(57)【要約】  水中で高い正の浮力を有する耐弾道性複合材料を提供する。より具体的には、乾式処理技術を使用して製作される発泡体不使用の浮揚性複合材料が提供される。本材料は、粒子状バインダで部分的にコーティングされた繊維状プライを含み、この粒子状バインダは、熱圧着されてバインダの一部を繊維／テープ表面に結合された、盛り上がった不連続のパッチに転換する一方で、粒子状バインダの別の部分は、繊維／テープ上に未溶融粒子として残る。未溶融バインダ粒子の存在が、複合材料内に空隙を残し、それが水中での複合体の正の浮力を増加させる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの繊維状プライを含む耐弾道性材料であって、各繊維状プライが複数の繊維及び／又は複数のテープを含み、前記繊維／テープのうちの１つ以上が、ポリマーバインダの盛り上がった不連続のパッチにより部分的に被覆された表面を有し、前記ポリマーバインダの盛り上がった不連続のパッチが、前記繊維／テープ表面に結合し、かつそこから延びており、前記材料が、前記繊維／テープ上、及び／又はそれらの間に複数のポリマー粒子を更に含む、耐弾道性材料。
【請求項２】
前記パッチが、１０：１未満のアスペクト比を有し、乾燥した無溶媒のポリマー粉末を軟化及び／又は溶融させることにより前記繊維／テープ表面上に形成される、請求項１に記載の耐弾道性材料。
【請求項３】
前記ポリマー粒子が、未溶融のポリマー粒子を含む、請求項１に記載の耐弾道性材料。
【請求項４】
前記繊維／テープのそれぞれの表面積の５０％未満が、前記パッチで被覆されている、請求項１に記載の耐弾道性材料。
【請求項５】
各繊維状プライが、８０ｇ／ｍ２未満の繊維面積密度、及び１００ｇ／ｍ２未満の総面積密度を有する、請求項１に記載の耐弾道性材料。
【請求項６】
請求項１に記載の耐弾道性材料の複数のプライを含む、多層複合体。
【請求項７】
前記複合体が、前記複合体の体積の少なくとも２０％の内部空隙体積を有する、請求項６に記載の多層複合体。
【請求項８】
ａ）複数の不織プライであって、各プライが、複数の隣接する単方向性繊維及び／又は複数の隣接する単方向性テープを含み、前記繊維／テープのうちの１つ以上が、ポリマーバインダの不連続のパッチにより部分的に被覆された表面を有し、前記ポリマーバインダの不連続のパッチが、前記繊維／テープ表面に結合し、各プライが、外側上部表面及び外側底部表面を有する、複数の不織プライと、
ｂ）前記プライのうちの少なくとも１つの、少なくとも１つの表面に結合された少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイであって、前記少なくとも１つの表面を部分的にのみ被覆し、かつ前記ポリマーバインダの融点よりも低い融点を有する、少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイと、を含む、耐弾道性材料。
【請求項９】
前記熱可塑性オーバーレイが、前記ポリマーバインダの融点よりも低い融点を有する１つ以上の結合する細長い本体を含む、請求項８に記載の耐弾道性材料。
【請求項１０】
耐弾道性材料の形成方法であって、
ａ）隣接する単方向配向繊維のアレイ、又は隣接する単方向配向テープのアレイを含む第１の不織繊維状プライであって、外側上部表面及び外側底部表面を有する、第１の不織繊維状プライを提供する工程と、
ｂ）乾燥した無溶媒の粒子状ポリマーバインダを前記第１の不織繊維状プライの少なくとも１つの表面に適用する工程と、
ｃ）少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイを前記第１の不織繊維状プライの表面上に適用する工程であって、前記少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイは前記表面を部分的にのみ被覆し、前記少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイは、前記ポリマーバインダの融点よりも低い融点を有し、工程ｂ）及びｃ）が可逆的である、工程と、
ｄ）前記少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイを少なくともその軟化温度まで加熱し、それが前記第１の不織繊維状プライの前記表面に結合することを可能にする工程と、
ｅ）前記少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイ上の前記第１の不織繊維状プライ上に第２の不織繊維状プライを適用する工程であって、前記第２の不織繊維状プライが、隣接する単方向配向繊維のアレイ又は隣接する単方向配向テープのアレイを含み、前記第２の不織繊維状プライは第１及び第２の表面を有し、前記第２の不織繊維状プライは、前記表面のうちの少なくとも１つに乾燥した無溶媒の粒子状ポリマーバインダを含む、工程と、
ｆ）前記第１の不織繊維状プライ及び前記第２の不織繊維状プライを熱及び圧力下で固結させる工程であって、前記第１の不織繊維状プライの前記粒子状ポリマーバインダの少なくとも一部、及び前記第２の不織繊維状プライの前記粒子状ポリマーバインダの少なくとも一部が溶融され、それにより、前記バインダが前記第１及び第２の不織繊維状プライを共に結合する、工程と、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年４月１５日に出願された同時係属の米国仮出願第６２／３２２，８３４号の利益を主張するものであり、その開示は全体が本明細書に参照として組み込まれる。
【０００２】
本開示は、水中で優れた正の浮力を有する耐弾道性複合材料に関する。より詳細には、本開示は、乾式処理技術を用いて製作される発泡体不使用の浮揚性複合材料に関する。
【背景技術】
【０００３】
柔軟な防護衣物品は、耐弾道性材料のパネルが中に位置付けられる仕切り又はポケットを備える典型的には繊維衣料の形態で製作される。例えば、米国特許第５，３９８，３４０号は、はめ込まれた防弾道パネルを有するシェルとして製作された防弾ベストを教示し、このシェルは、動いている士官がベストを着用しているときにパネルを適切な保護位置にとどめるように設計されている。米国特許第７，６３６，９４８号及び同第９，２２２，７５７号はそれぞれ、防弾道プレート及び挿入物の独特な配置をサポートするための独特な配置のポケットを有する前後パネルセクションを含むプレート保持設計を教示している。最も典型的には、このようなベストは、プレートが取り外し可能な開口ポケットに単に挿入される代わりに、はめ込まれたプレートが恒久的にベストのシェルに縫い込まれるように設計される。
【０００４】
このタイプの防護衣は、ユーザを弾丸衝撃に関連する損傷から保護するのに有効であるが、様々な欠点も有し得る。第一に、プレート及びその他の挿入物は、典型的にかなり重く、ユーザが持ち運ぶには負担がかかる。第二に、プレートは多くの場合、かなり大きく、ユーザの移動性を制限する。第三に、完全防護衣物品の浮力に影響を及ぼし得るプレートは典型的には中性又は負の浮力のいずれかを有し、多くの場合、正の浮力が望まれる。
【０００５】
上記で確認された第１及び第２のそれぞれの欠点は、プレートをより薄くする、及び／又は小さくすることにより装甲プレートのサイズを縮小することにより克服し得る。しかし、プレートのサイズを縮小することにより、保護被覆の程度を犠牲にし、それにより装甲の有用性を制限する。
【０００６】
浮力の問題に関して、柔軟でより浮力の大きい防護衣を作製するための従来から既知の一手法は、ベストの設計に浮揚性挿入物を加えることによるものである。例えば、硬質の装甲プレートをベストの前後領域に有し、かつ浮揚性発泡体パッドをベスト部分の内側に添付した個人用防護衣を教示している米国特許第６，８９２，３９２号を参照されたい。米国特許第７，２１０，３９０号は、弾道材料からなる第１の層、及び独立気泡発泡体などの浮揚性材料からなる第２の層を有する個人用弾道保護デバイスを教示している。米国特許第７，０８０，４１１号は、衣服の内側に膨張可能な浮揚性ブラダーを組み込んでいる防護服を教示している。しかし、組み込まれた浮揚性挿入物は、防護物品にかなりの嵩を加え、ユーザの快適さを低減させる。また、前述の解決策は、衣服の浮揚性の問題に対処するだけであり、重さ及び移動性に関する懸念には対応していない。
【０００７】
代替えの方策として、重い、かさばる、非浮揚性の防護具に関連した物理的な問題を克服するために、防護具開発者は仮にユーザが水に落下するなどの緊急事態において、ベストを迅速に取り外すことを可能にする解決策を設計した。例えば、迅速な取り外しが要求される状況下でベストの迅速な取り外しを可能にするクイックリリース構造を有する防護ベストを教示している米国特許第８，２０１，２７１号及び同第８，４９９，３６２号を参照されたい。米国特許第７，２４３，３７６号では、兵士が防護ベストの重量により溺れることが知られており、着用者によって迅速に、また容易に取り外すことができる切り離し構造のベストを教示することが説明されている。しかし、これらの解決策は、有用性を制限するのみで、実際の使用においての防護システムの欠点を克服するための解決策ではない。
【０００８】
よって、当該技術分野において、軽くて、可撓性があり、かつ浮揚性のある柔軟な防護衣構造の最適化への要求が残る。本開示は、この必要性に対する解決策を提供する。
【発明の概要】
【０００９】
本開示は、関連技術の材料と比較して向上した正の浮力を有する耐弾道性材料から製作された柔軟な防護衣物品を提供する。材料は、極めて細い撚糸が、繊維及び／又はテープ（好ましくはマルチフィラメントテープ）から形成され、液体又は溶融バインダでコーティングする代わりに、例えば粉末バインダなどの乾燥粒子状バインダで部分的にコーティングされる、乾式処理技術を使用して形成される。粒子状バインダは、処理の間に部分的にのみ溶融し、それによって繊維／テープは、溶融及び／又は軟化したバインダ並びに未溶融ポリマー粒子の不連続のパッチにより部分的にのみ被覆される。得られた材料は、隣接する繊維／テープの部分が互いに接触しておらず、その領域内に空隙が存在するバインダ不使用の領域を有する。空隙は、それによって材料の浮揚性を高める。材料は柔軟な装甲プレートキャリアシェルの製作に使用される場合、負の浮力を有する任意の組み込まれたプレートの重量と釣り合わせ、発泡体などのかさばる浮揚性構成部品への必要性を排除又は最小限に抑える。加えて、材料は、プレートが組み込まれていない領域において強化された防弾道保護を提供し、生命喪失のリスクを冒すことなくプレートのサイズの縮小を可能にする。
【００１０】
