JP3794924B2 - 混成防護性複合体 - Google Patents
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Description
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、ナイフ及びアイスピック突き刺し抵抗の分野における防護性複合体であって、現在入手できる他の防護性複合体と比較した場合、一方では、一定重量でより大きい防護を、他方では、より軽い重量において同等の防護を提供する防護性複合体に関する。本発明の複合体は、柔軟性があり、かつ、弾丸の脅威に対して良い防護を提供する。
先行技術の説明
１９９３年１０月１４日発行の国際公開ＷＯ９３／２０４００には、防弾用品におけるポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾール繊維の使用が開示されている。
【０００２】
Ｆｏｙ等の出願である、１９９６年１１月２６日発行の米国特許第５５７８３５８号には、特に低い線密度を有する織ったアラミド糸から製造された貫通抵抗構造体が開示されている。
【０００３】
１９９３年１月７日発行の国際公開第９３／００５６４号には、高い引張り強度のパラ−アラミド糸から織られた織物の層を用いた防弾構造体が開示されている。
【０００４】
１９９５年１０月５日発行の米国特許第５４７２７６９号には、パンク抵抗性及び弾丸抵抗性の両方を提供する試みの一例として、織ったアラミド糸層と金属ワイヤーのような材料の偏向層(deflection layers)の組み合わせが開示されている。
【０００５】
１９９５年９月６日発行の欧州特許出願第６７０４６６号には、弾丸及び突き刺し抵抗システムが開示されており、ここでは、高分子樹脂中に鎖鎧を埋め込むことによってナイフ突き刺し抵抗性を付与している。
発明の要約
本発明は、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）又はポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）繊維を含んで成る織物の複数の層、堅く織った貫通抵抗性織物の複数の層、及び弾丸防護性織物の繊維のネットワークの複数の層を有する防護性複合構造体であって、構造体は内側表面と外側表面を有しており、そして堅く織った貫通抵抗性織物の複数の層が、複数の弾丸防護層よりも、外側表面に即ち貫通脅威の打撃面に近いところに位置している防護性複合構造体を提供する。
発明の詳細な説明
ナイフ及びアイスピック突き刺し防護用複合体における改良は、しばしば弾丸防護の次の二次的性質としてではあるが、継続的に探索されている。一般的には、ナイフ及びアイスピック突き刺し防護性はガードマン、警官などが着用する衣服において必要とされており、弾丸防護性もまた、そのような衣服で望まれている性質である。そのような衣服は、着用されやすい着心地の良さを確保するためには、できるだけ柔軟でなければならない。
【０００６】
本発明の核心は、所望の防護効果を得るための、材料の三つの異なる層の特定の組み合わせの使用にあるが、その異なる層のそれぞれは、前記組み合わせにおいて、一つの主要な効用を示す。
【０００７】
この混成複合体の中の、ナイフ突き刺し抵抗性に対して主として有効である材料は、織物層中の繊維状のポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾールである。
【０００８】
ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールは、一般的には、先に述べたＷＯ９３／２０４００で記載された通りであり、この特許文献は引用することにより本明細書に組み込まれるものとする。ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールは、下記の構造：
【０００９】
【化１】
【００１０】
を有する単位から構成されるのが好ましい。
【００１１】
窒素原子に結合して示されている芳香族基は、複素環式であればよいが、好ましくは炭素環式であり、そして、縮合した又は縮合しない多環系でもよいが、好ましくは単一の６員環である。ビス−アゾールの主鎖に示された基は好ましいパラーフェニレン基であるが、その基は、ポリマーの製造上障害とならない２価の有機基によって置換することができ、又なくてもよい。例えば、その基は、炭素数１２までの脂肪族、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。
【００１２】
本発明の繊維を作るのに用いられるポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールは、少なくとも２５個、好ましくは少なくとも１００個の上記の単位を有すべきである。ポリマーの製造方法及びポリマーの紡糸法については、先に述べた国際公開ＷＯ９３／２０４００に開示されている。
【００１３】
ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾール繊維は、通常用いられている、例えば平織り、クロ−フット（ｃｒｏｗｆｏｏｔ）織り、バスケット織り、サテン織り、等のいずれの織物の形態にも織られる。平織りが好ましい。
【００１４】
本発明においては、いかなる線密度の繊維又は糸も、ナイフ突き刺し抵抗性を増すのに有効であると考えられる。単体の繊維にとって好ましい線密度は、０．３〜１７デシテックスで、０．５〜３．５デシテックスが最も好ましい。１００〜３３００デシテックスの範囲の糸が好ましく、２２０〜１７００デシテックスが最も好ましい。３３００デシテックスより大きい線密度を持った糸は、通常効率よく製造し使用するのがより困難であり、１００デシテックス未満の線密度を持った糸は、糸を損傷せずに織るのが難しい。
【００１５】
この混成複合体の中の、アイスピック突き刺し抵抗性及び弾丸防護性に対して主として有効である材料は、とりわけ、ポリアミド及びポリオレフィンであることができ、そしてまた、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールであることもできる。
【００１６】
他のポリマーがポリアミドである場合、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個の芳香族環に直接結合しているポリアミドを意味している。適切なアラミド繊維は、Ｍａｎ−Ｍａｄｅ Ｆｉｂｅｒ−Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２巻，Ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｉｔｌｅｄ Ｆｉｂｅｒ−Ｆｏｒｍｉｎｇ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ，２９７頁、Ｗ．Ｂｌａｃｋら，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９６８ に記載されている。また、アラミド繊維については、米国特許４１７２９３８、３８６９４２９、３８１９５８７、３６７３１４３、３３５４１２７及び３０９４５１１にも開示されている。
【００１７】
添加剤はアラミドと共に使用することができ、そして他の高分子材料の１０重量％程度までがアラミドとブレンドできること、あるいはアラミドのジアミンと置換された他のジアミンを１０％程度、又はアラミドの２酸塩化物と置換された他の２酸塩化物を１０％程度含有するコポリマーが使用できることが見出された。
