JP4559634B2 - 2組の糸の高い線密度比を有する織物を含む耐貫通性材料 - Google Patents
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Description
本発明は、2組の糸の高い線密度比を有する織物を含む耐貫通性材料(panetration-resistant material)、およびこれから製作される製品に関する。
【0002】
耐貫通性材料、例えば防弾チョッキ、ヘルメット、車両用パネルおよび高い強度の繊維から製造されたシールドは刊行物に公知である。多くの適用、特に耐衝撃性(ballistic)ベストにおいて、繊維は織布またはメリヤス生地で使用される。これらの織物は、硬質の耐衝撃性材料を得るためにマトリックスで被覆されるかまたは含浸されていてもよいか、あるいは軟質の衝撃材料を得るためにマトリックスなしで使用されてもよい。
【0003】
防弾性織布は、特にEP310199から公知である。ここで開示された繊維は、高い強度および高いモジュールを有する超高分子量ポリマーのフィラメント糸から成り、その際、縦糸は横糸とは異なるポリマー材料である。
【0004】
ロシア特許第2096542号明細書では、防弾ジャケットのための耐衝撃性織物は、ポリp−フェニレンテレフタルアミド(PPTA)の縦糸および横糸を有するものとして開示されているが、その際、縦糸と横糸の線密度比は、4.17よりも小さい。典型的には、線密度143〜588 dtexを有する縦糸および線密度588〜930 dtexを有する横糸が開示され、この場合、横糸は、縦糸と同じであるかまたは高い線密度を有する。縦糸と横糸との線密度比1.59〜4.17を有する耐衝撃性織物は、改善されたディフレクション(deflection)特性を有することが特に挙げられる。
【0005】
ある角度で交錯されている織布の2つの層から構成される少なくとも1つの織物二重層を含む耐貫通性材料が見出され、この場合、織物は3.5〜20糸/cmを含有し、かつ少なくとも420 dtexのタイターを有する第1組の糸、および0.5〜8糸/cmを含有し、かつ少なくとも50 dtexのタイターを有する第2組の糸から成り、その際、第2組の糸は第1組の糸を横切るが、その際、第1糸の組と第2糸の組との線密度比は4.2を上廻り、かつ第1糸の組と第2糸の組との糸/cm数の比は1を上廻り、改善された耐衝撃特性を有することを特徴とする。
【0006】
好ましくは、耐貫通性材料は、第1組の糸と第2組の糸との線密度比が7.5を上廻る。第1組の糸の糸数は、3.5〜20糸/cmである。より好ましくは、4〜15糸/cmの数であり、かつ最も好ましくは、5〜12糸/cmである。第2組の糸の糸数は0.5〜8糸/cmである。より好ましくは、1〜6糸/cmであり、かつ最も好ましくは、2〜4糸/cmである。効率のよい製造のために、第1組の糸が縦糸であり、かつ第2組の糸が横糸であることが好ましい。第2組の糸は第1組の糸を横切る。通常これらの組はおおよそ互いに垂直であるけれども、このことは必要ではない。第2組の糸は第1組の糸に対して90℃以外の角度で提供されていてもよい。
【0007】
また、耐貫通性材料は、第2組の糸(好ましくは横糸)から成るが、この場合、この糸組成物は、本発明において決定的に重要なものではない。しかしながら、好ましくは、前記糸は高い強度および高いモジュールを有する。これは、特には、前記糸がポリエステル糸、ポリエチレン糸、ポリプロピレン糸、ポリアミド糸およびアラミド糸から選択される場合である。もっとも好ましくは、第2組の糸がポリエステル糸から製造される。第1組の糸(好ましくは縦糸)は、高い強度および高いモジュールを有し、かつ最も好ましくはアラミド糸、特にp−アラミドが選択される。最も好ましくは、ポリp−フェニレンテレフタルアミド(PPTA)である。好ましい実施態様において、縦糸および横糸は異なるポリマーからのものが選択され、例えば、p−アラミド糸の縦糸およびポリエステル糸の横糸を有する織物が好ましい。
【0008】
要求される線密度比が十分である限りは、第1組の糸の線密度は少なくとも約420 dtex、好ましくは420〜3360 dtex、より好ましくは420〜1680 dtex、かつ最も好ましくは約840〜1100 dtexであるように選択される。第2組の糸の線密度は、少なくとも約50 dtex、より好ましくは50〜280 dtex、かつ最も好ましくは約80〜140 dtexであるように選択される。
【0009】
“糸(thread)”の用語は、例えばスフ糸、スフより糸(twisted staple yarn)、フィラメントより糸、よりのない混合糸(non-twisted intermingled yarn)のような任意の種類の糸を意味し、かつ好ましくはよりのないフィラメント糸である。
【0010】
