(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極限粘度[η]が５以上、その繰り返し単位が９９．５ｍｏｌ％以上エチレン成分であり実質エチレンからなる高分子量ポリエチレン分子配向繊維であって、前記繊維の平均強度が２２ｃＮ／ｄＴｅｘ以上であり、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で、求めた融解時の吸熱ピークが１４０〜１４８℃に１つ以上存在し、かつ１４８℃以上に少なくとも１つ以上のピークを有する高強度ポリエチレン繊維を使用してなることを特徴とする高性能フェルト。
【請求項２】
示差走査熱量計（ＤＳＣ）測定における１４０から１４８℃に存在するピークの中で最大の吸熱量を有する第１融解ピーク（Ｔｍα）と１４８℃以上にありかつ最大の吸熱量を有する第２融解吸熱ピーク（Ｔｍβ）との高さの比が１．８：１．０〜３．０：１．０である高強度ポリエチレン繊維を使用してなることを特徴とする請求項１記載の高性能フェルト。
【請求項３】
Ｔｍ１とＴｍ２との高さの比が２．１：１．０〜３．０：１．０である高強度ポリエチレン繊維を使用してなることを特徴とする請求項２記載の高性能フェルト。
【請求項４】
極限粘度[η]が５以上、その繰り返し単位が実質エチレンからなる高分子量ポリエチレン分子配向繊維であって、前記繊維の平均強度が２２ｃＮ／ｄＴｅｘ以上であり、ＪＩＳ Ａ法（ＪＩＳ Ｌ１０９５）により測定した摩耗試験において繊維の切断回数が１５０，０００回以上のものを使用してなることを特徴とする請求項１記載の高性能フェルト。
【請求項５】
フィラメント繊度（ｄＴｅｘ／ｆ）が１３ｄＴｅｘ以下であるマルチフィラメントを、式１で表される長さにカットして得られるカットファイバーからなり、該カットファイバーが重量比で少なくとも５０％以上に使用されていることを特徴とする請求項１〜４記載のいずれかに記載の高性能フェルト。
Ｌ ≧ ｄ×ｄｔ／３．７ ・・・・・・・・式１
Ｌ ： カット長（ｍｍ）
ｄ ： フィラメント繊度（ｄＴｅｘ）
ｄｔ ： フィラメント引張強度（ｃＮ／ｄＴｅｘ）
【請求項６】
式２で表される見掛密度が０．１４以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高性能フェルト。
ρ ＝ ｍ／（ｄ×ｂ×ｌ）×１０３ ・・・・・式２
ρ ： 見掛密度（ｇ／ｃｍ３）
ｍ ： フェルトの質量（ ｇ ）
ｄ ： フェルトの厚さ（ｍｍ）
ｂ ： フェルトの幅 （ｍｍ）
ｌ ： フェルトの長さ（ｍｍ）
【請求項７】
ニードルパンチ等のパンチング加工によって得られることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の高性能フェルト。
【請求項８】
圧縮加工を施すことにより、前記式２で表される見掛密度が０．２０以上となるようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の高性能フェルト。
【請求項９】
遮水性シートで周囲を覆んでなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の高性能フェルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、刃物等の鋭利な突起物からの人体防御等を目的とする防護衣料、プロテクター類に用いられる高性能フェルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
