JP5291376B2

JP5291376B2 - 複合防弾板

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Publication number: JP5291376B2
Application number: JP2008116755A
Authority: JP
Inventors: 裕昭仲見; 真一風間; 善平橘
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-04-28
Also published as: JP2009264692A

Description

本発明は、軽量で被弾などの耐衝撃性に優れた複合防弾板に関する。

拳銃と違って、ライフルや小銃は弾丸の貫通力が格段に高いため、従来の様な高強度繊維を補強材としたFRPでは、通常の構成では耐弾できない。そのためその表面に金属を積層し、あるいは金属単体の構成で対応してきた。また、金属の代わりに、セラミックスを、さらにはセラミックスタイルを、その表面に並べた形として形成し耐弾板として用いてきた。

しかしながら、金属で対応しようとした場合、防弾特性に優れた防弾鋼板においては、比重が大きく、ライフル弾を耐弾させるとなると、極度に重くなり、実用的でない。そこで、比童の小さいチタン合金等の適用が考えているが、重量の面でいまだ十分でなく、問題を有する。そこで、より軽量で、耐弾効率のよいものとして、セラミックスとの組み合わせが考えられた。

この組み合わせは、"ケブラー''のような超高強度繊維を補強材としたFRPをバックプレートにして、その着弾側にセラミック部材を設けたものである。上記セラミック部材とFRPとを固定する方法としては、ボルトやリベット等の機械的方法、あるいはFRP用に用いられる樹脂そのもの、あるいは、一般的な合成ゴム系およびエポキシ樹脂系の接着剤で接着する化学的方法が用いられているが、軽量化、簡易性の観点より、後述した接着剤による固定の方が好ましい。

しかしながら、この接着剤による固定は、貫通力の高い銃弾等の衝撃に対しては、信頼性が十分ではなく、性能の向上が強く要求されている。

また、セラミック部材に関しては、その極めて割れやすい性質上、セラミックが1枚単独ものであると、1発の着弾で大きく壊れてしまうという欠点がある。また、セラミック部材を大型化しようとすると、その製造時間が増大するとともに、製造自体が困難となるため、実用的ではない。かかる観点より、現状では、小さなセラミックスタイルを製造し、それを隙間なく敷き詰めるという方法が採られている。

この方法は、基本的な考え方としては、実用上、性能面も含めて、可能性の高い方法であると考えられた。しかしながら、セラミックスタイルを並べるという方法は、セラミックスの割れやすいという性貨からセラミックスタイルの接合部分が弱点になることが分かってきた。

このような問題に対処すべく、セラミック部材を高強度化プラスチック部材でくるみこむ複合体の提案がなされているが、前記セラミック部材との接合の信頼性がいまだ不十分である(特許文献１参照)。また、セラミック部材における形状改善の提案もなされているが、複合体としてのトータルな性能面においては未だ不十分である（特許文献２参照）。
特開平８−７２２００号特開２００２−３２６８６１号

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、軽くて、被弾等に対する耐衝撃性に優れた複合防弾板を提供せんとするものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の複合防弾板は、下記の事項の特徴を有する。

１）セラミック部材と、前記セラミック部材の裏面側に形成された、平均繊維径５〜２０μｍ、平均繊維長１〜１０ｍｍ、平均アスペクト比５０〜２０００の繊維フィラーを有する熱硬化性樹脂を含む裏打ち部材と、前記裏打ち部材と隣接するようにして形成された高強度繊維強化プラスチック部材と、前記裏打ち部材及び前記高強度繊維強化プラスチック部材間を接合する接着シートとを具えることを特徴とする。

２）前記裏打ち部材中の前記繊維フィラーの含有量が２〜３０重量％であることを特徴とする。

３）前記繊維フィラーは、ガラス繊維及びカーボン繊維の少なくとも一つを含有することを特徴とする。

４）前記裏打ち部材の厚さが０．５〜１０ｍｍであることを特徴とする。

５）前記接着シートは、エラストマーを有する熱硬化性樹脂組成物を含むことを特徴とする。

６）前記熱硬化性樹脂組成物は、(A)少なくとも一種類のエポキシド化合物、(B)エポキシ用硬化剤、(C)エポキシ用硬化促進剤、(D)エストラマー、及び(E)無機充填剤を含み、(D)エストラマーの含有量が、樹脂組成物全体に対して４０〜８０重量％であることを特徴とする。

７）前記接着シートは、ガラスクロス基材を含むことを特徴とする。

８）前記接着シートを前記複合防弾板として貼り合せる厚さが０．０５〜２ｍｍであることを特徴とする。

９）前記セラミック部材は、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア、及びボロンカーバイドからなる群より得られる少なくとも一種を含み、そのビッカース硬度が１０Ｇｐａ以上であり、曲げ強度が３００ＭＰａ以上であり、曲げ弾性率が２００Ｇｐａ以上であることを特徴とする。

