JP5197570B2

JP5197570B2 - ハイブリッド化による改善された液体浸水弾道抵抗性能

Info

Publication number: JP5197570B2
Application number: JP2009503265A
Authority: JP
Inventors: ハースト，デーヴィッド・エイ; アーヴィドソン，ブライアン・ディー; バトナガー，アショク; アーディフ，ヘンリー・ジー
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: US7910502B1; TWI409172B; TW200804086A; PE20080745A1; WO2008060650A3; JP2009539053A; CL2007000887A1; IL194449A; WO2008060650A2; EP2001664A2; CN101460300A; IL194449A0; MX2008012438A; CN101460300B; US20110067560A1; AR060246A1

Description

発明の背景
本発明は液体暴露に起因する劣化に対し優れた耐性をもつ弾道抵抗性製品に関する。本発明は特に、海水並びに、ガソリン及び他の石油ベースの製品などの他の溶媒などの液体に暴露された後でも優れた弾道抵抗性を保持する織り及び不織繊維成分のハイブリッドから形成された弾道抵抗性構造体及び製品を提供する。

関連する技術の記載
発射体に対して優れた特性をもつ高強度繊維を含む弾道抵抗性製品は公知である。軍装備品の防弾チョッキ、ヘルメット、車輌パネル及び構造部材などの物品は、通常、高強度繊維を含む布帛から製造される。通常使用される高強度繊維としては、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、たとえばポリ（フェニレンジアミンテレフタルアミド）、グラファイト繊維、ナイロン繊維、ガラス繊維などが挙げられる。チョッキまたはチョッキの部品などの多くの用途に関して、繊維は織り布帛（ｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）または編み布帛（ｋｎｉｔｔｅｄｆａｂｒｉｃ）で使用することができる。他の用途の多くに関して、繊維をマトリックス材料中に封入または埋め込んで、硬質または軟質布帛を形成する。

ヘルメット、パネル及びチョッキなどの硬質または柔軟な物品の形成に有用な種々の弾道抵抗性構造物が公知である。たとえば本明細書中、その全てが参照として援用される米国特許第４，４０３，０１２号、同第４，４５７，９８５号、同第４，６１３，５３５号、同第４，６２３，５７４号、同第４，６５０，７１０号、同第４，７３７，４０２号、同第４，７４８，０６４号、同第５，５５２，２０８号、同第５，５８７，２３０号、同第６，６４２，１５９号、同第６，８４１，４９２号、同第６，８４６，７５８号は、伸び切り鎖超高分子量ポリエチレンなどの材料から製造した高強度繊維などを含む弾道抵抗性複合体について記載する。これらの複合体は、銃弾（ｂｕｌｌｅｔ）、砲弾（ｓｈｅｌｌ）、榴散弾（ｓｈｒａｐｎｅｌ）などの発射体からの高速度衝撃による貫通に対して様々な度合いの抵抗性を示す。

たとえば、米国特許第４，６２３，５７４号及び同第４，７４８，０６４号は、エラストマーマトリックスに埋め込んだ高強度繊維を含む単純な複合体構造を開示する。米国特許第４，６５０，７１０号は、高強度、伸び切り鎖ポリオレフィン（ＥＣＰ）繊維から構成された複数の柔軟な層を含む柔軟製品を開示する。網状構造の繊維は、低弾性率エラストマー材料でコーティングされる。米国特許第５，５５２，２０８号及び同第５，５８７，２３０号は、ビニルエステルとジアリルフタレートを含むマトリックス組成物と高強度繊維の少なくとも一つの網状構造を含む製品及びその製造法を開示する。米国特許第６，６４２，１５９号は、繊維層の間のエラストマー層と共に、マトリックスに配置されたフィラメントの網状構造を含む、複数の繊維層をもつ耐衝撃性硬質複合体を開示する。この複合体を硬質プレートに結合して、防護具を貫通する発射体に対する保護を高める。

硬質または剛体防弾チョッキは優れた弾道抵抗性を提供するが、非常に固く、また、嵩張ることがある。従って、弾道抵抗性チョッキなどの防弾チョッキ衣料品は柔軟でしなやかな防護具材料から形成されことが好ましい。しかしながら、そのような柔軟またはしなやかな材料は優れた弾道抵抗性能を示すが、通常、海水並びに、ガソリン及び他の石油から誘導された他の溶媒などの液体に対しては耐性が低い。そのような材料の弾道抵抗性能が、液体に暴露されたり、浸水したりした時に劣化することは一般に公知であるので、これは問題である。従って、ガソリン、拳銃の潤滑油、石油及び水などの様々な液体と接触したり、浸漬した後でも、許容水準で機能するしなやかで柔軟な弾道抵抗性材料に対する需要が当業界にある。本発明は、織りの弾道抵抗性材料と不織弾道抵抗性材料とのハイブリッドの組み合わせを提供し、その少なくとも一つは水及び一種以上の有機溶媒に対して耐性であるマトリックス材料で形成されている。

ハイブリッド弾道抵抗性構造体は、それ自体公知である。たとえば米国特許第５，１７９，２４４号及び同第５，１８０，８８０号は、異種弾道材料から製造した複数のパイルを使用し、アラミドと非アラミド繊維パイルを組み合わせ構造体に結合し、液体に暴露したときに劣化するポリマーマトリックス材料を使用する、柔軟な又は硬質の防護具を示す。米国特許第５，９２６，８４２号は、液体に暴露したときに劣化するポリマーマトリックス材料を使用するハイブリッド化弾道抵抗性構造体についても記載する。さらに、米国特許第６，１１９，５７５号は、芳香族繊維の第一の区分と、織りプラスチックの第二の区分とポリオレフィン繊維の第三の区分とを含むハイブリッド構造体を示す。

本発明は、異種材料の利点を含み、且つ液体からの所望の保護を提供する改良ハイブリッド構造体を提供する。特に本発明は、加水分解に安定な、極性マトリックス材料で好ましくは形成される少なくとも一つの層を含むハイブリッド弾道抵抗性構造体を提供する。極性ポリマーは通常、非極性有機溶媒による溶解に対して耐性であり、加水分解に安定なポリマーは通常、海水への暴露による劣化に対して耐性である。両方の特性を備えるマトリックスポリマーは、潜在的に危険な液体に長期にわたって暴露された後でも、布帛の弾道抵抗性能の保持に好都合に寄与することが知見された。

発明の概要
本発明は、
ａ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第一のパネル；
ｂ）複数の不織繊維層を含む第二のパネル、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ、他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の溶媒による溶解に対して耐性であるポリマー組成物によりコーティングされている；及び
ｃ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第三のパネル
を順に含む弾道抵抗性製品を提供する。

また本発明は、
ａ）複数の不織繊維層を含む第一のパネル、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性であるポリマー組成物によりコーティングされている；及び
ｂ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第二のパネル；及び
ｃ）複数の不織繊維層を含む第三のパネル、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ、他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の溶媒による溶解に対して耐性であるポリマー組成物によりコーティングされている、
を順に含む弾道抵抗性製品を提供する。

さらに本発明は、
ａ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第一のパネルを形成すること；
ｂ）複数の不織繊維層を含む第二のパネルを形成すること、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性であるポリマー組成物によりコーティングされている；及び
ｃ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第三のパネルを形成すること；及び
ｄ）前記第一のパネルを第二のパネルと並列させ、且つ前記第二のパネルを第三のパネルと並列させること、
を含む弾道抵抗性品を形成する方法を提供する。

