JP6220058B2

JP6220058B2 - 防弾素材

Info

Publication number: JP6220058B2
Application number: JP2016519441A
Authority: JP
Inventors: ジョンハキム; チャンボイ
Original assignee: コーロンインダストリーズインク
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: TR201809552T4; CN105452551A; CN105452551B; KR101575397B1; WO2014200276A2; JP2016526652A; US20160116257A1; EP3009546A4; EP3009546B1; WO2014200276A3; EP3009546A2; KR20140145012A

Description

本発明は、防弾素材に係り、より具体的には、相対的に軽量かつ柔らかいので優れた着用感を有すると共に、高い防弾性能及び後面変形特性を有する防弾素材に関する。

防弾製品は、弾丸や砲弾から人体を保護するための製品であって、優れた防弾性能と共に良い着用感が要求される。しかし、防弾性能の向上のためには防弾製品の着用感が、ある程度犧牲となることが一般的であった。逆に、防弾製品の着用感の向上は防弾性能の低下を引き起こすことが一般的であった。

防弾製品の軽量化及び防弾性能の向上のために一方向性織物（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆａｂｒｉｃｓ）を用いることが公知となっている。

一方、特許文献１（米国公開特許公報第ＵＳ２０１１／０２１９９４３号）は、防弾性能を向上させるために、高強度繊維の織物及び高強度繊維の一方向性織物をいずれも含む複合生地を提案している。前記公報は、複合生地の織物がマトリックス樹脂でコーティングされないことが好ましく、もしコーティングされるときは、一方向性織物のマトリックス樹脂と同一又は類似の化学構造を有するマトリックス樹脂でコーティングされることが好ましいと教示しており（公報の段落［００５４］参照）、織物及び一方向性織物をいずれも含む防弾製品が、一方向性織物のみを含む防弾製品に比べてさらに優れた防弾性能を有するだけでなく、弾丸の衝突による後面変形をさらに減少させることができると説明している（公報の段落［００５４］参照）。

たとえ、前記公報によって提案された複合生地が優れた防弾特性を示してはいるが、後面変形特性（ａｎｔｉ−ｔｒａｕｍａ）の面で依然として改善しなければならない余地が残っている。

このような理由で、防弾素材の後面変形特性の向上のためにポリプロピレンフィルムを素材の後面に接着させる方法が提案されている。しかし、ポリプロピレンフィルムの特有のごわごわした（ｒｉｇｉｄ）特性のため、ポリプロピレンフィルムが接着した防弾素材で製造される防弾服の着用感が良くないという問題があった。

米国公開特許公報第ＵＳ２０１１／０２１９９４３号

したがって、本発明は、上記のような関連技術の制限及び欠点に起因する問題点を防止することができる防弾素材に関する。

本発明の一観点は、相対的に軽量かつ柔らかいので優れた着用感を有すると共に、高い防弾性能及び後面変形特性を有する防弾素材を提供することである。

本発明の更に他の特徴及び利点は、以下に記述されており、部分的にはそのような技術から自明となる。または、本発明の実施を通じて本発明の更に他の特徴及び利点が理解されるであろう。本発明の目的及び他の利点は、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲で特定された構造によって実現され、達成される。

上記のような利点を達成するために、そして、本発明の目的によって、弾丸が衝突する前面及びその反対側の後面を有する防弾素材であって、前記前面側に位置した複数の第１繊維層（ｆｉｂｒｏｕｓｌａｙｅｒｓ）；及び第２繊維層を含み、前記第１繊維層は、それぞれ、１１ｇ／ｄｅｎｉｅｒ以上の強度（ｔｅｎａｃｉｔｙ）及び２００ｇ／ｄｅｎｉｅｒ以上の引張弾性率（ｔｅｎｓｉｌｅｍｏｄｕｌｕｓ）を有する高強度繊維のネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋｏｆｈｉｇｈ−ｓｔｒｅｎｇｔｈｆｉｂｅｒｓ）を含み、前記第２繊維層は炭素繊維のネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ）を含むことを特徴とする防弾素材が提供される。

上記のような一般的な記述及び以下の詳細な説明はいずれも、本発明を例示又は説明するためのものに過ぎず、特許請求の範囲の発明に対するより詳細な説明を提供するためのものと理解しなければならない。

本発明の防弾素材は、相対的に軽量であるにもかかわらず、弾丸の衝突による後面変形が著しく減少するだけでなく、相対的に柔らかい特性によって、それから製造される防弾服は優れた着用感を有する。

