(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
数種類の高強度繊維布帛を多層積層してなる防護衣料において、
強度３５ｇ／ｄ以上、引張弾性率１２００ｇ／ｄ以上のポリベンザゾール繊維からなる高強度繊維布帛を、少なくとも５０重量％含んでおり、該高強度繊維布帛が撥水加工がされていることを特徴とする防護衣料。
【請求項２】
強度３５ｇ／ｄ以上、引張弾性率１２００ｇ／ｄ以上のポリベンザゾール繊維からなる高強度繊維布帛を用いた防護衣料において、
ポリベンザゾール繊維布帛が、撥水加工されていることを特徴とする防護衣料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防護衣料に関するもので、より詳しくは軽量でかつ高レベルのエネルギーを持つ弾を防弾できる防護衣料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高強度繊維布帛の積層物を用いた防護衣料は従来より知られており、その繊維材料として、アラミド繊維を用いたもの（例えば、特開昭５２−４６７００公報、特開昭５７−２０７７９９公報など参照）、高強力ポリエチレン繊維を用いたもの（例えば、特開昭５８−１８０６３５公報、特開昭６２−１３５３５８公報など参照）等数多く提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、銃弾に対する防御に関する関心が高まり、より脅威の高レベルのエネルギーを持つ弾を発射する銃器に対する防護衣料の要求が高くなっている。
これに対して、従来より使用されているアラミド繊維では、耐弾性能を上げるために積層枚数を増すことが必要であり、そのため重量が著しく増加して、防護衣料として常用し難いものとなっている。
【０００４】
高強度ポリエチレン繊維の場合には、アラミド繊維より耐弾性能は優れているが、耐弾性能をあげるためには積層枚数を増さねばならないという点ではアラミド繊維と同様に重量増の問題が生じ、さらに融点が低いため、耐熱性という点から高レベルでの耐弾性能は十分とはいえない。
【０００５】
本発明は、前記の問題点を解決することを技術的課題とし、防護衣料を装着した場合に支障なく動くことができ、体力の劣る女性でも使用できるような軽量でかつ高耐弾性能を持つ防護衣料を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記技術的課題を解決するため、防護衣料は、数種類の高強度繊維布帛を多層積層してなる防護衣料において、強度３５ｇ／ｄ以上、引張弾性率１２００ｇ／ｄ以上のポリベンザゾール繊維からなる高強度繊維布帛を少なくとも５０重量％含んでおり、前記ポリベンザゾール繊維布帛が、繊度２００〜１２００ｄのフイラメント糸からなる目付が１５０ｇ／ｍ2 〜３００ｇ／ｍ2 の布帛であって、ポリベンザゾール繊維布帛に積層する高強度繊維布帛が高強度ポリエチレン繊維布帛であり、ポリベンザゾール繊維布帛を被弾側とし、その内側（身体側）に積層されていることを特徴とする。
【０００７】
防護衣料の１実施形態として、数種類の高強度繊維布帛を多層積層してなる防護衣料において、強度３５ｇ／ｄ以上、引張弾性率１２００ｇ／ｄ以上のポリベンザゾール繊維からなる高強度繊維布帛を、少なくとも５０重量％含んでおり、該高強度繊維布帛が撥水加工がされていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ここでいうポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾール（ＰＢＺ）ポリマーから紡糸される繊維をいう。
ポリベンザゾール（ＰＢＺ）ポリマーとは、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）ホモポリマー、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）ホモポリマー及びそれらＰＢＯ、ＰＢＴのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマーをいう。
【０００９】
