(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
防護材を複数枚重ねて構成した防護構成材料であって、前記防護材は、合成樹脂製のシート状物又は繊維材料からなる布帛状物の少なくとも片側面に平均粒径が１０μｍ〜１７００μｍの範囲の硬質無機物粒子を固着させることによって構成されており、前記複数枚の防護材の内、少なくとも１つの防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径と、他の防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径とを異ならせてある、防護構成材料において、
前記平均粒径が異なる硬質無機物粒子の最も小さい平均粒径が１０μｍ〜１７０μｍの範囲であり、最も大きい平均粒径が２５０μｍ〜１７００μｍの範囲であることを特徴とする、防護構成材料。
【請求項２】
請求項１に記載の防護構成材料において、複数枚の防護材の内、一の防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径と、他の防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径とが同一のものがある、防護構成材料。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の防護構成材料において、前記硬質無機物粒子の材質のヌープ硬度が、少なくとも５００ｋｇｆ／ｍｍ2である、防護構成材料。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の防護構成材料において、前記合成樹脂製のシート状物又は繊維材料からなる布帛状物の引張り強度が、０.４ｋＮ／ｃｍ以上である、防護構成材料。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の防護構成材料において、前記繊維材料からなる布帛状物を、引張り強度が２２ｇ／ｄｔｅｘ以上の高強力繊維で構成した、防護構成材料。
【請求項６】
請求項５に記載の防護構成材料において、前記布帛状物を構成する高強力繊維がアラミド繊維である、防護構成材料。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の防護構成材料において、アラミド繊維材料にヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上で平均粒径が７０μｍ〜１５０μｍの範囲の硬質無機物粒子を固着させた第１防護材と、アラミド繊維材料にヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上で平均粒径が４００μｍ〜５００μｍの範囲の硬質無機物粒子を固着させた第２防護材とを備え、保護を受ける側からの視点で外側に第２防護材を配置し、第１防護材を第２防護材よりも内側に配置した、防護構成材料。
【請求項８】
請求項７に記載の防護構成材料において、前記第１防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径が９０μｍ〜１２０μｍの範囲であり、かつ硬質無機物粒子の固着量が１５０ｇ／ｍ2〜２００ｇ／ｍ2であり、更に硬質無機物粒子の主成分が炭化珪素、アルミナ、シリカ、ダイヤモンド、窒化珪素から選ばれた１種又は２種以上の成分からなる、防護構成材料。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の防護構成材料において、前記第２防護材の積層枚数が１〜５枚の範囲であり、かつ前記第１防護材の積層枚数を２〜２０枚の範囲に設定した、防護構成材料。
【請求項１０】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の防護構成材料と、引張り強度が２２ｇ／ｄｔｅｘ以上の高強力繊維を交絡させることなく、隙間なく引き揃えて直交配列させて積層した繊維配列シートと、を備えたことを特徴とする、防護構成材料。
【請求項１１】
請求項１０に記載の防護構成材料において、前記繊維配列シートを構成する高強力繊維が高分子量ポリエチレン繊維である、防護構成材料。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の防護構成材料において、前記構成に加えて、前記防護構成材料の保護の受ける側からの視点で内側に、圧力負荷が１００ＫＰａのときの圧縮率が３５％〜８５％の範囲内であるシート状物をさらに配置した、防護構成材料。
【請求項１３】
請求項１２に記載の防護構成材料において、前記シート状物が、繊維材料からなる不織布である、防護構成材料。
【請求項１４】
請求項１３に記載の防護構成材料において、不織布を構成する繊維が引張り強度が２２ｇ／ｄｔｅｘ以上の高強力繊維を主体成分とする、防護構成材料。
【請求項１５】
請求項１４に記載の防護構成材料において、前記不織布を構成する高強力繊維がアラミド繊維である、防護構成材料。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の防護構成材料を、衣料の全部に又は部分的に使用したことを特徴とする、防護衣料。
【請求項１７】