したがって、本開示は、少なくとも１つの繊維状プライを含む耐弾性材料であって、各繊維状プライが複数の繊維及び／又は複数のテープを含み、繊維／テープのうちの１つ以上が、ポリマーバインダの盛り上がった不連続のパッチにより部分的に被覆された表面を有し、ポリマーバインダの盛り上がった不連続のパッチが、繊維／テープ表面に結合し、かつそこから延びており、材料が複数のポリマー粒子を繊維／テープ上、及び／又はそれらの間に更に含む、耐弾道性材料を提供する。
【００１１】
また、耐弾道性材料であって、
ａ）複数の不織プライであって、各プライが、複数の隣接する単方向性繊維及び／又は複数の隣接する単方向性テープを含み、繊維／テープのうちの１つ以上が、繊維／テープ表面に結合されたポリマーバインダの不連続のパッチにより部分的に被覆された表面を有し、各プライが外側上部表面及び外側下部表面を有する、複数の不織プライと、
ｂ）プライのうちの少なくとも１つの、少なくとも１つの表面に結合された少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイであって、少なくとも１つの表面を部分的にのみ被覆し、かつポリマーバインダの融点よりも低い融点を有する、少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイと、を含む、耐弾道性材料を提供する。
【００１２】
更に、耐弾道性材料の形成方法であって、
ａ）隣接する単方向配向繊維のアレイ、又は隣接する単方向配向テープのアレイを含む第１の不織繊維状プライであって、外側上部表面及び外側底部表面を有する、第１の不織繊維状プライを提供することと、
ｂ）乾燥した無溶媒の粒子状ポリマーバインダを第１の不織繊維状プライの少なくとも１つの表面に適用することと、
ｃ）少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイを第１の不織繊維状プライの表面上に提供することであって、少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイは表面を部分的にのみ被覆し、少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイは、ポリマーバインダの融点よりも低い融点を有し、工程ｂ）及びｃ）が可逆的である、適用することと、
ｄ）少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイを少なくともその軟化温度まで加熱し、それが第１の不織繊維状プライの表面に結合することを可能にすることと、
ｅ）少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイ上の第１の不織繊維状プライ上に第２の不織繊維状プライを適用することであって、第２の不織繊維状プライが、隣接する単方向配向繊維のアレイ又は隣接する単方向配向テープのアレイを含み、第２の不織繊維状プライは第１及び第２の表面を有し、第２の不織繊維状プライは、表面のうちの少なくとも１つに乾燥した無溶媒の粒子状ポリマーバインダを含む、適用することと、
ｆ）第１の不織繊維状プライ及び第２の不織繊維状プライを熱及び圧力下で固結させることであって、第１の不織繊維状プライの粒子状ポリマーバインダの少なくとも一部、及び第２の不織繊維状プライの粒子状ポリマーバインダの少なくとも一部が溶融され、それによりバインダが第１及び第２の不織繊維状プライを共に結合する、固結させることと、を含む、方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】粉体樹脂でコーティングされた２−プライ不織布の上面視スキャン画像である。
【図２】倍率１．８倍に拡大した図１の一部の拡大上面視である。
【図３】図１の織物を倍率２０倍に拡大した上面視実体顕微鏡画像である。
【図４】樹脂パッチを丸で囲んだ図３の上面実態顕微鏡画像の複製である。
【図５Ａ】図１の織物にある樹脂パッチの上面視走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（倍率７０倍のオーダ）である。
【図５Ｂ】白い四角で特定される図５Ａに示される樹脂パッチ部分の上面視ＳＥＭ写真（倍率２５０倍のオーダ）である。
【図６Ａ】図１の織物の樹脂パッチの上面視ＳＥＭ写真（倍率７０倍のオーダ）である。
【図６Ｂ】白い四角で特定される図６Ａに示される樹脂パッチ部分の上面視ＳＥＭ写真（倍率２５０倍のオーダ）である。
【図７Ａ】図１の織物の樹脂パッチの上面視ＳＥＭ写真（倍率７０倍のオーダ）である。
【図７Ｂ】白い四角で特定される図７Ａに示される樹脂パッチ部分の上面視ＳＥＭ写真（倍率２５０倍のオーダ）である。
【図８Ａ】図１の織物の樹脂パッチの上面視ＳＥＭ写真（倍率７０倍のオーダ）である。
【図８Ｂ】白い四角で特定される図８Ａに示される樹脂パッチ部分の上面視ＳＥＭ写真（倍率２５０倍のオーダ）である。
【図９】図１の織物の３つの樹脂パッチの上面視ＳＥＭ写真（倍率７０倍のオーダ）であり、またバインダ粒子の存在も示している。
【図１０】フラットベッドラミネータの略図である。
【図１１】粉末バインダ、及び中間スクリムでコーティングされた二重繊維状プライを有する多層の耐弾道性材料の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で提供される複合材料は、特に耐弾道性防護衣の製作を意図し、したがって高張力強度の繊維から形成される高張力強度の繊維、及び／又は高張力強度のテープを使用して複合材料が製作されることが特に意図されている。しかし、乾式バインダ処理技術は浮揚性非防護物品の製作にも同様に適用可能であり、したがってこの開示は防護衣用途にのみに限定されると解釈されるべきでも、高張力繊維を含む繊維系複合材料のみに限定されると解釈されるべきでもない。
【００１５】
本明細書で使用される「繊維」は、ポリマー材料のストランドなどの長いストランドの材料であり、その長さ寸法は、幅及び厚さの横断寸法よりもはるかに大きい。繊維は、当該技術分野において「ステープル」又は「ステープルファイバ」と称される短く分割されたストランドの代わりに長い、連続（しかし一定の長さの）ストランドであることが好ましい。通常の定義による「ストランド」は、糸又は繊維などの単一で、細長いものである。本明細書で使用される繊維の断面は、広く様々であってよく、断面において円形、平坦、又は長方形であってよい。それらはまた、フィラメントの直鎖又は長手方向軸から突き出た１つ以上の規則的又は不規則な突出部を有している不規則又は規則的なマルチローバル（ｍｕｌｔｉ−ｌｏｂａｌ）な断面であってよい。したがって、用語「繊維」は、規則的又は不規則な断面を有するフィラメント、平ひも、ストリップなどを含む。実質的に繊維は円形断面が好ましい。
【００１６】
単繊維は、ただ１つのフィラメント又は複数のフィラメントから形成されてよい。ただ１つのフィラメントから形成された繊維は、本明細書において「単一フィラメント」繊維、又は「モノフィラメント」繊維のいずれかで称され、かつ複数のフィラメントから形成された繊維は、本明細書において「マルチフィラメント」繊維と称される。本明細書で定義されるように、マルチフィラメント繊維は、好ましくは２〜約３０００フィラメント、より好ましくは２〜１０００フィラメント、更により好ましくは３０〜５００フィラメント、更により好ましくは４０〜５００フィラメント、更により好ましくは約４０フィラメント〜約２４０フィラメント、そして最も好ましくは約１２０〜２４０フィラメントを含む。マルチフィラメント繊維はまたしばしば当該技術分野において、繊維束又はフィラメント束と称される。本明細書で使用する場合、用語「糸」は複数のフィラメントからなる単一のストランドとして定義され、「マルチフィラメント繊維」と同じ意味で用いられる。用語「靭性」とは、応力を受けない試料の単位線密度（デニール）当たりの力（グラム）として表わされる引張り強さを指す。用語「初期弾性率」は、靭性における変化の割合を指し、張りにおける変化に対するデニール当たり（ｇ／ｄ）グラム−力で表され、元々の繊維／テープ長さ（平方インチ）の比として表わされる。
【００１７】
用語「デニール」は、繊維／糸９０００メータトル当たりのグラム質量に等しい線密度の単位である。この関連で、各層を形成している繊維は、任意の好適なデニールであってよい。例えば、繊維は約５０〜約５０００デニール、より好ましくは約２００〜約５０００デニール、更により好ましくは約２００〜約３０００デニール、更により好ましくは約２００〜約１０００デニール、及び最も好ましくは約２００〜約５００デニールを有してよい。
【００１８】
本明細書で使用される場合、「繊維状層」は、単方向配向若しくはランダム配向（すなわちフェルト状）不織繊維のシングルプライ、単一の一体的構造に固結された不織繊維／テープの複数のプライ、織物のシングルプライ、単一の一体的構造に固結された複数の織物プライ、編地のシングルプライ、又は単一の一体的構造に固結された複数の編地プライを含む任意のタイプの単軸又は多軸織布を含んでよい。この関係で、「層」は、一般に外側上（第１の）平面、及び外側底（第２の）平面を有する平面配置を説明している。本明細書で使用される場合、用語「繊維状プライ」は、単方向配向繊維／テープの単一アレイ、単一織布、単一ニット織物、又は単一フェルト生地を指す。各繊維状プライはまた、外側上面、及び外側底面の両方を有し、かつ複数の「繊維状プライ（複数）」は２プライ以上の繊維構造を意味する。単方向配向繊維／テープの「単一プライ」は、単方向の実質的に平行なアレイに整列された繊維／テープの配置を含む。このタイプの配置はまた当該分野において「ユニテープ」、「単方向テープ」、「ＵＤ」、又は「ＵＤＴ」として既知である。本明細書で使用する場合、「アレイ」は、繊維、織布及びニット織物を除く糸又はテープの規則的な配置を意味し、「平行なアレイ」は規則的で、隣り合い、同一平面上で平行な配置の繊維、糸又はテープの意味である。「配向繊維／テープ」の文脈で使用される用語「配向」は繊維／テープの延伸方向よりもむしろ繊維／テープの整列方向を指す。用語「織布」は、プライの固結／成形を伴う又は伴わない１つ以上の繊維状プライを含み得る構造を意味する。単方向繊維／テープから形成された不織布は、典型的には、実質的に同一の広がりを持つ様式で互いに表面対表面で積層されて固結された複数の不織繊維状プライを含む。本明細書で使用する場合、「単層」構造は、１つ以上の個々のプライで構成される任意のモノリシックの繊維製構造であって、複数のプライが固結又は成形技術により結合されていることを意味する。本開示の文脈中の用語「複合体」は、繊維／糸／テープとポリマーバインダ材料との組み合わせを意味し、かつ用語「繊維」は、繊維／糸並びにテープで製造された材料を意味する。
【００１９】