刃物等の鋭利な突起物からの人体防御等を目的とする防護衣料、プロテクター類には、古くは金属製の鎖かたびらがあり、近年ではＳＵＳ、チタン合金、硬質アルミ等の金属材料や、ガラスＦＲＰ、樹脂（ポリカ、ナイロン、アクリル等）製のものが知られている。これらの材料を用いて、一枚板や、小片をリベット結合して着用感を高めた商品が一般的であるが、機能面、実用面でそれぞれに様々な問題点を有しており、必ずしも着用者の満足の得られる商品ではなかった。一方、これらの問題点を解消できる新たな形態として、高強度繊維を使用したフェルト材料が提案されており、画期的な防刃材料として注目されている。当該材料は、先述のような従来からある防刃材料よりも非常に軽量であり、しかも高い防刃性という機能と、柔軟性、フィット性、静粛性といった実用面での性能を有するものであり、高く評価されるものであった。しかしながら、ニードルパンチ加工等により高強度繊維を強固に絡めた構造を有するが故に、長期間使用すると繊維／繊維間摩擦により繊維自身が損耗し、結果的に経時的に性能が低下するといった耐久性能に関する問題点を有するものであり、完成度としては不十分なものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる問題を解消するためには分子鎖の配向程度をよりリラックスさせることで屈曲疲労性、耐摩耗性を向上させた繊維を作製し、当該繊維を使用したフェルトとすることが考えられるが、一方でこのような方策で繊維を作製した場合、引張強度や引張初期弾性率を低下させる方向であり、単純に採用することはできないものである。また、ポリエチレン繊維は分子鎖間に強い相互作用を持たず、繰り返しの疲労にはたやすくフィブリル化を起こすことも、その繊維の耐久性を向上させることを非常に困難にするものである。これらの課題、即ち、引張強度を維持したまま、あるいはさらに引張強度・引張弾性率を向上せしめて、かつ高度の屈曲疲労性あるいは耐摩耗性を有する高強度繊維を得た上で、この繊維を使用することで機能面、実用面で画期的な高性能フェルトを得ることが課題である。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、耐屈曲疲労性、耐摩耗性の改良された高強度ポリエチレン繊維を使用し、その素材性能を効率よく反映させた高性能フェルトを提供する事を目的とし、フェルトに使用される材料と、その形態を規定するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を得るに至った。即ち、本発明による高性能フェルトは、極限粘度［η］が５以上、その繰り返し単位が実質エチレンからなる高分子量ポリエチレン分子配向繊維であって、前記繊維の平均強度が２２ｃＮ／ｄＴｅｘ以上であり、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で、求めた融解時の吸熱ピークが１４０〜１４８℃に１つ以上存在し、かつ１４８℃以上に少なくとも１つ以上のピークを有する高強度ポリエチレン繊維を使用したことを特徴とする高性能フェルト、及び、極限粘度［η］が５以上、その繰り返し単位が実質エチレンからなる高分子量ポリエチレンからなる分子配向繊維であって、前記繊維の平均強度が２２ｃＮ／ｄＴｅｘ以上であり、ＪＩＳ    Ａ法（ＪＩＳ    Ｌ１０９５）により測定した摩耗試験において繊維の切断回数が１５０，０００回以上、好ましくは２００，０００回以上である高強度ポリエチレン繊維を使用したことを特徴とする高性能フェルトである。
【０００６】
更に具体的には、本発明は上記の示差走査熱量計（ＤＳＣ）測定における１４０から１４８℃に存在するピークの中で最大の吸熱量を有する第１融解ピーク（Ｔｍα）と１４８℃以上にありかつ最大の吸熱量を有する第２融解吸熱ピーク（Ｔｍβ）との高さの比が１．８：１．０〜３．０：１．０で、かつそのフィラメント繊度（ｄＴｅｘ／ｆ）が１３ｄＴｅｘ以下である高強度ポリエチレン繊維を使用したことを特徴とし、当該マルチフィラメントを、式１で表される長さにカットして得られるカットファイバーからなり、該カットファイバーが重量比で少なくとも５０％以上に使用されていること、式２で表される見掛密度が０．１４以上であることを特徴とする高性能フェルトである。
Ｌ    ≧    ｄ×ｄｔ／３    ・・・・・・・・式１
Ｌ    ：    カット長（ｍｍ）