【００１８】
好ましいアラミドはパラ−アラミドで、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は、ｐ−フェニレンジアミンとテレフタロイルクロリドのモル対モル重合から得られたホモポリマーを意味し更に、少量の他のジアミンとｐ−フェニレンジアミンの、及び少量の他の２酸塩化物とテレフタロイルクロリドの混合から得られたコポリマーをも意味している。一般的には、他のジアミンと他の２酸塩化物は、それらが重合反応を阻害する反応性基を持ってさえいなければ、ｐ−フェニレンジアミン又はテレフタロイルクロリドの１０モル％程度の量まで、又は多分それより若干高い含量ま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又はクロロ−又はジクロロテレフタロイルクロリド又は３，４’−ジアミノジフェニルエーテルのような他の芳香族ジアミン及び他の芳香族２酸塩化物の混入の結果得られるコポリマーをも意味する。
【００１９】
他のポリマーがポリオレフィンの場合、ポリエチレン又はポリプロピレンが好ましい。ポリエチレンは、好ましくは１００万以上の分子量を持つ主として線状のポリエチレン材料を意味し、このポリエチレン材料は、少量の分岐鎖又は主鎖炭素原子１００当り５を超えない変性単位のコモノマーを含有してもよく、さらに、約５０重量％以下の、アルケン−１−ポリマー、特に低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のような高分子量添加剤、又は通常添加される酸化防止剤、潤滑剤、紫外線遮蔽剤、色素等のような低分子量添加剤の１種以上を、混合して含有することができる。このようなものは、一般に延伸直鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）として知られている。同様に、ポリプロピレンは、好ましくは分子量が１００万以上の、主として線状のポリプロピレン材料である。高分子量線状ポリオレフィン繊維は市販されている。ポリオレフィン繊維の製法についてはＵＳ４４５７９８５で議論されている。
【００２０】
一般的には、アイスピック貫通抵抗性を持った柔軟な物品は、高い引張り強度と強靱性を持った糸から織った織物の層を用いて製造され、そして、アイスピック貫通抵抗性の程度は、とりわけ、糸の線密度と織り組織の堅さの関数である。糸の線密度が低いほど、そして織り組織が堅いほど、アイスピック貫通抵抗性がより大きくなる。
【００２１】
「織物堅さ係数」("Fabric tightness factor")と「カバー係数」("Cover factor")は、織物の織り組織の密度に与えられた名称である。カバー係数は織り組織の幾何学的配列(geometry)に関連する計算値で、織物の糸によりカバーされた織物の全表面積の％を表している。カバー係数を計算するのに用いられる式は以下の通りである。（Ｗｅａｖｉｎｇ：Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｙａｒｎｓ ｔｏ Ｆａｂｒｉｃ、Ｌｏｒｄ ａｎｄ Ｍｏｈａｍｅｄ、Ｍｅｒｒｏｗ版、１４１−１４３頁から引用）
ｄw＝織物中のたて糸の巾
ｄf＝織物中のよこ糸の巾
Ｐw＝たて糸のピッチ（単位長さ当りの末端）
Ｐt＝よこ糸のピッチ。
Ｃw＝ｄw／Ｐw Ｃf＝ｄf／Ｐf
織物カバー係数＝Ｃfab＝覆い隠された全面積／囲った面積
Ｃfab＝｛（Ｐw−ｄw）ｄf＋ｄwＰf｝／ＰwＰf
＝（Ｃf＋Ｃw−ＣfＣw）
織物の織り方の種類により、織物の糸が互いに目がつんでいるにもかかわらず、最大カバー係数は全く低いこともあり得る。この理由で、より有効な織り組織の堅さの指標は、「織物堅さ係数」と呼ばれている。織物堅さ係数は、カバー係数の関数であって、最大織り堅さと比較した織物組織の堅さの指標である。
【００２２】
織物堅さ係数＝実カバー係数／最大カバー係数
例えば、平織り織物に可能な最大カバー係数は０．７５であり、実カバー係数０．６８を持った平織り織物の織物堅さ係数は、従って、０．９１である。本発明の実施において好ましい織り方は平織りである。
【００２３】
柔軟性のある防弾物品は、特定の弾丸脅威に対して効果的な、高引張り強度(high tenacity)で高強靱性の繊維材料のネットワークの層を十分に重ねて製造される。その層は、織物の形態の繊維のネットワークとして存在しており、ポリアミド、ポリオレフィンの繊維又は弾丸防護用に通常使用されている他の繊維を含むことができ、そしてポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール繊維を含むことができる。
【００２４】
織物は、織られた、編まれた又は非織の構造体であることができ、そして非織構造体は、一方向性構造体（マトリックス樹脂内に含有されている場合）、フェルト化された構造体等を意味している。織られた構造体とは、通常使用されている、平織り、クローフット織り、バスケット織り、サテン織り等のような織物組織を意味する。
【００２５】
弾丸防護用織物は、一般的に、比較的高い線密度を持った糸を使用するので、織ったときには、織りの過酷さから生じる糸繊維の損傷を避けるため極度に堅い織り方を避けることを除けば、織り組織の堅さは殆ど関係ない。
【００２６】
貫通抵抗性材料及び防弾材料を使用した本発明の特別の組み合わせは、本組み合わせのそれぞれの要素の貫通抵抗性の合計から予想できるものよりずっと大きい、良好な弾丸防護性及びアイスピック及びナイフ貫通抵抗性を示す。本発明の組み合わせの個々の要素は、特別の要素対要素関係を持っている。
【００２７】
ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール織物を有する、主たるナイフ貫通抵抗性層は、本発明の複合体中のどの位置に存在してもよい。一般的には、これらの織物の２層以上が、望ましいナイフ突き刺し防護力を得るのに必要とされるであろう。ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールの各層は、通常７５〜４５０ｇ／ｍ2の面積密度を持っており、通常１〜１５層が使用される。層の面積密度は、ネットワークの形と繊維の種類と線密度とに大きく依存している。しかしながら、通常、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾキシチアゾール繊維は、全複合体の１０〜９０重量％、そして好ましくは１５〜５０重量％を構成する。
【００２８】
主たるアイスピック突き刺し抵抗性織物層は、高強度繊維の糸を堅く織って製造され、その糸は、一般的には、線密度が５００デシテックス未満であり、この糸の個々の繊維の線密度は０．２〜２．５デシテックスであるのが好ましく、０．７〜１．７デシテックスであるのがより好ましい。これらの層は、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又は貫通抵抗用に通常使用される他の繊維から製造することができる。これらの層に用いる好ましい材料はパラ−アラミド糸である。この糸の好ましい線密度は１００〜５００デシテックスで、これらの糸は、好ましくは０．７５〜１．００、又はおそらくより高い、そしてより好ましくは０．９５より大きい織物堅さ係数の織物に織られる。堅く織られた織物層が、糸の線密度（デシテックス）と織物堅さ係数との間に、以下に示す関係：