本発明の他の効果は、それに関連する技術的構成と共に以下に詳細に記述される。

添付の図面は、本発明の理解を助け、本明細書の一部を構成するためのもので、本発明の実施例を例示し、発明の詳細な説明と共に本発明の原理を説明する。
本発明の第１の実施例に係る防弾素材の断面図である。本発明の第２の実施例に係る防弾素材の断面図である。本発明の第３の実施例に係る防弾素材の断面図である。本発明の第４の実施例に係る防弾素材の断面図である。

以下では、本発明の防弾素材の実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

以下に説明される本発明の実施例は、本発明の理解を助けるための例に過ぎないもので、本発明の権利範囲を制限せず、本発明の技術的思想及び範囲を逸脱しない範囲内で本発明の様々な変更及び変形が可能であるということは当業者にとって自明である。したがって、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明、及びその均等物の範囲内に含まれる変更及び変形を全て含む。

本明細書で使用される用語、「高強度繊維」は、１１ｇ／ｄｅｎｉｅｒ以上の強度（ｔｅｎａｃｉｔｙ）、及び２００ｇ／ｄｅｎｉｅｒ以上の引張弾性率（ｔｅｎｓｉｌｅｍｏｄｕｌｕｓ）を有する繊維を意味する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る防弾素材の断面図である。

図１に例示されたように、本発明の第１の実施例に係る防弾素材１００は、弾丸が衝突する前面ＦＳ、及びその反対側の後面ＢＳを有する。防弾素材１００は、前面ＦＳ側に位置した複数の第１繊維層１１０、及び前記第１繊維層１１０に隣接する第２繊維層１２０を含む。

防弾素材１００は、防弾服の軽量化の要求を満足させる面密度、例えば、３〜６．８ｋｇ／ｍ^２の面密度を有するために、適切な枚数の第１繊維層１１０及び第２繊維層１２０を含む。本発明の第１の実施例によると、防弾素材１００は、１０〜３２枚（ｐｌｉｅｓ）の第１繊維層１１０及び１枚の第２繊維層１２０を含む。

前面ＦＳ側に位置した第１繊維層１１０は、１１ｇ／ｄｅｎｉｅｒ以上の強度及び２００ｇ／ｄｅｎｉｅｒ以上の引張弾性率を有する高強度繊維のネットワークを含む。前記高強度繊維は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）繊維またはアラミド（ａｒａｍｉｄ）繊維であってもよい。

本発明の第１の実施例によると、前記高強度繊維のネットワークは、アラミド繊維を経糸及び緯糸として含むアラミド織物（ａｒａｍｉｄｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）である。前記織物のそれぞれは、１５０〜５００ｇ／ｍ^２の面密度を有する。前記面密度が１５０ｇ／ｍ^２未満であると、織物に隙間が存在し得るため、防弾性能の低下を引き起こすことがある。一方、前記面密度が５００ｇ／ｍ^２を超えるように製織することは、生産効率の低下を引き起こす。

一方、アラミド繊維は水分に脆弱であるので、時間が経過するにつれて、その防弾性能が低下するという問題が発生し得る。このような問題点を解決するために、第１繊維層１１０のアラミド織物は、フルオロカーボン、架橋剤及び硬度−強化樹脂（ｈａｒｄｎｅｓｓ−ｅｎｈａｎｃｉｎｇｒｅｓｉｎ）を含む撥水剤でコーティングされていてもよい。

フルオロカーボンは、第１繊維層１１０に撥水性を付与する役割を果たす。フルオロカーボンとして、ヒドロキシル化ペルフルオロアルキルエチルアクリレートコポリマー（ｈｙｄｒｏｘｙｌａｔｅｄｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）を使用することができる。

一方、苛酷な環境下でまたは長期間使用後には、フルオロカーボンのような撥水剤成分が高強度繊維のネットワークから除去され、それにより、水分による高強度繊維の物性の脆化及び防弾性能の急激な低下がもたらされる。したがって、高強度繊維とフルオロカーボンとの結合を強化させるために、前記撥水剤は、フルオロカーボン以外に架橋剤、例えば、トルエンジイソシアネートまたはメチレンジフェニルジイソシアネートのようなイソシアネート系化合物をさらに含むことができる。

また、防弾素材１００の後面変形を抑制するために、前記撥水剤は、ポリビニルアセテートのような硬度−強化樹脂（ｈａｒｄｎｅｓｓ−ｅｎｈａｎｃｉｎｇｒｅｓｉｎ）をさらに含むことができる。

選択的に、前記撥水剤は、気泡除去のための消泡剤（例えば、ジプロピレングリコール）及びエマルジョン安定剤（例えば、リンゴ酸）をさらに含むことができる。この場合、前記撥水剤は、０．５〜１０重量％のフルオロカーボン、０．５〜１０重量％の硬度−強化樹脂、０．５〜５重量％の架橋剤、０．１〜２重量％の消泡剤、０．１〜２重量％のエマルジョン安定剤、及び７３〜９８．３重量％の水を含むことができる。

