(57)【要約】  本発明は、連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品に関する。複数の繊維層の少なくとも１つは、デシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する繊維と約１１００デシテックス未満の線密度を有する連続フィラメント糸とを有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品であって、複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する繊維と約１１００デシテックス未満の線密度を有する連続フィラメント糸とを含んでなる物品。
【請求項２】
試験手順ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従って１６グレイン破片に対して少なくとも約６１０メートル毎秒のＶ５０値および９ミリメートル拳銃弾に対して少なくとも約４８０メートル毎秒のＶ５０値を有する請求項１に記載の物品。
【請求項３】
複数の繊維層が４５層もしくはそれ未満を含む請求項１に記載の物品。
【請求項４】
複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約４０グラムの靱性を有するポリマー繊維を含んでなる請求項１に記載の物品。
【請求項５】
連続フィラメント糸がポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリベンゾチアゾール繊維、ポリアレーンアゾール繊維、ポリピリダゾール繊維、ポリピリドビスイミダゾール繊維、およびそれらの混合物を含んでなる群から選択される請求項１に記載の物品。
【請求項６】
複数の繊維層がポリベンゾオキサゾール繊維またはポリベンゾチアゾール繊維から本質的になる請求項１に記載の物品。
【請求項７】
複数の繊維層がポリベンゾオキサゾール繊維またはポリベンゾチアゾール繊維から製造された多層とアラミド繊維から製造された多層とを含む請求項１に記載の物品。
【請求項８】
複数の繊維層がポリベンゾオキサゾール繊維またはポリベンゾチアゾール繊維から製造された多層とポリアレーンアゾール繊維、ポリピリダゾール繊維、またはポリピリドビスイミダゾール繊維から製造された多層とを含む請求項１に記載の物品。
【請求項９】
複数の繊維層がポリアレーンアゾール繊維、ポリピリダゾール繊維、またはポリピリドビスイミダゾール繊維から本質的になる請求項１に記載の物品。
【請求項１０】
複数の繊維層の少なくとも一部が織られていない請求項１に記載の物品。
【請求項１１】
複数の繊維層が全く織られていない請求項１に記載の物品。
【請求項１２】
複数の繊維層の少なくとも１つが織られており、そして約０．２〜約０．９５のち密度因子を有する請求項１に記載の物品。
【請求項１３】
複数の繊維層の少なくとも１つが熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなるポリマーマトリックスを含浸されている請求項１に記載の物品。
【請求項１４】
連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品であって、複数の繊維層が合計して、試験手順ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従って１６グレイン破片に対して少なくとも約６１０メートル毎秒のＶ５０値および９ミリメートル拳銃弾に対して少なくとも約４８０メートル毎秒のＶ５０値を有する物品。
【請求項１５】
連続フィラメント糸が約１００デシテックス〜約１，１００デシテックスの線密度を有し、
複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する繊維を含み、そして
連続フィラメント糸がポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリベンゾチアゾール繊維、ポリアレーンアゾール繊維、ポリピリダゾール繊維、ポリピリドビスイミダゾール繊維、およびそれらの混合物を含んでなる群から選択される
請求項１４に記載の物品。
【請求項１６】
連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品であって、複数の繊維層が少なくとも１つのアラミド繊維層とデシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する少なくとも１つの非アラミド繊維層と約１１００デシテックス未満の線密度を有する連続フィラメント糸とを含んでなる物品。
【請求項１７】
試験手順ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従って１６グレイン破片に対して少なくとも約６１０メートル毎秒のＶ５０値および９ミリメートル拳銃弾に対して少なくとも約４８０メートル毎秒のＶ５０値を有する請求項１６に記載の物品。