請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の防護構成材料を、物品の全部に又は部分的に使用したことを特徴とする、防護物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は斬り付け又は突き刺しから身体等を防御するための防護構成材料、防護衣料、及び防護物品に関し、さらに詳しくは、ナイフ、アイスピック等の鋭利な刃物、角の尖った凶器などから身体等を防護する、防護構成材料、防護衣料、及び防護物品に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
従来から刃物・銃弾などから身体を守るためにチタン合金などの金属板を用いた身体防護服などの防護衣料が知られている。防護衣料材料として、金属板を採用した構成では、身体を守る防御性という点については効果が高いが、金属板は重いため着心地、機動性に欠ける問題がある。
また、アラミド繊維や、高強度ポリエチレン繊維等の高強力繊維をエポキシ樹脂、ウレタン樹脂の熱可塑性又は熱硬化性の樹脂に含浸させて複合防護板としたものが提案されているが、これらの複合防護板は前記金属板に比べて重量が軽いという利点はあるものの、板状物であることに変わりなく、着心地、機動性に欠ける問題は依然として残る。さらに、これらの金属板、複合防護板は表面において刃が滑りやすく、また銃弾などは金属板等で跳ね返り、そばにいる他の人を傷つける惧れもある。
【０００３】
これらの板状防護材を用いる方法に対して、アラミド繊維、例えば、ケブラー（登録商標）などを用いて防護服等を作成することもなされている。ケブラーは板状防護材に比べて、柔軟性があり、比較的、機動性のある防護服を作ることができるが、所定の防弾性能を得るためには、積層枚数を増やさなければならないことから厚く重くなり、実用に耐えるものは装着性、機動性に欠ける問題がある。
また、上記ケブラーなどの高強度繊維のみを用いた防護衣料用材料などにおいては、銃弾に対する防護機能は比較的高いものの、ナイフ、アイスピック等の鋭利な刃物の斬り付け又は突き刺しに対しては弱く、十分な防護機能を発揮できないという問題がある。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、上記課題を解決できる、安価で実用的な防護構成材料、その防護構成材料を少なくとも一部に用いた防護衣料、防護物品を提供することにある。
具体的な目的の一例を示すと、以下の通りである。
(ａ)軽く、機動性が高く、かつ出刃包丁・アイスピックなどの鋭利な刃物、角の尖った凶器などに対しても十分な防護機能を備えた、防護構成材料、防護衣料及び防護物品を提供する。
(ｂ)軽く、機動性が高く、鋭利な刃物、角の尖った凶器に対しても高い防護機能を備え、かつ副次的な防弾性能を備えた、防護構成材料、防護衣料及び防護物品を提供する。なお、上記に記載した以外の発明の課題及びその解決手段は、後述する明細書内の記載において詳しく説明する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明を、下記記載の各発明に基づいて説明すると、例えば、次のように構成したものである。
第１発明の防護構成材料は、防護材を複数枚重ねて構成した防護構成材料であって、前記防護材は、合成樹脂製のシート状物又は繊維材料からなる布帛状物の少なくとも片側面に平均粒径が１０μｍ〜１７００μｍの範囲〔（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）で表現すれば、粒度が＃１２〜＃４００の範囲〕の硬質無機物粒子を固着させることによって構成されており、前記複数枚の防護材の内、少なくとも一枚の防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径と、他の防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径とを異ならせてある、防護構成材料において、前記平均粒径が異なる硬質無機物粒子の最も小さい平均粒径が１０μｍ〜１７０μｍ〔粒度が＃８０〜＃４００の範囲（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）〕の範囲であり、最も大きい平均粒径が２５０μｍ〜１７００μｍ〔粒度が＃１２〜＃６０の範囲（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）〕の範囲であることを特徴とする。
第２発明の防護構成材料は、第１発明において、複数枚の防護材の内、一の防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径と、他の防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径とが同一のものがあることを特徴とする。
【０００６】
第３発明の防護構成材料は、第１発明又は第２発明において、前記硬質無機物粒子の材質のヌープ硬度が、少なくとも５００ｋｇｆ／ｍｍ2（単位を代えて表現すると５ＧＰａ）であることを特徴とする。
第４発明の防護構成材料は、第１発明〜第３発明のいずれか１つに記載の発明において、前記合成樹脂製のシート状物又は繊維材料からなる布帛状物の引張り強度が、０.４ｋＮ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
【０００７】
第５発明の防護構成材料は、第１発明〜第４発明のいずれか１つに記載の発明において、前記繊維材料からなる布帛状物を、引張り強度が２２ｇ／ｄｔｅｘ以上の高強力繊維で構成したことを特徴とする。
第６発明の防護構成材料は、第５発明において、前記布帛状物を構成する高強力繊維がアラミド繊維であることを特徴とする。
