜２］
サンプルナンバー６〜７を用いて作成した防護材料は、表１に示すような重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。これらの防護材料を前記の方法に従って評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００４０】
［実施例６〜７］
サンプルナンバー８〜９を用いて作成した防護材料は、表１の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。これらの防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００４１】
［比較例３〜５］
サンプルナンバー１０〜１２を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４２】
［実施例８］
サンプルナンバー１３を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４３】
［実施例９］
サンプルナンバー１４を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４４】
［実施例１０］
サンプルナンバー１５を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４５】
［比較例６〜７］
サンプルナンバー１６〜１７を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
表１、及び表２に示す通り、実施例１〜５では、優れた突刺し抵抗力が得られたが、比較例１では、硬質無機物粒子の含有量が低く充分な突刺し抵抗力が得られなかった。また、比較例２では、硬質無機物粒子の粒子径が小さく充分な突刺し抵抗力が得られなかった。実施例６〜７では、硬質無機物粒子に炭化珪素、酸化ジルコニウムを用いたものであるが、実施例６では充分な突刺し抵抗力が得られ、実施例７でも使用可能な水準の突刺し抵抗力が得られた。
【００４９】
比較例３では、硬質無機物粒子に弗化カルシウムを使用したものであるが、弗化カルシウムはヌープ硬度が低く充分な突刺し抵抗力が得られなかった。また、硬質無機物粒子を全く使用しなかった比較例４、及び、比較例５では、充分な突刺し抵抗力が得られなかった。
【００５０】
実施例８は、ベース材料にポリエステル繊維の織物を使用したものであるが、充分な突刺し抵抗力が得られた。実施例９では、ベース材料にアラミド繊維の紙を用いたものであるが、突刺し抵抗力の絶対値はやや低いが、１ｍｍ当りの換算値は高く、さらに、厚さも厚くすることができるので、積層枚数を増やせば防護材料として使用可能である。また、実施例１０では、ウレタンコート量を増加させたものであるが、充分な突刺し抵抗力が得られた。
【００５１】
比較例６では、硬質無機物粒子を含むウレタン層のみを用いたものであり、また、比較例７は、硬質無機物粒子を含まないウレタン層のみを使用したものであるが、比較例６〜７は、いずれも充分な突刺し抵抗力を得ることができなかった。
【００５２】
なお、表１、及び表２において、剛軟度の欄に示した値は、経緯方向で測定し、高い方の値を示した。
【発明の属する技術分野】
本発明は、防護材料に関し、さらに詳しくは、アイスピック、刃物等の鋭利な武器から身体を守るための防護服等に使用する防護材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、先端の鋭利なアイスピックや登山用ナイフのような鋭利な刃物などから身体を保護するための防護服等には部分的に特殊な防護材料が使用されている。このような防護材料としては、様々な素材、形態のものが知られているが、一般的には、鉄板、チタン板、ステンレス板、セラミック板等が多用されている。
【０００３】
しかし、これらの材料は比重が大きい上に、十分な防護性能を得るためには相当程度の厚みが必要であるため、非常に重くなる欠点を有している。また、衣服としての着用を考えた場合、全く柔軟性がないため、衣料としての使用には種々の制限（使用する個所の制限等）や着用時の不都合がある。一方、セラミック板の場合には、金属板と比べれば軽量であるものの、それでもまだかなり重いだけでなく、柔軟性もないために着心地に劣るという問題点を有している。
【０００４】
このような問題を解消するために、ポリカーボネート樹脂やナイロン樹脂等の樹脂板を用いる方法も提案されているが、十分な防護性能を得るためには、前記の鉄板、チタン板、ステンレス板、セラミック板等に比べてより厚い厚みが必要となり、やはり厚みが厚くなる結果、重量の点でも、柔軟性の点でも、満足のいくものとはなり得ない。また、このような樹脂製の防護材料には、柔軟性を改良する目的で、小さな樹脂ピースを緻密に組み合わせて作成する方法も提案されているが、このような防護材料は、柔軟性は改善されてもまだその防護性能のレベルは満足できるまでには到達しておらず、特に、ピースとピースの間に刃やアイスピックなどの先端が入ったときの防護性能が極端に低くなるという重大な欠点を有している。