Ｙ＞Ｘ６．２５Ｘ１０-4＋０．６９
（既述の米国特許第５５７８３５８号に開示されているように、式中、Ｙ＝織物の堅さ係数、Ｘ＝糸の線密度、である）を有するのが最も好ましい。
【００２９】
主たる弾丸防護層は、織物であっても非織物であってもよく、非織物である場合、一方向性の層、単一組織(uni-weave)層などであり得る。その層はポリアミド、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又は弾丸防護用に通常使用されている他のポリマーから製造することができる。これらの防弾層にとって好ましい構造は、５０〜３０００デシテックスの線密度を持った織ったパラ−アラミド糸である。織物である場合、バスケット織り、サテン織り、又は綾織り等のような織り方を使用することができるが、平織りが好ましい。好ましいパラ−アラミドはポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）である。
【００３０】
本発明の織物層に使用される糸は、いずれも、デシテックス当たり２０ｇ以上で、デシテックス当たり５０ｇ程度あるいはこれより大きい強力(tenacity)、少なくとも２．０％で、６％程度あるいはこれより大きい破断伸び、及びデシテックス当たり２７０ｇ以上で、デシテックス当たり２０００ｇ程度あるいはこれより大きいモジュラスを示すべきである。
【００３１】
本発明の三つの基本要素(element)の組み合わせは、その３要素を、向かい合った関係で直接に配置して、そして所望に応じて他の層材料を層間に挟み又は挟まないで、行う。３要素間に挟むことのできる他の層材料としては、例えば耐水性材料、抗傷(anti-trauma)材料等が挙げられる。
【００３２】
アイスピック及びナイフ貫通抵抗は、本発明による基本要素のうち２要素だけを用いて、向上させることができる。本発明に従って、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル繊維による織物の複数の層及び複数の堅く織った貫通抵抗層を組合せると、別々に用いた各基本要素が示すアイスピック及びナイフの貫通抵抗の合計より非常に大きいアイスピック及びナイフ貫通抵抗が得られる。
【００３３】
この複合体のセクション(section)を形成する層は、縫い合わせることによって接合することもでき、また積み重ねてそして例えば織物袋中で保持することも可能である。各セクションを構成する層は通常まとめて配置され、そしてそれによって、複合体を、層で構成される、特質を持った各セクションを有する構造体と見なすことができる。
【００３４】
本発明のナイフ貫通に対する高い抵抗性は、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル織物層によって提供される。ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル織物層は本物品のどこにでも位置することができる。本発明のアイスピック貫通に対する高い抵抗性は、堅く織られた織物層によって提供され、そしてアイスピック貫通に対する高い抵抗性を実現させるためには堅く織られた織物層を防弾層よりもアイスピックの脅威が衝撃を与える面−打撃面の近くに配置しなければならない。本発明の弾丸貫通に対する高抵抗は、打撃面を除いては本製品のいずれの場所にも位置することができる防弾層によって提供される。
【００３５】
要素の位置について前記の制限があるので、本発明の複合体の要素の異なった配置方法は３通りに過ぎない。即ち、外側表面から即ち打撃面(strike face)から内部に、（１）ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル層、堅く織った層、防弾層(ballistic layer)；（２）堅く織った層、防弾層、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル層；及び（３）堅く織った層、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル層、弾道層である。
【００３６】
図に、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル織物の層１２からなるセクション１１、堅く織った層１４からなるセクション１３、及び弾丸防護性材料の層１６からなるセクション１５を有する本発明の防護性複合体１０を示す。層１２と１４は、セクション１１と１３が区別できないような順で入り交じってもよいが、セクション１３の層は、セクション１５の層よりも打撃面により近くに位置する事が重要である。
【００３７】
試験方法
線密度 糸の線密度は、既知の長さの糸の重量測定によって求められる。デシテックスは、１００００ｍの糸のｇ単位での重量として定義されている。
【００３８】
実際の測定に於いては、試料糸のデシテックス測定値、試験条件及び試料識別をコンピュ−タ−に入力して、試験を開始する。コンピュ−タ−は、糸の荷重−伸び曲線を糸の切断時に記録し、次いで諸特性を算出する。
【００３９】
引張特性 引張特性試験を行う糸を最初にコンディショニングし、次いで撚り係数が１．１になるように撚る。糸の撚り係数（ＴＭ）は次のように定義されている。
【００４０】
ＴＭ＝（回転(turns)）／ｃｍ）（デシテックス）1/2／３０．３
被試験糸を２５℃、５５％相対湿度で最低１４時間コンディショニングし、そしてこれらの条件下で引張試験を実施する。
【００４１】
強力（破断強力）、破壊時伸び及びモジュラスを、Ｉｎｓｔｒｏｎ試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐ．， Ｃａｎｔｏｎ， Ｍａｓｓ．）で試験糸を破断することにより測定する。
【００４２】
ＡＳＴＭＤ２１０１−１９８５で規定されている、強力、伸び及び初期モジュラスを、２５．４ｃｍの糸標点距離、５０％ひずみ／分の伸び速度で測定する。モジュラスは、ひずみ１％での応力−ひずみ曲線の傾斜から算出され、そして、試料糸の線密度で除した、１％ひずみ（絶対値(absolute））に於けるｇ単位の応力を１００倍した値に等しい。
【００４３】
貫通抵抗 ナイフの貫通抵抗を、被試験試料について、片側刃１５ｃｍ（６インチ）長、約２ｃｍ（０．８インチ）幅、先に向かってテ−パ−付きで、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ硬度がＣ−５５である骨抜き用ナイフ（Ｒｕｓｓｅｌ Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ Ｃｕｔｌｅｒｙ， Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈｂｒｉｄｇｅ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ｕ．Ｓ．Ａ．製）を使用して測定する。試験を、Ｈ．Ｐ．Ｗｈｉｔｅ Ｌａｂ．，Ｉｎｃ．からのＨＰＷ試験ＴＰ−０４００．０３（２８／１１／１９９４）に従って行う。１０％ゼラチンの裏張りの上に置かれた試験試料に上記ナイフを突き当て、４．５５ｋｇ（１０ポンド）まで重量をかけ、そしてこの条件下で試料の貫通が６ｍｍを越えるまで種々の高さから落下させる。アイスピックの貫通を、骨抜き用ナイフの代わりに、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ硬度がＣ−４２である、１８ｃｍ（７インチ）長、シャフト径０．６４ｃｍ（０．２５インチ）を持つアイスピックを使用する以外は前記載と同様の手法を用いて測定する。結果を、貫通高さでのエネルギ−から得られるｋｇ−ｍに９．８１を乗じて貫通エネルギ−（ジュ−ル）として報告する。