本明細書で使用される場合、「高引張強度」繊維は、それぞれＡＳＴＭ  Ｄ２２５６標準に基づいた少なくとも１０ｇ／デニールの靭性、少なくとも約１５０ｇ／デニール以上の初期引張係数、及び約８Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有する。高引張強度繊維は、好ましくは１０ｇ／デニール、より好ましくは少なくとも約１５ｇ／デニール、更により好ましくは少なくとも約２０ｇ／デニール、更により好ましくは少なくとも約２７ｇ／デニール、より好ましくは約２８ｇ／デニール〜約６０ｇ／デニールの靭性、更により好ましくは約３３ｇ／デニール〜約６０ｇ／デニールの靭性、更により好ましくは３９ｇ／デニール以上、更により好ましくは少なくとも３９ｇ／デニール〜約６０ｇ／デニール、更により好ましくは４０ｇ／デニール以上、更により好ましくは４３ｇ／デニール以上、又は少なくとも４３．５ｇ／デニール、更により好ましくは約４５ｇ／デニール〜約６０ｇ／デニール、更により好ましくは少なくとも４５ｇ／デニール、少なくとも約４８ｇ／デニール、少なくとも約５０ｇ／デニール、少なくとも約５５ｇ／デニール、少なくとも約６０ｇ／デニールの靭性を有する。
【００２０】
特に好適な高靭性繊維は、高分子量ポリエチレン繊維などのポリオレフィン繊維、特に超高分子量ポリエチレン繊維、及びポリプロピレン繊維を含む。アラミド繊維、特にパラ系アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、伸びきり鎖ポリビニルアルコール繊維、伸びきり鎖ポリアクリロニトリル繊維、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）繊維、液晶コポリエステル繊維、Ｍ５（登録商標）繊維などの剛直棒状繊維、及び電気的特性グレードファイバーグラスを含むガラス繊維（Ｅ−ガラス；良好な電気特性の低アルカリ性ホウケイ酸ガラス）、構造的特性グレードファイバーグラス（Ｓ−ガラス；高強度マグネシア−アルミナ−ケイ酸塩）、及び絶縁特性グレードファイバーグラス（Ｒ−ガラス；酸化マグネシウム又は酸化カルシウムを含まない高強度アルミノケイ酸ガラス）もまた好適である。これらの繊維タイプの各々は、当該技術分野において従来から既知である。またポリマー繊維製造に適しているのは、コポリマー、ブロックポリマー、及び上記材料の混合物である。
【００２１】
第２の繊維材料及び追加の第３の繊維材料のための最も好ましい繊維タイプは、ポリエチレン繊維（特に伸びきり鎖ポリエチレン繊維）、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、液晶コポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維（特に高配向伸びきり鎖ポリプロピレン繊維）、ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ガラス繊維及び剛直棒状繊維、特にＭ５（登録商標）剛性ロッド繊維を含む高性能繊維である。具体的には最も好ましいはポリエチレン繊維、及びアラミド繊維である。
【００２２】
ポリエチレンの場合には、好ましい繊維は少なくとも３００，０００好ましくは少なくとも百万、及びより好ましくは２百万〜５百万の間の分子量を有する伸びきり鎖ポリエチレンである。このような伸びきり鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）繊維は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，１３７，３９４号又は第４，３５６，１３８号などに記載されているように溶液紡糸プロセス中で成長させてよく、又は米国特許第４，４１３，１１０号、第４，５３６，５３６号、第４，５５１，２９６号、第４，６６３，１０１号、第５，００６，３９０号、第５，０３２，３３８号、第５，５７８，３７４号、第５，７３６，２４４号、第５，７４１，４５１号、第５，９５８，５８２号、第５，９７２，４９８号、第６，４４８，３５９号、第６，７４６，９７５号、第６，９６９，５５３号、第７，０７８，０９９号、第７，３４４，６６８号、及び米国特許公開広報２００７／０２３１５７２号などに記載されているように、ゲル構造を形成するための溶液から紡糸されてよく、これらすべては本明細書に参照として組み込まれる。特に好ましいタイプは、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．販売の商標ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）のいずれかであり、ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）は当該技術分野において周知である。
【００２３】
特に好ましいＵＨＭＷ  ＰＥ繊維を形成する方法は少なくとも３９ｇ／デニールの靭性を有するＵＨＭＷ  ＰＥ繊維を製造可能なプロセスであり、繊維がマルチフィラメント繊維であることが最も好ましい。最も好ましいプロセスとしては、同一所有者の米国特許第７，８４６，３６３号、第８，３６１，３６６号、第８，４４４，８９８号、第８，７４７，７１５号並びに米国特許出願公開第２０１１−０２６９３５９号広報に記載されるものが挙げられ、その開示は、本明細書と矛盾のない限りにおいて本明細書に参照により組み込まれる。このようなプロセスは「ゲル紡糸」プロセスと呼ばれ、また「溶液紡糸」とも称され、ここで超高分子量ポリエチレンと溶媒が形成され、続いてマルチオリフィス紡糸口金を通して溶液を押し出して溶液フィラメントを形成し、溶液フィラメントをゲルフィラメントに冷却して、及び溶媒を抜き取り乾燥フィラメントを形成する。これらの乾燥フィラメントは、当該技術分野において繊維又は糸のいずれかとして称される束にグループ化される。次いで、繊維／糸を最大延伸倍率まで延伸して靭性を高める。
【００２４】
好ましいアラミド（芳香族ポリアミド）繊維がよく知られており、商業的に入手可能で、例えば、米国特許第３，６７１，５４２号に記載されている。例えば、有用なアラミドフィラメントはＤｕＰｏｎｔによりＫＥＶＬＡＲ（登録商標）の商標で商用に製造されている。そして本明細書で有用なポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）繊維は、ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）により商標ＮＯＭＥＸ（登録商標）の下、商用に製造され、及び繊維はＴｅｉｊｉｎ  Ａｒａｍｉｄ  Ｇｍｂｈ（Ｇｅｒｍａｎｙ）により商標ＴＷＡＲＯＮ（登録商標）の下、商用に製造されている。アラミド繊維は、Ｋｏｌｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｋｏｒｅａ）により商標ＨＥＲＡＣＲＯＮ（登録商標）の下、商用に製造されている。ｐ−アラミド繊維ＳＶＭ（商標）及びＲＵＳＡＲ（商標）は、Ｋａｍｅｎｓｋ  Ｖｏｌｏｋｎｏ  ＪＳＣ（Ｒｕｓｓｉａ）により商用に製造され、及びＡＲＭＯＳ（商標）ｐアラミド繊維は、ＪＳＣ  Ｃｈｉｍ  Ｖｏｌｏｋｎｏ（Ｒｕｓｓｉａ）により商用に製造されている。
【００２５】
好適なＰＢＯ繊維は市販されており、例えば、米国特許第５，２８６，８３３号、第５，２９６，１８５号、第５，３５６，５８４号、第５，５３４，２０５号、及び第６，０４０，０５０号に開示され、それぞれ参照により本明細書に組み込まれる。好適な液晶ポリエステル共重合体繊維は、商業的に入手可能であり、例えば米国特許第３，９７５，４８７号、第４，１１８，３７２号、及び第４，１６１，４７０号に開示されており、参照により本明細書に組み込まれ、Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から商業的に入手可能なＶＥＣＴＲＡＮ（登録商標）液晶ポリエステル共重合体繊維も含まれる。好適なポリプロピレン繊維は、米国特許第４，４１３，１１０号に記載されているように高配向伸びきり鎖ポリプロピレン（ＥＣＰＰ）繊維を含み、これは参照により本明細書に組み込まれる。好適なポリビニルアルコール（ＰＶ−ＯＨ）繊維は、例えば米国特許第４，４４０，７１１号、及び第４，５９９，２６７号に記載され、参照により本明細書に組み込まれる。好適なポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維は、例えば米国特許第４，５３５，０２７号に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。これら繊維のタイプそれぞれは従来から既知であり、広く市販されている。Ｍ５（登録商標）ファイバーは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）から形成され、かつ最も最近ではＭａｇｅｌｌａｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ）により製造され、例えば米国特許第５，６７４，９６９号、第５，９３９，５５３号、第５，９４５，５３７号、及び第６，０４０，４７８号に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。用語「硬質ロッド」繊維は、このようなピリドビスイミダゾール系の繊維タイプに限定されず、多くの多様なＰＢＯ及びアラミド繊維がしばしば構成ロッド繊維として称されている。市販のガラス繊維には、ＡＧＹ（Ａｉｋｅｎ，Ｓｏｕｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）から市販されているＳ−ガラス繊維のＳ２−Ｇｌａｓｓ（登録商標）３Ｂ  Ｆｉｂｒｅｇｌａｓｓ（Ｂａｔｔｉｃｅ，Ｂｅｌｇｉｕｍ）から市販されているＥ−ガラス繊維のＨｉＰｅｒＴｅｘ（商標）、及びＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ（Ｃｏｕｒｂｅｖｏｉｅ，Ｆｒａｎｃｅ）から市販されているＲ−ガラス繊維のＶＥＴＲＯＴＥＸ（登録商標）が含まれる。
【００２６】
本明細書で使用する場合、用語「テープ」は、幅よりも大きい長さと平均断面アスペクト比、すなわちテープ物品の長さにわたって平均化された断面の最小寸法に対する最大比、少なくとも約３：１を有する平坦で細くモノリシック（不定形）なストリップの材料である。既知のテープは、繊維状又は非繊維状であってもよく、「繊維状」テープは、１つ以上のフィラメントを含む。本開示のテープの断面は長方形、楕円形、多角形、不定形又は本明細書で概説される要件の幅、厚さ及びアスペクト比を満足させる任意の形であってよい。
【００２７】
このようなテープは、好ましくは実質的に長方形の断面を有し、約０．５ｍｍ以下、より好ましくは約０．２５ｍｍ以下、更により好ましくは約０．１ｍｍ以下、及び更により好ましくは約０．０５ｍｍ以下の厚さを有する。最も好ましい実施形態では、ポリマーテープは、３ミル（７６．２μｍ）まで、より好ましくは約０．３５ミル（８．８９μｍ）〜約３ミル（７６．２μｍ）、及びより好ましくは約０．３５ミル〜１．５ミル（３８．１μｍ）の厚さである。厚さは、断面の最も厚い領域で測定される。