１０）前記セラミック部材は、厚さ１〜１５ｍｍ、面積１００〜２５０００ｍｍ^２の四角または六角形状である１以上のセラミック片を含むことを特徴とする。

１１）前記セラミック片の表面荒さが３〜１０μｍであり、前記接着シートとの非接合面の角部が、０．１〜０．５のＣ面またはＲ面であることを特徴とする。

１２）前記セラミック片は、前記裏打ち部材上に０ｍｍ〜２．０ｍｍの間隔で配置されていることを特徴とする。

１３）前記高強度繊維強化プラスチック部材中に含まれる高強度繊維は、その比引張強度が０．１×１０^６ｍ以上であり、比引張弾性率が３．０×１０^６ｍ以上である、高強度ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、高強度ポリエチレン繊維及び高強度ナイロン繊維からなる群より得らばれる少なくとも１種であることを特徴とする。

１４）前記高強度繊維強化プラスチック部材は、高強度繊維からなる織布に樹脂を含浸またはラミネートしシート状にしたプリプレグ、または、前記高強度繊維を平行に引き揃えて、樹脂を含浸またはラミネートしてシート状にしたプリプレグを用い、積層成形した積層板であることを特徴とする。

１５）前記積層板は、前記プリプレグを内部に含まれる高強度繊維の向きが互いに直交するようにして積層してなることを特徴とする。

上述した特徴１）は本発明の必須要件であり、特徴２）〜１５）は、本発明の好ましい態様（特徴）を示したものである。すなわち、特徴１）に対して、特徴２）〜１５）を付加することによって、上述した本発明の目的をより効果的に奏することができるようになるものである。

以上、上述した本発明の特徴によれば、軽くて、被弾等に対する耐衝撃性に優れた新規な複合防弾板を提供することができる。

（複合防弾板の概略構成）
図１は、本発明の複合防弾板の一例における概略構成を示す図である。

図１に示す複合防弾板１０は、セラミック部材１１と、セラミック部材１１の裏面側に形成された、熱硬化性樹脂を含む裏打ち部材１２と、裏打ち部材１２と隣接するようにして形成された高強度繊維強化プラスチック部材１４と、裏打ち部材１２及び高強度繊維強化プラスチック部材１４間を接合する接着シート１３とを含む。裏打ち部材１２を構成する前記熱硬化性樹脂は、平均繊維径５〜２０μｍ、平均繊維長１〜１０ｍｍ、平均アスペクト比５０〜２０００の繊維フィラーを含む。

なお、本例において、セラミック部材１１は、複数のセラミック片１１１が裏打ち部材１２上に配列されてなるが、特に単一の部材から構成することもできる。但し、複合防弾板１０が大型化した場合や、複雑な平面形状を有するような場合、単一のセラミック部材を用いたのみでは、かかる大型化の要請や複雑な平面形状の要請に応えることは困難であるので、図１に示すように、複数のセラミック片１１１を用いることが好ましい。

複数のセラミック片１１１を用いる場合は、これらのセラミック片をタイル状に並べて所定の大きさ及び形状とする。

本発明の複合防弾板１０は、図１に示すように、セラミック部材１１、裏打ち部材１２、接着シート層１３及び高強度繊維強化プラスチック部材１４が積層してなる構成を呈するので、軽くて、被弾等に対する耐衝撃性に優れた新規な複合防弾板を得ることができる。この場合、特にセラミック部材１１の裏面側に裏打ち部材１２を設けているので、セラミック部材１１及び高強度繊維強化プラスチック部材１４の厚さを低減しても、複合防弾板１０の耐衝撃性を劣化させるようなことはない。

また、セラミック部材１１及び高強度繊維強化プラスチック部材１４の厚さを低減することによって、複合防弾板１０をより軽量化することができる。さらに、セラミック部材１１及び高強度繊維強化プラスチック部材１４は高価であるので、かかる部材の厚さを低減させて、それらの使用量を低減させることにより、複合防弾板１０のコスト低減を図ることができる。

なお、特に図示しないが、着弾時に飛散するセラミック部材の破片による２次災害を防止すべく、前記セラミック部材の表面において、高強度繊維を用いたプリプレグ、あるいは上述したような樹脂シート、その他保護シートを設けることができる。

次に、図１に示す複合防弾板１０を構成する各部材の特徴について説明する。

（セラミック部材）
本発明の複合防弾板を構成するセラミック部材は、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア、及びボロンカーバイドの少なくとも1種を含み、そのビッカース硬度が１０ＧＰａ以上であり、曲げ強度が３００ＭＰａ以上であり、曲げ弾性度が２００ＧＰａ以上であることが好ましい。この場合、目的とする複合防弾板の防弾特性を十分に向上させることができる。一方、上述した要件を満足しない場合は、防弾性に対する信頼性を損なう場合がある。このような要件を満足するセラミック部材の具体例としては、以下に挙げるようなものがある。