【００４４】
防弾性能 多層パネルの防弾試験を、発射体の選択に関する事を除いて、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２ｅに従って以下のように行い、防弾限界(ballistics limit)（Ｖ５０）を測定する。被試験パネルを、パネルを張りつめさせ試験発射体の弾路に垂直に保持するための試料マウント(mount)のＲｏｍａＰｌａｓｔｉｎａ Ｎｏ．１クレ−の裏当て材にもたれさせて置く。発射体は、重さ１２４グレンである、９ｍｍの、全体が金属被甲の拳銃弾丸であり、発射体を種々の速度で発射できる試験銃身から発射される。各パネルに対しての最初の発射は、最も防弾限界（Ｖ５０）らしいと推定される発射体速度で行う。最初の発射でパネルを完全に貫通した場合は、次の発射はパネルの部分貫通にするために毎秒１５．５ｍ（５０フィ−ト）小さい発射体速度にする。一方、最初の発射が貫入しなかった又は部分貫通であった場合は、次の発射は、完全貫通を得るために毎秒約１５．２ｍ（５０フィ−ト）大きい速度とする。発射体の部分貫通及び完全貫通を１回づつ得た後、続いて、該パネルに対する防弾限界（Ｖ５０）を決定するために、毎秒約１５．２ｍ（５０フィ−ト）の速度増減を行いながら十分に発射を繰り返す。
【００４５】
防弾限界（Ｖ５０）は、最低３個の最大の部分貫通衝撃速度と最低３個の最小の完全貫通衝撃速度の同一数の算術平均で求めることによって算出するが、その場合、個々の最大部分貫通衝撃速度と最小完全貫通衝撃速度の差が毎秒３８．１ｍ（１２５フィ−ト）を超えないことを前提とする。
【００４６】
実施例
層の調製
いくつかの各種の糸を織るか又は繊物又は繊維の層とし、ついで突き刺し抵抗試験を行う複合構造体とした。
【００４７】
１．１５６０デニ−ル（１７３３デシテックス）のポリベンゾオキサゾ−ル糸の平織物を、２１×２１末端(ends)／インチ（８．３×８．３末端／ｃｍ）で、０．４７ポンド／ｆｔ2（２．３ｋｇ／ｍ2）の面積密度で、製造した。この糸はＺｙｌｏｎ（登録商標）の商品名で、Ｔｏｙｏｂｏ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手した。
【００４８】
２．４００デニ−ル（４４４デシテックス）のポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）糸の平織物を、３１×３１末端／インチ（１２．２×１２．２末端／ｃｍ）で、０．９２ポンド／ｆｔ2（４．４９ｋｇ／ｍ2）の面積密度で、製造した。この糸は、商品名、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）で、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手した。
【００４９】
３．６５０デニ−ル（７２２デシテックス）のポリエチレン糸の平織物を、３５×３５末端／インチ（１３．８×１３．８末端／ｃｍ）で、０．５０ポンド／ｆｔ2（２．４４ｋｇ／ｍ2）の面積密度で、製造した。この糸は、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）９００という商品名で、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ，Ｉｎｃ．から入手した。
【００５０】
４．０．５１ポンド／ｆｔ2（２．４９ｋｇ／ｍ2）の面積密度をを有する、０／９０度配向でクロスプライして(crossplied)、ポリエチレンフィルムで挟んだ、単一方向延伸した直鎖ポリエチレン（ＵＤＥＣＰＥ）の層を使用した。これらの層は、ＳｐｅｃｔｒａＳｈｉｅｌｄ Ｐｌｕｓ（登録商標）という商品名で、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ，Ｉｎｃ．から完成品として入手した。
【００５１】
実施例 １
ポリベンゾオキサゾ−ル（ＰＢＯ）層の他のポリマ−の層との組成物を組立て、突き刺し抵抗試験を行い、その結果をポリベンゾオキサゾ−ル単独又は他のポリマ−単独から作成した等面積密度の構造体と比較した。結果を次に示す。
複合構造体においては、組成物の個々のセクション要素の単純合計から予想される結果よりはるかに高い貫通エネルギ−結果が得られることが注目される。また、ポリベンゾオキサゾ−ルセクションが上部に位置する（ナイフ突き刺しを受ける）場合、貫通抵抗が著しく高いことも注目される。
【００５２】
実施例 ２
本実施例では、追加の織物を作成し、前記の実施例の織物との組合せて使用した。
【００５３】
５． ０．２６ポンド／ｆｔ2（１．２６ｋｇ／ｍ2）の面積密度を有する、２００デニ−ル（２２２デシテックス）のポリ（ｐ−フェニレン テレフタルアミド）糸の平織物を、７０×７０末端/インチ（２７．５×２７．５末端/ｃｍ）で、製造した。この糸は、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）という商品名で、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手した。
【００５４】
層の組成物を組み立て、ナイフ及びアイスピックの貫通試験、そして２例の弾丸抵抗試験を実施した。結果を単一成分のみから作製した構造体と比較した。その結果を以下に示す。
複合構造体においては、組成物の個々の基本要素の単純合計から予想される結果よりはるかに高い貫通エネルギ−結果が得られることが注目される。堅く織った層が防弾層より内面に近く存在する比較複合体の場合には、貫通エネルギーが小さいこともまた注目される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図は、本発明の複合体の拡大した透視図を示す。
発明の背景
発明の分野
本発明は、ナイフ及びアイスピック突き刺し抵抗の分野における防護性複合体であって、現在入手できる他の防護性複合体と比較した場合、一方では、一定重量でより大きい防護を、他方では、より軽い重量において同等の防護を提供する防護性複合体に関する。本発明の複合体は、柔軟性があり、かつ、弾丸の脅威に対して良い防護を提供する。
先行技術の説明
１９９３年１０月１４日発行の国際公開ＷＯ９３／２０４００には、防弾用品におけるポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾール繊維の使用が開示されている。
【０００２】
Ｆｏｙ等の出願である、１９９６年１１月２６日発行の米国特許第５５７８３５８号には、特に低い線密度を有する織ったアラミド糸から製造された貫通抵抗構造体が開示されている。
【０００３】
１９９３年１月７日発行の国際公開第９３／００５６４号には、高い引張り強度のパラ−アラミド糸から織られた織物の層を用いた防弾構造体が開示されている。
【０００４】
１９９５年１０月５日発行の米国特許第５４７２７６９号には、パンク抵抗性及び弾丸抵抗性の両方を提供する試みの一例として、織ったアラミド糸層と金属ワイヤーのような材料の偏向層(deflection layers)の組み合わせが開示されている。
【０００５】