【請求項１８】
複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約４０グラムの靱性を有するポリマー繊維を含んでなる請求項１６に記載の物品。
【請求項１９】
複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約３５グラムの靱性を有し、かつ、立方センチメートル当たり少なくとも１．６グラムの繊維密度を有するポリマー繊維を含んでなる請求項１６に記載の物品。
【請求項２０】
連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を提供する工程を含んでなる可撓性の耐貫通性物品の製造方法であって、複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する繊維と約１１００デシテックス未満の線密度を有する連続フィラメント糸とを含んでなる方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、開示内容の全体が参照により本明細書に援用される、２００５年８月１０日出願の米国仮特許出願第６０／７０７，１９９号明細書の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は可撓性の耐貫通性物品に関する。好ましい実施形態は、多様な拳銃および破片脅威に対して特に有効であるが、それらに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
個人用防弾性防護服、具体的にはチョッキおよび他の物品は、弾丸または他の発射体、および防護服に強く加えられる他の任意の物体の貫通を防ぐのに役立つ材料で一般に形成される。これらの物品は国防軍のために主として使用されるが、警察および民間でも利用される。
【０００４】
特許文献１は、ナイフおよびアイスピックによる突き刺しに抵抗するように構成された複合材料を開示している。複合材料は、織られたポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）またはポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）繊維の複数の層と少なくとも０．７５のち密度因子の複数の層と、網状構造繊維の複数の層とを含んでなる。
【０００５】
特許文献２は、一繊維が第１材料でできており、そして２つの他の隣接繊維が第２材料でできている少なくとも３つの隣接繊維をたて糸が有する防弾性布に関する。よこ糸は、一繊維が第１材料でできており、そして一繊維に隣接する２つの他の繊維が第２材料でできている少なくとも３つの他の隣接繊維を有する。繊維には、ＰＢＯおよびポリ（パラフェニレン−テレフタルアミド）が含まれる。
【０００６】
特許文献３は、金属の上張り要素と繊維複合裏地部分とを有する形成された金属甲冑物品を教示している。裏地部分に使用される繊維には、ポリエチレン、アラミド、液晶ポリマー、ガラス繊維、カーボン、およびＭ５（登録商標）が含まれる。
【０００７】
特許文献４は、防弾性の不織布地の第１および第２外面層と該第１および第２外面層の間に配置されている防弾性の織布地の層とを有する防弾性材料を開示している。
【０００８】
兵士および警官によって着用される保護具を軽量化して戦闘環境でのそれらの有効性および機動性を向上させることへの要求が高まっている。既存の布システムおよび物品は、現行レベル未満の重量では破片および拳銃弾の両方に抗する性能の点で限界を示してきた。従って、他の脅威のうちで、破片および拳銃弾に対して有効である軽量の耐貫通性物品が必要とされている。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，１６２，７４６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１６４９１２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０２１６５９５号明細書
【特許文献４】ＰＣＴ特許出願国際公開第２００５／００１３７３号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の繊維層から製造され、そして平方メートル当たり４．４キログラム未満の面密度を有する可撓性の耐貫通性物品を提供する。好ましい物品の実施形態は、多様な拳銃および破片ベース脅威に対する優れた耐性を示す。本物品は、現在入手可能な耐破片および耐拳銃性防護服と比べて、ある所与の重量でより向上した保護、およびより軽い重量で効果的な保護を提供する。
【００１１】
ここで、好ましい一実施形態に従って、連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品であって、複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する繊維と約１１００デシテックス未満の線密度を有する連続フィラメント糸とを含んでなる物品が提供された。