ｄ    ：    フィラメント繊度（ｄＴｅｘ）
ｄｔ  ：    フィラメント引張破断強度（ｇ／ｄＴｅｘ）
ρ    ＝    ｍ／（ｄ×ｂ×ｌ）×１０３  ・・・・・式２
ρ    ：    見掛密度（ｇ／ｃｍ３）
ｍ    ：    フェルトの質量（Ｋｇ）
ｄ    ：    フェルトの厚さ（ｍｍ）
ｂ    ：    フェルトの幅    （ｍｍ）
ｌ    ：    フェルトの長さ（ｍｍ）
【０００７】
また、これらの高性能フェルトはニードルパンチ等のパンチング加工によって得られるものであるが、特にその加工方法を規定するものではない。また、圧縮加工を施すことにより、前記式▲２▼で表される見掛密度が０．２０以上となるような高密度化や、遮水性のシート等で周囲を覆う事で、水洗できるようにしたても構わないものである。
【０００８】
本発明である高性能フェルトに使用される高強度ポリエチレン繊維の極限粘度［η］は５以上であることが肝要である。５未満では力学的特性、特に引張強度を発現するのに十分でなく本発明の目的とする高性能フェルトを得ることが極めて困難となる。極限粘度の上限値は特に無いが、製糸上の安定性や生産速度の観点、更には得られる繊維の耐疲労性の観点からは３０以下であることが好ましい。３０を超えると紡出糸の延伸条件によっては耐疲労性が却って劣る場合も起こり得るものである。
【０００９】
また、本発明である高性能フェルトに使用される高強度ポリエチレン繊維は、その原料とするポリマーについてはその最終の繊維の極限粘度を満足するものであれば特に制限するものでは無いが、耐疲労性を極限まで高める観点においてはより分子量分布の狭い原料を用いるのが好ましく、メタロセン系触媒等の重合触媒を用いることで得られる分子量分布指数Ｍｗ／Ｍｎが５以上のものを使用することが好ましい。
【００１０】
本発明である高性能フェルトに使用される高強度ポリエチレン繊維において、最も重要な構成要素はその繊維の示差走査熱量計（ＤＳＣ）で、求めた融解時の吸熱ピークが１４０〜１４８℃に１つ以上存在し、かつ１４８℃以上に少なくとも１つ以上のピークを有することである。例えば特開昭６３−２７５７０８号公報にはエチレン以外のαオレフィンを共重合するという特殊な手法により得られた高強度ポリエチレン繊維において、その繊維をアルミパーンに巻き付けて、繊維が緊張状態になるようにＤＳＣ測定した場合に、主ピークに加えて共重合に由来する複数の高温ピークが観察されるという技術開示があるが、通常そのような高強度ポリエチレン繊維を、繊維が緊張拘束された状態でＤＳＣ測定すると融点の上昇や、場合によっては結晶転移等による複数のピークが発生することは広く知られている。
【００１１】
本発明である高性能フェルトに使用される高強度ポリエチレン繊維は、実質エチレン単位の実質ホモポリマーに近い高強度ポリエチレン繊維であり、かつ後に述べるＤＳＣの測定手法において、繊維を一旦５ｍｍ以下に切断し無拘束の状態で測定している。この様な場合いおいても、かかる高温に複数の融解ピークを有する高強度ポリエチレン繊維は、発明者らの知るところ新規な知見である。このように無拘束の状態でも高温域に複数の融解ピークが存在する理由として、通常のポリエチレン結晶（以下「ＥＣ」という）とは異なる高温融解タイプの結晶構造（以下「ＨＭＣ」という）が存在していると推定される。後に実施例で示す通り、繊維の表面での含有溶剤をより積極的に除去し構造形成させると好ましい結果が得られることから、そのＨＭＣは繊維の表面層に優先的に配置されていると考えられ、このＨＭＣ層が繊維の引張強度を維持する機能を有し、極めて優れた耐疲労性あるいは耐摩耗性を発生させる要因であると推定することが可能である。
【００１２】