１９９５年９月６日発行の欧州特許出願第６７０４６６号には、弾丸及び突き刺し抵抗システムが開示されており、ここでは、高分子樹脂中に鎖鎧を埋め込むことによってナイフ突き刺し抵抗性を付与している。
発明の要約
本発明は、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）又はポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）繊維を含んで成る織物の複数の層、堅く織った貫通抵抗性織物の複数の層、及び弾丸防護性織物の繊維のネットワークの複数の層を有する防護性複合構造体であって、構造体は内側表面と外側表面を有しており、そして堅く織った貫通抵抗性織物の複数の層が、複数の弾丸防護層よりも、外側表面に即ち貫通脅威の打撃面に近いところに位置している防護性複合構造体を提供する。
発明の詳細な説明
ナイフ及びアイスピック突き刺し防護用複合体における改良は、しばしば弾丸防護の次の二次的性質としてではあるが、継続的に探索されている。一般的には、ナイフ及びアイスピック突き刺し防護性はガードマン、警官などが着用する衣服において必要とされており、弾丸防護性もまた、そのような衣服で望まれている性質である。そのような衣服は、着用されやすい着心地の良さを確保するためには、できるだけ柔軟でなければならない。
【０００６】
本発明の核心は、所望の防護効果を得るための、材料の三つの異なる層の特定の組み合わせの使用にあるが、その異なる層のそれぞれは、前記組み合わせにおいて、一つの主要な効用を示す。
【０００７】
この混成複合体の中の、ナイフ突き刺し抵抗性に対して主として有効である材料は、織物層中の繊維状のポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾールである。
【０００８】
ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールは、一般的には、先に述べたＷＯ９３／２０４００で記載された通りであり、この特許文献は引用することにより本明細書に組み込まれるものとする。ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールは、下記の構造：
【０００９】
【化１】
を有する単位から構成されるのが好ましい。
【００１１】
窒素原子に結合して示されている芳香族基は、複素環式であればよいが、好ましくは炭素環式であり、そして、縮合した又は縮合しない多環系でもよいが、好ましくは単一の６員環である。ビス−アゾールの主鎖に示された基は好ましいパラーフェニレン基であるが、その基は、ポリマーの製造上障害とならない２価の有機基によって置換することができ、又なくてもよい。例えば、その基は、炭素数１２までの脂肪族、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。
【００１２】
本発明の繊維を作るのに用いられるポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールは、少なくとも２５個、好ましくは少なくとも１００個の上記の単位を有すべきである。ポリマーの製造方法及びポリマーの紡糸法については、先に述べた国際公開ＷＯ９３／２０４００に開示されている。
【００１３】
ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾール繊維は、通常用いられている、例えば平織り、クロ−フット（ｃｒｏｗｆｏｏｔ）織り、バスケット織り、サテン織り、等のいずれの織物の形態にも織られる。平織りが好ましい。
【００１４】
本発明においては、いかなる線密度の繊維又は糸も、ナイフ突き刺し抵抗性を増すのに有効であると考えられる。単体の繊維にとって好ましい線密度は、０．３〜１７デシテックスで、０．５〜３．５デシテックスが最も好ましい。１００〜３３００デシテックスの範囲の糸が好ましく、２２０〜１７００デシテックスが最も好ましい。３３００デシテックスより大きい線密度を持った糸は、通常効率よく製造し使用するのがより困難であり、１００デシテックス未満の線密度を持った糸は、糸を損傷せずに織るのが難しい。
【００１５】
この混成複合体の中の、アイスピック突き刺し抵抗性及び弾丸防護性に対して主として有効である材料は、とりわけ、ポリアミド及びポリオレフィンであることができ、そしてまた、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールであることもできる。
【００１６】
他のポリマーがポリアミドである場合、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個の芳香族環に直接結合しているポリアミドを意味している。適切なアラミド繊維は、Ｍａｎ−Ｍａｄｅ Ｆｉｂｅｒ−Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２巻，Ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｉｔｌｅｄ Ｆｉｂｅｒ−Ｆｏｒｍｉｎｇ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ，２９７頁、Ｗ．Ｂｌａｃｋら，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９６８ に記載されている。また、アラミド繊維については、米国特許４１７２９３８、３８６９４２９、３８１９５８７、３６７３１４３、３３５４１２７及び３０９４５１１にも開示されている。
【００１７】
添加剤はアラミドと共に使用することができ、そして他の高分子材料の１０重量％程度までがアラミドとブレンドできること、あるいはアラミドのジアミンと置換された他のジアミンを１０％程度、又はアラミドの２酸塩化物と置換された他の２酸塩化物を１０％程度含有するコポリマーが使用できることが見出された。
【００１８】
好ましいアラミドはパラ−アラミドで、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は、ｐ−フェニレンジアミンとテレフタロイルクロリドのモル対モル重合から得られたホモポリマーを意味し更に、少量の他のジアミンとｐ−フェニレンジアミンの、及び少量の他の２酸塩化物とテレフタロイルクロリドの混合から得られたコポリマーをも意味している。一般的には、他のジアミンと他の２酸塩化物は、それらが重合反応を阻害する反応性基を持ってさえいなければ、ｐ−フェニレンジアミン又はテレフタロイルクロリドの１０モル％程度の量まで、又は多分それより若干高い含量ま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又はクロロ−又はジクロロテレフタロイルクロリド又は３，４’−ジアミノジフェニルエーテルのような他の芳香族ジアミン及び他の芳香族２酸塩化物の混入の結果得られるコポリマーをも意味する。
【００１９】
他のポリマーがポリオレフィンの場合、ポリエチレン又はポリプロピレンが好ましい。ポリエチレンは、好ましくは１００万以上の分子量を持つ主として線状のポリエチレン材料を意味し、このポリエチレン材料は、少量の分岐鎖又は主鎖炭素原子１００当り５を超えない変性単位のコモノマーを含有してもよく、さらに、約５０重量％以下の、アルケン−１−ポリマー、特に低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のような高分子量添加剤、又は通常添加される酸化防止剤、潤滑剤、紫外線遮蔽剤、色素等のような低分子量添加剤の１種以上を、混合して含有することができる。このようなものは、一般に延伸直鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）として知られている。同様に、ポリプロピレンは、好ましくは分子量が１００万以上の、主として線状のポリプロピレン材料である。高分子量線状ポリオレフィン繊維は市販されている。ポリオレフィン繊維の製法についてはＵＳ４４５７９８５で議論されている。