第７発明の防護構成材料は、第１発明〜第６発明のいずれか１つに記載の発明において、アラミド繊維材料にヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2（５ＧＰａ）以上で平均粒径が７０μｍ〜１５０μｍの範囲〔粒度が＃１００〜＃２２０の範囲（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）〕の硬質無機物粒子を固着させた第１防護材と、アラミド繊維材料にヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上で平均粒径が４００μｍ〜５００μｍの範囲〔粒度が＃３０〜＃４６の範囲（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）〕の硬質無機物粒子を固着させた第２防護材とを備え、保護を受ける側からの視点で外側に第２防護材を配置し、第１防護材を第２防護材よりも内側に配置したことを特徴とする。
【０００８】
第８発明の防護構成材料は、第７発明において、前記第１防護材に固着された硬質無機物粒子の平均粒径が９０μｍ〜１２０μｍの範囲〔粒度が＃１２０〜＃１５０の範囲（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）〕であり、かつ硬質無機物粒子の固着量が１５０ｇ／ｍ2〜２００ｇ／ｍ2であり、更に硬質無機物粒子の主成分が炭化珪素、アルミナ、シリカ、ダイヤモンド、窒化珪素から選ばれた１種又は２種以上の成分からなることを特徴とする。
第９発明の防護構成材料は、第７発明又は第８発明において、前記第２防護材の積層枚数が１〜５枚の範囲であり、かつ前記第１防護材の積層枚数を２〜２０枚の範囲に設定したことを特徴とする。
【０００９】
第１０発明の防護構成材料は、第１発明〜第６発明のいずれか１つに記載の防護構成材料と、引張り強度が２２ｇ／ｄｔｅｘ以上の高強力繊維を交絡させることなく、隙間なく引き揃えて直交配列させて積層した繊維配列シートと、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
第１１発明の防護構成材料は、第１０発明において、前記繊維配列シートを構成する高強力繊維が高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴とする。
第１２発明の防護構成材料は、第１発明〜第１１発明のいずれか１つに記載の発明において、前記構成に加えて、前記防護構成材料の保護の受ける側からの視点で内側に、圧力負荷が１００ＫＰａのときの圧縮率が３５％〜８５％の範囲内であるシート状物をさらに配置したことを特徴とする。
第１３発明の防護構成材料は、第１２発明において、前記シート状物が、繊維材料からなる不織布である、ことを特徴とする。
【００１１】
第１４発明の防護構成材料は、第１３発明において、不織布を構成する繊維が引張り強度が２２ｇ／ｄｔｅｘ以上の高強力繊維を主体成分とすることを特徴とする。
第１５発明の防護構成材料は、第１４発明において、前記不織布を構成する高強力繊維がアラミド繊維であることを特徴とする。
第１６発明の防護衣料は、第１発明〜第１５発明のいずれか１つに記載の防護構成材料を、衣料の全部に又は部分的に使用したことを特徴とする。
第１７発明の防護物品は、第１発明〜第１５発明のいずれか１つに記載の防護構成材料を、物品の全部に又は部分的に使用したことを特徴とする。
前記防護構成材料の保護の受ける側からの視点で、前記第１防護材よりもさらに内側にアラミド繊維を用いたフェルトを配置するようにしてもよい。
なお、上記第１発明〜第１７発明において、論理的・物理的に組み合わせることができない構成を除き、必要に応じて第１発明〜第１７発明の各発明に他の発明を組み合わせて、新しい構成の発明を構成することができる。
【００１２】
上記第１発明〜第１７発明について、更に説明する。
第１発明において防護材を複数枚重ねて構成する場合は、一枚一枚の防護材が防護材面に直角（刃物等が突き刺さる方向）に対して別々に動ける状態で重ねることが好ましい。
第１発明において、繊維材料としては、例えば、全芳香族ポリアミド繊維材料が使用でき、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアミン、芳香族アミノカルボン酸等があり、全芳香族ポリアミド繊維材料の代表的なものとしては、アラミド繊維が例示できる。
第１発明における繊維材料とは織物や不織布などの繊維で構成されたものを言う。
前記第１発明〜第１７発明において粒子の大きさとは、平均的な粒子の大きさを言う。
第６発明において、アラミド繊維の引っ張り強度は、２２ｇ／ｄｔｅｘ以上なら高い方が好ましいが、一般的には、２２〜３０ｇ／ｄｔｅｘの範囲にあるものを使用することが多い。
【００１３】
次に、主に第７発明に関して、その内容を説明する。
前記第１防護材は、硬質無機物粒子を固着したアラミド繊維材料であり、硬質無機物粒子としては、炭化珪素、シリカ、酸化アルミニウム、炭化ホウ素、ガーネット、などのセラミック類を主成分とする粒子を採用することができる。例えば、好適な例としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や、炭化珪素（ＳｉＣなど）や、シリカ（ＳｉＯ2）等が例示できる。
【００１４】