１．アルミナ：商品名A471(京セラ社製)；ビッカース硬度11.8GPa、曲げ強度390MPa、曲げ弾性率280GPa
２．炭化珪素：商品名SC1OOO(京セラ社製)；ビッカース硬度23.0GPa、曲げ強度450MPa、
曲げ弾性率440GPa
３．窒化珪素：商品名SN220(京セラ社製)；ビッカース硬度13.9GPa、曲げ強度610MPa、曲げ弾性率290GPa

なお、ビッカース硬度、曲げ強度、曲げ弾性率はJIS-R1610に準じて行う。

また、図１に関連して説明したように、前記セラミック部材は１以上のセラミック片を含むことが好ましいが、この場合、前記セラミック片の厚さが１〜１５ｍｍ、主表面の面積が１００〜２５０００mm²の四角形状又は六角形状の板状を呈することが望ましい。前記厚さは、防弾強度と、それに伴う重量増大とをバランスさせるために要求されるものである。より好ましくは、３〜１０ｍｍである。

また、主表面の面積が１００〜２５０００mm²なる条件は、複合防弾板を構成する前記セラミック片の個数と、前記セラミック片が着弾したことに起因する、前記セラミック片の破壊に起因した損壊面積の大きさとを考慮したものである。

すなわち、複合防弾板を製造する際に、複数のセラミック片をタイル状に貼り合わせた場合、前記セラミック片の主表面の面積が上述した範囲よりも小さいと、使用するセラミック片の数が極端に多くなり、前記複合防弾板を製造する際の作業性が極めて悪くなる。一方、前記セラミック片の主表面の面積が上述した範囲よりも大きくなると、１発目の着弾でセラミック片の１つが破壊されてしまった場合、その欠損部分の面積が極めて大きくなってしまい、続く銃弾が前記欠損部分に着弾して、前記複合防弾板がその防弾性という特性を奏することができない場合が生じやすいからである。

なお、前記セラミック片が四角形又は六角形を呈するという要件は、前記セラミック片を上述したようにして複数に配列して用いる場合、簡易に最密充填の状態とすることができるためである。すなわち、前記セラミック片の抜けがなく、目的とする複合防弾板の耐弾性を損なうことがなくなるためである。

但し、複数のセラミック部材を配列させて用いる場合、最密充填させた場合でも隣接するセラミック部材間の隙間を皆無にすることは事実上困難であり、例えば最大で２．０ｍｍ、好ましくは０．８ｍｍ程度、特に好ましくは０．３ｍｍ程度の隙間が生じてしまう。なお、理想的には、前記隙間は０ｍｍである。

また、前記セラミック部材を六角形とした場合、最密充填方法は１種類しかないが、四角形とした場合、最密充填方法は、格子状配列とすることもできるし、「十字」状交差部を少しずらした、例えば千鳥配列とすることができる。

また、複合防弾板の使用上の観点から、前記セラミック片は、表面粗さが３〜１０μｍであり、前記樹脂シートとの非接合面の角部が、０．１〜０．５のＣ面又はＲ面であることが好ましい。

（裏打ち部材）
次に、本発明の複合防弾板を構成する裏打ち部材について説明する。
前記裏打ち部材は、熱硬化性樹脂を母材とし、この母材中の所定の要件を満足する繊維フィラーを含む。

前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、イミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられるが、ＦＲＰ用途で実績の多いポリエステル樹脂が好ましい。そのポリエステル樹脂としては、熱硬化性のものとして無水マレイン酸のような不飽和二塩基酸および無水フタル酸のような飽和二塩基酸の一方(あるいはその両方)とグリコール類とを縮合反応させて合成され、分子内に不飽和結合とエステル結合を有するものである。

なお、前記熱硬化性樹脂には架橋剤としてスチレンモノマー、アクリルモノマー等が配合されていて、いわゆる不飽和ポリエステル樹脂と称されるものが好ましいが、その形態は限定するものではない。

また、前記繊維フィラーは、平均繊維径が５〜２０μｍであり、平均繊維長が１〜１０ｍｍであり、平均アスペクト比が５０〜２０００の範囲であることが肝要である。前記繊維フィラーの各特性値が、上記範囲外となると、上記複合防弾板の耐衝撃性が低下してしまう。さらに、上記裏打ち部材としての作用効果が十分でなく、所定の耐衝撃性を満足させるためには、上記セラミック部材及び以下に説明する高強度繊維強化プラスチック部材１４の厚さを増大させなければならなくなる。したがって、上記複合防弾板のコスト低減を図ることができない。