【００２８】
本明細書で有用なテープは、約２．５ｍｍ〜約５０ｍｍの好ましい幅をより好ましくは約５ｍｍ〜約２５．４ｍｍ、更に好ましくは約５ｍｍ〜２０ｍｍ、及び最も好ましくは約５ｍｍ〜約１０ｍｍを有している。これらの寸法は変化し得るが、本明細書で使用されるテープは、平均断面アスペクト比を達成する寸法を有するように最も好ましく製作され、すなわち、テープ物品の長さにわたり平均された断面の最小寸法に対する最大比が約３：１より大きい、より好ましくは少なくとも約５：１、更により好ましくは少なくとも約１０：１、更により好ましくは少なくとも約２０：１、更により好ましくは少なくとも約５０：１、更により好ましくは少なくとも約１００：１、更により好ましくは少なくとも約２５０：１、及び最も好ましいテープは少なくとも約４００：１の平均断面アスペクト比を有する。
【００２９】
テープは、従来から既知の方法で形成される。例えば、織物に所望の長さを有するように切断又は切り離してテープにしてよい。スリット装置の例は、米国特許番号第６，０９８，５１０号に記載されており、ロールに巻き付けられるシート材料ウェブをスリットするための装置を教示している。スリット装置の別の例は、米国特許第６，１４８，８７１，号に開示され、ポリマーフィルムのシートを複数のブレードで複数のフィルムストリップにスリットするための装置を教示している。米国特許第６，０９８，５１０号と米国特許第６，１４８，８７１号の両開示は、本明細書と矛盾のない限りにおいて参照により本明細書に組み込まれる。このような方法は、非繊維状ポリマーテープの形成に特に有用であるが、非繊維状のポリマーテープの製作方法に限定することを意図するものではない。
【００３０】
マルチフィラメント繊維状テープの形成に対して特に有用な方法は、同一所有者の米国特許第８，２３６，１１９号、第８，６９７，２２０号、第８，６８５，５１９号、第８，８５２，７１４号、第８，９０６，４８５号に記載されており、これらのそれぞれは本明細書と矛盾のない限りにおいて参照により本明細書に組み込まれる。これら特許のそれぞれはマルチフィラメントを原料とした繊維／糸を圧縮及び平坦化してテープを形成する方法を記載している。特に、米国特許第８，２３６，１１９号は、ポリエチレンテープ物品の製造プロセスを教示し、このプロセスは、（ａ）少なくとも１つのポリエチレンマルチフィラメント糸を選択することであって、この糸は少なくとも０．９６のｃ軸配向関数を有し、１３５℃のデカリン中ＡＳＴＭ  Ｄ１６０１−９９によって測定したときの固有粘度が約７ｄｌ／ｇ〜約４０ｄｌ／ｇであり、糸は、１０インチ（２５．４ｃｍ）ゲージ長並びに１００％／分の伸長率でＡＳＴＭ  Ｄ２２５６−０２に基づき測定し、約１５ｇ／ｄ〜１００ｇ／ｄの靭性を有する。（ｂ）糸を長手方向引張力を下に載置し、糸に少なくとも１回横圧縮工程にかけて平坦化し、糸を約２５℃〜約１３７℃の温度で固結、及び圧縮することにより平均断面アスペクト比が少なくとも約１０：１を有するテープ物品を形成し、圧縮工程それぞれは開始と完了を有する工程であって、各糸又はテープ物品上の長手方向引張力の大きさは、圧縮工程それぞれの開始時が実質的に、同一の圧縮工程の完了時の糸又はテープ物品上の前記長手方向引張力の大きさに等しく、少なくとも約０．２５キログラム−フォース（２．４５ニュートン）である。（ｃ）テープ物品を少なくとも１回約１３０℃〜約１６０℃の範囲内の温度、延伸率約０．００１ｍｉｎ−１〜約１ｍｉｎ−１で延伸すること。（ｄ）任意に工程（ｂ）を約１００℃〜約１６０℃の温度手１回以上繰り返す。（ｅ）任意に工程（ｃ）を１回以上繰り返す。（ｆ）任意に工程（ｂ）から（ｅ）の間のいずれかで前記長手方向引張力を緩和する。（ｇ）任意に工程（ｂ）から（ｅ）の間のいずれかで長手方向引張力を増大させる。及び（ｈ）テープ物品に張力をかけた状態で７０℃未満の温度まで冷却することと、を含む。このプロセスはまた、工程（ｂ）に先立って変更されてもよく、任意に連続的に前記糸を、引張力をかけた状態で温度約１００℃〜約１６０℃の１つ以上の加熱区域を通過させ、続いて加熱された糸を少なくとも１回、延伸率約０．０１ｍｉｎ−１〜約５ｍｉｎ−１で延伸する。これら同一所有者の特許にしたがって形成された圧縮され、かつ平坦化されたマルチフィラメントテープは、本明細書において特に望ましい。
【００３１】
特に好適な高強度、高引張弾性率の非繊維状ポリマーテープ材はポリオレフィン系テープである。好ましいポリオレフィン系テープは、例えば商業的に入手可能な商標ＴＥＮＳＹＬＯＮ（登録商標）の下、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から市販されているポリエチレンテープを含む。例えば、これらはすべて本明細書に参照として組み込まれる米国特許第５，０９１，１３３号、第７，９６４，２６６号、第７，９６４，２６７号、及び第７，９７６，９３０号を参照のこと。商標ＴＥＧＲＩＳ（登録商標）の下、Ｍｉｌｌｉｋｅｎ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｐａｒｔａｎｂｕｒｇ，Ｓｏｕｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）から市販されているポリプロピレンテープも好適である。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，３００，６９１号を参照されたい。本明細書で耐スポール性基板として有用なポリオレフィンテープ系複合材料はまた、例えば商標ＤＹＮＥＥＭＡ（登録商標）ＢＴ１０の下Ｒｏｙａｌ  ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｈｅｅｒｌｅｎ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）及び商標ＥＮＤＵＭＡＸ（登録商標）の下Ｔｅｉｊｉｎ  Ａｒａｍｉｄ  Ｇｍｂｈ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販されている。同一所有者の米国特許公報第８，９８６，８１０号、第９，１３８，９６１号、及び第９，２９１，４４０号に記載の繊維状、及び非繊維状テープも有用であり、これらのそれぞれは本明細書と矛盾のない限りにおいて参照により本明細に組み込まれる。本明細書で有用な非繊維状ポリマーテープは、繊維系テープと同様に好ましい厚さ及びアスペクト比を有するが、より広い幅の約２．５ｍｍ〜約２１ｃｍ、より好ましくは約２．５ｍｍ〜約１０ｃｍ、更により好ましくは約２．５ｍｍ〜５ｃｍ、更により好ましくは約２．５ｃｍ〜約２５ｍｍ、更により好ましくは約５ｍｍ〜約２０ｍｍ、及び最も好ましくは約５ｍｍ〜約１０ｍｍを有するように製作されてよい。
【００３２】
繊維と同様に、かかるテープはそのような繊維を圧縮、及び平坦化することにより形成されるため、繊維について上述したように、まったく同一のポリマータイプからマルチフィラメントテープは製作されてよい。したがって、繊維と同様に、テープは任意に好適なデニールであってよく、好ましくは約５０〜３０，０００デニール、より好ましくは約２００〜約１０，０００デニール、更により好ましくは約６５０〜約２０００デニール、及び最も好ましくは約８００〜約１５００デニールを有する。加えて、有用なテープは好ましくは少なくとも１０ｇ／デニールの靭性を有し、少なくとも約１５０ｇ／デニール以上の初期引張弾性率、及び少なくとも約８Ｊ／ｇ以上の破断エネルギー、それぞれＡＳＴＭ  Ｄ８８２−０９により１０インチ（２５．４ｃｍ）のゲージ長で測定され、及び伸張率１００％／ｍｉｎを有する「高引張強度」テープである。高引張強度テープは、好ましくは１０ｇ／デニールより大きい靭性、より好ましくは少なくとも約１５ｇ／デニール、更により好ましくは少なくとも約２０ｇ／デニール、更により好ましくは少なくとも約２７ｇ／デニール、より好ましくは約２８ｇ／デニール〜約６０ｇ／デニールの靭性、更により好ましくは約３３ｇ／デニール〜約６０ｇ／デニールの靭性、更により好ましくは約３９ｇ／デニール以上の靭性、更により好ましくは少なくとも約３９ｇ／デニール〜約６０ｇ／デニールの靭性、更により好ましくは４０ｇ／デニール以上、更により好ましくは４３ｇ／デニール以上、又は少なくとも４３．５ｇ／デニール、更により好ましくは約４５ｇ／デニール〜約６０ｇ／デニール、更により好ましくは少なくとも４５ｇ／デニール、少なくとも約４８ｇ／デニール、少なくとも約５０ｇ／デニール、少なくとも約５５ｇ／デニール、又は少なくとも約６０ｇ／デニール、それぞれＡＳＴＭ  Ｄ８８２−０９により１０インチ（２５．４ｃｍ）のゲージ長で測定され、及び伸張率１００％／分を有する。
【００３３】
本開示の繊維状プライは、織布、単方向配向繊維／テープから形成された不織布、ランダム配向繊維／テープから形成された不織フェルト生地、又はニット織物を含む単軸又は多軸織布を個別に含み得る。織物は、平織り、千鳥綾織り、バスケット織り、朱子織、綾織、三次元織物、及びそれらいくつかの任意の変形形態などの任意の織り方を用いた当該技術分野において周知の技術を用いて形成されてよい。平織りは、経糸の繊維／テープは緯糸（横糸）繊維／テープに対して垂直に配向し０°／９０°の直交配向で繊維／テープが一緒に織り込まれる最も一般的であり好ましい。「ピック数」又は「メッシュ数」として当該技術分野において既知の経糸及び緯糸（横糸）数は、織物の密度の尺度である。平織布は、同じ又は不均一な経糸及び緯糸数を有し得る。この関連で、好ましい第１の繊維状材料は、経糸と緯糸の方向それぞれに１インチ当たり約２０本から１インチ当たり約８０本の好ましいピック数、より好ましくは経糸と緯糸の方向それぞれに１インチ当たり約２５本から１インチ当たり約７０本、及び最も好ましくは経糸と緯糸の方向それぞれに１インチ当たり約２５本から１インチ当たり約６０本を有する。好ましい第２の繊維状材料は、経糸と緯糸の方向それぞれに１インチ当たり約１５本から１インチ当たり約７０本、より好ましくは経糸と緯糸の方向それぞれに１インチ当たり約２０本から１インチ当たり約６０本、より好ましくは経糸と緯糸の方向それぞれに１インチ当たり約２０本から１インチ当たり約５０本、及び最も好ましくは経糸と緯糸の方向それぞれに１インチ当たり約２５本から１インチ当たり約４０本の好ましいピック数を有する。
【００３４】
編地構造は、典型的にはテープよりもむしろ繊維から形成され、主な４つのタイプであるトリコット、ラッシェル、ネット、及び配向構造体のインターメッシュループで構成される構造である。ループ構造の性質により、最初に３つの種類の編地は、繊維の強度を十分に活用しないため適していない。しかし、配向編地構造体は、細いデニールで編まれた網目によって所定の場所に保たれた銀をはめ込んだ（内部糸）ストレート糸を使用する。繊維は極めてまっすぐで、糸へのインターレース効果により織物に捲縮がない。これらレイドイン糸は、操作された要件に応じて、一軸、二軸又は多軸方向に配向させることができる。耐荷重糸を撚る際に使用される特定のニット設備は、糸を貫通しないものであることが好ましい。