フルオロカーボンの含量が０．５重量％未満の場合、所望の撥水性を期待しにくく、その含量が１０重量％を超える場合、撥水性の増加は大きくなく、防弾素材１００の柔軟性がむしろ低下することがある。

硬度−強化樹脂の含量が０．５重量％未満の場合、防弾素材１００の後面変形特性の向上がほとんどなく、その含量が１０重量％を超える場合、防弾素材１００の柔軟性が低下してしまい、それから製造された防弾服の着用感が大きく低下する。

架橋剤の含量が０．５重量％未満の場合には、所望の水準の撥水性の維持が難しく、その含量が５重量％を超える場合には、それ以上の効果が得られず、製造コストのみ上昇するという問題がある。

前記撥水剤を高強度繊維のネットワーク上に加えるための方法として、パディング、コーティング、浸漬、噴霧、ブラッシング、またはフィルム−コーティングなどの方法を用いることができる。撥水剤が前記ネットワーク上に加えられた後には、１２０〜２００℃で１５〜１５０秒間熱処理工程を行うことができる。

選択的に、前記第１繊維層１１０の高強度繊維のネットワークは、一方向に配列された多数の超高分子量ポリエチレン繊維及び／又はアラミド繊維を含むことができ、前記高強度繊維のネットワークは、ポリウレタン樹脂を含む組成物でコーティングされ得る。それぞれの第１繊維層１１１，１１２，１１３内で高強度繊維は実質的に平行に一方向に配列（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙｏｒｉｅｎｔｅｄ）されている。ポリウレタン樹脂を含む組成物で前記第１繊維層１１１，１１２，１１３の高強度繊維がコーティングされることによって、高強度繊維の配列が維持され得る。前記組成物は、スプレー方式を用いて前記高強度繊維に噴射されたり、フィルムの形態で前記高強度繊維に加えられてもよい。互いに隣接する第１繊維層１１１，１１２の高強度繊維が約９０°の角度をなすように、前記隣接する第１繊維層１１１，１１２が交差接合し（ｃｒｏｓｓ−ｐｌｉｅｄ）得る。交差接合された第１繊維層１１１，１１２は、１つの一方向性織物（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆａｂｒｉｃ）を形成する。

選択的に、前記一方向性織物は、一方向に配列された超高密度ポリエチレン繊維またはアラミド繊維をそれぞれ含む４つの繊維層で構成され得る。この場合、４つの前記繊維層は、それらの高強度繊維の回転角度が０°／９０°／０°／９０°になるように交差接合し得る。

防弾素材１００の後面ＢＳ側に位置した第２繊維層１２０は炭素繊維のネットワークを含む。前記炭素繊維のネットワークは、炭素紡績糸（ｃａｒｂｏｎｓｐｕｎｙａｒｎ）を経糸及び緯糸として含む織物であってもよい。

前記第２繊維層１２０は、１１０〜４８０ｇ／ｍ^２の面密度を有する。面密度が１１０ｇ／ｍ^２未満であると、第２繊維層１２０に空隙が存在し得るため、防弾性能の低下を引き起こすことがある。一方、前記面密度が４８０ｇ／ｍ^２を超えるように第２繊維層１２０が製造される場合、防弾素材１００の軽量化を阻害したり、防弾性能の低下（防弾素材の面密度を適正な水準に合わせるために第１繊維層の数を減少させる場合）を招くことがある。

防弾素材１００が、その前面ＦＳで弾丸による物理的衝撃を受ける場合、防弾素材１００の前面ＦＳが局部的に変形し、前記前面ＦＳの変形が防弾素材１００の後面ＢＳまで拡散することで、許容安全離隔距離を超える後面変形が発生し得る。防弾素材１００の後面変形が深刻な場合、着用者に致命的な損傷を与えることがある。

本発明によれば、防弾素材１００の後面ＢＳ側に位置した第２繊維層１２０の炭素繊維ネットワークは、衝撃吸収力がほぼゼロに近いため、弾丸の衝突による衝撃を受ける場合、壊れながら衝撃を周囲に分散させ、その結果、防弾素材１００の後面変形特性を向上させることができる。また、前記炭素繊維のネットワークは、防弾素材１００の後面変形特性の向上のために、従来提案されていたポリプロピレンフィルムなどのごわごわした素材に比べて相対的に柔らかい特性を有するので、ポリプロピレンフィルムに比べてより優れた着用感を防弾服に提供することができる。