また、前記繊維フィラーの各特性値が、上記範囲外となると、上記熱硬化性樹脂を母材とし、前記繊維フィラーを含有させて得た熱硬化性樹脂組成物から上記裏打ち部材を作製する際の成形性が低下してしまう。

さらに、前記繊維フィラーの含有量は、上記同様の理由から２〜３０重量％の割合であることが好ましい。

前記繊維フィラーは、ガラス繊維、カーボン繊維などの高強度有機繊維であることが好ましい。これらの中ではコスト等、汎用性および成形性の観点でガラス繊維が特に好ましい。

なお、前記裏打ち部材の厚さは０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。これによって、上記複合防弾板の耐衝撃性を十分に確保した状態で、前記複合防弾板の軽量化を確保することができる。すなわち、前記裏打ち部材の耐衝撃性と、重量及び大きさなどをバランスさせることができる。

（高強度繊維強化プラスチック部材）
次に、本発明の複合防弾板を構成する高強度繊維強化プラスチック部材について説明する。

本発明で使用する前記高強度繊維強化プラスチック部材中に含まれる高強度繊維は、その比引張強度が０．１×１０^６ｍ以上であり、比引張弾性率が３．０×１０^６ｍ以上である、高強度ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、高強度ポリエチレン繊維、及び高強度ナイロン繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。これによって、前記高強度繊維強化プラスチック部材を含む本発明の複合防弾板の耐衝撃性を向上させることができ、耐防弾性能を向上させることができる。なお、特に上述した数値範囲の要件を満足しない場合においては、十分な耐防弾性能を得ることができない場合がある。

このような高強度繊維としては、
１）アラミド繊維：デュポン社製商品名ケブラー２９、比引張強度０．２２×１０^６ｍ、比引張弾性率５．３×１０^６ｍ
２）カーボン繊維：東レ社製商品名トレカＴ３００、比引張強度０．２２×１０^６ｍ、比引張弾性率１４．２×１０^６ｍ
３）高強度ポリエチレン繊維：東洋紡社製ダイニーマ（商品名）、ハネウエル社製スペクトラ（商品名）、比引張強度０．２９×１０^６ｍ、比引張弾性率１３．５×１０^６ｍ
などを挙げることができる。

一方、前記高強度繊維強化プラスチック部材を構成する樹脂は、熱硬化性樹脂では、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂及びポリイミド樹脂等であり、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ポリエーテルサルファイド、ポリフェニルサルファイド、ポリエーテル、工ーテルケトン等、更には熱可塑性ポリウレタン、スチレン、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルニトリルスチレン(AS)樹脂、ネオプレン等の合成ゴム又はエラストマーなどである。

前記高強度繊維強化プラスチック部材は、上記高強度繊維からなる繊布に、上述した樹脂を含浸またはラミネートし、シート状にしたプリプレグ、または前記高強度繊維を平行に引き揃えて樹脂を含浸又はラミネートしてシート状にしたプリプレグを用い、積層成形した積層板とすることができる。この際、前記積層板は、前記プリプレグを内部に含まれる高強度繊維の向きが互いに直交するようにして積層して構成することができる。

上記高強度繊維強化プラスチック部材を製造するには、熱硬化性樹脂の場合、高強度繊維に熱硬化性樹脂を含浸又は塗布してプリプレグを作製し、このプリプレグを複数枚重ね、加熱加圧する圧縮成形法、あるいはプリプレグを作らないハンドレイアップ法などがある。樹脂含有率は５〜８０％(重量％、以下同じ)の範囲であるが、通常は５〜５０％、好ましくは８〜３０％である。

一方、熱可塑性樹脂の場合、高強度繊維と熱可塑性樹脂フィルム或いは織布などのシート状物とを交互に複数枚重ね合わせて加熱、加圧する圧縮成形法や、樹脂を予め溶融しておきその樹脂を高強度繊維に付着させる方法もある。熱可塑性樹脂の含有率も上記熱硬化性樹脂と同じである。

（接着シート）
次に、本発明の複合防弾板を構成する接着シートについて説明する。
前記接着シートは、エラストマーを有する熱硬化性樹脂組成物を含むことが好ましく、特に（Ａ）少なくとも一種のエポキシド化合物、（B）エポキシ用硬化剤、（Ｃ）エポキシ用硬化促進剤、（Ｄ）エラストマー及び（Ｅ）無機充填剤を含み、前記（Ｄ）エラストマーの含有量が、全樹脂組成物に対して４０〜８０重量％であるような組成を有することが好ましい。上記要件を満足しない場合は、砲弾に対する耐衝撃性を損ない、接着強度不足によって砲弾によるセラミック部材及び裏打ち部材の飛散が生じてしまう場合がある。この場合、特に前記（Ｄ）エラストマーの含有量が、全樹脂組成物に対して４０〜８０重量％なる要件を満足することが肝要である。