【００３５】
フェルトはまたテープの代わりに繊維から形成され、及びカード処理又は流体積層、メルトブロー、及び回転施工などによるいくつかの当該技術分野において既知の技術のうちの１つにより形成されてよい。フェルトは、ランダムに配向された繊維の不織網状物であり、好ましくは少なくとも不連続繊維のうちの１つであり、好ましくは約０．２５インチ（０．６４ｃｍ）〜１０インチ（２５．４ｃｍ）の範囲の長さを有する短繊維である。
【００３６】
本開示の不織単方向性繊維状プライは、以下で論じるようなプライに樹脂を含浸させることなく、当該技術分野において従来の方法により形成されてよい。例えば、不織単方向性繊維状プライの好ましい形成方法では、複数の繊維／テープがアレイに配置され、通常は実質的に平行で単方向のアレイに整列された複数の繊維／テープを含むウェブとして配置される。マルチフィラメント繊維を利用する典型的なプロセスにおいて、繊維束はクリールから供給され、ガイド及び１つ以上のスプレッダーバーを介して平行櫛（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｃｏｍｂ）に導かれる。これに続き、通常、繊維は粒子状ポリマーバインダ材料でコーティングされる。典型的な繊維束（並びに典型的なマルチフィラメントテープ）は、約３０〜約２０００の個々のフィラメントを有するであろう。スプレッダーバー及び平行櫛は、束ねられた繊維を分散し、かつ広げ、それらを再編して同一平面上の様式に並置する。理想的な繊維の広がりは、個々のフィラメント又は個々の繊維が単一繊維の平面において互いに隣接して位置付けられ、実質的に単方向の平行な繊維のアレイを、繊維が互いに重なり合うことなく形成する。繊維束に代わってテープが利用される場合、テープは並置アレイに、好ましくは隣接するテープが互いに重なり合うことなく隅々まで、スプレッダーバー又は平行櫛を使用してフィラメントを広げる必要なく、直接クリールから配置される。
【００３７】
単方向不織であるか、フェルト状不織であるか、織られているか、又は編まれているかに関わらず、複合材料の弾道有効性は複数の繊維状プライを組み合わせ、かつ結合させて一体的複合体にすることにより最大化される。この点に関して、選択された織布／繊維状プライタイプの複数の単一プライは、互いの上面に同一広がり、及び結合の様式で積み上げられ、すなわち互いに固結される。一体的複合体におけるプライの数は、所望の最終用途、並びに所望の耐弾道性及び重量要件に依存して変化するであろう。好ましい実施形態では、多プライ繊維状材料は、好ましくは２〜約１００繊維状プライ、より好ましくは２〜約８５繊維状プライ、及び最も好ましくは２〜約６５繊維状プライを含む。多プライ複合体が複数の単方向不織繊維状プライを含む場合、複数のそのようなプライは、最初に、当該技術分野において「プリプレグ」とも称される２プライ又は４プライの単方向不織繊維状の「層」に形成されるのが通常であり、その後、複数のそのような「層」又は「プリプレグ」を一緒に組み合わせてセクションを形成する。各繊維状の「層」又は「プリプレグ」は、通常２〜約６の繊維状プライを含み、通常０°／９０°に交差して重ねられるが、様々な用途に所望され得るように、約１０〜約２０ほど多くの繊維状プライを含んでもよく、好ましくは交互層が０°／９０°の配向（他の角度の配向もまた有用であるが）で交差して重ねられる。
【００３８】
複数の繊維状プライを合わせて多プライ構造に接合するためには、機械的手段（例えば、縫い目、ステープル、リベット、ボルト、ねじ、など）及び、最も一般的である接着剤による接着での接着手段（すなわちポリマーバインダで、当該技術分野においてしばしば「ポリマーマトリクス」と称される）を含む多くの手段が利用可能である。特に不織プライを組み合わせる場合、プリプレグを形成すること、及び／又は複数のプライを合わせて結合する前に、ポリマーバインダでまず繊維／テープを共に結合して個々のプライの形にするためにも一般的に必要である。繊維状プライ／層にポリマーバインダ材料を適用する方法は、当該技術分野において周知である。従来技術の従来の方法では、バインダは通常は繊維は完全にバインダにより被覆又は埋め込まれる連続コーティングとして適用され、通常溶融ポリマー又はポリマー溶液で繊維をコーティングすることにより、バインダが繊維の周り及び間を流れること、特に繊維が熱圧着される場合に可能になる。加えて、従来技術の従来の方法では、繊維状プライは、バインダ材料を繊維状プライに散布して、つまりそれは単にプライの表面のみでなく（すなわち、繊維がバインダポリマーにより埋め込まれる、又は封入されるように）プライを「含浸すること」により形成される。しかし、本開示では、繊維／テープは溶融ポリマー又はポリマー溶液で被覆されず、代わりに粒子状バインダ材料で被覆され、繊維状プライは互いに接着手段を用いて結合されているが、繊維状プライは樹脂により含浸、埋め込み、又は封入されていない。むしろ、それらは表面だけが被覆され、かつより具体的には表面の部分的にのみ乾燥したポリマー粒子で被覆され、そのいくらかは軟化され及び／又は部分的に溶融されるが、いくらかは繊維／テープ表面に残り、及び適用された元の場所から流出することなく流出することなく局在化され、またそのうちのいくらかは軟化せず、かつ完全に未溶融のままである。特に、乾燥ポリマー粒子、例えば粉体の形状で繊維／テープ表面に適用され、所望の処理工程のすべてが終了した後でさえバインダの一部は、いくつか又はすべての繊維／テープ上、及び／又は間で粒子の形状のままである。
【００３９】
市販のコロナ式又はトリボ式粉体噴霧装置用いるコロナ式粉体噴霧又はトリボ式粉体噴霧など、従来の静電噴霧方法を含む、従来の静電スプレ粒子／粉体噴霧を含む、粒子バインダを適用する任意の有用な方法が用いられ得る。また、手動又は自動で実施することができる重力散布、又は他の、液体キャリアを使用せずに乾燥粒子バインダで繊維／テープを効果的に被覆するであろう周知の粉体コーティング技術などの粒子／粉体噴霧も有用である。好適な粉体噴霧装置は、例えばＭｉｔｓｕｂａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｍｕｍｂａｉ，Ｉｎｄｉａ）からの、Ｍｕｌｔｉｓｔａｔｉｃ  Ｓｅｒｉｅｓ  ７００、Ｓｐｒａｙｒｉｇｈｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  ７００、Ｔｒｉｂｏ  Ｓｅｒｉｅｓ、及びＩｃｏａｔ  Ｓｅｒｉｅｓ装置などがＭｉｔｓｕｂａ  Ｓｙｓｔｅｍｓから市販され、またＭｉｔｓｕｂａ  ＳｙｓｔｅｍｓからＡｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ装置が市販されている。また、好適な粉体塗布装置は、Ｎｏｒｄｓｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｗｅｓｔｌａｋｅ，Ｏｈｉｏ）から市販されている。本明細書で有用な１つの代表的粉体噴霧装置は、Ｍｉｔｓｕｂａ  Ｓｙｓｔｅｍｓの米国特許第５，６７８，７７０号に記載されており、本明細書と矛盾のない限りにおいて参照により本明細書に組み込まれる。他の有用な方法は米国付与前公開第２００９／０１６９８３６号に記載されており、本明細書と矛盾のない限りにおいて参照により本明細書に組み込まれる。静電流動層（乾式）コーティング、及び静電磁気ブラシコーティング方法もまた有用であり、これらはよく知られた粉体塗布技術である。粒子の塗布方法は、粒子は乾燥及び無溶媒で適用されることを除いて厳しく制限することを意図するものではなく、かつこのことは具体的には溶液、乳濁液又は分散液の形状での粒子状樹脂の塗布を除外する。この乾式バインダ塗布方法は、単方向性繊維のアレイを溶融／液体樹脂でコーティングする際に通常必要であった剥離紙／フィルム上で繊維／テープを支える必要なしに繊維／テープ表面に樹脂を適用することが可能となるため特に望ましい。従来の方法では、このような剥離紙は更なる処理に先立って除去されなければならず、製作プロセスに追加の、望ましくない複雑さを加える。
【００４０】
本開示の繊維状材料の防耐弾道性特性を最適化するために、バインダは繊維／テープにバインダ重量を加えた重量を基準にして繊維状材料に含まれるバインダの合計重量が約３０重量％以下、より好ましくは約２０重量％以下、更により好ましくは約１０重量％以下、更により好ましくは約７重量％以下、更により好ましくは約６重量％以下、最も好ましくは繊維状材料の約５重量％以下であることが好ましい。より好ましい実施形態では、バインダは、繊維／テープにバインダ重量を加えた重量の約２重量％〜約３０重量％、より好ましくは約２重量％〜約２０重量％、更により好ましくは約２重量％〜約２０重量％、更により好ましくは約２重量％〜約２０重量％、及び最も好ましくは約２重量％〜約１０重量％を構成する。
【００４１】
好適なポリマーバインダ材材料は、低引張弾性率のエラストマー材料、及び高引張弾性材料の両方を含む。本明細書の全体にわたって使用される用語「引張弾性率」は、弾性率を意味し、ポリマーバインダ材料についてはＡＳＴＭ  Ｄ６３８により測定される。本開示では、低弾性率エラストマー材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８の試験手順に従って測定された引張弾性率約６，０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）以下を有する。低弾性率ポリマーは好ましくは約４，０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）以下の引張弾性率、より好ましくは約２４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）以下の引張弾性率、更により好ましくは１２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）以下の引張弾性率、最も好ましくは約５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）以下の引張弾性率を有するエラストマーである。低弾性率エラストマー材料のガラス転移温度（Ｔｇ）は、好ましくは約０℃未満、より好ましくは約−４０℃未満、及び最も好ましくは約−５０℃未満である。好ましい低弾性エラストマー材料はまた少なくとも約５０％、より好ましくは少なくとも約１００％、及び最も好ましくは少なくとも約３００％の好ましい破断伸度を有する。低弾性材料又は高弾性材料であっても、ポリマーバインダはまた、カーボンブラック又はシリカなどのフィラーを含み得、オイルで希釈してよく、又はイオウ、過酸化物、金属酸化物あるいは当該技術分野において周知である放射線硬化システムにより加硫されてよい。