硬質無機物粒子の存在により、銃弾、爆発物による破片、鋭利な刃物等を変形、磨耗させ、また、粒子の破砕や脱落により衝撃エネルギーを吸収し、分散させることにより、銃弾及び刃物の貫通能力を低下させることができる。また、第１防護材の粒子の大きさは防刃機能及び柔軟性の関係により、７０μｍ〜１５０μｍの範囲であることが好ましく、９０μｍ〜１２０μｍであることがより好ましく、さらに９５μｍ〜１０５μｍであることがより好ましい。
粒子の大きさは大きすぎると、重く、曲がりにくくなり、装着性が低下するとともに、アラミド繊維表面に隙間なく均一に塗布することが難しく、突き刺し時において、粒子と粒子の隙間から刃物が通りやすくなる傾向がある。逆に、粒子の大きさが小さくなりすぎると、衝撃エネルギーの吸収の効果が低下して、刃物が通りやすくなる。
【００１５】
粒子の固着量は、防護服が許容する重量等によっても変わるが、硬質無機物粒子として、炭化珪素粒子（ＳｉＣなど）を採用した場合は、１５０ｇ／ｍ2〜２００ｇ／ｍ2の範囲、好ましくは、１６０ｇ／ｍ2〜１８０ｇ／ｍ2の範囲に設定される。また、第１防護材に採用する硬質無機物粒子のヌープ硬度としては、５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上、好ましくは８００ｋｇｆ／ｍｍ2以上であることが良い。
【００１６】
アラミド繊維材料に炭化珪素粒子などの硬質無機物粒子を含有させる方法は、通常、一般に使用される方法が使用できる。例えば、ポリアミド繊維にアクリル系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂などの接着剤を、コーティング法などの公知の方法で、アラミド繊維等の片面又は両面に接着層を形成した後、シリコン粒子を塗装、静電塗装して、必要により乾燥処理を施すことにより製造される。また、アラミド繊維材料の内部に前記粒子を含浸させた状態で固定することにより、アラミド繊維材料に粒子を固着させても良い。なお、水性のアクリル系接着剤を用いると、良好な固着性を備えた第１防護材を製造できる。
【００１７】
前記第２防護材を構成する硬質無機物粒子としては、前記第１防護材と同様のセラミック類を主成分とする粒子を採用することができ、例えば、第２防護材の好適な例としては、炭化珪素粒子やシリカが例示できる。
第２防護材に使用する硬質無機物粒子のヌープ硬度も第１防護材と同様に、５００ｋｇｆ／ｍｍ2以上、好ましくは８００ｋｇｆ／ｍｍ2以上であることが好ましい。硬質無機物粒子の平均粒径は、上述の通り、斬り付け防止機能を高めるために４００μｍ〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
【００１８】
アラミド繊維材料に硬質無機物粒子を含有させる方法は、上述したような一般に使用される方法が使用できる。  また、第７発明において、第２防護材の硬質無機物粒子として炭化珪素（ＳｉＣ）を使用し、その粒子の大きさ範囲を４００μｍ〜５００μｍとし、粒子の固着量を４００ｇ／ｍ2〜７００ｇ／ｍ2、好ましくは５５０ｇ／ｍ2〜６７０ｇ／ｍ2の範囲としたものを採用することもできる。
第１７発明の防護物品としては、防護を目的として作られた鞄、盾、各種パネル、手袋、靴などの各種物品が含まれる。
【００１９】
【作用及び効果】
第１発明であれば、前記複数枚の防護材の内、少なくとも１つの防護材に固着された硬質無機物粒子の大きさと、他の防護材に固着された硬質無機物粒子の大きさとを異ならせてあることにより、同じ粒子の大きさの硬質無機物粒子が固着された防護材のみを重ねる構成よりも、刃物の種類や、刃物による斬り付け、突き刺し等の複数の殺傷動作に対して全体としての防護機能を向上させることができる。これは、相対的に粒子の大きな硬質無機物粒子が固着された防護材と、相対的に粒子の小さな硬質無機物粒子が固着された防護材とを比較すると、刃物の種類や、斬り付け、突き刺し等の複数の殺傷行為に対する防護程度がそれぞれ異なってくるためである。このように刃物等の種類や、複数の殺傷行為に対する防護機能が異なっている複数の防護材を防護構成材料内に持つことにより、どのような先の尖った凶器を用い、かつどのような殺傷行為で襲われるか分からない場合であっても、防護構成材料の全体としての防護性、安全性を高めることができる。さらに、前記平均粒径が異なる硬質無機物粒子の最も小さい平均粒径を１０μｍ〜１７０μｍの範囲とすることにより、柔軟性を備えた防護材を含んだ防護構成材料を提供でき、また、最も大きい平均粒径が２５０μｍ〜１７００μｍの範囲とすることにより、刃物などの通り抜けに対して高い防護性を備えた防護材を含んだ防護構成材料を提供できる。
【００２０】
第２発明であれば、複数枚の防護材には、一の防護材に固着された硬質無機物粒子と比べて、その粒子の大きさが同一の硬質無機物粒子を固着させた他の防護材を含んでいるので、結果的に、刃物などに対する同じ防護機能を有する防護材を複数枚、有していることになるので、目的とする防護機能を特に強化した防護構成材料を提供することができる。
【００２１】
第７発明であれば、採用する第１防護材の粒子、第２防護材の粒子の組において、第２防護材の粒子の大きさを第１防護材の粒子の大きさより大きく設定し、さらに、上記各防護材の粒子の大きさを上記各範囲に設定することにより、鋭利な刃物による斬り付け、突き刺しに対して防護機能を向上させることができるとともに機動性、装着性を良好に保持できる。
これは、粒子の大きな第２防護材がより外側に存在しているので、出刃包丁などの斬り付けに対して、刃物に大きな硬質無機質粒子が衝突し、アラミド繊維に刃物が直接に接触することを抑制するのではないかと考えられる。
本発明者が行った実験では、平均粒径が４００μｍ〜５００μｍの範囲であると、刃物の斬り付けによって繊維材料が切り裂かれることが少なくなった。