【００２０】
一般的には、アイスピック貫通抵抗性を持った柔軟な物品は、高い引張り強度と強靱性を持った糸から織った織物の層を用いて製造され、そして、アイスピック貫通抵抗性の程度は、とりわけ、糸の線密度と織り組織の堅さの関数である。糸の線密度が低いほど、そして織り組織が堅いほど、アイスピック貫通抵抗性がより大きくなる。
【００２１】
「織物堅さ係数」("Fabric tightness factor")と「カバー係数」("Cover factor")は、織物の織り組織の密度に与えられた名称である。カバー係数は織り組織の幾何学的配列(geometry)に関連する計算値で、織物の糸によりカバーされた織物の全表面積の％を表している。カバー係数を計算するのに用いられる式は以下の通りである。（Ｗｅａｖｉｎｇ：Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｙａｒｎｓ ｔｏ Ｆａｂｒｉｃ、Ｌｏｒｄ ａｎｄ Ｍｏｈａｍｅｄ、Ｍｅｒｒｏｗ版、１４１−１４３頁から引用）
ｄw＝織物中のたて糸の巾
ｄf＝織物中のよこ糸の巾
Ｐw＝たて糸のピッチ（単位長さ当りの末端）
Ｐt＝よこ糸のピッチ。
Ｃw＝ｄw／Ｐw Ｃf＝ｄf／Ｐf
織物カバー係数＝Ｃfab＝覆い隠された全面積／囲った面積
Ｃfab＝｛（Ｐw−ｄw）ｄf＋ｄwＰf｝／ＰwＰf
＝（Ｃf＋Ｃw−ＣfＣw）
織物の織り方の種類により、織物の糸が互いに目がつんでいるにもかかわらず、最大カバー係数は全く低いこともあり得る。この理由で、より有効な織り組織の堅さの指標は、「織物堅さ係数」と呼ばれている。織物堅さ係数は、カバー係数の関数であって、最大織り堅さと比較した織物組織の堅さの指標である。
【００２２】
織物堅さ係数＝実カバー係数／最大カバー係数
例えば、平織り織物に可能な最大カバー係数は０．７５であり、実カバー係数０．６８を持った平織り織物の織物堅さ係数は、従って、０．９１である。本発明の実施において好ましい織り方は平織りである。
【００２３】
柔軟性のある防弾物品は、特定の弾丸脅威に対して効果的な、高引張り強度(high tenacity)で高強靱性の繊維材料のネットワークの層を十分に重ねて製造される。その層は、織物の形態の繊維のネットワークとして存在しており、ポリアミド、ポリオレフィンの繊維又は弾丸防護用に通常使用されている他の繊維を含むことができ、そしてポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール繊維を含むことができる。
【００２４】
織物は、織られた、編まれた又は非織の構造体であることができ、そして非織構造体は、一方向性構造体（マトリックス樹脂内に含有されている場合）、フェルト化された構造体等を意味している。織られた構造体とは、通常使用されている、平織り、クローフット織り、バスケット織り、サテン織り等のような織物組織を意味する。
【００２５】
弾丸防護用織物は、一般的に、比較的高い線密度を持った糸を使用するので、織ったときには、織りの過酷さから生じる糸繊維の損傷を避けるため極度に堅い織り方を避けることを除けば、織り組織の堅さは殆ど関係ない。
【００２６】
貫通抵抗性材料及び防弾材料を使用した本発明の特別の組み合わせは、本組み合わせのそれぞれの要素の貫通抵抗性の合計から予想できるものよりずっと大きい、良好な弾丸防護性及びアイスピック及びナイフ貫通抵抗性を示す。本発明の組み合わせの個々の要素は、特別の要素対要素関係を持っている。
【００２７】
ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール織物を有する、主たるナイフ貫通抵抗性層は、本発明の複合体中のどの位置に存在してもよい。一般的には、これらの織物の２層以上が、望ましいナイフ突き刺し防護力を得るのに必要とされるであろう。ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾチアゾールの各層は、通常７５〜４５０ｇ／ｍ2の面積密度を持っており、通常１〜１５層が使用される。層の面積密度は、ネットワークの形と繊維の種類と線密度とに大きく依存している。しかしながら、通常、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾキシチアゾール繊維は、全複合体の１０〜９０重量％、そして好ましくは１５〜５０重量％を構成する。
【００２８】
主たるアイスピック突き刺し抵抗性織物層は、高強度繊維の糸を堅く織って製造され、その糸は、一般的には、線密度が５００デシテックス未満であり、この糸の個々の繊維の線密度は０．２〜２．５デシテックスであるのが好ましく、０．７〜１．７デシテックスであるのがより好ましい。これらの層は、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又は貫通抵抗用に通常使用される他の繊維から製造することができる。これらの層に用いる好ましい材料はパラ−アラミド糸である。この糸の好ましい線密度は１００〜５００デシテックスで、これらの糸は、好ましくは０．７５〜１．００、又はおそらくより高い、そしてより好ましくは０．９５より大きい織物堅さ係数の織物に織られる。堅く織られた織物層が、糸の線密度（デシテックス）と織物堅さ係数との間に、以下に示す関係：
Ｙ＞Ｘ６．２５Ｘ１０-4＋０．６９
（既述の米国特許第５５７８３５８号に開示されているように、式中、Ｙ＝織物の堅さ係数、Ｘ＝糸の線密度、である）を有するのが最も好ましい。
【００２９】
主たる弾丸防護層は、織物であっても非織物であってもよく、非織物である場合、一方向性の層、単一組織(uni-weave)層などであり得る。その層はポリアミド、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又は弾丸防護用に通常使用されている他のポリマーから製造することができる。これらの防弾層にとって好ましい構造は、５０〜３０００デシテックスの線密度を持った織ったパラ−アラミド糸である。織物である場合、バスケット織り、サテン織り、又は綾織り等のような織り方を使用することができるが、平織りが好ましい。好ましいパラ−アラミドはポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）である。
【００３０】
本発明の織物層に使用される糸は、いずれも、デシテックス当たり２０ｇ以上で、デシテックス当たり５０ｇ程度あるいはこれより大きい強力(tenacity)、少なくとも２．０％で、６％程度あるいはこれより大きい破断伸び、及びデシテックス当たり２７０ｇ以上で、デシテックス当たり２０００ｇ程度あるいはこれより大きいモジュラスを示すべきである。
【００３１】
本発明の三つの基本要素(element)の組み合わせは、その３要素を、向かい合った関係で直接に配置して、そして所望に応じて他の層材料を層間に挟み又は挟まないで、行う。３要素間に挟むことのできる他の層材料としては、例えば耐水性材料、抗傷(anti-trauma)材料等が挙げられる。