【０００５】
また、特開平９−２２９５９８号公報には、金属板や樹脂板を布帛で被覆する防護材料も提案されているが、これも柔軟性は改良されているが、防護性能及び重量の低減の点では前記の鉄板、チタン板、ステンレス板、セラミック板、及び、樹脂板の場合と同様の理由で問題点がある。
【０００６】
一方、柔軟性に優れている着心地の良好な防護材料として、近年高強力繊維からなる布帛、特に、繊維配列シート等の高強力繊維不織布が提案され、ある程度の防護性能が得られてはいる。しかし、この高強力繊維の不織布単独では、実用上の防護性能はまだ不十分であるため、前記のような各種硬質材料と組合わせたり（例えば、特開昭６３−２６７８９８号公報）、金属加工を施したり、あるいは高強力繊維不織布を多数枚積層して使用する方法等が提案されている。
【０００７】
しかし前述のように、硬質材料と組合わせたり、金属加工を施す方法では、繊維布帛が有する柔軟性の特性が損なわれるため、着心地が悪化するという問題がある。また、満足な防護性能を得るために高強力繊維不織布を多枚数積層したり、目付の極めて大きな不織布を用いる方法では、厚さが厚くなるためやはり着心地感が悪化するという問題がある。
【０００８】
このような柔軟性の問題をより低減した高強力繊維の不織布を使用した防護材料の防護性能を改良する別の方法として、該不織布にエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性、若しくは、熱硬化性の樹脂を含浸、若しくは、被覆する方法が提案されている（例えば、特開昭６１−２１５７０３号公報、実開平３−１０４６９２号公報、特公平５−５８４４９号公報等）。しかし、これらの防護材料は、十分な防護性能を発現させるまで含浸又は被覆すると前記樹脂板と同等の硬さになり、やはり着心地の点でまだ満足できるレベルには到達していない。
【０００９】
また、特開平１０−８３６３号公報には、アラミド繊維不織布にロジンを付着させることで、柔軟性に富み、着用時の着心地感が優れていると共に、アイスピックや刃物に対して良好な防護性能を有する材料が提案されている。確かにこの材料は、柔軟性は認められるが、防護性能、又は、軽量化の点では両方を同時に満足させるレベルに至っていない。
【００１０】
すなわち、具体的に説明すると、ナイフ類での１００Ｋｇｆ以上に及ぶ突き刺し力が加わる場合に、それに耐えられる防護性能を与えようとすると生地の厚みが５ｃｍ以上、１ｍ2当りの重量が１０Ｋｇ以上になり、柔軟性も失われ、衣料として用いることは困難である。言い換えれば、これらの材料は、厚み当りの防護性能や重量当りの防護性能が不十分なレベルにあり、これを補うためには衣料としての使用が困難なほどの積層が必要であった。また、ロジンを付与する加工は、繊維と刃物、及び、繊維同士の摩擦力を向上させることにより刃物の侵入を防ぎ、防護性能の向上に効果があるが、しかし、ロジンの付与により繊維自体を刃物の切創から防ぐことはできない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アイスピックや釘のように先端が鋭利で突き刺し貫通性に優れるもの、又は、登山ナイフや出刃包丁、日本刀のような刃物による突き刺し抵抗性や切創に対する抵抗性が大で、且つ、衣料として用いることが容易にできる柔軟性と強度を併せ持つ防護材料を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物に、ヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上で、粒子径が５０μｍ以上である硬質無機物粒子を該布帛状物１ｃｍ 3 に対して、０．０１ｃｍ 3 ／ｃｍ 3 以上含有させた防護材料であって、該防護材料の厚さ１ｍｍ当りの剛軟度が、３００００ｍｇｆ以下、且つ、厚さ１ｍｍ当りの破裂強度が６０ｋｇｆ／ｃｍ 2 以上であることを特徴とする防護材料にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の防護材料は、そのベース材料に合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物を使用するが、この合成樹脂製シート状物とは、合成樹脂をシート状に成型加工したものであり、合成樹脂の種類は特には限定されない。また、該成形方法も溶融押出し延伸法やラミネート法、射出成形法、又は、連続する繊維を絡ませて交絡点を接合して網目構造としたものが例示され、その他公知の方法が任意に採用できる。
【００１４】
また、繊維からなる布帛状物とは、繊維から構成される織編物、不織布などが例示され、かかる繊維材料には、ポリエステル、ナイロン、アラミドなどの有機高分子材料のみならず、金属繊維、セラミック繊維等の無機材料が使用されてもよい。これらの布帛状物は、公知の方法を任意に採用して作成される。
【００１５】