また本発明は、弾道抵抗性製品の形成方法であって、
ａ）複数の不織繊維層を含む第一のパネルを形成すること、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性であるポリマー組成物によりコーティングされている；
ｂ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第二のパネルを形成すること；及び
ｃ）複数の不織繊維層を含む第三のパネルを形成すること、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性であるポリマー組成物によりコーティングされている；及び
ｄ）前記第一のパネルを第二のパネルと並列させ、且つ前記第二のパネルを第三のパネルと並列させること、
を含む前記方法を提供する。

発明の詳細な説明
本発明は、水（特に海水）及び有機溶媒（特にガソリンなど石油から誘導した有機溶媒）に暴露した後、優れた弾道貫入抵抗性を保持する製品を提案する。本発明の目的に関しては、優れた弾道貫入抵抗性をもつ物品は、変形可能な発射体に対して優れた特性を示すものを表す。本物品は、榴散弾などの破片の貫入に対して優れた耐性を有するものも示す。

本物品は、三つ以上の個々のパネルを含み、それぞれのパネルは、織り繊維材料または不織繊維材料の少なくとも一つを含む。第一の態様では、複数の不織繊維層を含むパネルは、それぞれが少なくとも一つの織り繊維層を含む二つの向かい合うパネルの間に配置される。第二の態様では、少なくとも一つの織り繊維層を含むパネルは、それぞれ複数の不織繊維層を含む二つの対合するパネルの間に配置される。それぞれの態様において、不織繊維層のパネルは、少なくとも一層の、エラストマーまたは硬質ポリマー組成物中の圧密化された繊維網状構造を含み、このポリマー組成物は当業界ではマトリックス組成物という。特に、単層の圧密化された繊維網状構造はマトリックス組成物でコーティングされ、これらが実質的に共通の繊維方向に沿って互いに平行であるように、一方向に配列された複数の繊維を含む。積み重ねられた繊維層は圧密化されて、単層の圧密化網状構造を形成し、それぞれの成分である繊維層の繊維とマトリックス組成物とを一体化する。圧密化された網状構造は、そのようなマトリックス組成物でコーティングされ、複数の層に形成され、布帛に圧密化される複数のヤーンも含んでいてもよい。

第一及び第二の態様のそれぞれにおいて、前記第一のパネルは第二のパネルと並列し、且つ前記第二のパネルは第三のパネルと並列している。特に前記第一のパネルは第二のパネルと直に接して並列し、且つ前記第二のパネルは第三のパネルと直に接して並列している。さらに、前記第一のパネルは第二のパネルに取り付けられ、前記第二のパネルは第三のパネルに取り付けられるか、または前記パネルは取り付けられていない配列で向かい合うように単に配置することができる。

あるいは、本発明の物品はさらに、一つ以上の追加のパネルを含むことができ、それぞれのパネルは、少なくとも一つの織り繊維層を含むか、または複数の不織繊維層を含み、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層で圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ一方向性平行の繊維配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に耐性であり、且つ一種以上の溶媒による溶解に耐性であるポリマー組成物によりコーティングされている。本発明の好ましい態様では、本発明の物品は、３個を超える個々のパネルを含み、織り繊維材料のそれぞれのパネルは、織りパネルと不織パネルとが交互になるように、不織繊維材料のパネルと直に接して並列になっている。さらに既に記載したように、織り繊維材料のパネルは、二つ以上の織り繊維層を含んでもよい。また、不織繊維層の一つのパネルは、二つ以上の不織繊維の単層の圧密化構造を含むことができる。たとえば、本発明の好ましい構造は、織り繊維材料１０層を含む第一のパネルを含み、第二のパネルは個別の単層の、圧密化繊維構造体１０層を含み（それぞれの単層の圧密化繊維網状構造体は、二つの結合した一方向性繊維層から形成される）、第三のパネルは織り繊維材料１０層を含む。

一つのパネルを形成する層の数と、不織複合体を形成する層の数は、所望の弾道抵抗性製品の最終用途に依存して変動する。たとえば、軍用の防弾チョッキでは、所望の１．０ポンド／一平方面密度（４．９ｋｇ／ｍ^２）を達成する製品を形成するために、全部で２２枚の個々のプライ（ｐｌｙ）が必要となり、ここで層は、本明細書中で記載される高強度繊維から形成された織り、編み、フェルト化または不織布帛であってもよく、層は一緒に取り付けられていても取り付けられていなくてもよい。別の態様では、警察用途の防弾チョッキは、国立司法研究所（ＮＩＪ）脅威レベルをベースとする層の数であってもよい。たとえば、ＮＩＪ脅威レベルＩＩＩＡベストに関しては、全部で２２層もあってもよい。低いＮＩＪ脅威レベル用では、より少ない層を使用することができる。

単一パネルが複数の織り繊維層または複数の単層圧密化繊維構造体を含むそれぞれの態様では、複数の層は結合配列で接合しているか、または非結合配列で並列であってもよい。結合方法は当業界で公知であり、縫い合わせ、キルティング、ボルト留め、接着剤で接着することなどが挙げられる。前記複数の層は、層の端部領域で一緒に縫い合わせることによって結合するのが好ましい。さらに個々のパネルは、同一方法を使用して結合配列中で接合することができるか、又は、非結合配列中で並列していてもよい。

本発明の目的に関しては、「繊維」とは、長さ方向が幅及び厚さの横の寸法よりもはるかに大きい細長い物体である。本発明で使用するための繊維の断面は種々に変動し得る。断面は円、平坦または楕円形であってもよい。従って、「繊維」なる用語としては、規則的または非規則的な断面をもつフィラメント、リボン、ストリップなどが挙げられる。これらは、繊維の線状、または長さ方向の軸から突出する一つ以上の規則的なまたは非規則的な突出物（ローブ）をもつ非規則的または規則的なマルチローブ型の断面であってもよい。繊維は単一ローブ型であり、実質的に円形の断面をもつのが好ましい。

本明細書中で使用するように、「ヤーン」とは、連結した繊維（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｅｄｆｉｂｅｒ）のストランドである。「配列（ａｒｒａｙ）」とは、繊維またはヤーンの規則正しい配列をいい、「平行配列」は繊維またはヤーンの規則正しい平行配列をいう。繊維「層」とは、織りまたは不織繊維またはヤーンの平行配列をいう。繊維「網状構造（体）」なる用語は、複数の相互接続した繊維またはヤーン層を指す。「圧密化網状構造（体）」なる用語は、繊維層とマトリックス組成物との圧密化組み合わせを指す。本明細書中で使用するように、「単層」構造なる用語は、一つの単一構造内に統合（圧密化）された一つ以上の個々の繊維層から構成された構造体を指す。通常、「布帛」とは、織りまたは不織材料のいずれかに関することができる。

本発明に従って、それぞれの不織繊維層に存在する繊維のそれぞれは、一つ以上の表面をもち、前記繊維の表面は、水による溶解に耐性であり、且つ一つ以上の有機溶媒による溶解に耐性であるポリマーマトリックス組成物でコーティングされる。特に、それぞれの繊維の外部表面は、好ましくはそれぞれの個々の繊維の表面積の１００％が前記ポリマーマトリックスで覆われるように、前記耐水性及び耐有機溶媒性ポリマーマトリックス組成物で実質的にコーティングされている。不織繊維層が複数のヤーンを含む場合、単一ストランドのヤーンを形成するそれぞれの繊維は、ポリマーマトリックス組成物でコーティングされている。