ここで、ポリベンゾオキサゾールホモポリマー、ポリベンゾチアゾールホモポリマー、及びそれらのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマーは、例えば、Wolfe らの「Liquid Crystalline Polymer Compositions, Process and Products」U.S.Patent 4,703,103 （October 27, 1987）、「Liquid Crystalline Polymer Compositions, Process and Products」U.S.Patent 4,533,692（August 6, 1985）、「Liquid Crystalline Poly（2,6-Benzothiazole） Compositions, Process and Products」U.S.Patent 4,533,724（August 6, 1985）、「Liquid Crystalline Polymer Compositions, Process and Products」 U.S.Patent 4,533,693（August 6, 1985）、Evers の「Thermooxidatively Stable Articulated P-Benzobisoxazole and P-Benzobisthiazole Polymers」U.S.Patent 4,359,567（November 16, 1982）、 Tsaiらの「Method for making Heterocyclic Block Copolymer」U.S.Patent 4,578,432（March 25, 1986）などに記載されている。
【００１０】
ＰＢＺポリマーに含まれる構造単位としては、好ましくはライオトロピック液晶ポリマーから選択され、ポリマーの繰り返し単位は、下記化学式１に記載されているような構造式（ａ）〜（ｈ）を有している。
【００１１】
【化１】
0003698219.tif 000002
【００１２】
本発明のＰＢＺポリマーは、好ましくは本質的に構造式（ａ）〜（ｈ）から選択される繰り返し単位からなり、さらに好ましくは本質的に構造式（ａ）〜（ｃ）から選択された繰り返し単位からなる。
【００１３】
ＰＢＺポリマーのドープを形成するための好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解しうる非酸化性の酸が含まれる。
好適な酸溶媒の例としては、ポリリン酸、メタンスルホン酸及び高濃度の硫酸あるいはそれらの混合物があげられる。好適な溶媒は、ポリリン酸及びメタンスルホン酸である。また、最も好ましい溶媒は、ポリリン酸である。
【００１４】
溶液のポリマー濃度は、好ましくは少なくとも約７重量％であり、さらに好ましくは少なくとも１０重量％、最も好ましくは少なくとも１４重量％である。
最大濃度は、例えば、ポリマーの溶解性やドープ粘度といった実際上の取扱い性により限定される。それらの限界要因のために、ポリマー濃度は通常では２０重量％を越えることはない。
【００１５】
好適なポリマーやコポリマーあるいはドープは、公知の手法により合成される。  例えば、Wolfe らの U.S.Patent 4,533,693（August 6, 1985）、Sybert らのU.S.Patent 4,772,678（September 20, 1988）、Harris の U.S.Patent 4,847,350（July 11, 1989）にみられる。
ＰＢＺポリマーは、Gregory らの U.S.Patent 5,089,591（February 18, 1992）に記載されているよう、脱水性の酸溶媒中での比較的高温、高剪断条件下において、高反応速度での高分子量化が可能であり、ポリマーの極限粘度は、２５℃メタンスルホン酸を測定溶媒として、少なくとも１０ｄｌ／ｇ以上で２０〜７０ｄｌ／ｇであることが好ましい。
【００１６】
前記ＰＢＴポリマーは、溶液紡糸法により紡糸され、繊維として強度３５〜７０ｇ／ｄ、引張弾性率１２００〜５０００ｇ／ｄのポリベンザゾール繊維が得られた。
紡糸された繊維は、加撚することにより繊度が２００〜１５００ｄのフイラメント糸とされ、該糸によって布帛が製造される。
なお、フィラメント１本当たりの繊度は、耐弾性能の観点から１〜１０ｄが好ましい。
【００１７】
本発明で使用されるポリベンザゾール繊維布帛は、編物、織物、不織布などどのような形態で使用されてもよいが、織物であるとそれぞれの繊維が経緯一方向に配列するため繊維の性能が発揮されやすく、本発明の目的である高耐弾性能が達成されやすい。
さらに、織組織が平織物であると、綾織物、朱子織物など浮き糸が存在する織物よりも織組織の形態を維持しやすく、織目が開き難くなる。
したがって着弾によって繊維がずれず、繊維性能のロスが少なくなり高い耐弾性能を示すため好ましい。
【００１８】
本発明のポリベンザゾール繊維布帛は、積層して積層物として使用されるが、該積層物を単独で使用しても、他の高強度繊維布帛の積層物と組み合わせて使用してもよい。