【００３２】
アイスピック及びナイフ貫通抵抗は、本発明による基本要素のうち２要素だけを用いて、向上させることができる。本発明に従って、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル繊維による織物の複数の層及び複数の堅く織った貫通抵抗層を組合せると、別々に用いた各基本要素が示すアイスピック及びナイフの貫通抵抗の合計より非常に大きいアイスピック及びナイフ貫通抵抗が得られる。
【００３３】
この複合体のセクション(section)を形成する層は、縫い合わせることによって接合することもでき、また積み重ねてそして例えば織物袋中で保持することも可能である。各セクションを構成する層は通常まとめて配置され、そしてそれによって、複合体を、層で構成される、特質を持った各セクションを有する構造体と見なすことができる。
【００３４】
本発明のナイフ貫通に対する高い抵抗性は、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル織物層によって提供される。ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル織物層は本物品のどこにでも位置することができる。本発明のアイスピック貫通に対する高い抵抗性は、堅く織られた織物層によって提供され、そしてアイスピック貫通に対する高い抵抗性を実現させるためには堅く織られた織物層を防弾層よりもアイスピックの脅威が衝撃を与える面−打撃面の近くに配置しなければならない。本発明の弾丸貫通に対する高抵抗は、打撃面を除いては本製品のいずれの場所にも位置することができる防弾層によって提供される。
【００３５】
要素の位置について前記の制限があるので、本発明の複合体の要素の異なった配置方法は３通りに過ぎない。即ち、外側表面から即ち打撃面(strike face)から内部に、（１）ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル層、堅く織った層、防弾層(ballistic layer)；（２）堅く織った層、防弾層、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル層；及び（３）堅く織った層、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル層、弾道層である。
【００３６】
図に、ポリベンゾオキサゾ−ル又はポリベンゾチアゾ−ル織物の層１２からなるセクション１１、堅く織った層１４からなるセクション１３、及び弾丸防護性材料の層１６からなるセクション１５を有する本発明の防護性複合体１０を示す。層１２と１４は、セクション１１と１３が区別できないような順で入り交じってもよいが、セクション１３の層は、セクション１５の層よりも打撃面により近くに位置する事が重要である。
【００３７】
試験方法
線密度 糸の線密度は、既知の長さの糸の重量測定によって求められる。デシテックスは、１００００ｍの糸のｇ単位での重量として定義されている。
【００３８】
実際の測定に於いては、試料糸のデシテックス測定値、試験条件及び試料識別をコンピュ−タ−に入力して、試験を開始する。コンピュ−タ−は、糸の荷重−伸び曲線を糸の切断時に記録し、次いで諸特性を算出する。
【００３９】
引張特性 引張特性試験を行う糸を最初にコンディショニングし、次いで撚り係数が１．１になるように撚る。糸の撚り係数（ＴＭ）は次のように定義されている。
【００４０】
ＴＭ＝（回転(turns)）／ｃｍ）（デシテックス）1/2／３０．３
被試験糸を２５℃、５５％相対湿度で最低１４時間コンディショニングし、そしてこれらの条件下で引張試験を実施する。
【００４１】
強力（破断強力）、破壊時伸び及びモジュラスを、Ｉｎｓｔｒｏｎ試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐ．， Ｃａｎｔｏｎ， Ｍａｓｓ．）で試験糸を破断することにより測定する。
【００４２】
ＡＳＴＭＤ２１０１−１９８５で規定されている、強力、伸び及び初期モジュラスを、２５．４ｃｍの糸標点距離、５０％ひずみ／分の伸び速度で測定する。モジュラスは、ひずみ１％での応力−ひずみ曲線の傾斜から算出され、そして、試料糸の線密度で除した、１％ひずみ（絶対値(absolute））に於けるｇ単位の応力を１００倍した値に等しい。
【００４３】
貫通抵抗 ナイフの貫通抵抗を、被試験試料について、片側刃１５ｃｍ（６インチ）長、約２ｃｍ（０．８インチ）幅、先に向かってテ−パ−付きで、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ硬度がＣ−５５である骨抜き用ナイフ（Ｒｕｓｓｅｌ Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ Ｃｕｔｌｅｒｙ， Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈｂｒｉｄｇｅ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ｕ．Ｓ．Ａ．製）を使用して測定する。試験を、Ｈ．Ｐ．Ｗｈｉｔｅ Ｌａｂ．，Ｉｎｃ．からのＨＰＷ試験ＴＰ−０４００．０３（２８／１１／１９９４）に従って行う。１０％ゼラチンの裏張りの上に置かれた試験試料に上記ナイフを突き当て、４．５５ｋｇ（１０ポンド）まで重量をかけ、そしてこの条件下で試料の貫通が６ｍｍを越えるまで種々の高さから落下させる。アイスピックの貫通を、骨抜き用ナイフの代わりに、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ硬度がＣ−４２である、１８ｃｍ（７インチ）長、シャフト径０．６４ｃｍ（０．２５インチ）を持つアイスピックを使用する以外は前記載と同様の手法を用いて測定する。結果を、貫通高さでのエネルギ−から得られるｋｇ−ｍに９．８１を乗じて貫通エネルギ−（ジュ−ル）として報告する。
【００４４】
防弾性能 多層パネルの防弾試験を、発射体の選択に関する事を除いて、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２ｅに従って以下のように行い、防弾限界(ballistics limit)（Ｖ５０）を測定する。被試験パネルを、パネルを張りつめさせ試験発射体の弾路に垂直に保持するための試料マウント(mount)のＲｏｍａＰｌａｓｔｉｎａ Ｎｏ．１クレ−の裏当て材にもたれさせて置く。発射体は、重さ１２４グレンである、９ｍｍの、全体が金属被甲の拳銃弾丸であり、発射体を種々の速度で発射できる試験銃身から発射される。各パネルに対しての最初の発射は、最も防弾限界（Ｖ５０）らしいと推定される発射体速度で行う。最初の発射でパネルを完全に貫通した場合は、次の発射はパネルの部分貫通にするために毎秒１５．５ｍ（５０フィ−ト）小さい発射体速度にする。一方、最初の発射が貫入しなかった又は部分貫通であった場合は、次の発射は、完全貫通を得るために毎秒約１５．２ｍ（５０フィ−ト）大きい速度とする。発射体の部分貫通及び完全貫通を１回づつ得た後、続いて、該パネルに対する防弾限界（Ｖ５０）を決定するために、毎秒約１５．２ｍ（５０フィ−ト）の速度増減を行いながら十分に発射を繰り返す。
【００４５】
防弾限界（Ｖ５０）は、最低３個の最大の部分貫通衝撃速度と最低３個の最小の完全貫通衝撃速度の同一数の算術平均で求めることによって算出するが、その場合、個々の最大部分貫通衝撃速度と最小完全貫通衝撃速度の差が毎秒３８．１ｍ（１２５フィ−ト）を超えないことを前提とする。