好ましい実施態様において、二重層のそれぞれ2つの織物層の糸は、例えば、ステッチボンディング(stitch bonding)によってか、または好ましくは接着性材料と一緒に接合される。接着性材料は、糸上または織物上で、例えば仕上げ剤として提供される接着性材料であってもよい。また、接着性材料は、二重層の2つの織物層間に提供される接着層であってもよい。接着性材料は、熱可塑性材料、弾性材料および熱硬化性材料を含む。また第2組の糸の少なくとも一部分に、圧力および/または加熱下で溶融する材料を使用することも可能であり、これによって、第1組の糸と第2組の糸との接合が完了し、かつ場合によっては、また2つの織物層が一緒に接合される。熱可塑性材料は、ポリオレフィン、例えばポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステルまたはこれら材料の混合物を含む。弾性材料は、クラトン(Kraton)、ゴム、珪素等を含む。熱硬化性材料は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂等を含む。
【0011】
他の好ましい実施態様において、耐貫通性材料の外面の少なくも一つには、保護層が提供される。保護層は、熱可塑性材料かまたは弾性材料、あるいはこれら材料の混合物であってもよい。保護層は、過剰な摩擦による損傷から織物を保護するために適用される。
【0012】
耐貫通性材料は、ある角度で交錯され、場合によっては一緒に接合された2層の織布から成る少なくとも一つの二重層を含む。織り(woven)の用語はすべての型の織り、例えば平織り、サテン織り、斜子織り、綾織り等を含む。好ましい織物は平織りである。
【0013】
耐貫通性材料は、2つの層の織布から成る二重層を少なくとも一つ含んでいてもよいが、しかしながら、通常は、より多くの二重層が適用される。二重層の適した数は5〜100層であり、かつ最も好ましくは6〜35層の二重層が使用される。少なくとも一つの二重層において、2つの織物層はある角度で一緒に固定される。好ましい角度は30〜90℃である。約90℃の角度が最も好ましい。通常は、すべての二重層の織物層がある角度で、好ましくは90℃の角度で固定される場合に、軟質の防護服に関する最も好ましい特性が得られる。二重層の第1織物層の第1組の糸は、隣接する二重層の第1織物層の第1組の糸に対して、平行であるかまたは斜めであってもよい。
【0014】
二重層は、接着層を用いてかまたはステッチングによって一緒に固定される。このような接着層は、接着材料として従来的に挙げられる材料から作られてもよく、かつ4〜36μ、好ましくは8〜20μの層厚を有する。
【0015】
二重層の製造方法は公知である。通常は、織物はビーム上で縦糸を整経することによって製造し、続けて織機上で機織りされる。単層は、場合によっては含浸されるかまたは積層されてもよく、かつカレンダー工程を行ってもよい。少なくとも2つの織物層は、好ましくは互いにある角度で、ステッチング、加熱または加圧によって一緒に接合されてもよい。
【0016】
また、本発明は、公知の方法にしたがって、前記に示された織布から製造された、防弾チョッキおよび装甲板等の製品に関する。
【0017】
さらに本発明は、以下の実施例を用いて例証される。
【0018】
例1
構造物Iは、本発明にしたがって製造された。構造物は、縦方向のケブラー(Kevlar(R))1100 dtex(DuPont社からのもの)(8.6糸/cm)および横方向のポリエステル140 dtex(Trevira(R)710、Hoechst社からのもの)(2糸/cm)から製造された約100cm2/cmの二重層を21層を含んでいた。縦糸/横糸の割合は7.9である。この層は、10μの層厚を有するポリエチレンフィルム(LDPE、EKBからのもの)2層(ply)と一緒に積層された。構造物Iの全重量は約4300g/m2であった。
【0019】
構造物IIは、本発明にしたがって製造され、かつ構造物Iに使用されたのと同様の織物二重層を20層を含み、かつポリエチレンフィルム(LDPE、EXBからのもの)の1シートは、二重層の双方の外面上および二重層のそれぞれ2つの織物層の間で、10μの厚さを有するものであった。構造物IIの全重量は約4400g/m2であった。V50値は、9×19 ParaType DM11A1B2弾丸を用いて測定され、その際、V50は50%の弾丸が制止され、かつ弾丸の50%は十分な貫通性を生じる速度である。構造物IのV50は471m/sであり、かつこの構造物IIのV50は481m/sであることが見出された。
【0020】
例2
構造物IIIを構造物Iと同様に製造するが、この場合、ケブラー(Kevlar)のかわりにトワロン(Twaron (R)) 930 dtex(CT 709マイクロフィラメント、Akzo Nobelからのもの) 19層を使用した(10.4 縦糸/cm、2横糸/cm、縦/横比6.6)。構造物IIIの全重量は約4330g/m2であり、V50(9X19 ParaTypeDM11A1B2弾丸を用いて測定した)は約490m/sであった。