しかしながら、軽量性と高耐弾性能を共に保つためには、ポリベンザゾール繊維布帛が５０重量％以上含まれていることが好ましい。
この際、組み合わされる高強度繊維布帛としては、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、高強度ポリエチレン繊維など引張強度が２０ｇ／ｄ以上の繊維の布帛を使用することが必要であるが、引張強度が高いということから高強度ポリエチレン繊維が最適である。
【００１９】
他の高強度繊維布帛と組み合わせる場合には、ポリベンザゾール繊維の積層物と高強度繊維布帛の積層物とを重ね合わせ、被弾側にポリベンザゾール繊維の積層物を配置することが好ましい。
積層枚数については、必要とする耐弾性能と布帛の目付に応じて求められるが、軽量であるということから積層物の単位面積あたりの重量が５.２Ｋｇ／ｍ2以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明では、一般に目付が１５０ｇ／ｍ2 〜３００ｇ／ｍ2のポリベンザゾール繊維布帛を使用する。
目付は、糸の繊度と織密度に関係するものであるが、目付が３００ｇ／ｍ2 を越えると、布帛の嵩が高くなり、繊維が織組織を構成するために一般にクリンプと呼ばれるうねりが大きくなり繊維の性能を発揮し難くなる。
また、目付が１５０ｇ／ｍ2 未満の場合は、繊維の直線性が高くなる面ではよいが、織密度が粗くなって織組織の保持性が悪くなり、弾が織目を開く挙動を示すようになり好ましくない。
【００２１】
本発明では、使用するポリベンザゾール繊維の繊度が１２００ｄ以下であると、前述した織物の目付の制限や繊維の直線性を上げるなど本発明の構成を達成しやすくなり、さらに、繊度が６００ｄ以下であると、この効果が顕著となり好ましい。
しかし、繊度が２００ｄ未満となると、必要とする目付を得ることが困難となり好ましくない。
【００２２】
本発明で使用されるポリベンザゾール繊維は、撚り係数が３〜１５である撚糸であることが好ましい。
撚り係数がこの範囲であると、繊維の収束性、強度ともに優れ、本発明の目的を達成しやすくなる。撚り係数が１５を越えると、繊維の拘束性は高くなるが強度が低下し、逆に３未満では、収束性、強度ともに不十分となる。
なお、ここでいう撚り係数とは、次式で示される数値である。
撚り係数＝０.００３３３×［１ｍ当たりの撚り数］×［繊度の平方根］
【００２３】
本発明で使用されるポリベンザゾール繊維布帛は、必要に応じ樹脂加工されていてもよい。
樹脂加工としては、フッ素系樹脂の高温焼付けコーテイングによる撥水加工が好ましく、撥水性とともに布帛の摩擦係数を下げることができ、耐弾性能を向上させることができる。
フッ素系樹脂として、デュポン社製ＴＥＦＬＯＮ(R) ＰＰＲ、３Ｍ社製スコッチガードＦＣ２５などを用いることができる。
【００２４】
本発明でいう高レベルのエネルギーを持つ弾としては、少なくともＮＩＪ−ＳＴＤ（米国司法省標準規格）− ０１０８.０２で類別された耐弾性能区分のタイプ IIIＡに規定される条件に適合する弾丸を意図するが、爆発物の破片に対しても同様の作用、効果が期待できる。
【００２５】
【実施例】
次に実施例及び比較例をあげて本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
引張強度３９ｇ／ｄ、引張弾性率１５８０ｇ／ｄ、繊度５００デニール（単繊維デニール １.５ｄ×３３３本）のポリベンゾビスオキサゾール繊維に、撚り係数６で撚りを加えた。
このフィラメント糸を用い、たて、よこの織密度を４５本／ｉｎとして織成し、目付２１０ｇ／ｍ2 の平織物を作成した。この織物を、２４枚重ね耐弾試験を行った。
【００２６】
［実施例２］
実施例１で使用した織物に、フッ素系樹脂による撥水処理を施した。付着量は、 １.５重量％であった。これを実施例１と同様に、２４枚重ね耐弾試験を行った。
【００２７】
［実施例３］
引張強度３８ｇ／ｄ、引張弾性率１５５０ｇ／ｄ、繊度１０００デニール（単繊維デニール １.５ｄ×６６６本）のポリベンゾビスオキサゾール繊維に、撚り係数６で撚りを加えた。
このフィラメント糸を用い、たて、よこの織密度を２５本／ｉｎとして織成し、目付２４０ｇ／ｍ2 の平織物を作成した。この織物を、２１枚重ね耐弾試験を行った。
【００２８】
［実施例４］
引張強度３２ｇ／ｄ、引張弾性率１２００ｇ／ｄ、繊度４００デニールの高強度ポリエチレン繊維を、撚り係数６として加撚した。このフイラメント糸を、たて、よこの織密度を４５本／ｉｎとして織成し、目付１７０ｇ／ｍ2 の平織物を作成した。