特開昭６１−２８９１１１号公報には特殊な溶剤を２種類用いた紡糸方法により得られた半延伸糸が、無拘束状態で測定して複数の融点ピークが観察された実施例が開示されている。かかる実施例の最終的な延伸糸の融解ピークがいかなるものか想像できないし、またこの半延伸糸の無拘束状態がいかなる状態であるか推測するしかないが、通常糸をフリーの状態（無拘束）で測定のアルミパーンに押し込み測定するだけでは、実質糸が部分的に固定されることにより、しばしば多重のピークが観察されるのは常であり、公知の現象である。この様な測定上の影響を回避するために、本発明者らが行うように慎重に非常に短い長さに切断する必要がある。仮に全公報が本発明と同一の測定方法であるとしても、実施例に記載の温度域は本特許で規定する範囲外にあり、発明の目指す耐疲労性や耐屈曲疲労性に劣るであろうことが、以下に述べる事情により推測される。元より、公報に開示されている方法、即ち、紡糸直後に第１溶剤が第２溶剤に実質抽出される緩慢な手法では表面層に緻密な構造を取ることはできない。
【００１３】
ＤＳＣで求めた融解ピーク（Ｔｍα）が１４０〜１４８℃に１つ以上存在する必要がある。特にそれは複数のピークにおいて最も吸熱値の大きな主ピークであることが好ましい。主ピーク（Ｔｍα）は繊維の主要部分を占める平均構造（ＥＣ）を反映すると考えられ、それが１４０℃未満では繊維自体の耐熱性が十分でなくなる。またそれが１４８℃を超えると、平均の繊維構造が寧ろ拘束力の高い、例えば伸び切り鎖構造的になり、繊維自体の疲労性は寧ろ低下する。本発明者らは、繊維の耐疲労性、特にこの場合は耐屈曲疲労性が、この主ピークが１４０〜１４８℃にある場合最適になることを見出し、本発明である高性能フェルトに使用する繊維を得るに到達した。
【００１４】
一方、本発明である高性能フェルトに使用される高強度ポリエチレン繊維は、１４８℃以上に少なくとも１つのピークの存在が必要である。即ち、本発明に係る繊維のＤＳＣ測定における複数の吸熱ピークにおいて、１４８℃以上に存在する第２融解ピーク（Ｔｍβ）が耐疲労性、特に本発明において重要な耐摩耗性能に大きく影響するＨＭＣ構造と対応すると考えている。その形成のメカニズムは後述するが、１４８℃以上にピークを有しない繊維は耐摩耗性が極端に悪くなる。
【００１５】
このように、本発明である高性能フェルトに使用される高強度ポリエチレン繊維の耐疲労性、特に耐摩耗性は、従来の高強度ポリエチレン繊維と比較して格段に改善されたものとなる。具体的には、ＪＩＳ    Ｌ    １０９５）により測定した摩耗試験において繊維の切断回数が１５０，０００回以上の高強度ポリエチレン繊維となる。
【００１６】
本発明である高性能フェルトに使用される繊維を製造する方法は、慎重でかつ新規な製造法を採用する必要があり、以下に開示する方法を推奨するが勿論それに限定されるものではない。即ち、当該繊維の製造に当たっては、その原料となる高分子量のポリエチレンの極限粘度［η］は５以上であろことが肝要であり、好ましくは８以上、更に好ましくは１０以上である。極限粘度が５未満であると、本来所望とする繊維の平均強度が２２ｃＮ／ｄＴｅｘ以上の高強度繊維が得られない。一方、上記の如く極限粘度に上限はないが、耐疲労性付与の観点からは原料となるポリマーの極限粘度は３０以下が好ましい。
【００１７】
本発明である高性能フェルトに使用される繊維においては、ポリマーの主成分はエチレン成分が９９．５ｍｏｌ％以上、好ましくは９９．８ｍｏｌ％以上の実質的にポリエチレンのホモポリマーであることが重要である。重合の副反応や重合速度を向上せしめる、あるいは得られる繊維のクリープ特性等を改善する目的で極少量添加される分岐の導入は寧ろ推奨されるが、αオレフィン等の共重合成分が増えすぎると、繊維の疲労特性には好ましくない。この原因は定かでないが、少量のαオレフィンを共重合すると結晶内での分子鎖間の滑りが抑制され、これが連続的な繰り返しの変形に対して応力を緩和（逃がす）させる作用を抑制するのではないかと推定している。
【００１８】