なお、同様の理由から、前記(A)少なくとも一種のエポキシド化合物はビフェニル型エポキシ樹脂であることが好ましい。また、前記（Ｂ）エポキシ用硬化剤はジヒドロキシジフェニルスルホンであることが好ましい。さらに、前記(E)無機充填剤は水酸化アルミニウムであることが好ましい。

また、前記（Ｄ）エラストマーは、常温でゴム弾性を有する合成ゴム又はゴム変性高分子化合物であることが好ましく、特には、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンメチルアクリレートアクリロニトリルゴム、ブタジエンゴム、カルボキシル含有アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ポリビニルブチラールの群のうちから選ばれた少なくとも一種のゴムであることが好ましい。また、前記合成ゴムは、官能基として水酸基及びカルボキル基を含むことが好ましい。これによって、砲弾に対する耐衝撃性を増大させることができるとともに、接着強度も増強され砲弾によるセラミック部材の飛散を効果的に抑制することができる。

さらに、前記合成ゴムは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−３０〜２０℃であり、重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜８０万であり、酸価が５〜１２ＫＯＨmg/gであることが好ましい。ガラス転移温度及び重量平均分子量が上述した範囲よりも小さいと、耐熱性を損なってしまい好ましくない。また、前記範囲よりも大きいと樹脂粘度が増大してしまい、複合防弾板製造時の作業性を損なってしまうので好ましくない。なお、酸価が上記範囲内であることにより、前記合成ゴムを含む樹脂シートの接着性及び硬化性を防弾板として実用できるような範囲に設定することができる。

上述のような物理特性を満足する合成ゴムとしては、例えば、アクリル系合成ゴム、ナガセケムテックス社製ＳＧ−７０８−６Ｔ (ガラス転移温度：６℃、重量平均分子量：７０万、酸価：８．０ＫＯＨｍｇ／ｇ)、アクリロ二トリルブタジエン系合成ゴム、日本ゼオン社製ニポール１０７２(ガラス転移温度：−２４℃、重量平均分子量：３４万、酸価：１２．０ＫＯＨｍｇ／ｇ)を挙げることができる。

上記接着シートは、上述したような材料組成の原材料物質をプロピレングリコールモノメチルエーテル等の好適な有機溶剤で希釈して、キャリアフィルム上に塗布し、加熱乾燥するという通常の方法によりフィルム状接着剤として得ることができる。

また、上記接着シートは、ガラスクロス基材を含むことができる。このガラスクロス基材としては、汎用の工業用タイプを用いることができるが、厚みは１０〜２００μｍ程度のものが好ましい。

なお、上記接着シートは、接着の信頼性及び防弾特性の観点より、０．０５〜２ｍｍの厚さで使用することが好ましい。また、目的とする複合防弾板が所定の厚さとなるように、適宜上記接着シートを複数枚重ねて使用することができる。

本発明に用いる接着シートは、前記樹脂組成物を、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の好適な有機溶剤で希釈して、キャリアフィルム上に塗布し、加熱乾燥するという通常の方法によりフィルム状接着シートを製造することが出来る。また基材入りのものは、ガラスクロス等の基材に前記樹脂組成物を含浸塗布して、加熱乾燥する定法により製造しうる。

（複合防弾板の製造）
次に、本発明の複合防弾板の製造方法を、特に図１に示す複合防弾板１０を例にとって概略的に説明する。

最初に、所定厚みの平板を成形する金型を準備し、前記金型内にセラミック片を引き詰め、上記裏打ち部材を構成する熱硬化性樹脂組成物を注入し、加熱した後、硬化する。これによって、セラミック部材の裏面側に裏打ち部材が形成されてなる積層体を得る。

なお、注入前の前記熱硬化性樹脂組成物の脱泡、また成形の条件等はＦＲＰ等で実績のある定法によりなしうることができる。特に本題で限定をすべきことはないが、好ましい形成条件の範囲を下記に挙げる。
成形温度：１００〜２００℃
成形圧：０．１〜１０ＭPａ
成形時間：１〜２００分

なお、前記裏打ち部材の厚さは前記金型の高さを調整して任意に設定することができる。

また、上記熱可塑性樹脂組成物は、先に述べたように、熱硬化性樹脂を母材とし、この母材中に上述した要件を満足する繊維フィラーを含ませたものである。

次いで、前記積層体と、前記高強度繊維強化プラスチック部材とを所定厚さとなるように重ね合わせた上記樹脂シートを介在させた状態で、定法により熱圧成形させることにより、目的とする複合防弾板を得ることができる。好ましい製造条件は以下に示すようなものである。
成形温度：１００〜２００℃
成形圧：０．１〜１０ＭＰａ
成形時間：１〜２００分