選択的に、前記炭素繊維のネットワークは、フェノール樹脂及びポリビニルブチラール樹脂を含む組成物でコーティングされ得る。具体的に、前記組成物は、２０〜７０重量％のフェノール樹脂、２０〜７０重量％のポリビニルブチラール樹脂、及び１〜１０重量％の可塑剤を含むことができる。前記可塑剤は、フタル酸ジオクチル（ｄｉｏｃｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＤＯＰ）、アジピン酸ジオクチル（ｄｉｏｃｔｙｌａｄｉｐａｔｅ：ＤＯＡ）、リン酸トリクレジル（ｔｒｉｃｒｅｓｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ：ＴＣＰ）、またはフタル酸ジイソノニル（ｄｉｉｓｏｎｏｎｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＤＩＮＰ）であってもよい。前記組成物のフェノール樹脂は、第２繊維層１２０の硬度をより一層向上させ、前記ポリビニルブチラール樹脂は、第１繊維層１１３と第２繊維層１２０との接着力を向上させる。

前記炭素繊維のネットワークを前記組成物でコーティングする方法の例としては、前記ネットワークを前記組成物が含まれた溶液に浸漬する方法、及び前記組成物をフィルムの形態で前記炭素繊維のネットワークにラミネートする方法がある。

まず、浸漬方法について説明すると、炭素繊維のネットワークを溶媒（例えば、メタノール）で希釈された組成物に１０〜６０分間ディッピングする。炭素繊維のネットワーク全体が前記組成物で均一に含浸され得るように、前記ディッピング工程を数回繰り返すことができる。次いで、乾燥工程を通じて、前記ディッピング工程による前記希釈溶媒を除去する。選択的に、前記乾燥工程の前に、前記組成物で含浸された炭素繊維のネットワークをスクイーズするステップをさらに行うことができる。前記スクイージング工程は、加圧ローラを用いて連続的に行われるか、または加圧板を用いて非連続的に行われてもよい。

ラミネーティング方法について説明すると、前記組成物を用いてポリマーフィルムを形成する。本発明の一実施例によれば、前記炭素繊維のネットワークは、１００〜４００ｇ／ｍ^２の面密度を有し、前記炭素繊維のネットワークに対する前記組成物の重量比が１０〜２０％になるようにするための面密度及び厚さを有するように前記ポリマーフィルムが形成される。次いで、炭素繊維のネットワークの一面上に前記ポリマーフィルムをラミネートする。すなわち、前記炭素繊維のネットワークの一面上に前記ポリマーフィルムを載せるステップ、前記ポリマーフィルムが載せられた炭素繊維のネットワークを２０〜６０°Ｃで１〜７分間乾燥させるステップ、及び１００〜１３０°Ｃで前記炭素繊維のネットワーク及び高分子フィルムに圧力を加えるステップを順次行う。前記乾燥工程は、チャンバーなどを用いて連続的に行うことができる。この場合、前記ポリマーフィルムが載せられた炭素繊維のネットワークが、２０〜６０°Ｃに維持されるチャンバーを４〜２０ｍ／分の速度で通過するようにすることができる。乾燥温度が２０°Ｃ未満である場合、乾燥が円滑に行われず、一方、前記乾燥温度が６０°Ｃを超える場合、前記ポリマーフィルムの組成物が硬化することによって第１繊維層１１３との接着力が低下することがある。前記加圧工程は、加熱した加圧ローラを用いて連続的に行われるか、または加圧板を用いて非連続的に行われてもよい。

まず、前記組成物がコーティングされた炭素繊維のネットワーク、すなわち、第２繊維層１２０を１つの第１繊維層１１３と共に高温及び高圧のプレスを通過させることによって、１つの複合シートを形成する。次いで、この複合シートを残りの第１繊維層１１１，１１２と、例えば、ダイヤモンドステッチング方法により互いに結合させる。

選択的に、前記コーティング工程及び前記複合シート形成工程が同時に行われてもよい。すなわち、前記ポリマーフィルムを前記炭素繊維のネットワークと第１繊維層１１３との間に挿入し、これらを、約５０°Ｃに維持されるチャンバーを通過させた後、約１６０°Ｃで加熱されたローラを用いて加圧することによって、第１繊維層１１３と第２繊維層１２０との複合シートを形成することができる。

以下では、図２を参照して、本発明の第２の実施例に係る防弾素材を説明する。

図２に例示されたように、本発明の第２の実施例による防弾素材２００は、前面ＦＳ側に位置した複数の第１繊維層２１０、前記第１繊維層２１０に隣接する第２繊維層２２０、及び後面ＢＳ側に位置した第３繊維層２３０を含む。すなわち、前記第２繊維層２２０は、前記第１繊維層２１０と第３繊維層２３０との間に位置する。

本発明の第２の実施例によれば、前記第１及び第３繊維層２１０，２３０は、高強度繊維のネットワークとしてアラミド織物を含む。前記アラミド織物は、フルオロカーボン、架橋剤、及び硬度−強化樹脂を含む撥水剤でコーティングされていてもよく、前記架橋剤はイソシアネート系化合物であり、前記硬度−強化樹脂はポリビニルアセテートである。