本発明の目的に関しては、「コーティングされた」なる用語は、前記ポリマーマトリックス組成物を単数または複数の繊維表面に適用するという方法に限定するものではない。マトリックスの塗布は、繊維の圧密化前に実施し、繊維表面にポリマーマトリックス組成物を塗布する任意の好ましい方法を使用することができる。従って、本発明の繊維は、コーティング、浸漬、埋め込みされるか、または繊維にマトリックス組成物を塗布して、そのマトリックス組成物−繊維の組み合わせを圧密化して、複合体を形成することによって、マトリックス組成物で塗布する。「圧密化」なる用語は、マトリックス材料とそれぞれの個々の繊維層とを一つの単一層に組み合わせることを意味する。圧密化は、乾燥、冷却、加熱、圧力またはその組み合わせによって生じさせることができる。「複合体」なる用語は、繊維とマトリックス材料との圧密化結合体を指す。「マトリックス」なる用語は当業界で公知であり、圧密化後に繊維を一緒に結合するポリマー材料を表すのに使用する。

織り繊維層に関しては、圧密化を実施しないので、繊維をポリマーマトリックス組成物でコーティングしなければならないとは限らない。しかしながら、織り繊維層を含む繊維は、ポリマーマトリックス組成物、好ましくは水による溶解に耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に耐性であるポリマー組成物でコーティングできるということは、本発明の範囲内である。

本明細書中で記載するように、ポリマーマトリックス組成物は、特に海水並びにディーゼル若しくは非ディーゼルガソリン、拳銃の潤滑油（ｇｕｎｌｕｂｅ）、石油及び石油から誘導された有機溶媒などの一種以上の有機溶媒による溶解に独立して耐性である。ポリマーマトリックス組成物は、水と一種以上の有機溶媒との組み合わせによる溶解に耐性であるのも好ましい。通常、柔軟な防弾チョッキの製造で主に使用されるには二種のポリマー、即ち溶媒ベースと水ベースの合成ゴムと、ポリウレタン（通常水ベース）がある。そのような合成ゴムは通常、スチレンとイソプレンとのブロックコポリマー、特にスチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）コポリマーである。これらのＳＩＳコポリマーは、溶媒ベースの溶液と水ベースの分散液の両方で処理される。溶媒ベースの合成ゴムは通常、石油溶媒に敏感であり、暴露されると溶解する。そのような溶媒ベースの合成ゴムは通常、水には影響を受けない。しかしながら、水ベースの分散液は、分散液の方法及び材料に依存して水や海水に対して非常に敏感である。現在使用されるポリウレタンマトリックスポリマーは、その固有の極性により幾らか例外はあるが、石油溶媒に対して耐性である。水ベースのポリウレタンは、水、特に海水によって劣化することがあり、これによりポリウレタン鎖の加水分解を引き起こし、分子量と物理的特性の両方を弱化させてしまうことがある。

極性で且つ加水分解に安定なポリマーは、効果的な弾道抵抗性物品に必要な所望の弾道抵抗性を保持しつつ、耐水性と耐有機溶媒性の所望のバランスを達成することが、意外にも知見された。極性ポリマーは通常、非極性溶媒による溶解に耐性であり、加水分解に安定なポリマーは、加水分解に対して安定、即ち水に暴露された時の化学的分解に対して耐性である。従って、そのようなマトリックス材料を含んで形成された弾道抵抗性物品は、そのような液体に長期間暴露された後でもその弾道抵抗性を保持する。

本発明の好ましい態様において、好適なポリマーマトリックス組成物は好ましくは、合成ゴム、ジエンゴム及びスチレンブロックコポリマー、たとえばスチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）及びスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）、極性ビニルベースポリマー、極性アクリルポリマー、ポリ塩化ビニルホモポリマー、ポリ塩化ビニルコポリマー、ポリ塩化ビニルターポリマー、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、極性エチレン酢酸ビニルコポリマー、極性エチレンアクリル酸コポリマー、シリコーン、熱可塑性ポリウレタン、ニトリルゴム、ポリクロロプレン、たとえばネオプレン（ＤｕＰｏｎｔ製）、ポリカーボネート、ポリケトン、ポリアミド、セルロース誘導体、ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、アルキド樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリエーテルスルホンまたはその組み合わせが挙げられる。

本明細書中に記載されない、他の好適な極性の、加水分解に安定なポリマーも適している。非極性合成ゴム及びスチレンブロックコポリマー、たとえばＳＩＳ及びＳＢＳは通常、十分に撥油剤となるように、たとえばカルボニル基をグラフト化することにより、または酸若しくはアルコール官能基を追加することにより極性基で、あるいは他の極性基で変性すべきである。たとえば非極性ポリマーは、アクリル酸若しくはマレイン酸などのカルボン酸基、またはアミノ、ニトロ若しくはスルホネート基などの他の極性基を含むモノマーと共重合することができる。そのような方法は当業界で公知である。

特にＣ−Ｃポリマー骨格をもつ極性ポリマーが好ましい。本明細書中で記載するように、極性ポリマーは通常、非極性有機溶媒による溶解に耐性である。Ｃ−Ｃ骨格をもつポリマー、アクリル、エチレン酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニルベースのポリマーは、加水分解に安定な分子構造をもつ。極性の熱可塑性ポリウレタン、特に加水分解安定性を高めるように配合されたものは特に好ましい。Ｃ−Ｃ結合と異なり、ウレタン結合及びエステル結合は通常、加水分解による劣化の影響を受けやすい。従って、そのような結合をもつポリマーは通常、撥水性及び加水分解安定性を改善するように配合または変性される。たとえばポリウレタンは、ポリエーテルポリオール若しくは脂肪族ポリオール成分、または加水分解安定性を改善することが公知の他の成分との共重合によって加水分解安定性を圧密化するために配合することができる。主なポリウレタン生成反応は、触媒の存在下、脂肪族または芳香族ジイソシアネートとポリオール、たとえばポリエチレングリコールまたはポリエステルポリオールとの間である。イソシアネート共反応体（ｃｏ−ｒｅａｃｔａｎｔ）は、加水分解安定性にも影響を与え得る。共反応体のいずれかまたは両方にある嵩高いペンダント基も、ウレタン結合を攻撃から守ることができる。ポリウレタンは、使用されるモノマーの種類を変動させることにより、撥水剤、ｐＨ緩衝剤、架橋剤及びキレート化剤などのその特性を変性させるなど、その加水分解安定性を改善するための他の物質を添加することによって、種々の密度及び硬度で製造することができる。最も好ましいポリウレタンマトリックス組成物は、極性の、加水分解安定の、ポリエーテル−または脂肪族ベースの熱可塑性ポリウレタンを含み、これはポリエステルベースのポリウレタンよりも好ましい。