また、粒子が上記第２防護材の粒子大きさ範囲を超えて大きくなりすぎると、粒子間の隙間面積が大きくなり、突き刺しの場合、粒子の隙間から刃物の先端が突き抜けてしまう不都合が生じる。また、上記範囲を超えて粒子が大きくなりすぎると、粒子と繊維材料の接触面が小さくなり、粒子固着強度が低下するので斬り付けに対して十分な防御性を発揮することが難しくなる。
【００２２】
また、第２防護材に比べて小さい粒子を含有させた第１防護材は、第２防護材と同様に刃物の進入を防止するために設けられるものであることは変わりはないが、平均粒径を７０μｍ〜１５０μｍの範囲に設定することにより、鋭利な刃物の突き刺しに対して、大きな抵抗を示すことができる。これは、粒子の大きさが小さいことにより、粒子間の隙間から刃物の先端が貫通する惧れがなくなるためであり、また、粒子が小さいことにより第１防護材の柔軟性が高いので、第２防護材を貫通した刃物の先端が第１防護材に当たるときに、第１防護材が刃物を包みこむように変形することにより、突き刺し力の係る時間を長く、かつ突き刺し力を受け止める防護服の変形幅を大きくすることにより、突き刺しの衝撃力が第１防護材を貫通する力に変換されることを抑制することができるためと予想される。第１防護材の貫通防止機能は第１防護材を複数枚、一枚一枚が別々に動ける状態で重ねた場合に、さらに効果が高まる。
【００２３】
また、第１防護材は、第２防護材に比べて柔軟性、動きやすさに優れているので、第１防護材を多数枚数設けても、身体防護具の装着性、機動性を損なうことがない。
このように刃物の斬り付けに対する防護機能の高い、平均粒径４００μｍ〜５００μｍの範囲の第２防護材を保護を受ける側からの視点で外側に配置し、突き刺しに対する防護機能の高い、平均粒径７０μｍ〜１５０μｍの範囲の第１防護材を内側に配置することにより、軽く、機動性が高く、かつ出刃包丁・アイスピックなどの鋭利な刃物などに対しても十分な防護機能を備えた身体防護服を提供することができる。
【００２４】
第８発明であれば、前記第１防護材の平均粒径を上記範囲とした、炭化珪素などの前述の硬質無機物粒子を用いることにより、柔軟性を確保しつつ少ない必要枚数で、鋭利な刃物に対して高い防護性を備えることができる。
第９発明であれば、第２防護材を積層する枚数を１枚〜５枚の範囲とすることにより、上記範囲の大きな粒子を用いても、身体防護服のある程度の柔軟性、機動性を備えたままで前記した防刃性能を高く維持できる。また、第１防護材を重ねる枚数を２枚〜２０枚の範囲に設定したことにより、前述した第１防護材の突き刺し力の係る時間を長く、かつ突き刺し力を受け止める防護服の変形幅を大きくする効果を増大させ、第２防護材を突破した刃先が身体まで達することを抑制することができる。
【００２５】
第１０発明又は第１１発明であれば、前記防護構成材料に加えて繊維配列シートを備えることにより、防刃性能を向上させることができる。その理由は、最外層近傍でなく内層に配されていて直接、切創や貫通が及ぶか完了するまでの運動エネルギー吸収能量が多いためである。
【００２６】
第１２発明であれば、圧力負荷が１００ＫＰａのときの圧縮率が３５％〜８５％の範囲内であるシート状物をさらに配置したことにより、防護構成材料を刃物で突き刺した時の突き刺し方向における変形（圧縮）を大きくでき、突き刺しによる衝撃エネルギーの幾分かを防護構成材料に吸収させることができる。したがって、刃物などの先端に当接する硬質無機物粒子に集中するエネルギーは小さくなり硬質無機物粒子が破壊されににくくなり、突き刺した刃物がその粒子が固着されている防護材を突破する可能性を低くすることができる。
第１３発明であれば、前記シート状物として繊維材料からなる不織布を採用することにより、前記高い圧縮率を達成しやすくなる利点がある。
第１６発明であれば、鋭利な刃物、角の尖った凶器などに対しても十分な防護機能を備えた、身体防護服などの防護衣料を提供できる。
第１７発明であれば、鋭利な刃物、角の尖った凶器などに対しても十分な防護機能を備えた防護物品を提供できる。
【００２７】
【実施の形態】
以下、上記発明の実施の形態について説明する。
本発明の防護構成材料は、そのベース材料に合成樹脂シート状物、または繊維材料からなる布帛状物を使用する。この合成樹脂シート状物とは、合成樹脂をシート状に成形加工したものであり、合成樹脂の種類は特に限定されない。また、成形加工方法も溶融押し出し延伸法やラミネート法、射出成形法、あるいは繊維をシート状に絡ませて交絡点を接合して網目構造としたものが例示され、その他、公知の方法が任意に採用できる。また、繊維材料からなる布帛状物とは、繊維から構成される織編物、不織布などが例示され、かかる繊維材料には、ポリエステル、ナイロン、アラミドなどの有機高分子材料のみならず、金属繊維、セラミック繊維等の無機材料が使用されてもよい。これらの布帛状物は、公知の方法を任意に採用して作成される。
【００２８】