一方、前記第２繊維層２２０は炭素繊維のネットワークを含む。前記炭素繊維のネットワークは、炭素紡績糸を経糸及び緯糸として含む織物であり得、フェノール樹脂及びポリビニルブチラール樹脂を含む組成物でコーティングされていてもよい。

前記防弾素材２００は、防弾服の軽量化の要求を満足させる面密度、例えば、３〜６．８ｋｇ／ｍ^２の面密度を有するために、第１〜第３繊維層２１０，２２０，２３０を適切な枚数の組み合わせで含む。

前記組成物がコーティングされた炭素繊維のネットワーク、すなわち、第２繊維層２２０を第３繊維層２３０と共に高温及び高圧のプレスを通過させることによって、１つの複合シートを形成した後、この複合シートを第１繊維層２１０と、例えば、ダイヤモンドステッチング方法によって図２に示された積層順に結合させることができる。

選択的に、前記コーティング工程及び前記複合シート形成工程が同時に行われてもよい。すなわち、前記組成物のポリマーフィルムを前記炭素繊維のネットワークと第３繊維層２３０との間に挿入し、これらを、約５０°Ｃに維持されたチャンバーを通過させた後、約１６０°Ｃで加熱されたローラを用いて加圧することによって、第２繊維層２２０と第３繊維層２３０との複合シートを形成することができる。

以下では、図３を参照して、本発明の第３の実施例に係る防弾素材を説明する。

図３に例示されたように、本発明の第３の実施例による防弾素材３００は、前面ＦＳ側に位置した複数の第１繊維層３１０、前記第１繊維層３１０に隣接する第２繊維層３２０、後面ＢＳ側に位置した第３繊維層３３０、及び前記第２繊維層３２０と前記第３繊維層３３０との間の第４繊維層３４０を含む。

本発明の第３の実施例によれば、前記第１及び第４繊維層３１０，３４０は、高強度繊維のネットワークとしてアラミド織物を含む。前記アラミド織物は、フルオロカーボン、架橋剤、及び硬度−強化樹脂を含む撥水剤でコーティングされていてもよく、前記架橋剤はイソシアネート系化合物であり、前記硬度−強化樹脂はポリビニルアセテートである。

一方、前記第２及び第３繊維層３２０，３３０は炭素繊維のネットワークを含む。前記炭素繊維のネットワークは、炭素紡績糸を経糸及び緯糸として含む織物であり得、フェノール樹脂及びポリビニルブチラール樹脂を含む組成物でコーティングされていてもよい。

前記防弾素材３００は、防弾服の軽量化の要求を満足させる面密度、例えば、３〜６．８ｋｇ／ｍ^２の面密度を有するために、第１〜第４繊維層３１０，３２０，３３０，３４０を適切な枚数の組み合わせで含む。第１〜第４繊維層３１０，３２０，３３０，３４０は、ダイヤモンドステッチングなどのような方法によって互いに結合される。

第１〜第４繊維層３１０，３２０，３３０，３４０の積層／結合方法は、上述した第１及び第２の実施例とほぼ同一である。すなわち、１つの第１繊維層３１３と第２繊維層３２０との複合シート、及び第３繊維層３３０と第４繊維層３４０との複合シートをそれぞれ形成した後、この複合シートを残りの第１繊維層３１１，３１２と共に図３に示された方式で積層した後、ダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合させることができる。

また、前記第２及び第３繊維層３２０，３３０をそれぞれ構成する前記炭素繊維ネットワークに対する前記組成物のコーティング工程が、前記複合シートのそれぞれの形成工程と同時に行われてもよい。

以下では、図４を参照して、本発明の第４の実施例に係る防弾素材を説明する。

図４に例示されたように、本発明の第４の実施例による防弾素材４００は、前面ＦＳ側に位置した複数の第１繊維層４１０、後面ＢＳ側に位置した第２繊維層４２０、前記第１繊維層４１０と前記第２繊維層４２０との間に位置した第３及び第４繊維層４３１，４３２を含む。

本発明の第４の実施例によれば、前記第１繊維層４１０は、高強度繊維のネットワークとしてアラミド織物を含む。前記アラミド織物は、フルオロカーボン、架橋剤、及び硬度−強化樹脂を含む撥水剤でコーティングされていてもよく、前記架橋剤はイソシアネート系化合物であり、前記硬度−強化樹脂はポリビニルアセテートである。