熱可塑性ポリウレタンは、ホモポリマー、コポリマーまたはポリウレタンホモポリマーとポリウレタンコポリマーのブレンドであってもよい。そのようなポリマーは市販されている。そのようなポリウレタンは通常、固体成分が約２０重量％〜８０重量％、好ましくは約４０重量％〜約６０重量％を変動し、残余は水である、水溶液、分散液またはエマルションとして入手可能である。水系は使用しやすいので好ましい。好ましいポリウレタンコーティング化繊維層は、本明細書中、その全体が参照として含まれる米国特許出願シリアル番号第１１／２１３，２５３号に記載されている。

有用なポリマーマトリックス組成物としては、上記所望の特性をもつ低弾性率、熱可塑性マトリックス材料と、高弾性率熱硬化性マトリックス材料と、またはその組み合わせが挙げられる。好適な熱可塑性マトリックス組成物は、いずれもＡＳＴＭＤ６３８により３７℃で測定して、好ましくは約６，０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）未満の初期引張弾性率を有し、好適な高弾性率熱硬化性組成物は好ましくは、少なくとも約３００，０００ｐｓｉ（２０６８ＭＰａ）の初期引張弾性率を有する。本明細書中で使用するように、引張弾性率なる用語は、マトリックス材料に関してＡＳＴＭＤ６３８により測定した弾性係数（ｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）を意味する。柔軟な防護具の製造に関しては、低弾性率熱可塑性マトリックス組成物が最も好ましい。好ましい低弾性率熱可塑性組成物は、約４，０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）未満の引張弾性率を有し、より好ましくは約２４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）未満、より好ましくは１２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）未満、最も好ましくは約５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）未満である。好ましい熱可塑性マトリックス組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）は好ましくは約０℃未満であり、より好ましくは約−４０℃未満であり、最も好ましくは約−５０℃未満である。好ましい熱可塑性組成物は、少なくとも約５０％、より好ましくは少なくとも約１００％、最も好ましくは少なくとも約３００％の破断点伸びも有する。

本発明の布帛組成物から形成した剛性、衝撃及び弾道特性は、マトリックスポリマーの引張弾性率によって影響を受ける。たとえば米国特許第４，６２３，５７４号は、約６０００ｐｓｉ（４１，３００ＭＰａ）未満の引張弾性率を有するエラストマーマトリックスで構築した繊維強化複合体は、高弾性率ポリマーで圧密化した複合体と比較して、またマトリックスを使用しない同一繊維構造体と比較して、いずれも弾道特性が優れていることを開示する。しかしながら、低引張弾性率のマトリックスポリマーでも低い剛性複合体を生じる。さらに、特定の用途、特に複合体が弾道抵抗性と構造様式の両方において機能しなければならないような用途では、弾道抵抗性と剛性の優れた組み合わせが必要とされている。従って、使用すべきマトリックスポリマーの最も好適な種類は、本発明の布帛から形成すべき物品の種類に依存して大きく変動することになる。両方の特性を折衷させるために、好適なマトリックス組成物は、材料の組み合わせが、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性であるポリマーマトリックス組成物を生成する限りは、単一のマトリックス組成物を形成するために低弾性率材料と高弾性率材料の両方を組み合わせることができる。

本発明の好ましい態様では、それぞれの不織複合体パネルを形成するマトリックス組成物の割合は、好ましくは複合体約５重量％〜約３０重量％、より好ましくは複合体約７重量％〜約２０重量％、より好ましくは複合体約７重量％〜約１６重量％、最も好ましくは約１１重量％〜約１５重量％を含む。マトリックス組成物は、当業界で公知のように、カーボンブラック若しくはシリカなどの充填剤を含むことができ、油展することができ、または硫黄、過酸化物、金属酸化物若しくは放射線硬化系により加硫することができる。

本複合体の残りの割合は、好ましくは繊維から構成される。本発明に従って、織り繊維層と不織繊維層それぞれを含む繊維は、好ましくは、高強度、高引張弾性率繊維を含む。本明細書中で使用するように、「高強度、高引張弾性率繊維」とは、それぞれＡＳＴＭＤ２２５６で測定して少なくとも約７ｇ／デニール以上の好ましい靱性と、少なくとも約１５０ｇ／デニール以上の好ましい引張弾性率と、好ましくは少なくとも約８Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーとを有するものである。本明細書中で使用するように、「デニール」なる用語は、線密度の単位であり、繊維またはヤーン９０００メートル当たりのグラムで表した質量に等しい。本明細書中で使用するように、「靱性」なる用語は、未延伸試験片の線密度（デニール）当たりの力（グラム）として表した引っ張り応力を指す。繊維の「初期弾性率（ｉｎｉｔｉａｌｍｏｄｕｌｕｓ）」なる用語は、変形に対するその耐性を示す材料の特性である。「引張弾性率」なる用語は、グラム重量／デニール（ｇ／ｄ）で表した靱性における変化対元の繊維長の関数（インチ／インチ）として表した歪みにおける変化の割合を指す。

特に好ましい高強度、高引張弾性率繊維材料としては、伸び切り鎖ポリオレフィン繊維、たとえば高度に配向した、高分子量ポリエチレン繊維、特に超高分子量ポリエチレン繊維、及び超高分子量ポリプロピレン繊維が挙げられる。また好ましいものは、アラミド繊維、特にパラ−アラミド繊維、伸び切り鎖ポリビニルアルコール繊維、伸び切り鎖ポリアクリロニトリル繊維、ポリベンザゾール繊維、たとえばポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維及びポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）繊維並びに液晶コポリエステル繊維が挙げられる。これらの繊維のタイプはそれぞれ当業界で公知である。

ポリエチレンの場合、好ましい繊維は、少なくとも５００，０００、好ましくは少なくとも百万、より好ましくは二百万〜五百万の分子量をもつ伸び切り鎖ポリエチレンである。そのような伸び切り鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）繊維は、本明細書中、参照として援用される米国特許第４，１３７，３９４号または同第４，３５６，１３８号に記載のような溶液紡糸プロセスによって作ることができるか、または本明細書中、参照として援用される米国特許第４，５５１，２９６号及び同第５，００６，３９０号に記載のような溶液から紡糸してゲル構造を形成することができる。本発明で使用するのに特に好ましい繊維の種類は、ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＩｎｃ．より商標名Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）のもと市販されているポリエチレン繊維である。Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）繊維は当業界で公知であり、米国特許第４，６２３，５４７号及び同第４，７４８，０６４号に記載されている。

アラミド（芳香族ポリアミド）またはパラ−アラミド繊維も特に好ましい。そのようなポリマーは市販されており、米国特許第３，６７１，５４２号に記載されている。たとえば有用なポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）フィラメントは、商標名ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）のもとＤｕｐｏｎｔ社より市販されている。また、商標名ＮＯＭＥＸ（登録商標）のもとＤｕｐｏｎ社より市販され、商標名ＴＷＡＲＯＮ（登録商標）のもとＴｅｉｊｉｎより市販されているポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）も有用である。

本発明の実施に好適なポリベンザゾール繊維は市販されており、本明細書中にそのそれぞれが参照として援用される米国特許第５，２８６，８３３号、同第５，２９６，１８５号、同第５，３５６，５８４号、同第５，５３４，２０５号及び同第６，０４０，０５０号に開示されている。好ましいポリベンザゾール繊維はＺＹＬＯＮ（登録商標）ブランド繊維（ＴｏｙｏｂｏＣｏ．）である。本発明の実施に好適な液晶コポリエステルは市販されており、本明細書中にそのそれぞれが参照として援用される米国特許第３，９７５，４８７号、同第４，１１８，３７２号及び同第４，１６１，４７０号に開示されている。