【００１２】
幾つかの実施形態では、複数の繊維層は４５層もしくはそれ未満を含む。特定の実施形態では、複数の繊維層の少なくとも１つはデシテックス当たり少なくとも約４０グラムの靱性を有するポリマー繊維を含んでなる。
【００１３】
好適な連続フィラメント糸には、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリベンゾチアゾール繊維、ポリアレーンアゾール繊維（ポリ｛２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４’，５’−ｅ］ピリジニレン−１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン｝繊維などの）、ポリピリダゾール繊維、ポリピリドビスイミダゾール繊維、およびそれらの混合物が含まれる。幾つかの実施形態では、複数の繊維層はポリベンゾオキサゾール繊維またはポリベンゾチアゾール繊維から本質的になる。
【００１４】
本発明の特定の実施形態では、複数の繊維層は、ポリベンゾオキサゾール繊維またはポリベンゾチアゾール繊維から製造された多層とアラミド繊維から製造された多層とを含む。さらに他の実施形態では、複数の繊維層は、ポリベンゾオキサゾール繊維またはポリベンゾチアゾール繊維から製造された多層とポリアレーンアゾール繊維、ポリピリダゾール繊維、またはポリピリドビスイミダゾール繊維から製造された多層とを含む。幾つかの組成物では、複数の繊維層はポリアレーンアゾール繊維、ポリピリダゾール繊維、またはポリピリドビスイミダゾール繊維から本質的になる。
【００１５】
複数の繊維層は織られていてもよい。他の実施形態では、複数の繊維層は織られていない。繊維層が織られている幾つかの実施形態では、複数の繊維層の少なくとも１つは織られており、約０．２〜約０．９５のち密度因子を有する。
【００１６】
幾つかの態様では、本発明は、複数の繊維層の少なくとも１つが熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなるポリマーマトリックスを含浸されている物品に関する。
【００１７】
ここで、別の好ましい実施形態に従って、連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品であって、複数の繊維層が合計して、試験手順ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従って１６グレイン破片に対して少なくとも約６１０メートル毎秒のＶ５０値および９ミリメートル拳銃弾に対して少なくとも約４８０メートル毎秒のＶ５０値を有する物品が提供された。
【００１８】
ここで、さらに別の好ましい実施形態に従って、連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品であって、連続フィラメント糸が約１００デシテックス〜約１，０００デシテックスの線密度を有し、複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する繊維を含んでなり、かつ、複数の繊維層が合計して、試験手順ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従って１６グレイン破片に対して少なくとも約６１０メートル毎秒のＶ５０値および９ミリメートル拳銃弾に対して少なくとも約４８０メートル毎秒のＶ５０値を有する物品が提供された。
【００１９】
幾つかの実施形態では、本発明は、連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を含んでなる可撓性の耐貫通性物品であって、複数の繊維層が少なくともアラミド繊維層とデシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する少なくとも１つの非アラミド繊維層と約１１００デシテックス未満の線密度を有する連続フィラメント糸とを含んでなる物品に関する。特定の実施形態では、複数の繊維層の少なくとも１つは、デシテックス当たり少なくとも約３５グラムの靱性を有し、そして立方センチメートル当たり少なくとも１．６グラムの繊維密度を有するポリマー繊維を含んでなる。
【００２０】
幾つかの実施形態では、本発明は、連続フィラメント糸を含み、そして平方メートル当たり約４．４キログラム未満の面密度を有する複数の繊維層を提供する工程を含んでなる可撓性の耐貫通性物品の製造方法であって、複数の繊維層の少なくとも１つがデシテックス当たり少なくとも約３０グラムの靱性を有する繊維と約１１００デシテックス未満の線密度を有する連続フィラメント糸とを含んでなる方法に関する。
【００２１】