以下、本発明を実施例にて具体的に説明する。

(接着シート用樹脂の製造)
接着シート用樹脂１
234.93重量部の合成ゴムＳＧ−７０８−６Ｔ(ナガセケムテックス社製)、39.15重量部の合成ゴムニポール１０７２(日本ゼオン社製)、100重量部のビフェニル型エポキシ樹脂ＮＣ−３０００−Ｈ（日本化薬社製）、34.26重量部の難燃剤フェノキシホスファゼンオリゴマー(大塚化学社製、融点100℃)、硬化剤として芳香族ジアミンである4,4’-ＤＤＳ(和光純薬社製)、17.16重量部、硬化促進剤として、三フッ化ホウ素モノエチルアミン(橋本化成社製)0.3重量部、無機充填剤である水酸化アルミニウム、ハイジライトＨ-４２Ｉ(昭和電工社製)97.89重量部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭ）及びメチルエチルケトンを加えて固形分40重量％の接着剤を調整した。

接着シート用樹脂２
合成ゴムＳＧ−７０８−６Ｔ(ナガセケムテックス社製)及び合成ゴムボール１０７２(日本ゼオン社製)を除いた以外は、樹脂シート１と同様の工程を経て、固形分40重量％の樹脂シート用樹脂２を得た。

（接着シートの製造）
接着シート１
接着シート用樹脂１を目付４８ｇ／ｍ^２のガラスクロス（ユニチカ社製商品名Ｅ０６ＥＳＫ）に含浸塗布乾燥させ、厚さ８０μｍ、レジン含有率６０ｗｔ％の接着シート１を作製した。

接着シート２
接着シート用樹脂２を目付４８ｇ／ｍ^２のガラスクロス（ユニチカ社製商品名Ｅ０６ＥＳＫ）に含浸塗布乾燥させ、厚さ８０μｍ、レジン含有率６０ｗｔ％の接着シート２を作製した。

接着シート３
接着シート用樹脂１を厚さ３０μｍの離型紙にロールコースターで乾燥後の厚さが３０μｍになるように塗布乾燥し、接着シート３を作製した。

（裏打ち部材用樹脂の製造）
裏打ち部材用樹脂１
熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ社製７０１７）100重量部に対して、充填剤として水酸化アルミニウム（昭和電工社製Ｈ−３２、平均粒径３μｍ）を160重量部、炭酸カルシウム（常陸砕石社製ＫＰ−６０）200重量部、ガラス繊維フィラー（ベトロテックス社製Ｇ０６−２、平均繊維径１１μｍ、平均繊維長６ｍｍ平均アスペクト比５４５）を55重量部、硬化剤として有機過酸化物（日本油脂社製パーヘキサＨＣ）２.０重量部を添加して裏打ち部材用樹脂１を作製した。

裏打ち部材用樹脂２
ガラス繊維フィラーの配合量を55重量部から5重量部に変化させた以外は、裏打ち部材用樹脂１と同様にして裏打ち部材用樹脂２を作製した。

裏打ち部材用樹脂３
ガラス繊維フィラーに代えて、カーボン繊維フィラー（東邦テナックス社製、べスファイトＨＴＡ、平均繊維径７μｍ、平均繊維長６ｍｍ、平均アスペクト比８５０）を55重量部配合した以外は、裏打ち部材用樹脂１と同様にして裏打ち部材用樹脂３を作製した。

裏打ち部材用樹脂４
本発明と異なり、ガラス繊維フィラーを配合しなかった以外は、裏打ち部材用樹脂１と同様にして裏打ち部材用樹脂４を作製した。

裏打ち部材用樹脂５
ガラス繊維フィラーを、ベトロテックス社製Ｇ０６−２（平均繊維径１１μｍ、平均繊維長６ｍｍ、平均アスペクト比５４５）から、本発明の範囲外である、日本電気硝子社製ＥＰＧ１７０Ｍ１０Ａ（平均繊維径９μｍ、平均繊維長１７０μｍ、平均アスペクト比１９）に代えた以外は、裏打ち部材用樹脂１と同様にして裏打ち部材用樹脂５を作製した。

（積層体（セラミック部材＋裏打ち部材）の製造）
積層体１
予めアルミナセラミック板Ａ−４７１（京セラ製、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ６ｍｍ、接合面粗さ４．５μｍ、コーナー仕上げ有り）を、所定の金型内に、間隙０．３ｍｍで厚さ１０ｍｍに敷き詰め、裏打ち部材用樹脂１を投入して、加熱温度１５０℃、成形圧４ＭＰａ、加熱時間６０分で成形して、アルミナセラミックス板を裏打ち部材で裏打ちしてなる積層体１を形成した。

積層体２
裏打ち部材用樹脂１に代えて裏打ち部材用樹脂２を用いた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体２を形成した。