また、本発明で用いられる合成樹脂シート状物、または繊維材料からなる布帛状物の引張強度は０.４ｋＮ／ｃｍ以上、さらには１.２ｋＮ／ｃｍ以上であることが好ましい。０.４ｋＮ／ｃｍ未満の場合には、刃物等を突き刺した場合に切れ目が発生しやすく、裂け目となって刃物の通り道が生じやすい傾向にある。さらに繊維材料からなる布帛の場合には、経、緯方向の引張強度が０.４ｋＮ／ｃｍ以上であることに加えて、布帛を構成する繊維の少なくとも５０ｗｔ％が、引張強度が１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のいわゆる高強力繊維であることがもっとも好ましい。高強力繊維を用いる場合には、高い防御性能を、さらに軽量かつ厚さが薄いもので得ることができる。高強力繊維の構成比が５０ｗｔ％未満の場合や、繊維の引張強度が１８ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合には、高強力繊維の寄与効果が少なくなる傾向にある。高強力繊維の例としては、アラミド繊維、ポリベンジルオキサイド（ＰＢＯ）繊維、高密度ポリエチレン繊維、ポリイミダゾール繊維などが挙げられ、なかでもアラミド繊維が好ましい。アラミド繊維としては、芳香族ジカルボン酸／芳香族ジアミン、芳香族アミノカルボン酸等の全芳香族ポリアミドからなる繊維またはこれらに第３成分を共重合せしめた共重合体からなる繊維などが挙げられる。
【００２９】
本発明で用いられる硬質無機物粒子は、その材質のヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2（５ＧＰａ）以上のもので、例えば、ダイヤ、アルミナ、ガーネットまたは炭化珪素などのセラミックを主成分とする粒子などが挙げられる。好ましくはヌープ硬度が１０００ｋｇｆ／ｍｍ2（１０ＧＰａ）以上、さらに好ましくは１５００ｋｇｆ／ｍｍ2（１５ＧＰａ）以上の粒子である。このヌープ硬度が５００ｋｇｆ／ｍｍ2（５ＧＰａ）より小さい場合には、突き刺す刃物類の材質によっては、突き刺す刃物類との接触の際に硬質無機物粒子自体が容易に破壊してしまい、突き刺し刃物類に与えるダメージが不充分で、結果として十分な防護性能を得にくい傾向にある。
さらに、このような硬質無機物粒子は、エッジ（角）を持ってる方が刃物突き刺しの際に刃物との接触抵抗が大となるため好ましく、そのため該硬質無機物粒子は、粉砕粒であることが球状粒であるものより好ましい。このような硬質無機物粒子の好適な例としては、研磨材料として用いられる砥粒を挙げることができる。
【００３０】
また、本発明の防護構成材料は、その少なくとも片側面において、粒度が＃１２〜＃４００（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）である硬質無機物粒子が固着されている。粒度が＃１２よりも小さく、即ち粒径がより大きい場合には、布帛状物に固着させにくく、また接着剤を増やすなどしてうまく固着させたとしても、得られる防護構成材料は硬く、重いものとなる。粒度が＃４００より大きく、即ち、粒径が小さい場合には、硬質無機物粒子が突き刺し刃物類と接触した際に、突き刺し刃物類に与えるダメージが小さい。
最も大きい硬質無機物粒子の粒度は＃１２〜＃６０（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）、好ましくは＃２０〜＃４０であり、最も小さい粒度は最も大きいそれよりも細かく且つ＃８０〜＃４００（ＪＩＳ  Ｒ  ６００１）の範囲、好ましくは＃１５０〜＃３６０である。また、第３の粒度のものを含む場合、その粒度は最も大きいもののそれより小さく、最も小さいもののそれより大きいことが必須である。これらは、硬質無機物粒子が固着された材料および合成樹脂シート状物の使用する、或いは製造する立場等からの要求に応じた積層重量、厚さの中で任意に積層することが可能である。
【００３１】
このような硬質無機粒子は、前記シート状物の少なくとも片側面に固着される。固着方法としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂あるいはウレタン樹脂などの接着剤を布帛に塗布し、次いで硬質無機粒子をその接着剤の塗布された面に吹き付けたり、または静電誘導で吸い付けたりして散布した後、例えば、熱などで前述の接着剤を固めればよく、特に限定されるものではない。また、繊維材料からなる布帛の場合には、必要ならば、接着剤を塗布する前に、目止め処理を行って接着剤の裏抜け防止を行っても良い。
また、本発明において、突き刺し時の身体への打撲などの悪影響を低減する目的で衝撃吸収能力のある素材を併用しても良い。これにより、身体への打撲が軽減されるだけではなく、当該防護材料の防護能力を幾分高める場合もある。
【００３２】
【実施例】
以下、主に上記第１発明〜第６発明及び第１２発明〜第１７発明に関する実施例について説明する。
図８は実施例１〜実施例１０、比較例Ａ、比較例Ｂの各防護構成材料の構成例、およびその実験結果を示す図である。（１）防護構成材料の内容
パラ系アラミド繊維（帝人株式会社製、テクノーラ、引張強度２５ｃＮ／ｄｔｅｘ）からなる紡績糸で作成した織物（目付：３６０ｇ／ｍ2、厚み：０.９ｍｍ、引張強度１.４６ｋＮ／ｃｍ）を用い、これにドクターナイフによってウレタン溶液（大日本インキ株式会社製、溶剤系ウレタン「クリスボンＡＤ−８６５ＨＶ」、固型分濃度５０重量％）を乾燥後のコート量が２００ｇ／ｍ2になるようにコーティングして、硬質無機物材料を付着させた後、１２０℃で１５分間乾燥器に入れて溶剤を除去した。これを測定するのに適当な大きさにカットした。
硬質無機物材料はその粒度を１サンプルにつき１種類用いるようにして１〜３種類作成した。これらを積層し、場合によっては衝撃吸収材を最下層に加えた（実施例２、実施例３参照）。
この防護構成材料を下記の評価方法によって評価し、その結果を図８の最下行に示した。
なお、図８中の実施例１のＴＮ織物※1、実施例２のＴＮ※2、実施例３のαゲル※3は、下記に示すとおりである。
ＴＮ織物※1：帝人株式会社製  高強力高弾性率繊維「テクノーラ」からなる紡績糸織物
ＴＮ※2：帝人株式会社製  高強力高弾性率繊維「テクノーラ」からなるフェルト
αゲル※3：株式会社シーゲル製のシート状ゲル「αゲル」