これらのおよび様々な他の新規な特徴、ならびにそれらのそれぞれの利点は、本明細書に添付される、そして本明細書の一部を形成する特許請求の範囲で詳細に指摘される。しかしながら、本発明の態様をより理解するために、例示される好ましい実施形態がある付随の説明内容に言及されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、本開示の一部を形成する例示的な好ましい実施形態の以下の詳細な説明の参照によってより容易に理解され得る。特許請求の範囲は本明細書に記載されるおよび／または示される具体的なデバイス、方法、条件もしくはパラメーターに限定されず、本明細書に用いられる専門用語はあくまで一例として特定の実施形態を記載する目的のためのものであり、そして特許請求される本発明を限定することを意図されないことが理解されるべきである。また、添付される特許請求の範囲を含む本明細書で用いられるように、単数形（「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」）は複数を含み、ある特定の数値についての言及は、文脈が特に明らかに指示しない限り、少なくとも当該特定値を含む。値の範囲が表されるとき、別の実施形態は、１つの特定の値からおよび／または他の特定の値までを含む。同様に、先行する「約」を用いて値が近似値として表されるとき、特定の値は別の実施形態を形成すると理解されるであろう。すべての範囲は包括的であり、そして組み合わせ可能である。
【００２３】
本発明のフィラメントは、ポリアレーンアゾールポリマーから製造することができる。本明細書で定義されるところでは、「ポリアレーンアゾール」は下記のいずれか、すなわち
−  Ｎが窒素原子であり、そしてＺが硫黄、酸素、またはＲがＮに結合した水素または置換もしくは非置換アルキルもしくはアリールであるＮＲ基である繰り返し単位構造（ａ）：
【００２４】
【化１】
2009504458.tif 000002
【００２５】
の隣接する芳香族基（Ａｒ）と縮合した１つの複素芳香環か、または
−  繰り返し単位構造（ｂ１もしくはｂ２）：
【００２６】
【化２】
2009504458.tif 000003
【００２７】
（式中、Ｎは窒素原子であり、そしてＢは酸素、硫黄、またはＮＲ基（ここで、ＲはＮに結合した水素または置換もしくは非置換アルキルもしくはアリールである）
のいずれかの共通の芳香族基（Ａｒ１）にそれぞれ縮合した２つの複素芳香環を有するポリマーを意味する。構造（ａ）、（ｂ１）、および（ｂ２）で表される繰り返し単位構造の数は決定的に重要であるわけでない。各ポリマー鎖は典型的には約１０〜約２５，０００個の繰り返し単位を有する。ポリアレーンアゾールポリマーには、ポリベンザゾールポリマーおよび／またはポリピリダゾールポリマーが含まれる。特定の実施形態では、ポリベンザゾールポリマーはポリベンゾイミダゾールまたはポリベンゾビスイミダゾールポリマーを含んでなる。特定の他の実施形態では、ポリピリダゾールポリマーはポリピリドビスイミダゾールまたはポリピリドイミダゾールポリマーを含んでなる。特定の好ましい実施形態では、ポリマーはポリベンゾビスイミダゾールまたはポリピリドビスイミダゾール型のものである。
【００２８】
構造（ｂ１）および（ｂ２）では、Ｙは芳香族、複素芳香族、脂肪族基、または無、好ましくは芳香族基、より好ましくは炭素原子の６員環芳香族基である。さらにより好ましくは、炭素原子の６員環芳香族基（Ｙ）は、２つの置換ヒドロキシル基を有するパラ配向結合、さらにより好ましくは２，５−ジヒドロキシ−パラ−フェニレンを有する。
【００２９】
構造（ａ）、（ｂ１）、または（ｂ２）では、ＡｒおよびＡｒ１はそれぞれ任意の芳香族または複素芳香族基を表す。
【００３０】
「芳香族」基は、フェニルまたはナフチルなどの、場合により置換されていてもよい芳香族５〜１３員の単−または二−炭素環であってもよい。好ましくは、アリール部分を含有する基は、環中に５〜７個の炭素原子を有する単環である。フェニルが１つの好ましいアリールである。
【００３１】
「複素芳香族」基は、本明細書で用いるところでは、独立して窒素、酸素または硫黄であってもよい１〜５つのヘテロ原子を有する芳香族５〜１３員の炭素含有単−または二−環式環であってもよい。好ましくは、ヘテロアリール部分を含有する基は、環員の１つもしくは２つが窒素、酸素または硫黄から独立して選択される環中に５〜７員を有する単環である。
【００３２】
幾つかの実施形態では、アリールまたは複素芳香族部分は場合により置換されていてもよい。置換基には、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、ハロゲン、ヒドロキシル、Ｃ１〜Ｃ６アルコキシ、ＣＮ、−ＮＯ２、アミノ、Ｃ１〜Ｃ６アルキルアミノ、アルキル基当たり１〜６個の炭素原子のジアルキルアミノ、チオ、Ｃ１〜Ｃ６アルキルチオ、Ｃ１〜Ｃ６アルキルスルフィニル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルスルホニル、Ｃ２〜Ｃ７アルコキシカルボニル、Ｃ２〜Ｃ７アルキルカルボニル、トリフルオロアルコキシ、ベンジルニトリルおよびベンゾイル基の１つもしくはそれ以上が含まれる。
【００３３】