この織物を１２枚と、実施例１で使用したものと同じポリベンゾビスオキサゾール繊維平織物１４枚とを重ね、ポリベンゾビスオキサゾール繊維を被弾側に配置して、耐弾試験を行った。
【００２９】
［実施例５］
実施例４と同様の構成比で、高強度ポリエチレン繊維を被弾側に配置して、耐弾試験を行った。
【００３０】
［比較例１］
ＭＩＬ（米国軍用規格）−Ｃ−４４０５０に準拠して、アラミド繊維からなる平織物を作成した。
引張強度２３ｇ／ｄ、引張弾性率６１０ｇ／ｄ、繊度１５００ｄのアラミド繊維に、５９Ｔ／ｍで撚りをかけ（撚り係数７.６）、 たて、よこの織密度を３０本／ｉｎで織成し、目付２８５ｇ／ｍ2 の織物を得た。
この織物を、１８枚重ね耐弾試験を行った。
【００３１】
［比較例２］
比較例１で使用したアラミド繊維からなる平織物を、２１枚重ね耐弾試験を行った。
【００３２】
［比較例３］
比較例１に使用したアラミド繊維からなる平織物を１０枚と、実施例１で使用したポリベンゾビスオキサゾール繊維からなる平織物１０枚を重ね、耐弾試験を行った。
上記各実施例、比較例を第１表に示す。
なお、表中記載のＣＦ（カバーファクター）は、次式で示される数値である。
ＣＦ＝Ｋw＋Ｋf−（Ｋw×Ｋf）
Ｋw ＝ｎw√Ｄw／Ｃ√５３１４.５
Ｋf ＝ｎf√Ｄf／Ｃ√５３１４.５
Ｃ ＝２２.９×√繊維密度
但し   ｎw； 経糸織密度（本／ｉｎ）       Ｄw； 経糸デニール
ｎf； 緯糸織密度（本／ｉｎ）       Ｄf； 緯糸デニール
ＰＢＯの繊維密度； １.５４
【００３３】
【表１】
0003698219.tif 000003
【００３４】
耐弾試験は、ＮＩＪ−ＳＴＤ（米国司法省標準規格）−０１０８.０２ にしたがい、９ｍｍＦＭＪ弾（弾丸速度４２４±１５ｍ／ｓ）による区分 IIIＡの性能試験と、ＭＩＬ−ＳＴＤ（米国軍用標準規格）−６６２にしたがった２２キャリバー１７グレインの模擬弾での性能試験を実施した。
その試験結果を第２表に示す。
【００３５】
【表２】
0003698219.tif 000004
【００３６】
実施例１〜５は、二つの耐弾試験のいずれにおいても優れた高耐弾性能を示している。
とくに繊維の構成重量比が１００％である実施例１、３と比較例２とを対比すると、従来のアラミド繊維を用いた防護材料に比較して、本発明のポリベンザゾール繊維を用いた防護材料が、その積層重量が比較例２の約５／６と軽量でありながら、アラミド繊維では達成できない優れた高耐弾性能を有することが示されている。
このことはまた、通常のエネルギーレベルの耐弾性能を有する防護衣料においても、軽量の繊維で従来の耐弾性能を達成できることを示している。
【００３７】
実施例２は、ポリベンザゾール繊維布帛に撥水処理を施したときには、さらに耐弾性能が上がることを示している。
実施例３は、実施例１において繊維糸条のデニールを大きくしたものであるが、実施例１と比較して、模擬弾耐弾性能でのＶ50はやや劣るが基本的には同一の耐弾性能を有している。
【００３８】
実施例４は、ポリベンザゾール繊維布帛に高強度ポリエチレン繊維布帛を重量比で約４０％積層したものであるが、実施例１，３と比較して積層重量が少し低くなっても、Ｖ50は高くなっており、高強度ポリエチレン繊維布帛を積層することが有効であることを示している。
【００３９】
実施例５は、被弾側に高強度ポリエチレン繊維布帛を配置したものであるが、耐弾性能では実施例１，３に劣らないものの、実施例４と対比すると模擬弾耐弾性能でのＶ50は落ちている。
これは、被弾側にベンザゾール繊維布帛を配置した方がより効果的であることを示している。その理由は、衝突時の弾丸による発熱を被弾側のベンザゾール繊維布帛に吸収するためである。
実施例４，５と比較例３とを対比すると、ベンザゾール繊維布帛と他の繊維布帛とを積層する場合には、ベンザゾール繊維布帛が少なくとも５０重量％以上であることが好ましいことを示している。
【００４０】
比較例１〜３は、いずれも高耐弾性能を発揮することができなかった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、前記のように構成されていることにより、軽量であるとともに従来品では達成できない高い耐弾性能を達成し得ることができた。
そして、防護衣料を装着した場合に支障なく動くことができ、体力の劣る女性でも使用できるので、人命の保護に多大な貢献をすることができる。
さらに、従来より一般に使用されている繊維に比較して優れた耐弾性能を発揮できるので、通常レベルのエネルギーを有する弾丸に対する防護衣料においても、防護衣料の重量を軽量にすることができる。