次に、本発明に使用する硬質無機物粒子とは、ダイヤ、アルミナ、ガーネット、炭化珪素などのセラミック類等を主成分とする粒子である。これらはヌープ硬度としては、３０ｋｇｆ／ｍｍ2以上を有するものであるが、本発明で使用する硬質無機物粒子は、そのヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上である必要があり、さらに好ましくは、１０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上であるものを使用するのがよい。このヌープ硬度が、５００ｋｇｆ／ｍｍ2未満では、突き刺す刃物類の種類によっては、突き刺し刃物類との接触の際に硬質無機物粒子自体が容易に破壊してしまい、突き刺し刃物類に与えるダメージが不十分で、結果として充分な防護性能が得られない場合があるので好ましくない。
【００１６】
さらに、このような硬質無機物粒子は、エッジ（角）を持っている方が刃物突き刺しの際に刃物との接触抵抗が大となるため好ましく、そのため該硬質無機物粒子は、粉砕粒であることが球状粒であるものより好ましい。このような硬質無機物粒子の好適な例としては、研磨材料として用いられる砥粒を挙げることができる。
【００１７】
また、該硬質無機物粒子の大きさ（粒子径）は、５０μｍ以上であることが必要であり、さらに好ましくは、１００μｍ以上である。該粒子径が、５０μｍ未満であると、硬質無機物粒子は固定されていてもわずかな動きは可能であるために、その動く距離よりも硬質無機物粒子の大きさが小さくなり、突き刺し刃物類の接触によるエネルギー吸収、突き刺し刃物類に与えるダメージが大きくならない。
【００１８】
また、該硬質無機物粒子の含有量としては、合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物１ｃｍ3に対して、０．０１ｃｍ3／ｃｍ3以上を含有させることが必要であり、さらに好ましくは、０．０２ｃｍ3／ｃｍ3以上である。該含有量が０．０１ｃｍ3／ｃｍ3未満であると刃物突き刺しの際の硬質無機物粒子の刃物との接触は少なくなり、防護性能が不十分となる。
【００１９】
該硬質無機物粒子は、合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物の面方向に平均的に分布していることが防護性能の向上の点で好ましい。また、面と垂直な方向（厚み方向）に関しては、平均的に分布しているものは柔軟性の点で好ましいが、柔軟性が損なわれない範囲で集中して分布していてもよい。
【００２０】
このような硬質無機物粒子を前記の合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物に含有させる方法は、シート状物成形の際に材料中に練り込むものが最も単純であるが、次のようにしてもよい。すなわち、予め、合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物にフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂などの接着剤をコーティング法、パディング法などの公知の方法で付着させた後、該硬質無機物粒子を落下塗装、若しくは、静電塗装し、必要に応じてその後、乾燥やキュアリング処理を施すことにより得られる。
【００２１】
該硬質無機物粒子を含有させた後の合成樹脂製シート状物や繊維からなる布帛状物、すなわち、防護材料としては、厚さ：１ｍｍ当りの剛軟度（ガーレ法）が３００００ｍｇｆ以下で、且つ、厚さ１ｍｍ当りの破裂強さ（ミューレン形法）が６０ｋｇｆ／ｃｍ2以上の性能を有するものであることが必要である。該厚さ１ｍｍ当りの剛軟度（ガーレ法）が３００００ｍｇｆを超えると、厚さ１ｍｍ当りの破裂強さ（ミューレン形法）が６０ｋｇｆ／ｃｍ2以上であってもアイスピックや刃物によって突き刺された際に、あるいは、刃物を押し付けられて切創された際に、突き刺し部あるいは押し付け部の近傍が突き刺しあるいは押し付け方向へ動く（凹む）ことができず、より破れ易く（裂け易く）なり、結果として所望の防護性能が得られない。また、厚さ１ｍｍ当りの破裂強さ（ミューレン形法）が６０ｋｇｆ／ｃｍ2未満であると、厚さ１ｍｍ当りの剛軟度（ガーレ法）が３００００ｍｇｆ以下であっても、アイスピックや刃物による突き刺された際、あるいは、刃物を押し付けられての切創により容易に破壊されるため所望の防護性能を得ることができない。
【００２２】
【発明の効果】
このように本発明の防護材料は、合成樹脂製シート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物に硬質無機物粒子を含有させたものであるため、防護性能を発揮する。特に、該硬質無機物粒子には、ヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上のものを使用するために、アイスピックや釘のように先端が鋭利で突き刺し貫通性に優れるもの、又は、登山ナイフや出刃包丁、日本刀のような刃物による突き刺し抵抗性や切創に対する抵抗性が大であり、且つ、ベース材料に合成樹脂製シート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物を用いるために衣料として用いることが容易な柔軟性と強度を併せ持つ防護材料を提供することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、実施例で使用した試験片の作成方法、評価方法は下記の通りである。