芳香族または複素芳香族基は任意の好適な縮合または非縮合多環系であることができ、幾つかの実施形態ではそれは好ましくは単６員環である。特定の実施形態では、ＡｒもしくはＡｒ１基はより好ましくは、窒素原子が環系の炭素原子の１つと置換している複素芳香族であるか、またはＡｒもしくはＡｒ１は炭素環原子のみを含有してもよい。さらに他の実施形態では、ＡｒもしくはＡｒ１基はより好ましくは複素芳香族である。
【００３４】
本明細書で定義されるところでは、「ポリベンザゾール」は、ＡｒもしくはＡｒ１基が炭素原子の単６員芳香環である繰り返し構造（ａ）、（ｂ１）、または（ｂ２）を有するポリアレーンアゾールポリマーを意味する。好ましくは、幾つかの実施形態では、ポリベンザゾールには、構造（ｂ１）または（ｂ２）を有する剛性ロッドポリベンザゾールのクラス、より好ましくは、幾つかの実施形態では、６員炭素環芳香環Ａｒ１の構造（ｂ１）または（ｂ２）を有する剛性ロッドポリベンザゾールが含まれる。かかる好ましいポリベンザゾールには、ポリベンゾイミダゾール（Ｂ＝ＮＲ）、ポリベンゾチアゾール（Ｂ＝Ｓ）、ポリベンゾオキサゾール（Ｂ＝Ｏ）、およびそれらの混合物またはコポリマーが含まれるが、それらに限定されない。ポリベンザゾールがポリベンゾイミダゾールであるとき、好ましくは、幾つかの実施形態では、それはポリ（ベンゾ［１，２−ｄ：４，５−ｄ’］ビスイミダゾール−２，６−ジイル−１，４−フェニレン）である。ポリベンザゾールがポリベンゾチアゾールであるとき、好ましくは、幾つかの実施形態では、それはポリ（ベンゾ［１，２−ｄ：４，５−ｄ’］ビスチアゾール−２，６−ジイル−１，４−フェニレン）である。ポリベンザゾールがポリベンゾオキサゾールであるとき、好ましくは、幾つかの実施形態では、それはポリ（ベンゾ［１，２−ｄ：４，５−ｄ’］ビスオキサゾール−２，６−ジイル−１，４−フェニレン）である。
【００３５】
本明細書で定義されるところでは、「ポリピリダゾール」は、ＡｒもしくはＡｒ１基が５個の炭素原子および１個の窒素原子の単６員芳香環である繰り返し構造（ａ）、（ｂ１）、または（ｂ２）を有するポリアレーンアゾールポリマーを意味する。好ましくは、これらのポリピリダゾールには、構造（ｂ１）または（ｂ２）を有する剛性ロッドポリピリダゾールのクラス、より好ましくは、６員複素環芳香環Ａｒ１の構造（ｂ１）または（ｂ２）を有する剛性ロッドポリピリダゾールが含まれる。かかるより好ましいポリピリダゾールには、ポリピリドビスイミダゾール（Ｂ＝ＮＲ）、ポリピリドビスチアゾール（Ｂ＝Ｓ）、ポリピリドビスオキサゾール（Ｂ＝Ｏ）、およびそれらの混合物またはコポリマーが含まれるが、それらに限定されない。さらにより好ましくは、ポリピリダゾールは構造：
【００３６】
【化３】
2009504458.tif 000004
【００３７】
（式中、Ｎは窒素原子であり、そしてＲはＮに結合した水素または置換もしくは非置換アルキルもしくはアリールであり、好ましくは、幾つかの実施形態では、ＲはＨである）
のポリピリドビスイミダゾール（Ｂ＝ＮＲ）である。ポリマー鎖の繰り返し単位の平均数は典型的には約１０〜約２５，０００の範囲に、より典型的には約１００〜１，０００の範囲に、さらにより典型的には約１２５〜５００の範囲に、さらに典型的には約１５０〜３００の範囲にある。
【００３８】
本明細書で用いるところでは、「官能末端ポリアレーンアゾールオリゴマー」という語句は、末端位に少なくとも１つの反応性基を有するポリアレーンアゾールオリゴマーを意味する。
【００３９】
本明細書で用いるところでは、「オリゴマー」という用語は、同じまたは異なるものであることができる２〜約５つの共有結合した化学単位を有する分子を意味する。
【００４０】
本明細書で用いるところでは、「ポリマー」という用語は、同じまたは異なるものであることができる約５つより多い共有結合した化学単位を有する分子を意味する。
【００４１】
「アルキル」という用語は、本明細書で用いるところでは、置換または非置換の脂肪族炭化水素鎖を意味し、特に明記されない限り、１〜１２個の炭素原子、好ましくは１〜６個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖を含むが、それらに限定されない。アルキル基の例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｉ−ブチルおよびｔ−ブチルが挙げられる。具体的には「アルキル」の定義内には、場合により置換されているそれらの脂肪族炭化水素鎖が含まれる。本明細書での定義に用いられるような炭素数は、炭素主鎖および炭素分岐に関するが、アルコキシ置換などのような置換基の炭素原子を含まない。
【００４２】
本発明の特定の実施形態では、アルキル基についての置換基には、ニトロ、シアノ、−Ｎ（Ｒｘ）（Ｒｙ）（ここで、ＲｘおよびＲｙはそれぞれ独立してＨ、アルキルまたはアリールである）、ハロ、ヒドロキシル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アルコキシアルキル、およびアルコキシカルボニルが含まれる。
【００４３】