防弾素材４００の後面ＢＳ側の前記第２繊維層４２０は炭素繊維のネットワークを含む。前記炭素繊維のネットワークは、炭素紡績糸を経糸及び緯糸として含む織物であり得、フェノール樹脂及びポリビニルブチラール樹脂を含む組成物でコーティングされていてもよい。

前記第３及び第４繊維層４３１，４３２のそれぞれは、一方向に配列された多数の高強度繊維、例えば、超高分子量ポリエチレン繊維またはアラミド繊維を含む。前記第３及び第４繊維層４３１，４３２の高強度繊維は、ポリウレタン樹脂を含む組成物でコーティングされることによって高強度繊維の配列が維持され得る。前記組成物は、スプレー方式を用いて前記高強度繊維に噴射されたり、フィルムの形態で前記高強度繊維に加えられてもよい。互いに隣接する第３及び第４繊維層４３１，４３２は、約９０°の角度をなすように交差接合されることによって、１つの一方向性織物４３０を形成する。

まず、前記組成物がコーティングされた炭素繊維のネットワーク、すなわち、第２繊維層４２０を前記一方向性織物４３０と共に高温及び高圧のプレスを通過させることによって、１つの複合シートを形成する。この複合シートを第１繊維層４１０と、図４に示したように積層した後、例えば、ダイヤモンドステッチング方法によって互いに結合させる。

選択的に、前記コーティング工程及び前記複合シート形成工程が同時に行われてもよい。すなわち、前記組成物を含むポリマーフィルムを前記炭素繊維のネットワークと一方向性織物４３０との間に挿入し、これらを、約５０°Ｃに維持されるチャンバーを通過させた後、約１６０°Ｃで加熱されたローラを用いて加圧することによって、一方向性織物４３０と第２繊維層４２０との複合シートを形成することができる。

選択的に、前記複合シートと前記第１繊維層４１０との間に１つ以上の一方向性織物が含まれてもよい。

図示していないが、前記一方向性織物４３０と第２繊維層４２０との間に１つの第１繊維層、すなわち、アラミド織物がさらに含まれてもよい。この場合、前記第２繊維層４２０と前記アラミド織物の複合シートが、上述した方法を用いて先に製造された後、前記第１繊維層４１０及び一方向性織物４３０と共にダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合され得る。

第４の実施例による防弾素材４００は、前面ＦＳ側に位置した複数の第１繊維層４１０、後面ＢＳ側に位置した第２繊維層４２０、前記第１繊維層４１０と前記第２繊維層４２０との間に位置した第３及び第４繊維層４３１，４３２を含む。

以上で説明したように、本発明の防弾素材１００，２００，３００，４００は、後面ＢＳ側または後面ＢＳの付近に、炭素繊維のネットワークを含む繊維層を含むことによって、弾丸の衝突による衝撃を周囲に分散させることができ、その結果、防弾素材１００，２００，３００，４００の後面変形特性を向上させることができる。

また、前記炭素繊維のネットワークは、後面変形特性の向上のために従来提案されていたポリプロピレンフィルムなどのごわごわした素材に比べて相対的に柔らかいので、ポリプロピレンフィルムに比べてより優れた着用感を防弾服に提供することができる。

以下、実施例及び比較例を通じて本発明を具体的に説明する。ただし、下記の実施例は、本発明の理解を助けるためのものに過ぎず、本発明の権利範囲が制限されてはならない。

＜アラミド織物の製造＞

製造例１

８４０ｄｅｎｉｅｒの繊度を有するアラミド繊維（コーロンインダストリー株式会社、ヘラクロン（登録商標）ＨＦ１００）を経糸及び緯糸として用いて平織を行うことによって、アラミド織物を製造した。前記アラミド織物の経糸密度及び緯糸密度は、それぞれ１０５本／ｃｍであった。前記織物を、約６０°Ｃで、Ｎａ_２ＣＯ_３を含む精練剤で処理し、水洗及び乾燥させた。

次いで、精練処理された前記織物を撥水剤に浸漬させた。前記撥水剤は、３重量％のヒドロキシル化ペルフルオロアルキルエチルアクリレートコポリマー、３重量％のポリビニルアセテート、３重量％のトルエンジイソシアネート、０．３重量％のジプロピレングリコール、０．３重量％のリンゴ酸、及び９０．４重量％の水を含む。撥水剤が含浸された織物を約１６０°Ｃで６０秒間熱処理することによって、アラミド織物を完成した。前記アラミド織物は２００ｇ／ｍ^２の面密度を有する。

＜炭素紡績糸織物を含む複合シートの製造＞

製造例２

４００ｄｅｎｉｅｒの繊度を有する炭素紡績糸を経糸及び緯糸として用いて平織を行うことによって、炭素紡績糸織物を製造した。前記炭素紡績糸織物の経糸密度及び緯糸密度は、それぞれ１７３本／ｃｍであった。