本発明である高性能フェルトに使用される繊維の製造方法においては、このような高分子量のポリエチレンをデカリン・テトラリン等の揮発性の溶剤やパラフィン、固体パラフィン等の不揮発性の溶剤を用いて均一な溶解を行い、紡糸用のドープを得ることができる。この際、濃度は５０％以下、好ましくは３０％以下が好ましい。更に言えば使用される溶液は揮発性の溶媒であることが好ましい。常温固体または非揮発性の溶剤では、溶剤を糸中から抽出する速度が緩慢であり、本発明の中で述べるＨＭＣの形成を十分に行うことが困難である。この理由は、揮発溶媒を用いることで、紡糸の段階において、表面の溶媒がより積極的に蒸発し、繊維表面近傍に濃度の高くかつ分子鎖がより配向し、かつ分子鎖同士が連結したような特異な結晶構造（ＨＭＣ）を形成することが可能となると推定される。従来の紡糸技術の常識においてはこのような表面と内部の構造差は繊維の強度を低下させる要因となり、できるだけ繊維の断面方向に均一にするべく紡糸条件を選択することが、ゲル紡糸に限らずポリビニルアルコールやポリアクリルニトリルなどの乾式紡糸・湿式紡糸はもとより溶融紡糸においても、つまり紡糸全般に携わる当該技術者の常識であった。
【００１９】
本発明者らはこの常識に反して、紡糸の段階で寧ろ積極的に内層と外装の構造を変化せしめ、具体的には表面層の溶剤を瞬間的に積極的に排除し、それにより表面層に紡糸張力を集中せしめることでＨＭＣ層を形成することにより、強度・弾性率を維持しつつも、極めて優れた耐摩耗性・耐屈曲疲労性を具備する繊維が得られうることを見出し本発明に使用される繊維を得るに至った。
【００２０】
即ち、前述のように、本発明である高性能フェルトに使用される繊維のＤＳＣ測定における複数の吸熱ピークにおいて、１４８℃以上に存在する第２融解ピーク（Ｔｍβ）が少なくともこのＨＭＣに由来するものと考えている。具体的には、この第２融解ピークの量をコントロールすることで最適な耐疲労性を有する高強度ポリエチレンを提供可能であることを見出して上記仮説に到達したものである。
【００２１】
かかる表面層に存在するＨＭＣはお互いの分子がより交絡し、フィブリル化しにくい構造を有していることが想像される。即ち、高強度ポリエチレン繊維を代表とする配向繊維の屈曲や摩耗による疲労の第一の原因は繊維の表面層からのフィブリル化にあることは一般的に知られる事実である。より緻密な表面構造を有する本発明の繊維が耐屈曲疲労性や耐摩耗性に優れるのはこのような事情によると推定している。
【００２２】
しかしながら、かかるＨＭＣにおいて重要であるのは、その全体の結晶構造に占める割合である。即ち、前述の如く、１４０〜１４８℃に存在する少なくとも１つの融解ピークにおける低温側（Ｔｍα）がＥＣの融解に由来し、それに近接する１４８℃以上に存在する第２ピーク（Ｔｍβ）が少なくともＨＭＣに由来すると推定しているが、各温度域における最大吸熱ピークの高さの比が１．８：１．０〜３．０：１．０、好ましくは２．０：１．０〜３．０：１．０、更に好ましくは２．２：１．０〜２．８：１．０であることが重要である。１．８：１．０より低温側にピークが相対的に低くなると、これは繊維の表面層を形成すると推定されるＨＭＣの分率が大きくなり過ぎることを意味し、耐疲労性は寧ろ悪化する。これは表面層が過度に硬化することで坐屈疲労のような劣化が推進されるためと推定される。
一方、その比が３．０：１．０よりも高温側のピーク値が小さくなる方向に行くと、ＨＭＣ鎖が相対的に少なくなり、強度特性等に支障はないが、本発明の目的とする耐屈曲疲労性、耐摩耗性の改良された高強度ポリエチレン繊維の素材性能を効率よく反映させた高性能フェルトを得ることができないものである。
【００２３】
いずれにしても本発明によって得られる高性能フェルトは、従来と同程度以上の引張強度・引張初期弾性率を有して尚、耐屈曲疲労性・耐摩耗性に優れると共に、原理は推定でしかないが、表面層がより緻密であることに起因する耐刃性、耐切創性に優れる高強度ポリエチレン繊維を使用することで機能面、実用面で画期的な高性能フェルトを得ることを可能とするものである。
【００２４】