本発明の幾つかの実施形態は、ポリアレーンアゾールフィラメントを含んでなる物品、より具体的にはポリベンザゾール（ＰＢＺ）フィラメントまたはポリピリダゾールフィラメントに関する。
【００４４】
本明細書で用いるところでは、本発明の特定のフィラメントは、ポリベンザゾール（ＰＢＺ）またはポリピリダゾールポリマーなどの、ポリアレーンアゾールポリマーから製造される。本明細書での目的のためには、「フィラメント」という用語は、長さ対その長さに垂直のその断面積を横切る幅の高い比を有する比較的可撓性の、巨視的に均一の物体を意味する。フィラメント断面は任意の形状であってもよいが、典型的には円形である。「フィラメント」という用語は「繊維」という用語と同じ意味で用いられてもよい。
【００４５】
本明細書で用いるところでは、「糸」は、繊維が上記に定義される通りである連続的な長さの２つもしくはそれ以上の繊維を意味する。
【００４６】
本明細書の目的のためには、「布」は、任意の織られた、編まれた、または不織の構造体を意味する。「織られた」とは、平織、千鳥綾織、バスケット織、繻子織、綾織などのような任意の布の織り方を意味する。「編まれた」とは、１つもしくはそれ以上のエンド、繊維またはマルチフィラメント糸を編成するまたはかみ合わせることによって生成される構造体を意味する。「不織の」とは、一方向の繊維を含む、繊維の網状構造、フェルトなどを意味する。
【００４７】
本発明の物品は複数の繊維層を含んでなる。層は、縫い合わせることなどによって、任意の方法で一緒に保持するまたは接合することができるか、またはそれらは一緒に積み重ね、例えば、布エンベロープもしくはキャリヤで保持することができる。セクションを形成する層は、別々に積み重ね、接合することができるか、または複数の層のすべては、単一ユニットとして積み重ね、接合することができる。
【００４８】
層はまた、熱硬化性もしくは熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなるポリマーマトリックスによって一緒に保持することもできる。多種多様な好適な熱硬化性および熱可塑性樹脂ならびにそれらの混合物が先行技術で周知であり、マトリックス材料として使用することができる。例えば、熱可塑性樹脂は、１つもしくはそれ以上のポリウレタン、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリカーボネートなどを含んでなることができる。熱硬化性樹脂は、１つもしくはそれ以上のエポキシ−ベース樹脂、ポリエステル−ベース樹脂、フェノール−ベース樹脂など、好ましくはポリビニルブチラール・フェノール系樹脂であることができる。混合物は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との任意の組み合わせであることができる。各層中のマトリックス材料の割合は、層の約２％〜約５０重量％、好ましくは層の５％〜３０重量％である。
【００４９】
布層の面密度は、選択されたサイズ、例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍの各単層の重量を測定することによって求められる。本複合構造体の面密度は、個々の層の面密度の合計によって求められる。
【００５０】
幾つかの実施形態では、より好ましい剛性ロッドポリピリダゾールには、米国特許第５，６７４，９６９号明細書に記載されているものなどのポリピリドビスイミダゾールホモポリマーおよびコポリマーが含まれるが、それらに限定されない。かかる例示的な一ポリピリドビスイミダゾールは、ホモポリマーのポリ（１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン−２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４’５’−ｅ］ピリジニレン）である。このポリマーはまた様々な専門用語、例えば：ポリ（１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン−２，６−ピリド［２，３−ｄ：５，６−ｄ’］ビスイミダゾール）；ポリ［（１，４−ジヒドロキシイミダゾ［４，５−ｂ：４’，５’−ｅ］ピリジン−２，６−ジイル）（２，５−ジヒドロキシ−１，４−フェニレン）］；ポリ［（２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４’，５’−ｅ］ピリジニレン−（２，５−ジヒドロキシ−１，４−フェニレン）］；ケミカル・アブストラクツ登録番号（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ  Ｒｅｇｉｓｔｒｙ  Ｎｏ．）１６７３０４−７４−７、ポリ［（１，４−ジヒドロジイミダゾ［４，５−ｂ：４’，５’−ｅ］ピリジン−２，６−ジイル）（２，５−ジヒドロキシ−１，４−フェニレン）］；２，５−ジヒドロキシテレフタル酸−１，２，４，５−テトラアミノピリジンコポリマー；ＰＩＰＤ；ピリドビスイミダゾール−２，６−ジイル（２，５−ジヒドロキシ−ｐ−フェニレン）コポリマー；ポリ（１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン−２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４’，５’−ｅ］ピリジニレン）；およびポリ（１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン−２，６−ピリド［２，３−ｄ５，６−ｄ’］ビスイミダゾール）を用いても知られる。