【００３３】
（２）防護性能の評価方法
粘土層（縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ×高さ１０ｃｍ、工作用油粘土：文房堂製、桂印油土）の上面を平坦にし、その上にサンプル生地を置く。そして、垂直に立てて固定した２本のガイド柱によって定位置に落下するようにした錘の先端にアイスピック（高久産業株式会社製）又は出刃包丁（株式会社マサヒロ製）を、刃先が下向きになるように錘の重量を調節する。サンプルを３枚積層してその上面と出刃包丁の刃先の間隔が１００ｃｍとなるようにして錘ごと出刃包丁を自由落下させる。
防護性能は、アイスピックまたは出刃包丁の刃先がサンプルの裏面から突き出た長さ（Ｌ）と下の粘土が凹んだ深さ（Ｄ）を測定し（単位：ｍｍ）、ともに値が小さいほうがより防護性能が高いと判断する（○、△、×の３段階評価）。
但し、Ｌが５ｍｍ以上の値のとき、Ｄがいくら小さくても防護性能は低い（判定×）と判断する。Ｌが５ｍｍより小さい場合に限り、Ｄの値により１０ｍｍ未満を○（合格）、１０ｍｍ〜２０ｍｍの間を△（合格）、２０ｍｍを超えると×（不合格）と判定する。そして、総合判定はアイスピック又は出刃包丁の評価の悪い方で行う。なお、出刃包丁は試験毎に取り替えた。また、積層重量は、５.０ｋｇ／ｍ2以上５.５ｋｇ／ｍ2未満として、各実施例および比較例の性能比較を行った。
【００３４】
（３）実験結果の考察
図８の実験結果により、以下のことが推察できる。
1.  実施例１の第一層の粒子（＃４０）が大きく、第二層の粒子（＃１５０）が小さい標準的構成であれば実用上十分な防刃性能が得られる。
2.  第２実施例、第３実施例は、前記第１２発明〜第１５発明の概念に含まれる構成であり、ＴＮ、αゲルなどを設けることにより、防刃性能を更に高めることができる。
3.  実施例４は実施例１の第一層と第二層を逆に配置したものであるが、実施例１と遜色ない防刃性能を確保することができる。
4.  実施例５は第一層の粒度は変えずに、第二層の粒度を大きいもの（＃８０）を採用した構成であるが、実施例１と比較すると、若干、防刃性能が低下していることが分かる。粒度の違う硬質無機物粒子を固着した防護材を重ねる効果を証明していると言える。
【００３５】
5.  実施例６は第一層の粒度をかなり大きなもの（＃１６）を採用した構成であるが、この程度の大きさであれば、実用上問題はないと言える。
6.  比較例Ａは第一層の粒度を極めて大きなもの（＃１０）を採用した構成であるが、防刃性能が実用上、問題のあるレベルまで低下している。実施例６と比較例Ａを比べることにより、硬質無機物粒子の大きさの上限の程度が判明する。
7.  実施例７は第一層の粒度は変えずに、第二層の粒度をかなり小さいもの（＃３６０）を採用した構成であるが、この程度の大きさであれば、実用上問題はないと言える。
8.  比較例Ｂは第一層の粒度は変えずに、第二層の粒度を極めて小さいもの（＃４４０）を採用した構成であるが、防刃性能が実用上、問題のあるレベルまで低下している。実施例７と比較例Ｂを比べることにより、硬質無機物粒子の大きさの下限の程度が判明する。
9.  実施例８、実施例９、実施例１０は、無機物粒子をα―アルミナから代えた構成を示したもので、ヌープ硬度がある程度の大きさがあれば、実用上、問題がないが、実施例１０で示されるように、ヌープ硬度が１.５５と低いＣａＦ2のようなものであると、実用上十分な防刃性能を得ることが難しくなる。
【００３６】
（第７発明に関する実施例）
以下、主に上記第７発明〜第１１発明に関する実施例について説明する。
（１）第１防護材の作成
パラ系アラミド繊維（デュポン社製、ケブラー［登録商標］やアコーディス社製（又は帝人製）、トワロン［登録商標］）からなる繊維糸を用いて織物（例えば、ケブラー、品番Ａ７０４Ｆ、８４０デニール）を作り、その織物にドクターナイフによって、アクリル系樹脂を均一にコーティングし、１００μｍの炭化珪素粒子を固着量１７０ｇ／ｍ2となるように均一に付着させ、高温の乾燥機内に入れてサンプルを作成した。このサンプルを測定するのに適した大きさにカットして、所定枚数、積層してサンプルを構成した。
炭化珪素粒子を固着させた後の第１防護材の重量は、３８０ｇ／ｍ2、その厚さは、０.５ｍｍであった。
【００３７】
（２）第２防護材の作成
パラ系アラミド繊維（帝人株式会社製、テクノーラ［登録商標］）からなる繊維糸を用いて織物を作り、その織物にドクターナイフによって、水性のアクリル系樹脂を均一にコーティングし、硬質無機質粒子として４５０μｍの炭化珪素粒子を６２０ｇ／ｍ2となるように均一に付着させ、高温の乾燥機内に入れて防護性測定サンプルを作成した。このサンプルを測定するのに適した大きさにカットして、所定枚数、積層してサンプルを構成した。
上記のようにして製造される第２防護材としては、帝人株式会社製、ルーブルストーン（品番ＭＳ０１００＃３６）を採用した。炭化珪素粒子を固着させた後の第２防護材の重量は、１０７４ｇ／ｍ2、その厚さは、１.５ｍｍであった。
【００３８】
（３）繊維配列シートの用意
超高分子量ポリエチレンを用いた繊維配列シートとしては、東洋紡株式会社のダイニーマ（登録商標）の（品番ＵＤ−ＳＢ２又はＵＤ−ＳＢ３）を使用した。繊維配列シートの重量は、１５０ｇ／ｍ2、そのシートの厚さは、０.２１ｍｍであった。
【００３９】
（４）全芳香族ポリアミド繊維を用いたフェルトの用意
帝人株式会社製、テクノーラ［登録商標］の（品番ＥＦ０４００又はＥＦ０６００）を使用した。テクノーラ（ＥＦ０４００）の重量は、４００ｇ／ｍ2、そのシートの厚さは、２.３ｍｍであり、テクノーラ（ＥＦ０６００）の重量は、６００ｇ／ｍ2、そのシートの厚さは、３.７ｍｍであった。