本高性能フェルトの原材料として使用される高強度ポリエチレン繊維を製造する際に推奨される手法は、紡糸での口金直下で出てきたと出溶液に対して強制的に高温の不活性ガスを供給し、糸状の表面の溶剤を積極的に蒸発させることである。これにより、表面に極く薄いＨＭＣ層を形成させ、紡糸での張力を集中させることで上記概念の分子鎖がお互いに連結した特異な構造を出現させることができる。この際の不活性ガスの温度は６０℃以上、好ましくは８０℃以上、更に好ましくは１００℃以上１５０℃未満であることが推奨される。この際、ガスは経済的な理由から窒素ガスを用いることが推奨されるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２５】
このようにして得られた繊維は、再度加熱されても残留溶剤を蒸発せしめながら数倍に延伸を行い、場合によっては多段階延伸を行っても良い。紡糸で一旦形成された表面のＨＭＣ構造が後段の延伸で消失することはなく、前述の極めて優れた特性を有するものである。
【００２６】
本発明である高性能フェルトは、以下のメカニズムにより、ナイフ等の鋭利な突起物の侵入に対し、高い抵抗力を発現させるものであり、後述する特徴を有する必要があるものである。また、その機能を極限まで高めるためには、これまでに述べたような従来には無い高強度ポリエチレン繊維を使用することを必要とするものである。即ち、該高性能フェルトを構成する繊維材料は引張強度が２２ｃＮ／ｄＴｅｘ以上を有する細デニールフィラメントであり、当該フィラメントを緻密に交絡させることで、該交絡部へ突起物が侵入する際に交絡部分のフィラメントが繊維軸方向に引張られ、交絡が解ける際に生じる抵抗力により、侵入してくる突起物の運動エネルギーを相殺してやるものである。
【００２７】
このとき、フィラメントの引張強度は高い程好ましく、２２ｃＮ／ｄＴｅｘ以上であることを必須条件とするものである。この特性値が満足されない場合は、交絡部の交絡を、繊維軸方向にフィラメントを引張って交絡を解く際に必要な力に対して、フィラメントが強度的に追従できず、フィラメントの切断が顕著に発生してしまう。従って、目的とする高い侵入抵抗力が得られず好ましくないものである。
更に、フィラメント繊度（ｄｐｆ）も小さい程好ましく、本発明に於いては１３ｄＴｅｘ以下であるマルチフィラメントを使用することを推奨するものである。これはｄｐｆが小さい程、一定重量当たりの繊維表面積の総和が大きくなることにより、より緻密で、より多くの交絡点を形成することが出来、結果的に突起物侵入の際に高い侵入抵抗力得られるものである。
【００２８】
また、本発明による高性能フェルトは式１で表される長さにカットして得られるカットファイバーからなり、該カットファイバーが重量比で少なくとも５０％以上に使用されていることを特徴とするものである。
Ｌ    ≧    ｄｐｆ×ｄｔ／３．７    ・・・・・式１
Ｌ    ：    カット長（ｍｍ）
ｄｐｆ：    フィラメントデニール（ｄＴｅｘ）
ｄｔ  ：    フィラメント引張強度（ｃＮ／ｄＴｅｘ）
則ち、フィラメント繊度と引張強度に応じて、その適正なカット長を規定するものであり、使用するフィラメントのフィラメント繊度が大きく、引張強度が高い程、そのカット長は長くなるものである。
逆に、フィラメント繊度が小さく引張強度が低いもの程、カット長は短くなる。これはフィラメントの切断に要する応力に応じた交絡を形成するためのものである。カット長Ｌ（ｍｍ）がこの式から求められる長さ以下の場合は、フィラメントの引張強度の割に、高い侵入抵抗力が得られないものである。また同様の理由から混率も５０％以上でなければならない。
【００２９】
本発明による高性能フェルトは、例えば以下のような方法で得られるものである。則ち、前述の条件を満たした繊維材料を、オープナーで開繊処理した後、カードマシンを経てウェブを形成し、該ウェブを繊維軸が異方向に向くようにクロスレイに配置し、ニードルパンチ加工を施す作業を繰り返す事で得られるものである。数ｍｍ〜場合によっては数百ｍｍの厚みとなるように加工することも可能であるが、このような工程を経る関係から、パンチング様式としてはニードルパンチが好ましいものである。
【００３０】