積層体３
アルミナセラミック板Ａ−４７１を厚さ６．４ｍｍで金型内に敷き詰めた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体３を形成した。

積層体４
アルミナセラミック板Ａ−４７１を厚さ１８ｍｍで金型内に敷き詰めた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体４を形成した。

積層体５
裏打ち部材用樹脂１に代えて裏打ち部材用樹脂３を用いた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体５を形成した。

積層体６
アルミナセラミック板Ａ−４７１（京セラ製、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．９ｍｍ、積層板との接合面粗さ４．５μｍ、コーナー仕上げ有り）を厚さ４．９ｍｍで金型内に敷き詰めた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体６を形成した。

積層体７
アルミナセラミック板Ａ−４７１に代えて、炭化珪素セラミック板ＳＣ１０００（京セラ製、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ６ｍｍ、接合面粗さ４．５μｍ、コーナー仕上げ有り）を用いた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体７を形成した。

積層体８
アルミナセラミック板Ａ−４７１を前記金型内に間隙３．０ｍｍで敷き詰めた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体８を形成した。

積層体９
裏打ち部材用樹脂１に代えて裏打ち部材用樹脂４を用いた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体９を形成した。積層体９は、裏打ち部材用樹脂４を用いていることに起因して、本発明の範囲外となっている。

積層体１０
裏打ち部材用樹脂１に代えて裏打ち部材用樹脂５を用いた以外は、積層体１の場合と同様にして積層体１０を形成した。積層体１０は、裏打ち部材用樹脂５を用いていることに起因して、本発明の範囲外となっている。

（高強度繊維強化プラスチック部材の製造）
高強度繊維強化プラスチック部材１
アラミド繊維−ポリウレタン樹脂系のＵＤプリプレグ（ハネウエル社製、ＵＤシート商品名：ＲＳシート、目付量２２２ｇ／ｍ^２、樹脂量３０重量％、比引張強度０．２２×１０^６ｍ、比引張弾性率５．３×１０^６ｍ）を交互に、０度と９０度とに直交配列させて５０枚重ね合わせ、成形条件、１３０℃、３０分、成形圧１３ＭＰａで成形して、厚さ５ｍｍの高強度繊維強化プラスチック部材１を作製した。

高強度繊維強化プラスチック部材２
高強度ポリエステル繊維−ポリウレタン樹脂系のＵＤプリプレグ（ハネウエル社製、ＵＤシート商品名：スペクトラシート目付量２２２ｇ／ｍ^２、樹脂量３０重量％、比引張強度０．２９×１０^６ｍ、比引張弾性率１３．５×１０^６ｍ）を交互に、０度と９０度とに直交配列させて５０枚重ね合わせ、成形条件、１３０℃、３０分、成形圧１３ＭＰａで成形して、厚さ５ｍｍの高強度繊維強化プラスチック部材２を作製した。

高強度繊維強化プラスチック部材３
アラミド繊維布（繊維：テュポン社製商品名ケブラー２９比引張強度０．２２×１０^６ｍ、比引張弾性率５．３×１０^６ｍ）に、エポキシ樹脂系含浸ワニス（京セラケミカル社製、ＴＶＢ−２６３８）を、含浸、乾燥させ、プリプレグ（目付量２２０ｇ／ｍ^２、樹脂量３０重量％）を作製した。このプリプレグを５０枚重ね合わせて、成形条件、１６０℃、６０分、成形圧４ＭＰａで形成して、厚さ５ｍｍの高強度繊維強化プラスチック部材３を作製した。

高強度繊維強化プラスチック部材４
アラミド繊維−ポリウレタン樹脂系のＵＤプリプレグ（ハネウエル社製、ＵＤシート商品名：ＲＳシート目付量２２２ｇ／ｍ^２、樹脂量３０重量％、比引張強度０．２２×１０^６ｍ、比引張弾性率５．３×１０^６ｍ）を交互に、０度と９０度とに直交配列させて１００枚重ね合わせ、成形条件、１３０℃、３０分、成形圧１３ＭＰａで成形して、厚さ１０ｍｍの高強度繊維強化プラスチック部材４を作製した。

（実施例１〜１３及び比較例１〜５）
上述のようにして得た高強度繊維強化プラスチック部材及び積層体を、所定厚さとなる枚数の接着シートを介して積層し、複合防弾板を作製した。なお、前記積層体の、裏打ち部材が接着シート側に位置するようにして積層し、成形前の厚さが２４０μｍとなるようにした。但し、実施例８においては、その厚さを３０μｍとした。