【００４０】
（５）防護性性能評価
人体に相当する粘土層の上面にサンプルを置き、引張圧縮試験機のロードセルの下部にアイスピック又は出刃包丁を下向きに固定する。そして、所定のクロスヘッド速度で圧縮動作を開始させ、成人男性が体重を乗せて体当たりしたときのエネルギーである２５Ｊ（ジュール）の衝撃をかけてアイスピック又は出刃包丁によりサンプルを突き刺した。そして、サンプルから突出するアイスピック又は出刃包丁の突出長さ（ｍｍ）と、粘土層に形成される凹部の深さ（ｍｍ）を測定した。
通常、身体防刃服における突き刺しに対しては、突出長さが５ｍｍ以下であれば、十分な防御性があると判断されている。
【００４１】
（６）実験結果
図２は、第２防護材、第１防護材、繊維配列シート、フェルトの単位面積当たりの重量（ｇ／ｍ2）と各部材の厚さ（ｍｍ）のデータを示す。
図３は外側から第２防護材、第１防護材、フェルトを配列したサンプル１〜サンプル４の具体的な積層枚数と、それらサンプル１〜サンプル４のアイスピック、出刃包丁の突き刺しに対応する実験結果を表にしたものである。なお、図１（Ａ）にサンプル１の構成を示す。サンプル１は、外側から第２防護材２（ルーブルストーン）を１枚、第１防護材１を７枚、フェルト３（ＥＦ０６００）を１枚配列した構成である。
【００４２】
図４及び図５はサンプル５〜サンプル１１の実験結果を示した図であり、これらのサンプル５〜サンプル１１は全て、少なくとも第１防護材と繊維配列シートを備えた構成である。サンプル６、サンプル１０は第１防護材と繊維配列シートのみで構成してあり、サンプル５、サンプル８は第１防護材、繊維配列シート及び第２防護材（ルーブルストーン）で構成してあり、サンプル７、サンプル１１は第１防護材、繊維配列シート及びフェルトで構成してあり、サンプル９は第２防護材、第１防護材、繊維配列シート及びフェルトを含んで構成してある。
図１（Ｂ）はサンプル６の構成、即ち、第１防護材１を９枚、繊維配列シート４を２０枚重ねた構成を示している。
なお、サンプル６，７，１０及び１１は参考例である。
【００４３】
図３〜図５に示すように、サンプル１〜サンプル１１の実験結果は全て、出刃包丁・アイスピック共に、その突出長さは、５ｍｍ以下の範囲であり、粘土の凹部も２０ｍｍ以下の衝撃の少ない範囲であり、実用上、十分な防刃機能を備えた身体防護服を提供できた。
図６及び図７は本実施例に対する比較例を示したもので、図６は、アラミド繊維（ケブラー、品番Ａ７１３Ｆ）、繊維配列シート、フェルトの単位面積当たりの重量（ｇ／ｍ2）と各部材の厚さ（ｍｍ）のデータを示し、図７は比較例の実験結果を示す。
図７の比較例１はアラミド繊維（ケブラー）９枚とフェルト１枚の構成、比較例２はアラミド繊維１０枚とフェルト１枚の構成、比較例３は繊維配列シート２０枚の構成、比較例４は繊維配列シート２５枚の構成を示す。比較例１〜比較例４を上記と同じ条件のアイスピック、出刃包丁などの突き刺し実験を行ったところ、出刃包丁、アイスピック共に３６ｍｍ〜６３ｍｍの突出量があり、刃先が完全に貫通してしまった。粘土に対して刃先が入ってしまうので粘土凹み量は３ｍｍ以下の小さい値になっている。
【００４４】
サンプル１〜サンプル１１からも分かるように、本実施例の身体防護服であれば、各サンプル構成例において積層重量が４.０ｋｇ／ｍ2〜７.０ｋｇ／ｍ2程度の軽いものであり、積層厚さが８.０ｍｍ〜１１ｍｍの非常に薄いものであるにものかかわらず、成人男子が体ごとぶつかった衝撃である２５Ｊの突き刺し力に対して、実用上、十分な防御性を発揮できることが確認できた。
なお、サンプル１〜サンプル１１に対する、刃物の斬り付けに対する防御性については、成人男子３人が実際に刃物を持って斬り付ける実験を行ったところ、第２防護材を備えたサンプル１〜サンプル５、サンプル８、サンプル９については、実用上十分な斬り付け防護機能を備えることが判明した。
また、第２防護材を備えていないサンプル６、サンプル７、サンプル１０、サンプル１１については第１防護材を９枚以上とすることにより、斬り付けに対しても十分な防護機能を発揮できることが実験により判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（Ａ）は、本実施形態に係る身体防護服サンプルの構成を示す模式的な縦断面図である。図１（Ｂ）は、参考例に係る身体防護服サンプルの構成を示す模式的な縦断面図である。
【図２】  図２は、本実施例に係る、第２防護材、第１防護材、繊維配列シート、フェルトの単位面積当たりの重量（ｇ／ｍ2）と各部材の厚さ（ｍｍ）のデータを示す図である。
【図３】  図３は、本実施例のサンプル１〜サンプル４の実験結果を示す図である。
【図４】  図４は、本実施例のサンプル５・８及び参考例のサンプル６・７の実験結果を示す図である。
【図５】  図５は、本実施例のサンプル９及び参考例のサンプル１０・１１の実験結果を示す図である。
【図６】  図６は、比較例に係るアラミド繊維、繊維配列シート、フェルトの単位面積当たりの重量（ｇ／ｍ2）と各部材の厚さ（ｍｍ）のデータを示す図である。
【図７】  図７は、比較例１〜比較例４の実験結果を示す図である。
【図８】  図８は実施例１〜実施例１０、比較例Ａ、比較例Ｂの各防護構成材料の構成例、およびその実験結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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