【００４２】
多種多様な低弾性ポリマー及び配合物は、本開示によれば粒子の形状で適用可能であることからバインダゾルとして利用し得る。代表例は、ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン−ターポリマー、ポリスルフィドポリマー、ポリウレタンエラストマー、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロプレン、可塑化ポリ塩化ビニル、ブタジエンアクリロニトリルエラストマー、ポリ（イソブチレン−ｃｏ−イソプレン）、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリエーテル、フルオロエラストマー、シリコーンエラストマー、エチレンのポリエチレンと共重合体を含んでいるポリオレフィン類（好ましくは熱可塑性ポリオレフィン）ポリアミド（いくつかの繊維／テープタイプと共に使用するのに有用な）、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせ、並びに繊維の融点以下で硬化可能な他の低弾性ポリマー及び共重合体を含む。異なるエラストマー材料の配合物、又はエラストマー材料と１つ以上の熱可塑性の配合物もまた有用である。
【００４３】
共役ジエン類とビニル芳香族単量体とのブロック共重合体が特に有用である。ブタジエン及びイソプレンは、好ましい共役ジエン系エラストマーである。スチレン、ビニルトルエン及びｔ−ブチルスチレンは好ましい共役芳香族単量体である。ポリイソプレンを含むブロック共重合体は、水素添加され飽和炭化水素エラストマーセグメントを有する熱可塑性エラストマーを生成し得る。ポリマーは、単にＡ−Ｂ−Ａ型のトリブロック共重合体、（ＡＢ）ｎ（ｎ＝２−１０）型の多元ブロック共重合体、又はＲ−（ＢＡ）ｘ（ｘ＝３−１５０）型の放射状配置共重合体であってよい。ここでＡはポリビニル芳香族単量体のブロック、及びＢは共役ジエン系エラストマーのブロックである。これらのポリマーの多くはＫｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）により商用に製造されており、学会誌「Ｋｒａｔｏｎ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｒｕｂｂｅｒ」ＳＣ−６８−８１に記載されている。商標ＰＲＩＮＬＩＮ（登録商標）の下販売され、かつＤｕｓｓｅｌｄｏｒｆ，Ｇｅｒｍａｎｙに拠点を置くＨｅｎｋｅｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されているスチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）ブロック共重合体の樹脂分散体もまた有用である。耐弾道性複合材料にて用いられる従来の低弾性ポリマーバインダポリマーはポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロック共重合体を含み、商標ＫＲＡＴＯＮ（登録商標）の下、Ｋｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓにより商用に製造されている。
【００４４】
好適な粒子状ポリエチレンは非排他的にＶＬＤＰＥ（超低密度ポリエチレン）、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＭＤＰＥ（中密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ポリ（メチレン）、ｍ−ＬＤＰＥ（メタロセン−ＬＤＰＥ）、ｍ−ＬＬＤＰＥ（メタロセン−ＬＬＤＰＥ）、ｍ−ＭＤＰＥ（メタロセン−中密度ポリエチレン）、及びＣＯＣｓ（環状オレフィン共重合体）を含む。このようなポリエチレンは、Ｇｏｏｄｆｅｌｌｏｗ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｏｒａｏｐｏｌｉｓ，ＰＡ）、又はＲｅｓｉｎｅｘ（Ｂｕｃｋｉｎｇｈａｍｓｈｉｒｅ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ）などから市販されている。有用なエチレン共重合体は、非排他的にエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、エチレンアクリル酸（ＥＡＡ）、及び好ましくは高エチレン含有量の他のものを含む。
【００４５】
好適な粒子状ナイロンは非排他的に脂肪族ポリアミド、及び脂肪族／芳香族ポリアミドから選択された約５，０００〜約２００，０００の分子量を有するホモポリマー又は共重合体を含む。ポリアミドの調整のために有用な基本手順は当該技術分野においてよく知られている。これには二酸類とジアミンとの反応物が含まれる。ポリアミドを製造するために有用な二酸類は、一般式により表されるジカルボン酸類を含む。
ＨＯＯＣ−−Ｚ−−ＣＯＯＨ
ここでＺは、アジピン酸、セバシン酸、オクタデカン二酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、及びグルタル酸などの少なくとも２個の炭素原子を含む二価の脂肪族ラジカルを表す。ジカルボン酸類は、脂肪族酸類、又はイソフタル酸、及びテレフタル酸などの芳香族酸類であってよい。ポリアミド類を製造するための好適なジアミン類は、一般式を有するようなものが含まれる。
Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）ｎＮＨ２
ここでｎは１〜１６の整数値を有し、かつトリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、ヘキサデカメチレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミンなどの芳香族ジアミン類、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２−ジメチルペンタメチレンジアミンなどのアルキル化ジアミン類、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、及び２，４，４−トリメチルペンタメチレンジアミン、並びにジアミノジシクロヘキシルメタンなどの脂環式ジアミン類、及びその他の化合物類などの化合物を含む。他の有用なジアミン類は、ヘプタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミンなどが挙げられる。
【００４６】
有用なポリアミドホモポリマーは、ポリ（４−アミノ酪酸）（ナイロン４）、ポリ（６−アミノヘキサン酸）（ナイロン６、ポリ（カプロラクタム）としても知られている）、ポリ（７−アミノヘプタン酸）（ナイロン７）、ポリ（８−アミノオクタン酸）（ナイロン８）、ポリ（９−アミノノナン酸）（ナイロン９）、ポリ（１０−アミノデカン酸）（ナイロン１０）、ポリ（１１−アミノウンデカン酸）（ナイロン１１）、ポリ（１２−アミノドデカン酸）（ナイロン１２）を含み、一方、有用な共重合体は、ナイロン４，６、ポリ（ヘキサメチレンアジパミド）（ナイロン６，６）、ポリ（ヘキサメチレンセバカミド）（ナイロン６．１０）、ポリ（ヘプタメチレンピメロアミド）（ナイロン７，７）、ポリ（オクタメチレンスベラミド）（ナイロン８，８）、ポリ（ヘキサメチレンアゼロアミド）（ナイロン６，９）、ポリ（ノナメチレンアゼロアミド）（ナイロン９，９）、ポリ（デカメチレンアゼロアミド）（ナイロン１０，９）、ポリ（テトラメチレンジアミン−ｃｏ−シュウ酸）（ナイロン４，２）、ドデカン二酸とヘキサメチレンジアミンのポリアミド（ナイロン６．１２）、ドデカメチレンジアミンとドデカン二酸のポリアミド（ナイロン１２，１２）などを含む。その他の有用な脂肪族ポリアミド共重合体は、カプロラクタム／ヘキサメチレンアジパミド共重合体（ナイロン６，６／６）、ヘキサメチレンアジパミド／カプロラクタム共重合体（ナイロン６／６，６）、トリメチレンアジパミド／ヘキサメチレンアゼライアミド共重合体（ナイロントリメチル６，２−６，２）、ヘキサメチレンアジパミド−ヘキサメチレン−アゼライアミドカプロラクタム共重合体（ナイロン６，６／６，９／６）などを含む。また、特にここに示していない他のナイロンも含まれる。
【００４７】
これらのポリアミドのうち、好ましいポリアミドは、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６／６，６、並びにこれらの混合物を含む。このうち、ナイロン６が最も好ましい。
【００４８】
本発明の実施で使用する脂肪族ポリアミドは、民間の供給元又は既知の予備的な技法に従い調製し得る。例えば、ポリ（カプロラクタム）は、商標ＣＡＰＲＯＮ（登録商標）の下、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．（Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）から得ることができる。
【００４９】
例示的な脂肪族／芳香族ポリアミドは、ポリ（テトラメチレンジアミン−ｃｏ−イソフタル酸）（ナイロン４，Ｉ）、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ナイロン６，Ｉ）、ヘキサメチレンアジパミド／ヘキサメチレン−イソフタルアミド（ナイロン６，６／６Ｉ）、ヘキサメチレンアジパミド／ヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロン６，６／６Ｔ）、ポリ（２，２，２−トリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド）、ポリ（ｍ−キシリレンアジパミド）（ＭＸＤ６）、ポリ（ｐ−キシリレンアジパミド）、ポリ（ヘキサメチレンテレフタルアミド）、ポリ（ドデカメチレンテレフタルアミド）、ポリアミド６Ｔ／６Ｉ、ポリアミド６／ＭＸＤＴ／Ｉ、ポリアミドＭＸＤＩなどを含む。２種以上の脂肪族／芳香族ポリアミドの配合物も使用することができる。脂肪族／芳香族ポリアミドは、既知の技法により調整することができ、又は民間の供給元から得ることができる。その他の好適なポリアミドは、米国特許第４，８２６，９５５号、及び米国特許第５，５４１，２６７号に記載され、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５０】