好適なポリエチレン繊維としては、本明細書中に参照として援用される、米国特許第４，４１３，１１０号に記載されている高配向伸び切り鎖ポリプロピレン（ＥＣＰＰ）繊維が挙げられる。好適なポリビニルアルコール（ＰＶ−ＯＨ）繊維は、本明細書中に参照として援用される米国特許第４，４４０，７１１号及び同第４，５９９，２６７号に記載されている。好適なポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維は、本明細書中に参照として援用される米国特許第４，５３５，０２７号に開示されている。これらの繊維種はそれぞれ従来より公知であり、広く市販されている。

本発明で使用するための他の好適な繊維種としては、ガラス繊維、炭素から形成した繊維、玄武岩及び他の鉱物から形成した繊維、Ｍ５（登録商標）繊維並びに上記材料の組み合わせが挙げられ、これらは全て市販されている。繊維層はＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）繊維とＫｅｖｌａｒ（登録商標）繊維との組み合わせから形成することができる。Ｍ５（登録商標）繊維はＭａｇｅｌｌａｎＳｙｓｔｅｍｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、リッチモンド、バージニア州により製造されており、そのそれぞれが本明細書中に参照として援用される米国特許第５，６７４，９６９号、同第５，９３９，５５３号、同第５，９４５，５３７号、及び同第６，０４０，４７８号に記載されている。特に好ましい繊維としては、Ｍ５（登録商標）繊維、ポリエチレンＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）繊維、及びアラミドＫｅｖｌａｒ（登録商標）繊維が挙げられる。繊維は好適なデニールであってもよく、たとえば５０〜約３０００デニール、より好ましくは約２００〜３０００デニール、さらに好ましくは約６５０〜約１５００デニール、最も好ましくは約８００〜約１３００デニールである。

本発明の目的に最も好ましい繊維は、高強度、高引張弾性率の伸び切り鎖ポリエチレン繊維または高強度、高引張弾性率パラ−アラミド繊維である。上記のごとく、高強度、高引張弾性率繊維は、ＡＳＴＭＤ２２５６でそれぞれ測定して約７ｇ／デニール以上の好ましい靱性、約１５０ｇ／デニール以上の好ましい引張弾性率と、約８Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーをもつものがある。本発明の好ましい態様では、繊維の靱性は約１５ｇ／デニール以上、好ましくは約２０ｇ／デニール以上、より好ましくは約２５ｇ／デニール以上であり、最も好ましくは約３０ｇ／デニール以上である。本発明の繊維は、また３００ｇ／デニール以上、より好ましくは約４００ｇ／デニール以上、より好ましくは５００ｇ／デニール以上、より好ましくは約１，０００ｇ／デニール以上、最も好ましくは約１，５００ｇ／デニール以上の好ましい引張弾性率をもつ。本発明の繊維はまた、約１５Ｊ／ｇ以上、より好ましくは約２５Ｊ／ｇ以上、より好ましくは約３０Ｊ／ｇ以上、最も好ましくは約４０Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーをもつ。

これらの組み合わせた高強度特性は、公知プロセスを使用することによって得られる。米国特許第４，４１３，１１０号、同第４，４４０，７１１号、同第４，５３５，０２７号、同第４，５４７，９８５号、同第４，６２３，５４７号、同第４，６５０，７１０号及び同第４，７４８，０６４号は一般に、本発明で使用する好ましい高強度、伸び切り鎖ポリエチレン繊維について議論している。溶液成長またはゲル繊維プロセスなどのそのような方法は当業界で公知である。パラ−アラミド繊維などの他の好ましい繊維種のそれぞれを形成する方法も当業界で公知であり、繊維は市販されている。

上記のごとく、マトリックスは、種々の方法で繊維に適用することができ、「コーティングされた（ｃｏａｔｅｄ）」なる用語は、繊維表面にマトリックス組成物が塗布される方法に限定することを意味しない。たとえば、ポリマーマトリックス組成物は、繊維表面にマトリックス組成物の溶液を噴霧またはロールコーティングし、続いて乾燥することによって溶液の形で適用することができ、ここで溶液の一部は所望の単数または複数種類のポリマーと、その単数または複数種類のポリマーを溶解し得る溶液の一部を含み、。別の方法は、液体、粘性固体または懸濁液中の粒子として、あるいは流動床としてコーティング材料のニートポリマーを繊維に適用することである。あるいは、コーティングを適用温度で繊維の特性に悪影響を与えない好適な溶媒中の溶液またはエマルションとして適用することができる。たとえば繊維は、繊維を実質的にコーティングするためにマトリックス組成物の溶液の中を通して輸送し、次いで乾燥してコーティング化繊維を形成することができる。得られたコーティング化繊維は、所望の網状構造体に配列することができる。別のコーティング方法では、繊維層を最初に配列させ、続いて、個々の繊維がそれぞれマトリックス組成物で実質的にコーティングされるように、好適な溶媒中に溶解されたマトリックス組成物を含む溶液の浴中に層を浸漬し、続いて溶媒を蒸発させることによって乾燥する。この浸漬方法は、繊維にコーティングする、個々の繊維をそれぞれ封入するか、または繊維表面積の１００％をマトリックス組成物で覆う所望量のマトリックス組成物を付着させるために必要なだけ数回繰り返すことができる。

ポリマーを溶解または分散させ得る任意の液体を使用することができるが、好ましい溶媒の群としては、水、パラフィン油及び芳香族溶媒または炭化水素溶媒が挙げられ、パラフィン油、キシレン、トルエン、オクタン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）及びアセトンなどの具体的な溶媒が挙げられる。溶媒中にコーティングポリマーを溶解または分散させるのに使用する方法は通常、種々の基板に同様の物質をコーティングするのに使用されることになる。

（ゲル−紡糸繊維形成方法を使用する場合に）繊維から溶媒を除去する前またはその後に、たとえば、繊維を高温の延伸操作にかける前に高弾性率前駆体（ゲル繊維）をコーティングすることなどの、繊維にコーティングを適用する他の方法を使用することができる。次いで繊維を高温で延伸して、コーティング化繊維を製造する。このゲル繊維は、所望のコーティングを達成するための条件下で好適なコーティングポリマーの溶液の中を通過させることができる。ゲル繊維中の高分子量ポリマーの結晶化は、繊維が溶液中を通過する前に起きていても起きていなくてもよい。あるいは繊維は、好適なポリマー粉末の流動床中に押し出してもよい。さらに、延伸操作または他の操作プロセス、たとえば溶媒置換、乾燥などを実施する場合、コーティングは、最終繊維の前駆体材料上に適用することができる。本発明の最も好ましい態様では、本発明の繊維は最初にマトリックス組成物でコーティングし、続いて複数の繊維を織りまたは不織繊維層に配列する。そのような方法は、当業界で公知である。