【００４６】
実施例
層の調製
いくつかの各種の糸を織るか又は繊物又は繊維の層とし、ついで突き刺し抵抗試験を行う複合構造体とした。
【００４７】
１．１５６０デニ−ル（１７３３デシテックス）のポリベンゾオキサゾ−ル糸の平織物を、２１×２１末端(ends)／インチ（８．３×８．３末端／ｃｍ）で、０．４７ポンド／ｆｔ2（２．３ｋｇ／ｍ2）の面積密度で、製造した。この糸はＺｙｌｏｎ（登録商標）の商品名で、Ｔｏｙｏｂｏ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手した。
【００４８】
２．４００デニ−ル（４４４デシテックス）のポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）糸の平織物を、３１×３１末端／インチ（１２．２×１２．２末端／ｃｍ）で、０．９２ポンド／ｆｔ2（４．４９ｋｇ／ｍ2）の面積密度で、製造した。この糸は、商品名、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）で、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手した。
【００４９】
３．６５０デニ−ル（７２２デシテックス）のポリエチレン糸の平織物を、３５×３５末端／インチ（１３．８×１３．８末端／ｃｍ）で、０．５０ポンド／ｆｔ2（２．４４ｋｇ／ｍ2）の面積密度で、製造した。この糸は、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）９００という商品名で、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ，Ｉｎｃ．から入手した。
【００５０】
４．０．５１ポンド／ｆｔ2（２．４９ｋｇ／ｍ2）の面積密度をを有する、０／９０度配向でクロスプライして(crossplied)、ポリエチレンフィルムで挟んだ、単一方向延伸した直鎖ポリエチレン（ＵＤＥＣＰＥ）の層を使用した。これらの層は、ＳｐｅｃｔｒａＳｈｉｅｌｄ Ｐｌｕｓ（登録商標）という商品名で、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ，Ｉｎｃ．から完成品として入手した。
【００５１】
実施例 １
ポリベンゾオキサゾ−ル（ＰＢＯ）層の他のポリマ−の層との組成物を組立て、突き刺し抵抗試験を行い、その結果をポリベンゾオキサゾ−ル単独又は他のポリマ−単独から作成した等面積密度の構造体と比較した。結果を次に示す。
【００５２】
実施例 ２
本実施例では、追加の織物を作成し、前記の実施例の織物との組合せて使用した。
【００５３】
５． ０．２６ポンド／ｆｔ2（１．２６ｋｇ／ｍ2）の面積密度を有する、２００デニ−ル（２２２デシテックス）のポリ（ｐ−フェニレン テレフタルアミド）糸の平織物を、７０×７０末端/インチ（２７．５×２７．５末端/ｃｍ）で、製造した。この糸は、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）という商品名で、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手した。
【００５４】
層の組成物を組み立て、ナイフ及びアイスピックの貫通試験、そして２例の弾丸抵抗試験を実施した。結果を単一成分のみから作製した構造体と比較した。その結果を以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図は、本発明の複合体の拡大した透視図を示す。
Claims (17)
- ａ）ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール繊維を含む線密度１００〜３３００デシテックスの糸でつくられた、ナイフ突き刺し抵抗性を主要な効用とする織物の複数の層から成る第一の要素、
ｂ）少なくとも０．７５の織物堅さ係数を有し５００デシテックス未満の線密度を有する糸でつくられた、アイスピック突き刺し抵抗性を主要な効用とする堅く織った織物の複数の層から成る第二の要素、及び
ｃ）５０〜３０００デシテックスの線密度を有する繊維材料でつくられた、弾丸貫通抵抗性を主要な効用とするネットワークの複数の層から成る第三の要素、を含んで成るナイフ突き刺し抵抗性、アイスピック突き刺し抵抗性及び弾丸貫通抵抗性を有する複合構造体であって、該複合構造体は外側表面と内側表面を有しており、そしてアイスピック突き刺し抵抗性を主要な効用とする複数の層から成る前記第二の要素が、弾丸貫通抵抗性を主要な効用とする複数の層から成る前記第三の要素よりも、外側表面に近く位置している、ことを特徴とする複合構造体。 - 該堅く織った織物がポリアミド繊維を含有する請求項１に記載の複合体。
- 該ポリアミド繊維がパラ−アラミドである請求項２に記載の複合体。
- 該堅く織った織物がポリオレフィン繊維を含有する請求項１に記載の複合体。
- 該ポリオレフィン繊維がポリエチレンである請求項４に記載の複合体。
- 該堅く織った織物が、ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール繊維を含有する請求項１に記載の複合体。
- 弾丸貫通抵抗性を主要な効用とする層が、２．０％を超える破断伸び、デシテックス当たり２７０ｇを超えるモジュラス、及びデシテックス当たり２０ｇを超える強力を示す繊維から製造される、請求項１に記載の複合体。
- 弾丸貫通抵抗性を主要な効用とする層が、ポリアミド繊維を含有する請求項１に記載の複合体。
- 該ポリアミド繊維がパラ−アラミドである請求項８に記載の複合体。
- 弾丸貫通抵抗性を主要な効用とする層が、ポリオレフィン繊維を含有する請求項１に記載の複合体。
- 該ポリオレフィン繊維がポリエチレンである請求項１０に記載の複合体。
- 弾丸貫通抵抗性を主要な効用とする層が、ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール繊維を含有する請求項１に記載の複合体。
- 堅く織った織物が、アラミド糸で織った織物を含んで成る請求項１に記載の複合体。
- ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾールの繊維の線密度が０．３〜１７デシテックスである請求項１に記載の複合体。
- ａ）ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール繊維を含む線密度１００〜３３００デシテックスの糸でつくられた、ナイフ突き刺し抵抗性を主要な効用とする織物の複数の層から成る第一の要素、及び
ｂ）少なくとも０．７５の織物堅さ係数を有し５００デシテックス未満の線密度を有する糸でつくられた、アイスピック突き刺し抵抗性を主要な効用とする堅く織った織物の複数の層から成る第二の要素、
を含んで成る、ことを特徴とするナイフ及びアイスピック貫通抵抗性物品。 - 複数の、堅く織った貫通抵抗性織物の層が、アラミド糸を含有しそして織物堅さ係数が少なくとも０．９５になるように織られた織物を有する請求項１５に記載の物品。
- 複数の、堅く織った織物の層が、ポリベンゾオキサゾール又はポリベンゾチアゾール糸を含有しそして織物堅さ係数が少なくとも０．９５になるように織られた織物を有する請求項１５に記載の物品。
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