高弾性率の硬質材料は通常、６，０００ｐｓｉより大きい初期の引張弾性率を有する。ポリウレタン（エーテル及びエステル系）、エポキシ、ポリアクリレート、フェノール／ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）ポリマー、ビニルエステルポリマー、スチレンブタジエンブロック共重合体、並びにビニルエステル及びジアリルフタレートなどのポリマーとポリビニルブチラールの混合物を含む有用な高弾性率硬質ポリマーバインダ材料。しかし、低弾性バインダ材料は、高弾性バインダ材料よりも好ましい。米国特許第６，６４２，１５９号に記載のバインダ材料もまた有用であり、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。しかし、溶液、乳濁液又は分散液の形態で入手可能又は販売されるどのような樹脂も、繊維／テープへの堆積前に、その溶媒又は液体担体から必ず分離されなければならない。
【００５１】
バインダポリマーは特に、引張弾性率が約２，０００ｐｓｉ（１３．７９ＭＰａ）〜約８，０００ｐｓｉ（５５．１６ＭＰａ）の範囲内で軟質及び硬質材料両方の範囲内にあるポリウレタンが具体的に最も好ましい。これには、脂肪族ポリエステル系ポリウレタン及び脂肪族ポリエーテル系ポリウレタンを含んでいるポリエステル系ポリウレタン及びポリエーテル系ポリウレタンを含む。最も好ましいポリウレタンは、引張伸度１００％で約７００ｐｓｉ以上の弾性率を有し、特に好ましくは７００ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉの弾性率の範囲のものである。より好ましいのは引張伸度１００％で約１０００ｐｓｉ以上、及び更により好ましくは約１１００ｐｓｉ以上の弾性率を有する脂肪族ポリウレタンである。最も好ましいのは、弾性率１０００ｐｓｉ以上、好ましくは１１００ｐｓｉ以上を有する脂肪族、ポリエーテル系のポリウレタンである。
【００５２】
バインダが上記材料のいずれかの混合物を含む実施形態では、混合物は異なる融点を有する２つの異なるバインダを含むことが好ましい。この実施形態では、バインダ被覆された繊維状プライのすべての第１のバインダは軟化及び／又は部分的に溶融するが、第２のバインダの融点未満では、第２のバインダのいずれも軟化又は部分的に溶融しないような第１のバインダの融点より高い温度で加熱／ラミネート加工されてよい。例えば、粒子状バインダ混合物は、異なる融点を有する低弾性バインダ及び高弾性バインダの混合物を含み得る。当業者により決定されるように、これは化学的に異なる（例えば、ポリエステルとアクリルポリマーの混合物）、又は化学的に同一である（例えば、低弾性ポリウレタンと高弾性ポリウレタン）ポリマーを含み得る。
【００５３】
本開示のプロセスでは、粒子状バインダでコーティングする前に、従来の製作方法にしたがって、繊維／テープは最初、事前に所望の繊維状構造（すなわち、不織単方向性、不織フェルト、織った又は編んだ）の連続ウェブにされる。例えば、不織単方向性繊維状プライを形成する典型的な方法では、複数の連続する繊維／テープが、実質的に平行な単方向の隣り合う繊維／テープのアレイに整列した繊維／テープを含む繊維／テープウェブに形成される。前述したように、繊維状プライが、テープの代わりにマルチフィラメント繊維から形成される場合、これは通常、繊維束をクリールから供給し、ガイド及び１つ以上のスプレッダーバーを介して平行櫛（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｃｏｍｂ）に導くことによって行われる。スプレッダーバー及び平行櫛（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｃｏｍｂ）は、束ねられた繊維を分散し、かつ広げ、それらを再編して同一平面上の様式に並置する。理想的な繊維の広がりは、個々のフィラメント又は個々の繊維が単一繊維の平面において互いに隣接して位置付けられ、実質的に単方向の平行な繊維のアレイを、繊維が互いに重なり合うことなく形成する。繊維束に代わってテープが利用される場合、テープは並置アレイに、好ましくは隣接するテープが互いに重なり合うことなく隅々まで、スプレッダーバー又は平行櫛を使用してフィラメントを広げる必要なく、直接クリールから配置される。
【００５４】
テープがテープベースのウェブに配置された後（並列アレイのテープ）、又は繊維が広げられて繊維ベースのウェブを形成した後（又は織ること、編むこと又は縮絨することにより代替えの繊維状ウェブ構造のうちの１つが形成された後）、次いで、好ましい適用方法にしたがって粒子状バインダが繊維状ウェブに塗布される。その後、被覆されたウェブは、次いでウェブがバインダポリマーの融点より高い温度で加熱され、かつ加圧されるフラットベッドラミネータに移動され、続いてフラットベッドラミネータの冷却部分で急速冷却される。この連続するラミネーション工程は、ポリマー粒子の別の部分は軟化せず、及び／又は未溶融の乾燥粒子の形状のまま、かつ繊維／テープ表面に未結合のままである一方で、ポリマー粒子の一部を効果的に軟化、及び／又は部分的に溶融し、それによりそれら粒子は粘着性が高くなり、繊維／テープの表面に結合する。ウェブの急速な冷却はまたこの最初の加圧後にバインダの、連続した軟化又は溶融がないことを確実にする。
【００５５】
好ましい実施形態では、フラットベッドラミネータは、図１０に示される装置などのデュアルベルトフラットベッドラミネータである。この好ましいフラットベッドラミネータは更に詳細に同一所有者の米国特許出願第１５／０６０，８６２号広報に記載され、本明細書と矛盾のない限りにおいて本明細書に参照により組み込まれる。図１０に示すように、バインダに被覆された繊維状ウェブ２０は、複数のローラ３３の周囲を回転可能な第１の又は上ベルト３２、及び複数のローラ３５の周囲を回転可能な第２の又は下ベルト３４を含むフラットベッドラミネータ３０を介して送られる。第１及び第２のベルト３２、３４は非付着コーティングで、例えば、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）から市販されているＴＥＦＬＯＮ（登録商標）などのフルオロポリマー系材料で被覆されてよい。第１及び第２のベルト３２、３４は、繊維状ウェブ２０が通過するための通路３６により互いに離間されている。図１０に示すように、図解の第１のベルト３２は反時計回りの方向に回転し、かつ第２のベルト３４は時計回りに回転して繊維状ウェブ２０を進め、フラットベッドラミネータ３０を通過させる。一実施形態では第１及び第２のベルト３２、３４は、１〜２５メートル／秒、好ましくは３メートル／秒〜約１５メートル／秒の速度で回転する。第１及び第２のベルト３２、３４は、繊維状ウェブ２０が第１及び第２のベルト３２、３４の両方にほぼ同じ長さの時間接触するようにほぼ同じ長さを有している。
【００５６】
図１０のフラットベッドラミネータ３０は、更に加熱部若しくはゾーン３８、冷却部若しくはゾーン４０を有し、かつ加熱部３８と冷却部４０との間に位置付けられた複数のニップ又は加圧ローラ４２を含む。繊維状ウェブ２０は、フラットベッドラミネータ３０内を進むと、繊維状ウェブ２０は加熱部３８で加熱される。例えば、加熱部３８は５０℃、６０℃、７０℃、８０℃と同じくらい低い温度、又は９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃と同じくらい高い温度あるいは前述の値のペアにより定められた任意の範囲の温度での動作のために構成されてよい。加熱部３８の温度は、バインダの一部が加熱部３８内で軟化及び／又は部分的に溶融するように、粒子状バインダの溶融温度範囲内に設定される。最も好ましい実施形態では、加熱部３８は約１００℃〜約１４０℃の温度に設定され、かつ動作し、ここで選択されたバインダは範囲内の溶融点を有する。粒子状バインダが完全に溶融しないことを確実にするため、繊維状ウェブ２０は、約０．０１秒、約０．０５秒、約０．２５秒、約０．４秒、約０．５０秒、約１．０秒、約１．５秒、約２．０秒、約２．５秒、約３．０秒、約４．０秒、約５．０秒、約３０秒、約４０秒のできるだけ短い時間、又は約１分、約２分、約３分、約４分、又は約５分のできるだけ長い時間、あるいは前述の値の任意のペアにより定められた任意の期間、選択されたバインダの融点、及び加熱部３８の温度を含む要因に応じて当業者が決定するように加熱される。
【００５７】
繊維状ウェブ２０が加熱部３８を離れると、粒子の一部が部分的に軟化され及び／又は部分的に溶解している間に加圧ローラ４２を介して繊維状ウェブ２０に圧力が加えられる。加圧ローラは、金属（例えば鋼鉄）、ポリマー（例えば弾性ゴム）及び／又はセラミックなどの様々な材料から形成されてもよい。加えて、加圧ローラ４２のうちの１つは固定された位置を有してよく、及びそこに力が加えられたとき、それ以外の加圧ローラ４２は、力が加圧ローラ４２のうちの１つに加えられたときに力が繊維状ウェブ２０にも加えられるように移動可能であってよい。より詳細には、加圧ローラ４２は繊維状ウェブ２０に１バール未満の圧力をかけてもよい。例えば、加圧ローラ４２は、繊維状ウェブ２０に１０ｐｓｉ、３０ｐｓｉ、５０ｐｓｉ、７０ｐｓｉ、９０ｐｓｉ、１１０ｐｓｉ、１３０ｐｓｉ、１５０ｐｓｉ、１７０ｐｓｉ、１９０ｐｓｉ、２１０ｐｓｉ、２３０ｐｓｉ、２５０ｐｓｉ、２７０ｐｓｉ、２９０ｐｓｉ、３１０ｐｓｉ、又は前述の値の任意のペアにより定められた任意の範囲内のニップ圧をかけてもよい。一実施形態において、加圧ローラは繊維ウェブ２０に１４ｐｓｉの圧力を加えてもよい。図１０に示されるフラットベッドラミネータ３０で、繊維状ウェブ２０にかかる最大の圧力は、第１及び第２のベルト３２、３４に平行な加圧ロール４２の接線５０で生じる。フラットベッドラミネータ３０の異なる設計は、繊維状ウェブ２０に異なる圧力を加え得る。
【００５８】
加圧ローラ４２からの圧力は約０．０２秒〜約５秒にわたって繊維状ウェブ２０に加えられる。より詳細には、圧力は、繊維状ウェブ２０にできるだけ短い約０．０１秒、約０．０４５秒、約０．４秒、約０．５０秒、約１．０秒、約１．５秒、約２．０秒、約２．５秒で、又は、できるだけ長い約３．０秒、約３．５秒、約４．０秒、約４．５秒、約５．０秒で、又は前述の値の任意のペアにより定められた任意の範囲内の継続時間で加えられてよい。一実施形態において、圧力は繊維状ウェブ２０に約０．０４５秒〜約０．４秒の継続時間にわたって加えられてよい。加えて、加圧ローラ４２は円形断面を有するため、前述の時間は繊維状ウェブ２０が圧力を受ける合計継続時間を意味する。
【００５９】