【００２４】
（１）防護性能測定用サンプルの作成
＜サンプルナンバー１〜７＞
パラ系アラミド繊維（帝人株式会社製、テクノーラ）からなる紡績糸で作成した織物（目付：３６０ｇ／ｍ2、厚み：０．９ｍｍ）に、ドクターナイフによってウレタン溶液（大日本インキ製、溶剤系ウレタン「クリスボンＡＤ−８６５ＨＶ」、固形分濃度：５０％）を乾燥後のコート量が２００ｇ／ｍ2となるようにコーティングし、硬質無機物粒子として、α−アルミナを表１に示す粒度（粒子径）のものを使用し、表１に示す含有量となるように一様に付着させ、次いで、１２０℃の温度の乾燥機に１５分間入れて溶剤を除去した。これを測定するのに適した大きさにカットし、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２５】
＜サンプルナンバー８＞
硬質無機物粒子として、ＳｉＣ（炭化珪素）を用いる以外は、サンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２６】
＜サンプルナンバー９＞
硬質無機物粒子として、ＺｒＯ（酸化ジルコニウム）を用いる以外は、サンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２７】
＜サンプルナンバー１０＞
硬質無機物粒子として、ＣａＦ2（弗化カルシウム）を用いる以外は、サンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２８】
＜サンプルナンバー１１＞
硬質無機物粒子は付着させず、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同様にして作成し、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００２９】
＜サンプルナンバー１２＞
サンプルナンバー１〜７に使用したベース材料の織物のみをサンプルとして用いた。積層枚数は同じく５枚であった。
【００３０】
＜サンプルナンバー１３＞
ポリエステル繊維（帝人株式会社製、ポリエチレンテレフタレート）からなる紡績糸で作成した織物（目付：３６０ｇ／ｍ2、厚み：０．９ｍｍ）を用い、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３１】
＜サンプルナンバー１４＞
パラ系アラミド繊維（帝人株式会社製、テクノーラ）からなるカットファイバーを用いて作成した紙（坪量：８０ｇ／ｍ2、厚み：０．２ｍｍ）を用い、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同様にして作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３２】
＜サンプルナンバー１５＞
サンプルナンバー１〜７において、ウレタン溶液のコート量を１．５倍に増やしてコーティングし、それ以外はサンプルナンバー１〜７と同様にしてサンプルを作成し（硬質無機物粒子の粒度、及び、含有量は、表１の通り）、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３３】
＜サンプルナンバー１６＞
ウレタン溶液（大日本インキ製、溶剤系ウレタン「クリスボンＮＹＴ−１８」、固形分濃度：２５％）に硬質無機物粒子としてのα−アルミナ（表１に示す粒度のもの）を表１に示す含有量となるように加え一様に混合したものを離型紙上にコートした。次いで、１２０℃の温度で１５分間乾燥器に入れて溶剤を除去した。該離型紙から硬質無機物粒子を含有する層を剥がして、これを測定するのに適した大きさにカットし、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３４】
＜サンプルナンバー１７＞
サンプルナンバー１６で使用したウレタン溶液に硬質無機物粒子を混入せず、それ以外はサンプルナンバー１６と同様にしてサンプルを作成し、５枚を積層してサンプルを作成した。
【００３５】
（２）生地の剛軟度測定方法
ＪＩＳ Ｌ１０９６に従い、ガーレ法によって測定した。
【００３６】
（３）生地の破裂強度測定方法
ＪＩＳ Ｌ１０９６に従い、ミューレン形法によって測定した。
【００３７】
（４）防護性能評価方法