【００５１】
本発明で使用されるポリアレーンアゾールポリマーは、剛性ロッド構造、半剛性ロッド構造、または可撓性コイル構造、好ましくは剛性ロッド構造と関連した特性を有してもよい。このクラスの剛性ロッドポリマーが構造（ｂ１）または（ｂ２）を有するとき、それは好ましくは芳香族基Ａｒ１に縮合した２つのアゾール基を有する。
【００５２】
本発明に有用な好適なポリアレーンアゾールには、ホモポリマーおよびコポリマーが含まれる。約２５重量パーセント程度までの他のポリマー材料をポリアレーンアゾールとブレンドすることができる。また、約２５パーセントもしくはそれ以上程度の他のポリアレーンアゾールモノマーまたは他のモノマーが主要ポリアレーンアゾールのモノマーと置換したコポリマーが使用されてもよい。好適なポリアレーンアゾールホモポリマーおよびコポリマーは、それぞれの全体が本明細書に参照により援用される、米国特許第４，５３３，６９３号明細書（１９８５年８月６日にウォルフ（Ｗｏｌｆｅ）らに付与された）、同第４，７０３，１０３号明細書（１９８７年１０月２７日にウォルフらに付与された）、同第５，０８９，５９１号明細書（１９９２年２月１８日にグレゴリー（Ｇｒｅｇｏｒｙ）らに付与された）、同第４，７７２，６７８号明細書（１９８８年９月２０日にシバート（Ｓｙｂｅｒｔ）らに付与された）、同第４，８４７，３５０号明細書（１９９２年８月１１日にハリス（Ｈａｒｒｉｓ）らに付与された）、同第５，２７６，１２８号明細書（１９９４年１月４日にローゼンバーグ（Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ）らに付与された）および同第５，６７４，９６９号明細書（１９９７年１０月７日にシッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）らに付与された）に記載されているものなどの、公知の手順によって製造することができる。例えば、酸化防止剤、滑剤、紫外線遮断剤、着色剤などのような、添加剤もまた所望量でポリアレーンアゾールに組み入れられてもよい。
【００５３】
ポリアレーンアゾールポリマーは、乾燥原料の混合物をポリリン酸（ＰＰＡ）溶液と反応させることによって製造されてもよい。乾燥原料は、アゾール形成モノマーおよび金属粉末を含んでなってもよい。
【００５４】
例示的なアゾール形成モノマーには、２，５−ジメルカプト−ｐ−フェニレンジアミン、テレフタル酸、ビス−（４−安息香酸）、オキシ−ビス−（４−安息香酸）、２，５−ジヒドロキシテレフタル酸、イソフタル酸、２，５−ピリドジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，６−キノリンジカルボン酸、２，６−ビス（４−カルボキシフェニル）ピリドビスイミダゾール、２，３，５，６−テトラアミノピリジン、４，６−ジアミノレゾルシノール、２，５−ジアミノヒドロキノン、１，４−ジアミノ−２，５−ジチオベンゼン、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。好ましくは、アゾール形成モノマーには、２，３，５，６−テトラアミノピリジンおよび２，５−ジヒドロキシテレフタル酸が含まれる。特定の実施形態では、アゾール形成モノマーはリン酸化されていることが好ましい。好ましくは、リン酸化アゾール形成モノマーはポリリン酸および金属触媒の存在下で重合させられる。
【００５５】
金属粉末は、最終ポリマーの分子量を構成するのを助けるために用いることができる。金属粉末には典型的には、鉄粉、スズ粉末、バナジウム粉末、クロム粉末、およびそれらの任意の組み合わせが含まれる。
【００５６】
アゾール形成モノマーおよび金属粉末は混合され、次に混合物はポリリン酸と反応させられてポリアレーンアゾールポリマー溶液を形成する。追加のポリリン酸を、必要に応じてポリマー溶液に加えることができる。ポリマー溶液は典型的には、フィラメントを製造するまたは紡糸するためにダイまたは紡糸口金を通して押し出される。
【実施例】
【００５７】
以下の実施例では、複数の布層の複合材料を防弾性について試験した。布層のすべてをエッジ周りで縫い、さらにクロスステッチで対角線上を縫った、１５インチ×１５インチの弾道パネルを各試験のために構築した。複合材料は平方メートル当たり４．３０±０．０５キログラムの面密度を有した。
【００５８】