本発明による高性能フェルトはナイフ等の鋭利な突起物の侵入を抑止するフェルトを、より軽量に得ることを目的としているが、そのためには侵入物の持つ運動エネルギーを、フィラメントを繊維軸方向に引張って、フィラメント相互の交絡を解く際に必要な力に効率よく変換することが必要である。この為、フィラメント自身の切断抵抗値に、フィラメント相互の交絡を解く際に必要な応力値が限りなく近くなるように、強固に交絡されている事が肝要となる。従って本発明においては、式２で表される見掛密度が０．１４以上であることをその要件とするものである。
ρ    ＝    ｍ／（ｄ×ｂ×ｌ）×１０３  ・・・・・式２
ρ    ：    見掛密度（ｇ／ｃｍ３）
ｍ    ：    フェルトの質量（  ｇ  ）
ｄ    ：    フェルトの厚さ（ｍｍ）
ｂ    ：    フェルトの幅    （ｍｍ）
ｌ    ：    フェルトの長さ（ｍｍ）
この値が０．１４以下であった場合は、フィラメント相互の交絡は前述の耐貫通のメカニズムを満足できないばかりか、フィラメント間の空隙を突起物が選択的に通過するために高い貫通抵抗を得ることができない。
【００３１】
更に、本発明による高性能フェルトは圧縮加工を施すことで見掛密度を意図的に高めると共に、厚みを薄くしても構わない。この場合、好ましくは前記、式▲２▼で表される見掛密度が０．２０以上となるようにする必要がある。圧縮加工を施すことでフェルトを構成するフィラメントは強く折曲げられるため、前述のエネルギーの変換効率が低下し、結果的に耐貫通性能は低下する。只、一方で厚みが薄くなる利点があり、要求性能に応じて、厚みを薄くする事も場合によっては有効である。
【００３２】
本発明に使用されるカットファイバーの素材は、高分子量ポリエチレンからなる分子配向繊維であるが、これは前述の機械的特性及び繊維形態を満足する高強力繊維素材の中で、最も比重が小さいが故に単位重量当たりの表面積が大きく、高い侵入抵抗力がより軽量で得られることに加え、耐候性、耐薬品性、圧縮加工性に優れている点等がその理由として挙げられる。
【００３３】
以下に示す評価方法で比較評価した結果を、以下の実施例、比較例に示す。
【００３４】
（引張強度・引張弾性率）
オリエンテック社製「テンシロン」を使用し、試料長２００ｍｍ（チャック間距離）、伸長速度１００％／分の条件で歪−応力曲線を、雰囲気温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で測定し、曲線の破断点での応力を強度（ｃＮ／ｄＴｅｘ）、曲線の原点付近の最大勾配を与える接線より弾性率（ｃＮ／ｄＴｅｘ）を計算して求めた。尚、各値は１０回の測定値のの平均値を使用した。
【００３５】
（極限粘度）
１３５℃のデカヒドロナフタリンにてウベローデ型毛細粘度管により、種々の希薄溶液の比粘度を測定し、その粘度に対するプロットの最小二乗近似で得られる直線の原点への外挿点より極限粘度を決定した。測定に際し、サンプルを長さ約５ｍｍに分割または切断し、ポリマーに対して１ｗｔ％の酸化防止剤（商標名「ヨシノックスＢＨＴ」吉富製薬製）を添加し、１３５℃で４時間攪拌溶解して測定溶液を調整した。
【００３６】
（示差走査熱量計測定）
示差走査熱量計測定はパーキンエルマー社製「ＤＳＣ７を用いた」。予め５ｍｍ以下に裁断したサンプル（繊維）をアルミパンに約５ｍｇ充填封入し、同様の空のアルミパンをリファレンスにして１０℃／分の昇温速度で不活性ガス下、室温から２００℃まで上昇させ、その吸熱ピークの数をカウントし、また１４０℃以上で最も低温にあり最も大きいピークを第１融解ピークとし、それぞれの温度およびピーク高さを求め、後者で前者を除することでピーク比率を求めた。尚、ピークがショルダー状で判別し難い場合は１５０℃における吸収の高さを第２融解ピークとして代用してピーク比を算出した。
【００３７】
（耐摩耗性試験）
繊維をなるべく２００ｄＴｅｘ相当になるように合糸或は調整し、ＪＩＳ    Ａ法（ＪＩＳ    Ｌ    １０９５）