十分な量の粘土層（２０×２０×１０ｃｍ（縦×横×高さ）、上面が平坦な工作用油粘土）の上面に、サンプル生地を置く。一方、引張圧縮試験機（株式会社インテスコ製、タイプ２００５）のロードセルの下部にアイスピック（株式会社高久産業製）、又は、出刃包丁（株式会社マサヒロ製「特上出刃１８０ｍｍ」）を下向きに固定する。アイスピック、又は、出刃包丁の先端がサンプルの上部約５ｍｍとなるようにクロスヘッドの高さを調整し、ついで、２ｍｍ／分のクロスヘッド速度で圧縮動作を開始する。防護性能は、アイスピック、又は、出刃包丁がサンプルを全て貫通した時までに示した抵抗力（ｋｇｆ）の最大値で表示した。したがって、この値は測定サンプルの抵抗力の実測であり、さらに、サンプルの厚みで割った単位厚み当りの抵抗力も算出する。各サンプルごとに算定して、両方の値が高い方が防護性能が高いと判断することができる。
【００３８】
［実施例１〜５］
サンプルナンバー１〜５を用いて作成した防護材料は、表１に示すような重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。これらの防護材料を前記の方法に従って評価した。評価結果を表１に示す。
【００３９】
［比較例１〜２］
サンプルナンバー６〜７を用いて作成した防護材料は、表１に示すような重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。これらの防護材料を前記の方法に従って評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００４０】
［実施例６〜７］
サンプルナンバー８〜９を用いて作成した防護材料は、表１の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。これらの防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００４１】
［比較例３〜５］
サンプルナンバー１０〜１２を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４２】
［実施例８］
サンプルナンバー１３を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４３】
［実施例９］
サンプルナンバー１４を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４４】
［実施例１０］
サンプルナンバー１５を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４５】
［比較例６〜７］
サンプルナンバー１６〜１７を用いて作成した防護材料は、表２の示すように重量（ｇ／ｍ2）、厚さ（ｍｍ）を有するものであった。この防護材料を前記の方法に従って、評価した。評価結果を表２に併せて示す。
【００４６】
【表１】
【表２】
表１、及び表２に示す通り、実施例１〜５では、優れた突刺し抵抗力が得られたが、比較例１では、硬質無機物粒子の含有量が低く充分な突刺し抵抗力が得られなかった。また、比較例２では、硬質無機物粒子の粒子径が小さく充分な突刺し抵抗力が得られなかった。実施例６〜７では、硬質無機物粒子に炭化珪素、酸化ジルコニウムを用いたものであるが、実施例６では充分な突刺し抵抗力が得られ、実施例７でも使用可能な水準の突刺し抵抗力が得られた。
【００４９】
比較例３では、硬質無機物粒子に弗化カルシウムを使用したものであるが、弗化カルシウムはヌープ硬度が低く充分な突刺し抵抗力が得られなかった。また、硬質無機物粒子を全く使用しなかった比較例４、及び、比較例５では、充分な突刺し抵抗力が得られなかった。
【００５０】
実施例８は、ベース材料にポリエステル繊維の織物を使用したものであるが、充分な突刺し抵抗力が得られた。実施例９では、ベース材料にアラミド繊維の紙を用いたものであるが、突刺し抵抗力の絶対値はやや低いが、１ｍｍ当りの換算値は高く、さらに、厚さも厚くすることができるので、積層枚数を増やせば防護材料として使用可能である。また、実施例１０では、ウレタンコート量を増加させたものであるが、充分な突刺し抵抗力が得られた。
【００５１】
比較例６では、硬質無機物粒子を含むウレタン層のみを用いたものであり、また、比較例７は、硬質無機物粒子を含まないウレタン層のみを使用したものであるが、比較例６〜７は、いずれも充分な突刺し抵抗力を得ることができなかった。
【００５２】
なお、表１、及び表２において、剛軟度の欄に示した値は、経緯方向で測定し、高い方の値を示した。
Claims (3)
- 合成樹脂製のシート状物、又は、繊維材料からなる布帛状物に、ヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ 2 以上で、粒子径が５０μｍ以上である硬質無機物粒子を該布帛状物１ｃｍ 3 に対して、０．０１ｃｍ 3 ／ｃｍ 3 以上含有させた防護材料であって、該防護材料の厚さ１ｍｍ当りの剛軟度が、３００００ｍｇｆ以下、且つ、厚さ１ｍｍ当りの破裂強度が６０ｋｇｆ／ｃｍ 2 以上であることを特徴とする防護材料。
- 硬質無機物粒子の粒子径が、５０μｍ以上である請求項１に記載された防護材料。
- 硬質無機物粒子が、エッジを有する形状である請求項１〜２のいずれか１項に記載された防護材料。
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