なお、成形条件は、１６０℃、６０分、成形圧４ＭＰａとした。

また、複合防弾板の特性は下記の試験方法にて測定した。
１）接着強度(対セラミック部材)：接着シートと積層体（セラミック部材＋裏打ち部材）とのラミネート・硬化後の接着強度をJIS-C6471に準じて、測定した。
常態：処理なし、処理後：85℃×85RH%×168hrs
２）接着強度(対高強度繊維強化プラスチック部材)：接着シートと高強度繊維強化プラスチック部材のラミネート・硬化後の接着強度をJIS-C6471に準じて、測定した。
常態：処理なし、処理後：85℃×85RH%×168hrs
３）耐防弾試験：複合防弾板を、セラミック部材側より、NTJ Standard0108.01に従って、9.7g弾を用い約838±15m/secの速度で耐貫通衝撃試験を行った。セラミック部材の中央部とセラミック部材の接合部に銃弾を命中させ評価した。評価項目は、下記の通りである。
・積層体（セラミック部材＋裏打ち部材）と高強度繊維強化プラスチック部材との剥離；
〇：無し、△：若干あり、×：剥離発生が多い
・高強度繊維強化プラスチック部材表面のふくらみ；
〇：無し、△：若干あり、×：膨らみ発生が多い
・貫通の有無；〇：無し、△：一部貫通、×：全部貫通

以上、実施例及び比較例から明らかなように、本発明にしたがった実施例における複合防弾板においては、比較例における複合防弾板に比較して、樹脂シートのセラミック部材及び高強度繊維強化プラスチック部材との接着強度が増大しており、また、防弾性も向上していることが分かる。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。

本発明の複合防弾板の一例における概略構成を示す図である。

符号の説明

１０複合防弾板
１１セラミック部材
１２裏打ち部材
１３接着シート
１４高強度繊維強化プラスチック部材

Claims

セラミック部材と、
前記セラミック部材の裏面側に形成された、平均繊維径５〜２０μｍ、平均繊維長１〜１０ｍｍ、平均アスペクト比５０〜２０００の繊維フィラーを有する熱硬化性樹脂を含む裏打ち部材と、
前記裏打ち部材と隣接するようにして形成された高強度繊維強化プラスチック部材と、
前記裏打ち部材及び前記高強度繊維強化プラスチック部材間を接合する接着シートとを具え、
前記セラミック部材は、厚さ１〜１５ｍｍ、面積１００〜２５０００ｍｍ ^２の四角または六角形状である１以上のセラミック片を含み、
前記セラミック片の表面荒さが３〜１０μｍであり、前記接着シートとの非接合面の角部が、０．１〜０．５のＣ面またはＲ面であることを特徴とする、複合防弾板。
前記裏打ち部材中の前記繊維フィラーの含有量が２〜３０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の複合防弾板。
前記繊維フィラーは、ガラス繊維及びカーボン繊維の少なくとも一つを含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の複合防弾板。
前記裏打ち部材の厚さが０．５〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の複合防弾板。
前記接着シートは、エラストマーを有する熱硬化性樹脂組成物を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の複合防弾板。
前記熱硬化性樹脂組成物は、(A)少なくとも一種類のエポキシド化合物、(B)エポキシ用硬化剤、(C)エポキシ用硬化促進剤、(D)エストラマー、及び(E)無機充填剤を含み、(D)エストラマーの含有量が、樹脂組成物全体に対して４０〜８０重量％であることを特徴とする、請求項５に記載の複合防弾板。
前記接着シートは、ガラスクロス基材を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の複合防弾板。
前記接着シートを前記複合防弾板として貼り合せる厚さが０．０５〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の複合防弾板。
前記セラミック部材は、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア、及びボロンカーバイドからなる群より得られる少なくとも一種を含み、そのビッカース硬度が１０Ｇｐａ以上であり、曲げ強度が３００ＭＰａ以上であり、曲げ弾性率が２００Ｇｐａ以上であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の複合防弾板。
前記セラミック片は、前記裏打ち部材上に０ｍｍ〜２．０ｍｍの間隔で配置されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の複合防弾板。
前記高強度繊維強化プラスチック部材中に含まれる高強度繊維は、その比引張強度が０．１×１０^６ｍ以上であり、比引張弾性率が３．０×１０^６ｍ以上である、高強度ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、高強度ポリエチレン繊維及び高強度ナイロン繊維からなる群より得らばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一に記載の複合防弾板。
前記高強度繊維強化プラスチック部材は、高強度繊維からなる織布に樹脂を含浸またはラミネートしシート状にしたプリプレグ、または、前記高強度繊維を平行に引き揃えて、樹脂を含浸またはラミネートしてシート状にしたプリプレグを用い、積層成形した積層板であることを特徴とする、請求項１１に記載の複合防弾板。
前記積層板は、前記プリプレグを内部に含まれる高強度繊維の向きが互いに直交するようにして積層してなることを特徴とする、請求項１２に記載の複合防弾板。