マトリックス材料を適用した後、不織層中の個々の繊維は、圧密化前に互いに結合させてもよいし、させなくてもよい。不織繊維層を含む本発明のパネルでは、それぞれの不織層は、共通する繊維軸に沿って互いに平行に一方向配列された繊維を含む。当業界では通常公知であるように、優れた弾道抵抗性は、一つの層の繊維方向が別の層の繊維配列方向に対してある角度で回転させるように、それぞれの繊維層をクロスプライすることにより得られる。従って、そのような一方向性に配置された繊維の連続する層は、先の層に対して回転されるのが好ましい。一例としては、隣接する層が０°／９０°配向で配置されている二層構造体がある。しかしながら、隣接する層は、別の長さ方向の繊維方向に対して約０°と約９０°との間の実質的に任意の角度で配列することができる。たとえば、五層の不織構造体は、０°／４５°／９０°／４５°／０°の配向または他の角度でプライ（ｐｌｉｅｓ）を有することができる。本発明の好ましい態様では、０°と９０°でクロスプライされた二層のみの個別の不織層を単層構造体に圧密化し、ここで前記単層構造体の一つ以上は単一の不織パネルをつくる。しかしながら、本発明の単層圧密化構造体は、一般に、種々の用途で変動し得るように、約２０〜約４０層以上などの任意の数のクロスプライされた層を含むことができる。そのような米国特許第４，４５７，９８５号、同第４，７４８，０６４号、同第４，９１６，０００号、同第４，４０３，０１２号、同第４，６２３，５７３号及び同第４，７３７，４０２号に記載されている。不織繊維網状構造体は、米国特許第６，６４２，１５９号に記載されている方法などの種々の公知の方法によって構築することができる。不織繊維網状構造体は、好適なマトリックス組成物中にランダム配向で植え込まれた繊維を含む、慣用の公知方法を使用して形成されるフェルト構造体も含むことができる。

本発明の織り繊維層は、平織、千鳥綾織、斜子織、繻子織、綾織などの任意の布帛織りを使用して当業界で公知である。平織は最も一般的である。織る前に、それぞれの織り繊維材料の個々の繊維を、不織繊維層と同一マトリックス組成物を使用して不織繊維層と同様の方法でポリマーマトリックス組成物でコーティングしてもよいし、しなくてもよい。しかしながら、個々の織り繊維がマトリックス組成物でコーティングされていない場合、それぞれの織り層の少なくとも一つの外部表面をさらに保護するために撥水コーティングでコーティングするか、これを適用するのが好ましい。好適な撥水コーティングは非限定的な例としては、一般的に公知の加水分解に安定な材料が挙げられ、上記ポリマーマトリックス材料を挙げることができる。

繊維層を単層圧密化網状構造または布帛複合体に圧密化するための好適な結合条件としては、通常公知のラミネート化方法が挙げられる。典型的なラミネートプロセスとしては、約２００ｐｓｉ（１３７９ｋＰａ）圧力下、約３０分間、約１１０℃でクロスプライされた材料を圧縮することが挙げられる。本発明の繊維層の圧密化は、好ましくは約２００°F(〜９３℃)〜約３５０°F(〜１７７℃)の温度、より好ましくは約２００°F〜約３００°F(〜１４９℃)の温度、最も好ましくは約２００°F〜約２８０°F（〜１２１℃）の温度で、約２５ｐｓｉ(〜１７２ｋＰａ)〜約５００ｐｓｉ(３４４７ｋＰａ)以上の圧力で実施する。当業界で公知のように、圧密化はオートクレーブ中で実施することができる。加熱する際、マトリックスを完全に融解させずにはりつけたりまたは流動させたりすることができる。しかしながら、通常、マトリックス材料を融解させる場合、複合材料を形成するのに比較的、僅かな圧力が必要であるが、マトリックス材料の粘着温度でのみ加熱する場合には、通常、もっと圧力が必要である。圧密化段階は通常、約１０秒〜約２４時間を要することがある。しかしながら、温度、圧力及び時間は、通常、ポリマー、ポリマー含有量及び繊維の種類に依存する。

個々の布帛層及びパネルの厚さは、個々の繊維の厚さに依存する。従って、好ましい織り繊維層は、約２５μｍ〜約５００μｍ、より好ましくは約７５μｍ〜約３８５μｍ、最も好ましくは約１２５μｍ〜約２５５μｍの好ましい厚さを有するだろう。好ましい単層、圧密化網状構造体は、約１２μｍ〜約５００μｍ、より好ましくは約７５μｍ〜約３８５μｍ、最も好ましくは約１２５μｍ〜約２５５μｍの好ましい厚さを有するだろう。組み合わせハイブリッド製品の全体の厚さは、約６３μｍ〜約１０００μｍ、より好ましくは約１２５μｍ〜約８５０μｍ及び最も好ましくは約２５０μｍ〜約７２５μｍである。

そのような厚さが好ましいが、特定の需要を満足させるために他のフィルム厚さで形成させることができ、それも本発明の範囲内に入ることは理解すべきである。
本発明の複数のパネル構造体は、公知の方法を使用して種々の弾道抵抗性製品を形成するために種々の用途で使用することができる。たとえば、弾道抵抗性物品を形成するための好適な方法は、米国特許第４，６２３，５７４号、同第４，６５０，７１０号、同第４，７４８，０６４号、同第５，５５２，２０８号、同第５，５８７，２３０号、同第６，６４２，１５９号、同第６，８４１，４９２号及び同第６，８４６，７５８号に記載されている。

複数のパネル構造体は、柔軟な、しなやかな防護具製品、たとえば９ｍｍフルメタルジャケット（ＦＭＪ）銃弾、手榴弾、大砲の砲弾、簡易爆発物（ＩｍｐｒｏｖｉｓｅｄＥｘｐｌｏｓｉｖｅＤｅｖｉｃｅｓ：ＩＥＤ）並びに、軍事及び平和維持活動で遭遇する他のそのような装置などにより生じる種々の破片などの多くの弾道の脅威に打ち勝つために軍人が使用するベスト、パンツ、帽子または他の衣類、カバーまたはブランケットの形成に特に有用である。本明細書中で使用されるように、「しなやかな（ｓｏｆｔ）」または「柔軟な」防護具なる用語は、相当量の応力に暴露されたときにもその形状を失わず、破壊せずに独立し得る防護具である。複数のパネル構造体も、剛性、硬質の防護具製品の製造に有用である。「硬質」の防護具なる用語は、相当量の応力に暴露されたときに構造的剛性を保持し、破壊せずに独立し得るように十分な機械的強度を有する、ヘルメット、軍用車輌用のパネルまたは防護遮蔽体などの物品を意味する。この構造体は、複数の個別のシートに切り出され、物品に形成するために積み重ねられるか、又は、前駆体に形成され、さらに物品を形成するために使用され得る。そのような方法は当業界で公知である。

本発明の衣料品は、当業界で公知の方法により形成することができる。好ましくは衣料品は、本発明の弾道抵抗性物品と他の衣類製品とを接合させることにより形成することができる。たとえばベストは、本発明の弾道抵抗性構造体と接合している通常の布帛ベストを含むことができ、これにより本発明の構造体は戦略的に配されたポケットに挿入される。これによって、ベストの重量を最小化しつつ、弾道抵抗性を最大化することができる。本明細書中で使用するように、「接合している（ａｄｊｏｉｎｉｎｇ）」または「接合した（ａｄｊｏｉｎｅｄ）」なる用語は、弾道抵抗性物品が場合によりベストまたは他の衣料品から容易に取り外すことができるように、別の布帛と一緒に縫い込みまたは接着など、並びに非付着結合（ｕｎ−ａｔｔａｃｈｅｄｃｏｕｐｌｉｎｇ）または並置（ｊｕｘｔａｐｏｓｉｔｉｏｎ）することにより付けることを含めるものとする。柔軟なシート、ベスト及び他の衣料品などの柔軟構造体の製造で使用される物品は、好ましくは、低い引張弾性率マトリックス組成物を使用して形成する。ヘルメット及び防護具などの硬質物品は、好ましくは高い引張弾性率マトリックス組成物を使用して形成する。