次いで、４８重量％のフェノール樹脂、４８重量％のポリビニルブチラール樹脂、及び４重量％のフタル酸ジオクチル（ｄｉｏｃｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＤＯＰ）を含むポリマーフィルムを、前記炭素紡績糸織物と、製造例１で製造したアラミド織物との間に入れた状態で、約５０°Ｃに維持されるチャンバーを通過させた後、約１６０°Ｃで加熱されたローラを用いて加圧することによって、炭素紡績糸織物を含む複合シートを完成した。前記炭素紡績糸織物を含む複合シートは、３８０ｇ／ｍ^２の面密度を有する。

製造例３

前述した製造例２に例示されたものと同様の方法で、１６０ｇ／ｍ^２の面密度を有する炭素紡績糸織物を製造した。

＜超高分子量ポリエチレン一方向性織物の製造＞

製造例４

１５００ｄｅｎｉｅｒの繊度を有する超高分子量ポリエチレン繊維［ディー・エス・エム（ＤＳＭ）社、Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標）］の束を、共通平面上で実質的に一方向に整列した後、接着剤をスプレー方式でコーティングすることによって、第１及び第２繊維層をそれぞれ製造した。次いで、前記第１及び第２繊維層を約９０°の角度で交差接合することによって、超高分子量ポリエチレン一方向性織物を完成した。前記超高分子量ポリエチレン一方向性織物は１４０ｇ／ｍ^２の面密度を有する。

＜実施例＞

実施例１

製造例１を通じて製造されたアラミド織物３０枚、及び製造例２を通じて製造された炭素紡績糸織物を含む複合シート１枚を、図１に示したように順次積層した後、ダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合させることによって、防弾素材を完成した。防弾素材全体の面密度は６．３８ｋｇ／ｍ^２であった。

実施例２

製造例１を通じて製造されたアラミド織物２８枚、製造例２を通じて製造された炭素紡績糸織物を含む複合シート２枚を、図３に示したように順次積層した後、ダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合させることによって、防弾素材を完成した。防弾素材全体の面密度は６．３６ｋｇ／ｍ^２であった。

実施例３

製造例１を通じて製造されたアラミド織物２６枚、製造例２を通じて製造された炭素紡績糸織物を含む複合シート３枚を順次積層した後、ダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合させることによって、防弾素材を完成した。防弾素材全体の面密度は６．３４ｋｇ／ｍ^２であった。

実施例４

製造例１を通じて製造されたアラミド織物２３枚、製造例４を通じて製造された超高分子量ポリエチレン一方向性織物１０枚、及び製造例２を通じて製造された炭素紡績糸織物を含む複合シート１枚を順次積層した後、ダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合させることによって、防弾素材を完成した。防弾素材全体の面密度は６．３８ｋｇ／ｍ^２であった。

実施例５

製造例１を通じて製造されたアラミド織物３１枚、及び製造例３を通じて製造された炭素紡績糸織物１枚を順次積層した後、ダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合させることによって、防弾素材を完成した。防弾素材全体の面密度は６．３６ｋｇ／ｍ^２であった。

＜比較例＞

比較例１

製造例１を通じて製造されたアラミド織物３２枚のみを積層した後、ダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合させることによって、防弾素材を完成した。防弾素材全体の面密度は６．４ｋｇ／ｍ^２であった。

比較例２

製造例４を通じて製造された超高分子量エチレン一方向性織物３６枚のみを積層した後、ダイヤモンドステッチング方法を用いて互いに結合させることによって、防弾素材を完成した。防弾素材全体の面密度は５．０４ｋｇ／ｍ^２であった。

比較例３

上記の比較例１によって得られた防弾素材の一面上に、１００ｇ／ｍ^２の面密度を有するポリプロピレンフィルムを接着させた。

前記実施例及び比較例によって製造された防弾素材のそれぞれの防弾性能及び後面変形特性、そして、前記製造例を通じてそれぞれ製造された防弾材の着用感を、次の方法でそれぞれ測定し、その結果を下記の表１及び表２に示す。

防弾性能（Ｖ _５０）及び後面変形の測定

防弾素材の破片に対する防弾性能の程度を間接的に示す平均速度（Ｖ_５０）（ｍ／ｓ）は、ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａで規定された模擬破片弾（ｆｒａｇｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｅｄｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓ：ＦＳＰ）を用いて、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆで規定されたテスト方法によって測定された。後面変形は、ＮＩＪ０１０１．０６バージョンＬｅｖｅｌ IIIＡに適用されている４４ＭＡＧ．弾丸を用いて測定した。