に準拠する方法により測定した。
尚、測定は３ｇｆ／ｄＴｅｘの荷重で実施し、平均回数の１０００回未満の位は四捨五入した。
【００３８】
（耐貫通性能）
疑似人体となるように油粘土を充填した治具Ａの上に試料Ｂを静置し、任意の荷重を付設した鋭利な両刃のブーツナイフを、任意の高さから自重落下させた時の試料を貫通したブーツナイフの深さを、ブーツナイフの表面に残った油粘土の痕から測定する（ｎ＝５の平均値を採用した）。ブーツナイフは適宜研磨し、常に同等の切れ味を維持するようにした。またこの際、ブーツナイフの持つ運動エネルギーは以下の式で表される数値で表現した。
Ｆ    ＝    ｍ×ｇ×ｈ
Ｆ    ：    運動エネルギー（Ｋｇ・ｍ）
ｍ    ：    ブーツナイフと付設された荷重の質量の総和（Ｋｇ）
ｇ    ：    重力加速度（ｍ／ｓ２）
ｈ    ：    試料の上面からブーツナイフの刃先までの距離（ｍ）
【００３９】
（着用感・硬さ・静粛性）
着用感、試料の硬さ、静粛性は、ベスト型のチョッキを作成し、前身頃に設けられた収納袋に、事前に所定の形状に加工されたそれぞれの試料を、前身頃の中心に挿入したものを用いて、身長１７０ｃｍ〜１７５ｃｍ、体重６０〜７０Ｋｇの成人男子５人による感覚評価を実施し、下記に示す４段階で評価した。
着用感：◎非常に良好、○良好、△やや違和感有、×非常に違和感有
試料の硬さ：◎非常に軟らかい、○軟らかい、△硬い、×非常に硬い
静粛性：◎非常に良好、○良好、△騒々しい、×非常に騒々しい
【００４０】
（耐久性）
サーボパルサー（島津製作所製）を使用して繰り返し折り曲げ試験を以下の条件下で実施した後の、折り曲げ点の耐貫通性能（評価方法は前述の通り）を測定し、ブランクに対する数値が８５％以上である場合を合格として判定した。
折り曲げ角度：試料の表裏面とのなす角度が３０°折り曲げサイクル：６０回／分
繰り返し回数：１７２，８００回（連続４８時間）
【００４１】
【表１】
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【００４２】
【表２】
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【００４３】
【表３】
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【００４４】
【表４】
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【００４５】
【表５】
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【００４６】
【表６】
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【００４７】
【表７】
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【００４８】
【表８】
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【００４９】
【表９】
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【００５０】
【表１０】
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【００５１】
【表１１】
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【００５２】
【表１２】
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【００５３】
【発明の効果】
高強度・高弾性率を有し、且つ、衣料用汎用繊維に匹敵する或は優れた耐摩耗性・耐疲労性に優れる新規な高強度ポリエチレン繊維を使用して、これまでにない高い防刃性と耐久性（耐摩耗性）を有する軽量の高性能フェルトを提供することを可能とした。