弾道抵抗性は、当業界で公知の標準的な試験手順を使用して測定する。特に、ある構造体の防護力または耐貫通性は、通常、Ｖ_５０としても知られる、防御物によって50％が遮蔽されるが、発射体の５０％がその複合体を貫通する時点での衝突速度を引用することにより表す。本明細書中で使用するように物品の「貫入抵抗性（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）」なる用語は、銃弾、破片、榴散弾などの物理的物体及び、爆発の爆風などの非物理的物体などの指定された脅威物体（ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄｔｈｒｅａｔ）による貫通に対する耐性である。表面積で割った複合体パネルの重量である等しい面密度（ａｒｅａｌｄｅｎｓｉｔｙ）の複合体に関しては、Ｖ_５０が高ければ高い程、複合体の抵抗性も優れている。本発明の物品の弾道抵抗性能は、多くの因子、特に布帛の製造に使用される繊維に依存して変動する。しかしながら、水による溶解に対して耐性で、且つ一種以上の溶媒による溶解に対して耐性であるポリマーマトリックス組成物を使用すると、本発明の物品の弾道抵抗性に悪影響を与えないことが見出された。

本明細書で形成した柔軟な弾道防護具は、防護具を７０°F±５°F（２１℃±２．８℃）の海水に２４時間浸漬した後で１６グレイン発射体で衝撃を与えたときに、少なくとも約１９２０フィート／秒（ｆｐｓ）（５８５．６ｍ／秒）のＶ_５０を有するのが好ましい。本発明の柔軟弾道防護具は、７０°F±５°F（２１℃±２．８℃）の水道水に２０時間浸漬した後で１７グレインの破片シミュレート用発射体（ｆｒａｇｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｅｄｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ：ｆｓｐ)で衝撃を与えたときに、そのV_５０性能の少なくとも８５％、より好ましくは少なくとも約９０％を維持することを特徴とするのも好ましい。これらの条件下では、柔軟な弾道防護具は、その乾燥重量から好ましくは５０％以下、より好ましくは約４０％以下の重量増加を示す。さらに本発明の柔軟な弾道防護具は、７０°F±５°F（２１℃±２．８℃）のガソリン中に４時間浸漬した後で、１６グレインの発射体で衝撃を与えたとき、Ｖ_５０性能の少なくとも約８５％、より好ましくは少なくとも約９０％を保持することを特徴とする。

以下の非限定的な実施例は、本発明を説明するためのものである。

実施例１
３枚のパネルの、織りアラミド／不織アラミド／織りアラミドハイブリッド柔軟シュートパックは、９ｍｍ、１２９グレインＦＭＪ弾丸に対して試験した。パネルはシュートパックの四隅を鋲でとじ合わせた。柔軟なシュートパックの長さと幅は１５“×１５”（３８．１ｃｍ×３８．１ｃｍ）で、厚さは約１／２“（１２．７ｍｍ）であった。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。それぞれの織りアラミド層はＨｅｘｃｅｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＳｔａｎｆｏｒｄ（コネチカット州）より市販の平織り布帛構造体（６００デニール；ピックカウント：３４×３４エンド／インチ（２．５４ｍｍ）：面重量（ａｒｅａｌｗｅｉｇｈｔ）：１８０ｇ／ｍ^２）中のアラミドＳｔｙｌｅ７０６であり、Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙ（ウィルミントン、デラウェア州）製のＫｅｖｌａｒ（登録商標）ＫＭ２繊維から形成した。それぞれの不織アラミド層は、ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．（モリスタウン、ＮＪ）より市販のＧｏｌｄＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＧＮ２１１５、（水ベースの熱可塑性ポリウレタンマトリックス：面重量：１１２ｇｍ^２）であった。シュートパックの全面重量は１．０９ｌｂ／ｆｔ^２（５３２０ｇ／ｍ^２）であった。従って、Ｓｔｙｌｅ７０６織りアラミドの全シュートパック含有量は約７５重量％であり、ＧｏｌｄＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＧＮ２１１５の全シュートパック含有量は約２５重量％であった。このハイブリッドシュートパックの試験結果を以下の表１にまとめる。

実施例２
実施例１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、２グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表１にまとめる。

実施例３
実施例１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表１にまとめる。

実施例４
実施例１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、１６グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表１にまとめる。

実施例５
実施例１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、６４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表１にまとめる。

実施例６
実施例１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、１７グレインのフラグメントシミュレート発射体（ＦｒａｇｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｅｄｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ）フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表１にまとめる。

実施例７
実施例１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、ガソリン中に４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした（絞らないで乾燥させた）後、１６グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表１にまとめる。

実施例８
実施例１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、２グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表１にまとめる。

実施例９
浸漬していない、３枚のパネルの、織りアラミド／不織アラミド／織りアラミドハイブリッド柔軟シュートパックの弾道特性を、２グレインの直円柱フラグメントで試験した。パネルは、シュートパックの四隅を鋲でとじ合わせた。柔軟なシュートパックの長さと幅は１５“×１５”（３８．１ｃｍ×３８．１ｃｍ）で、厚さは約１／２“（１２．７ｍｍ）であった。シュートパック構築物は、二つの織りパネルの間に挟まれたＧｏｌｄＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＧＮ２１１５の２４層を有する不織パネルを含んでおり、それぞれの織りパネルは織りアラミドＳｔｙｌｅ７０６を７層含んでいた。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。シュートパックの全面重量は１．０９ｌｂ／ｆｔ^２（５３２０ｇ／ｍ^２）であった。従って、Ｓｔｙｌｅ７０６織りアラミドの全シュートパック含有量は約５０重量％であり、ＧｏｌｄＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＧＮ２１１５の全シュートパック含有量は約５０重量％であった。このハイブリッドシュートパックの試験結果を以下の表２にまとめる。

実施例１０
実施例９に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、２グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表２にまとめる。

実施例１１
実施例９に記載の同様の浸漬していない三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表２にまとめる。

実施例１２
実施例９に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表２にまとめる。

実施例１３
実施例９に記載の同様の浸漬していない三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、１６グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表２にまとめる。

実施例１４
実施例９に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、１６グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表２にまとめる。

実施例１５
実施例９に記載の同様の浸漬していない三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、６４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表２にまとめる。

実施例１６
実施例９に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、６４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表２にまとめる。