商標ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）でイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）によって販売される、アラミド糸（ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド））をサンプルの幾つかに含めた。アラミド糸は、デシテックス当たり２５．２グラムの靱性、３．８％の破断点伸び、およびデシテックス当たり５７５グラムの弾性率を有した。
【００５９】
商標ザイロン（Ｚｙｌｏｎ）（登録商標）で東洋紡績株式会社によって販売される、ＰＢＯ（ポリ−ｐ−フェニレンベンゾイソオキサゾール）糸を、サンプルの幾つかに含めた。ＰＢＯ糸は、デシテックス当たり３７．８グラムの靱性、３．５％の破断点伸び、およびデシテックス当たり１１７０グラムの弾性率を有した。
【００６０】
弾道試験を、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従って弾道限界（Ｖ５０）を測定するために複合材料に関して行った。試験されるべき複合材料を、骨組みおよびクランプ付きサンプル取付台に置いてサンプルをピンと張って、試験発射体の軌道と垂直に保持した。複合材料を、２つの異なる発射体：（１）１６グレイン破片シミュレーター、および（２）１２４グレインの重さがある９ミリメートルのフルメタル・ジャケット拳銃弾に対して試験した。各パネルに対する第１発砲は、あり得る弾道限界（Ｖ５０）であると推定される発射体速度について行われる。第１発砲が完全なサンプル貫通をもたらすとき、次の発砲は、部分貫通を得るために第１発砲より約１５．２メートル毎秒低い発泡体速度について行われる。一方、第１発砲が貫通または部分貫通を全くもたらさないときには、次の発砲は、完全貫通を得るために約１５．２メートル毎秒高い速度について行われる。１つの部分および１つの完全発射体貫通を得た後に、各サンプルについて弾道限界（Ｖ５０）を測定するために十分な発砲が行われるまで約１５．２メートル毎秒のその次の速度増加または減少を用いる。弾道限界は、最高および最低の個々の衝撃速度の間に３８．１メートル毎秒以下の差があるという条件で、等しい数の少なくとも３つの最高部分貫通衝撃速度の算術平均を求めることによって計算する。
【００６１】
実施例１
実施例１は、平織でセンチメートル当たり１１．８エンドで５５０デシテックスのザイロン（登録商標）で製造された３１繊維層を含んだ。サンプルは平方メートル当たり約４．３キログラムの面密度を有した。
【００６２】
実施例２
実施例２は、衝撃面のための平織でセンチメートル当たり１１．８エンドで５５０デシテックスのザイロン（登録商標）で製造された２１繊維層と、身体に面する側のための平織でセンチメートル当たり１３．４エンドで６６０デシテックスのケブラー（登録商標）で製造された８繊維層とを含んだ。サンプルは平方メートル当たり約４．３５キログラムの面密度を有した。
【００６３】
比較例Ａ
比較例Ａは、平織でセンチメートル当たり１３．４エンドで６６０デシテックスのケブラー（登録商標）で製造された２４層を含んだ。サンプルは平方メートル当たり約４．３５キログラムの面密度を有した。
【００６４】
比較例Ｂ
比較例Ｂは、平織でセンチメートル当たり６．７エンドで１６５０デシテックスのザイロン（登録商標）で製造された１８繊維層を含んだ。サンプルは平方メートル当たり約４．２５キログラムの面密度を有した。
【００６５】
下の表Ｉに示す弾道試験結果は、本発明に従った物品（実施例１および２）についてのＶ５０結果が比較物品（比較例ＡおよびＢ）のＶ５０よりかなり良好であったことを示す。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
実施例３
実施例３では、実施例１および２の構造体は、ケブラー（登録商標）繊維の代わりにポリアレーンアゾール、ポリピリダゾール、ポリピリドビスイミダゾール、高延伸高分子量ポリエチレンまたはそれらの任意の組み合わせから選択される繊維で複製されてもよい。
【００６８】
実施例４
実施例４では、実施例１および２の構造体は、ザイロン（登録商標）繊維の代わりにポリアレーンアゾール、ポリピリダゾール、ポリピリドビスイミダゾール、高延伸高分子量ポリエチレンまたはそれらの任意の組み合わせから選択される繊維で複製されてもよい。
【００６９】
本発明は好ましい実施形態に関連して記載されてきたが、他の類似の実施形態が用いられてもよいか、または本発明の同じ機能を果たすために記載された実施形態に対し、それから逸脱することなく変更および追加がなされてもよいことは理解されるべきである。従って、本発明はいかなる単一実施形態にも限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲の詳述に従った広さおよび範囲で解釈されるべきである。
【００７０】
本明細書に開示されるすべての特許および刊行物は、全体が参照により援用される。
【国際調査報告】
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