着用感（ｓｏｆｔｎｅｓｓ）の測定

着用感の尺度として、個別防弾材のごわごわした程度（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を意味する剛軟度を測定した。「Ｃｉｒｃｕｌａｒｂｅｎｄｔｅｓｔ」という測定方法がＡＳＴＭＤ４０３２−９４に基づいて行われた。

Claims

弾丸が衝突する前面及びその反対側の後面を有する防弾素材であって、
前記前面側に位置した複数の第１繊維層（ｆｉｂｒｏｕｓｌａｙｅｒｓ）と、
第２繊維層とを含み、
前記第１繊維層は、それぞれ、１１ｇ／ｄｅｎｉｅｒ以上の強度（ｔｅｎａｃｉｔｙ）及び２００ｇ／ｄｅｎｉｅｒ以上の引張弾性率（ｔｅｎｓｉｌｅｍｏｄｕｌｕｓ）を有する高強度繊維のネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋｏｆｈｉｇｈ−ｓｔｒｅｎｇｔｈｆｉｂｅｒｓ）を含み、
前記第２繊維層は、炭素繊維のネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓ）を含み、
前記炭素繊維のネットワークは、炭素紡績糸（ｃａｒｂｏｎｓｐｕｎｙａｒｎ）を経糸及び緯糸として含む織物であり、
前記炭素繊維のネットワークは、フェノール樹脂及びポリビニルブチラール樹脂を含む組成物でコーティングされており、
前記組成物は、２０〜７０重量％のフェノール樹脂、２０〜７０重量％のポリビニルブチラール樹脂、及び１〜１０重量％の可塑剤を含む、
ことを特徴とする、防弾素材。
前記高強度繊維のネットワークは、アラミド繊維を経糸及び緯糸として含む織物（ａｒａｍｉｄｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）であることを特徴とする、請求項１に記載の防弾素材。
前記高強度繊維のネットワークは、フルオロカーボン、架橋剤及び硬度−強化樹脂（ｈａｒｄｎｅｓｓ−ｅｎｈａｎｃｉｎｇｒｅｓｉｎ）を含む撥水剤でコーティングされており、
前記架橋剤はイソシアネート系化合物であり、
前記硬度−強化樹脂はポリビニルアセテートであることを特徴とする、請求項２に記載の防弾素材。
前記高強度繊維のネットワークは、一方向に配列された多数の超高分子量ポリエチレン繊維を含むことを特徴とする、請求項１に記載の防弾素材。
前記高強度繊維のネットワークは、ポリウレタン樹脂を含む組成物でコーティングされていることを特徴とする、請求項４に記載の防弾素材。
前記第２繊維層は、前記後面に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の防弾素材。
前記後面に位置した第３繊維層をさらに含み、
前記第３繊維層はアラミド織物を含み、
前記第２繊維層は、前記第１繊維層と前記第３繊維層との間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の防弾素材。
前記高強度繊維のネットワークはアラミド織物であり、
前記第１及び第３繊維層の前記アラミド織物は、フルオロカーボン、架橋剤及び硬度−強化樹脂を含む撥水剤でコーティングされており、前記架橋剤はイソシアネート系化合物であり、前記硬度−強化樹脂はポリビニルアセテートであることを特徴とする、請求項７に記載の防弾素材。
前記後面に位置した第３繊維層と、
前記第２繊維層と前記第３繊維層との間の第４繊維層とをさらに含み、
前記第３繊維層は炭素繊維のネットワークを含み、
前記第４繊維層はアラミド織物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の防弾素材。
前記高強度繊維のネットワークはアラミド織物であり、
前記第１及び第４繊維層の前記アラミド織物は、フルオロカーボン、架橋剤及び硬度−強化樹脂を含む撥水剤でコーティングされており、前記架橋剤はイソシアネート系化合物であり、前記硬度−強化樹脂はポリビニルアセテートであり、
前記第３繊維層の前記炭素繊維のネットワークは、フェノール樹脂及びポリビニルブチラール樹脂を含む組成物でコーティングされていることを特徴とする、請求項９に記載の防弾素材。
前記第１繊維層と前記第２繊維層との間に位置した第３及び第４繊維層をさらに含み、
前記第１繊維層の前記高強度繊維のネットワークはアラミド織物であり、
前記第３及び第４繊維層は、一方向に配列された多数の超高分子量ポリエチレン繊維を含み、互いに交差接合されたことを特徴とする、請求項１に記載の防弾素材。
前記アラミド織物は、フルオロカーボン、架橋剤及び硬度−強化樹脂を含む撥水剤でコーティングされており、前記架橋剤はイソシアネート系化合物であり、前記硬度−強化樹脂はポリビニルアセテートであり、
前記超高分子量ポリエチレン繊維は、ポリウレタン樹脂を含む組成物でコーティングされていることを特徴とする、請求項１１に記載の防弾素材。