実施例１７
３枚のパネルの、織りアラミド／不織アラミド／織りアラミドハイブリッド柔軟シュートパックの弾道抵抗性を、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後で、２グレインの直円柱フラグメントで試験した。パネルは、シュートパックの四隅を鋲でとじ合わせた。柔軟なシュートパックの長さと幅は１５“×１５”（３８．１ｃｍ×３８．１ｃｍ）で、厚さは約１／２“（１２．７ｍｍ）であった。シュートパック構築物は、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ＫＭ２繊維から形成し、ＨｅｘｅｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（スタンフォード、コネチカット州）により市販された平織り構築物（６００デニール；ピックカウント：２９×２９個エンド／インチ（２．５４ｍｍ）：面重量：１５２ｇ／ｍ^２）中にアラミドＳｔｙｌｅ７５１を含む二つの織りパネルの間に挟まれたＧｏｌｄＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＧＮ２１１５を１２層有する不織パネルを含んでいた。このそれぞれの織りパネルはアラミドＳｔｙｌｅ７５１を１３層含む。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。シュートパックの全面重量は１．０７ｌｂ／ｆｔ^２（５３２０ｇ／ｍ^２）であった。従って、Ｓｔｙｌｅ７５１織りアラミドの全シュートパック含有量は約７６重量％であり、ＧｏｌｄＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＧＮ２１１５の全シュートパック含有量は約２４重量％であった。このハイブリッドシュートパックの試験結果を以下の表３にまとめる。

実施例１８
実施例１７に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表３にまとめる。

実施例１９
実施例１７に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、１６グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表３にまとめる。

実施例２０
実施例１７に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、６４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表３にまとめる。

実施例２１
３枚のパネルの、織りアラミド／不織アラミド／織りアラミドハイブリッド柔軟シュートパックの弾道性を、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後で、２グレインの直円柱フラグメントで試験した。パネルは、シュートパックの四隅を鋲でとじ合わせた。柔軟なシュートパックの長さと幅は１５“×１５”（３８．１ｃｍ×３８．１ｃｍ）で、厚さは約１／２“（１２．７ｍｍ）であった。シュートパック構築物は、ＨｅｘｅｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（スタンフォード、コネチカット州）により市販されたアラミドＳｔｙｌｅ７５１を含む二つの織りパネルの間に挟まれたＧｏｌｄＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＧＮ２１１５を１７層有する不織パネルを含んでいた。このそれぞれの織りパネルはアラミドＳｔｙｌｅ７５１を１１層含む。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。シュートパックの全面重量は１．０７ｌｂ／ｆｔ^２（５３２０ｇ／ｍ^２）であった。従って、Ｓｔｙｌｅ７５１織りアラミドの全シュートパック含有量は約６５重量％であり、ＧｏｌｄＳｈｉｅｌｄ（登録商標）ＧＮ２１１５の全シュートパック含有量は約３５重量％であった。このハイブリッドシュートパックの試験結果を以下の表４にまとめる。

実施例２２
実施例２１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表４にまとめる。

実施例２３
実施例２１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、１６グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表４にまとめる。

実施例２４
実施例２１に記載の同様の三つのパネルのハイブリッドシュートパックを、海水に２４時間浸漬し、続いて１５分間ドリップドライした後、６４グレインの直円柱フラグメントに対して試験した。試験標準は軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆであった。データは以下の表４にまとめる。

上記実施例は全体で、ハイブリッドシュートパックが、海水かガソリンに浸漬した後でも、優れた弾道抵抗性を保持することを例証している。
本発明は、好ましい態様を参照しつつ具体的に示され、記載されてきたが、当業者は、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、種々の変形及び変更が可能であることを容易に理解するだろう。本発明の請求の範囲は、開示の態様、上記代替案及びこれらの全ての等価物を網羅するものと解釈すべきである。

Claims

弾道抵抗性製品であって、
ａ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第一のパネル；
ｂ）複数の不織繊維層を含む第二のパネル、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ、他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の溶媒による溶解に対して耐性である、加水分解に安定な極性ポリマーを含むポリマー組成物によりコーティングされている；及び
ｃ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第三のパネル
を順に含む製品。
前記第三のパネルと並列した少なくとも一つの追加のパネルを含む請求項１に記載の弾道抵抗性製品であって、前記少なくとも一つの追加のパネルが、
ｉ）少なくとも一つの織り繊維層；又は
ｉｉ）複数の不織繊維層、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ一方向性平行の繊維配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の溶媒による溶解に対して耐性である、加水分解に安定な極性ポリマーを含むポリマー組成物でコーティングされている；又は
ｉｉｉ）ｉ）を含む追加のパネル及びｉｉ）を含む追加のパネルの両方
を含む製品。
請求項１に記載の弾道抵抗性製品であって、前記ポリマー組成物が、加水分解に対して安定な熱可塑性ポリウレタンを含む製品。
請求項１に記載の弾道抵抗性製品であって、前記第二のパネルが、表面積の１００％が前記ポリマー組成物でコーティングされている繊維を含む製品。
弾道抵抗性製品であって、
ａ）複数の不織繊維層を含む第一のパネル、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性である、加水分解に安定な極性ポリマーを含むポリマー組成物によりコーティングされている；
ｂ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第二のパネル；及び
ｃ）複数の不織繊維層を含む第三のパネル、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ、他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の溶媒による溶解に対して耐性である、加水分解に安定な極性ポリマーを含むポリマー組成物によりコーティングされている、
を順に含む製品。
前記第三のパネルに隣接している少なくとも一つの追加のパネルを含む請求項５に記載の弾道抵抗性製品であって、前記少なくとも一つの追加のパネルは、
ｉ）少なくとも一つの織り繊維層；又は
ｉｉ）複数の不織繊維層、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層で圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ一方向性平行の繊維配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の溶媒による溶解に対して耐性である、加水分解に安定な極性ポリマーを含むポリマー組成物によりコーティングされている；又は
ｉｉｉ）ｉ）を含む追加のパネル及びｉｉ）を含む追加のパネルの両方
を含む製品。
請求項５に記載の弾道抵抗性製品であって、前記ポリマー組成物が、加水分解に対して安定な熱可塑性ポリウレタンを含む製品。
請求項５に記載の弾道抵抗性製品であって、前記第一のパネルと前記第二のパネルが、表面積の１００％が前記ポリマー組成物でコーティングされている繊維を含む製品。
弾道抵抗性製品を形成する方法であって、
ａ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第一のパネルを形成すること；
ｂ）複数の不織繊維層を含む第二のパネルを形成すること、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性である、加水分解に安定な極性ポリマーを含むポリマー組成物によりコーティングされている；及び
ｃ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第三のパネルを形成すること；及び
ｄ）前記第一のパネルを第二のパネルと並列させ、且つ前記第二のパネルを第三のパネルと並列させること、
を含む方法。
弾道抵抗性製品の形成方法であって、
ａ）複数の不織繊維層を含む第一のパネルを形成すること、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性である、加水分解に安定な極性ポリマーを含むポリマー組成物によりコーティングされている；
ｂ）少なくとも一つの織り繊維層を含む第二のパネルを形成すること；
ｃ）複数の不織繊維層を含む第三のパネルを形成すること、ここで、前記不織繊維層はそれぞれ他の不織繊維層とともに圧密化されており、前記不織繊維層はそれぞれ繊維の一方向性平行配列を含み、前記繊維はそれぞれ表面を有し、前記繊維の表面は、水による溶解に対して耐性であり、且つ一種以上の有機溶媒による溶解に対して耐性である、加水分解に安定な極性ポリマーを含むポリマー組成物によりコーティングされている；及び
ｄ）前記第一のパネルを第二のパネルと並列させ、且つ前記第二のパネルを第三のパネルと並列させること、
を含む方法。