【0021】
比較例3
構造物IVを、トワロン(Twaron(R))ファブリック スタイルCT709(Akzo Nobelからのもの)の22層から製造した。縦および横糸をトワロン(Twaron (R))930 dtexマイクロフィラメント(Akzo Nobelからのもの)(縦方向および横方向において10.5糸/cm;縦/横割合1)から製造した。構造物IVの全重量は約4400g/m2であり、V50(9X19 ParaType DM11A1B2弾丸で測定された)は、約460〜465m/sであった。
【0022】
例4
構造物Vを、トワロン(Twaron (R))930 dtex(縦方向に9.5糸/cmであり、かつ横方向にはTrevira 710 140 dtexの2糸/cm;縦/横比6.6)から製造された織物の50層の二重層から得た。層は、115℃の温度および2.5MPaの圧力で、LDPE−コポリマーマトリックス(樹脂含量35%)で一緒に積層した。全重量は6500g/m2であり、V50(357 Magnum FJCBSC 弾丸を用いて測定した)は484m/sであった。
【0023】
比較例5
構造物VIを、トワロン(Twaron (R))CT790ファブリック(930dtex、200g/m2、平織り)の44層から製造した。材料を、PVB−改質フェノール樹脂(樹脂含量23%)で被覆し、かつ温度160℃および圧力1.0MPaで積層した。全重量は10800g/m2であり、V50(357Magnum FJCBSC弾丸を用いて測定した)を487m/sであった。
【0024】
前記に示された本発明の樹脂系、樹脂含量および積層条件を使用することによって、V50が減少することなく、重量を減少させることができる。
Claims (15)
- ある角度で交錯されている織布の2つの層から構成された少なくとも1つの織物2重層を含む、耐貫通性材料において、織物が、3.5〜20糸/cmを含み、かつ少なくとも420 dtexの線密度を有する第1組の糸、および0.5〜8糸/cmを含み、かつ少なくとも50 dtexの線密度を有する第2組の糸から成り、その際、第2組の糸は第1組の糸を横切っており、かつその際、第1組の糸と第2組の糸との線密度比は4.2を上廻り、かつ第1組の糸と第2組の糸との糸/cm数の比が1を上廻ることを特徴とする、ある角度で交錯されている織布の2つの層から構成された少なくとも1つの織物二重層を含む、耐貫通性材料。
- 二重層の糸が一緒に接合されている、請求項1に記載の耐貫通性材料。
- 二重層の糸が接着性材料と一緒に接合されている、請求項2に記載の耐貫通性材料。
- 第1組の糸と第2組の糸との線密度比が7.5を上廻る、請求項1から3までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料。
- 第1組の糸がアラミド糸から成る、請求項1から4までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料。
- 第2組の糸が、ポリエステル糸、ポリエチレン糸、ポリプロピレン糸およびアラミド糸から選択される、請求項1から5までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料。
- 第1組の糸がアラミド糸から成り、かつ第2組の糸がポリエステル糸から成る、請求項1から6までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料。
- 第1組の糸の線密度が420〜3360 dtexである、請求項1から7までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料。
- 第1組の糸の線密度が420〜1680 dtexである、請求項8に記載の耐貫通性材料。
- 第1組の糸の線密度が840〜1100 dtexである、請求項8に記載の耐貫通性材料。
- 第2組の糸の線密度が50〜280 dtexである、請求項1から7までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料。
- 第2組の糸の線密度が80〜140 dtexである、請求項11に記載の耐貫通性材料。
- 第1組の糸が縦糸であり、かつ第2組の糸が横糸である、請求項1から12までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料。
- 材料の外面の少なくとも一つに、保護層が備えられている、請求項1から13までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料。
- 請求項1から14までのいずれか1項に記載の耐貫通性材料から製作される製品。
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