繊維状ウェブ２０にローラ４２で圧力が加えられた後、繊維状ウェブ２０は冷却部４０を移動し、次いでフラットベッドラミネータ３０を出る。一実施形態では、冷却部４０は、バインダポリマーの溶融温度未満の温度に構成される。例えば、冷却部４０は、０℃、５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃又は特定のバインダポリマーに依存する前述の値の任意のペアにより定められた任意の範囲内の温度で動作するために構成されてよい。冷却部４０の長さは、加熱部３８の長さとほぼ同一であるため、繊維状ウェブ２０は加熱された時間とほぼ同じ時間冷却され得る。より詳細には、繊維状ウェブ２０はできるだけ短い約０．０１秒、約０．０５秒、約０．２５秒、約０．４秒、約０．５０秒、約１．０秒、約１．５秒、約２．０秒、約２．５秒、約３．０秒、約４．０秒、約５．０秒、約３０秒、約４０秒、又はできるだけ長い約１分、約２分、約３分、約４分、又は約５分、あるいは前述の値の任意のペアにより定められた任意の範囲内で冷却されてよい。代替的実施形態では、冷却部４０は、フラットベッドラミネータ３０から外してよく、バインダ／複合材料はバインダの融点未満に自然冷却される。
【００６０】
繊維状ウェブ２０が通路３６を通過するとき、第１及び第２のベルト３２、３４は繊維状ウェブ２０に低い圧力（すなわち、ローラ４２により加えられる圧力よりも低い圧力）を加える。あるいは、ベルト３２、３４はチャンバ３６を通過する時、繊維状ウェブ２０にいかなる圧力を加えなくてもよい。１つの例では、第１及び第２のベルト３２、３４は、繊維状ウェブ２０にできるだけ小さい約０．０１ｐｓｉ、約０．０５ｐｓｉ、約０．１０ｐｓｉ、約０．１５ｐｓｉ、約０．２０ｐｓｉ、又は約０．２５ｐｓｉ、あるいはできるだけ大きい約１．０ｐｓｉ、約２．０ｐｓｉ、約３．０ｐｓｉ、約４．０ｐｓｉ、約５．０ｐｓｉ、約６．０ｐｓｉ、約７．０ｐｓｉ、約８．０ｐｓｉ、約９．０ｐｓｉ、又は約１０．０ｐｓｉ、あるいは前述の値の任意のペアにより定められた任意の範囲内の圧力を繊維状ウェブ２０が加熱部３８及び冷却部４０を通過するときに加えてもよい。一実施形態では、第１及び第２のベルト３２、３４により加えられた圧力は約０．５ｐｓｉ未満である。より具体的には、第１及び第２のベルト３２、３４により加えられた圧力は、フラットベッドラミネータ３０のベルト速度に反比例する継続時間で加えられる。一実施形態では、繊維状ウェブ２０に第１及び第２のベルト３２、３４により圧力が加えられる滞留時間は、できるだけ短い約１秒、約３秒、約５秒、約７秒、約９秒、又は約１１秒、あるいはできるだけ長い約１分、約２分、約３分、約４分、又は約５分から変化し、あるいは前述の値の任意のペアにより定められた任意の範囲である。したがって、繊維状ウェブ２０は２つの異なる圧力を受け得−１番目は加熱及び／又は冷却部３８、４０を通過するとき、第１及び第２のベルト３２、３４により加えられる低圧、及び２番目の高圧は加圧ローラ４２により加えられる。
【００６１】
上述したこの特定のフラットベッドラミネータ３０、及び前述のラミネーションの条件が最も好ましく、本開示の独自の材料は他のフラットベッドラミネータ又はフラットベッドラミネータ３０の改良されたバージョンを使用して製作されてよいが、図１０に示すこの特定のフラットベッドラミネータの使用を厳しく限定することを意図するものではない。
【００６２】
ポリマー粒子が軟化、及び／又は部分的に溶融する領域では、加圧ローラ４２（又は代替の装置の別の圧迫）による圧力が繊維状ウェブ上に働き、粒子を部分的に平坦化して上述の不連続のパッチにする。これらのパッチは完全に平坦化される代わりに、繊維／テープ表面から延びる隆起したバンプとして残る。パッチを形成しているポリマーは流れるほど十分には加熱されていないので、したがって部分的に平坦化されたパッチは限定されたアスペクト比（すなわちパッチの長さと幅の比）を有する。好ましい実施形態では、パッチのアスペクト比は、好ましくは１０：１未満、より好ましくは約１：１〜約１０：１、より好ましくは約３：１未満、及び最も好ましくは約１：１〜約３：１である。このようなパッチは図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ、及び９に最もはっきりと示されており、これらは繊維／テープ表面から延びる隆起部の拡大ＳＥＭ画像である。これら拡大イメージの中の各画像化されたパッチは、図１、３、及び４に示される繊維状複合体の一部である。図２は、図１の合成画像の右下隅の拡大断面図である。図４は、図３の複製であるが、明確にするために９つの局在化したパッチがマークされている。
【００６３】
図５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ、及び９に示すように、これらのバインダのパッチは、隣接する繊維（又は隣接するテープ、図示せず）の部分を互いに結合し、繊維状プライの構造的安定性を増す。やはり重要なのは、バインダが乾燥粒子の形態のままで、かつ繊維／テープ表面に非接着である領域は、プライのこのような隣接する繊維／テープの他の部分は互いに未接着のままということである。このような非接着乾燥粒子の存在は、図２、６Ａ、及び９で最も明確に見える。予期しないことに、不連続パッチと結合したこのような乾燥粒子の存在は図３、４、５Ａ、及び９で最も明確に示すように、繊維状プライを部分的に開放された構造として維持することにより空隙がプライ内に維持され、繊維状材料の浮力を高めることがわかった。最終製品において、残留する粒子は、好ましくは平均粒子サイズ（直径）約５０μｍ〜約７００μｍ、より好ましくは約８０μｍ〜約６００μｍ、更により好ましくは約８０μｍ〜約５００μｍ、更により好ましくは約８０μｍ〜約４００μｍ、更により好ましくは約８０μｍ〜約３００μｍ、更により好ましくは約８０μｍ〜約２００μｍ、及び最も好ましくは約１００μｍ〜約２００μｍを有する。好ましくは、粒子の少なくとも９０％は、平均粒子サイズの４０μｍ以内の粒子サイズ（直径）を有する。
【００６４】
上述のように、粒子でコーティングした後、繊維／テープウェブはフラットベッドラミネータを介して処理され、ウェブは次いで所望の長さに切断して、複数の所望の長さの繊維状プライを形成し、及びその後所望の数のプライは互いに面対面の、実質的に同一広がりの様式で積層され、かつ一体化された複合体に固結される。特に複数の単方向不織繊維状プライを含む繊維状材料に関して、各繊維状プライ内の単方向配向繊維／テープが、各隣接するプライの長手方向の繊維／テープ方向に対して非平行の長手方向の繊維／テープに配向されるように、個々の繊維状プライを互いに同一の広がりに積層することは、当該技術分野において従来から既知である。最も典型的には、繊維状プライは０°及び９０°の角度に交差して重ねられ、偶数番号層の繊維／テープの角度が実質的に同一であることが好ましく、また奇数番号層の繊維／テープの角度が実質的に同一であることが好ましいが、隣接するプライは別のプライの長手方向の繊維／テープ方向に対して約０°〜９０°の間の実質上任意の角度に整列させることができる。例えば、５プライ不織構造は、０°／４５°／９０°／４５°／０°又はそれ以外の角度で配向されたプライを有し得る。このような回転された単方向整列が例えば米国特許第４，４５７，９８５号、第４，７４８，０６４号、第４，９１６，０００号、第４，４０３，０１２号、第４，６２３，５７４号、及び第４，７３７，４０２号に記載されており、これらはすべて本明細書と矛盾のない限りにおいて本明細書に参照として組み込まれる。特に１つ以上の織った繊維状プライを含む繊維状材料に関して、繊維／テープを形成している単一の繊維状材料が互いに直交配向されることはまた経糸及び緯糸構成要素ついては典型的である。
【００６５】
複数プライを一体型の複合構造に合体させることは、加熱を伴う又は伴わない低圧固結技術及び高圧成形技術の両方を含む当該技術分野における従来技術を使用して達成されてよい。米国特許第６，６４２，１５９号記載による方法などの繊維状プライ／層を固結する方法がよく知られている。好ましい実施形態では、固結は、温和な条件下で行われることが好まく、すなわち約５０℃〜約１７５℃、より好ましくは約９５℃〜約１７５℃、及び最も好ましくは約１０５℃〜１７５℃の範囲の温度で、及び約５ｐｓｉｇ（０．０３４ＭＰａ）〜約２５００ｐｓｉｇ（１７ＭＰａ）、より好ましくは約５ｐｓｉｇ〜約１００ｐｓｉｇ（０．６９ＭＰａ）の範囲の圧力で、約０．０１秒〜約２４時間、より好ましくは約０．０２秒〜約２時間、更により好ましくは約５秒〜約２時間、及び最も好ましくは約３０秒〜約１時間の持続時間の条件下で行われることが好ましい。固結は、例えば積層体をカレンダーニップセットに通すことによって、フラットベッドラミネータ（上述し及び図１０に示すように）に通すことによって、ダブルベルト又はスチールベルトあるいはオートクレーブに入れて行われてよい。固結はまた、真空下に置かれた金型内で材料を真空成形することによって行うことができる。真空成型技術は、当該技術分野において周知である。最も一般的に、固結はフラットベッドラミネータを使用して行われる。
【００６６】
あるいは、プライの積層は高圧結合を用いて、好適な成形装置内の圧力が約５０ｐｓｉ（３４４．７ｋＰａ）〜約５，０００ｐｓｉ（３４，４７０ｋＰａ）、より好ましくは約１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）〜約３，０００ｐｓｉ（２０，６８０ｋＰａ）、最も好ましくは約１５０ｐｓｉ（１，０３４ｋＰａ）〜約１，５００ｐｓｉ（１０，３４０ｋＰａ）で共に結合されてよい。成形は、約５，０００ｐｓｉ（３４，４７０ｋＰａ）〜１５，０００ｐｓｉ（１０３，４１０ｋＰａ）、より好ましくは約７５０ｐｓｉ（５，１７１ｋＰａ）〜５，０００ｐｓｉ、及び、より好ましくは約１，０００ｐｓｉ〜５，０００ｐｓｉの高圧で交互に行われてよい。成形工程は、約４秒〜約４５分かかってもよい。しかし、粒子状バインダの未軟化、及び／又は未溶融部分は高圧成形工程の間に溶融しないことを確実にするために、成形は比較的低温で行われなければならない。この関連で、成形温度は約２００°Ｆ（〜９３℃）〜約３５０°Ｆ（〜１７７℃）、より好ましくは約２００°Ｆ〜約３００°Ｆ（〜１４９℃）の温度、及び最も好ましくは約２００°Ｆ〜約２８０°Ｆ（〜１３８℃）の温度の範囲であることが望ましい。
【００６７】
本明細書に記載の成形及び固結技術のそれぞれは類似しており、かつ用語は多くの場合当該技術分野において同じ意味で用いられ、本明細書で使用するとき「成形」は具体的にはバッチプロセスで繊維状プライ／層を共に決着させることにより結合する方法を指し、一方、「固結」は一般的な連続プロセスで繊維状プライ／層を共に結合することによる結合方法を指す。しかし、これは厳密に限定することを意図するものではない。また、いずれのプロセスにおいても、好適な温度、圧力及び時間は、一般に、ポリマーバインダコーティング材料、ポリマーバインダ含有量、使用されるプロセス、及び繊維／テープの種類のタイプに依存する。
【００６８】
上述のように、本明細書に記載の乾式コーティングプロセスの結果として、繊維／テープ表面の部分が、パッチの形状又は粒子の形状のいずれでもバインダで被覆されていないバインダフリー領域を有する材料が得られた。一般的に、各繊維状層の１表面のみがポリマーバインダで被覆され、したがって各個々の繊維状プライの繊維／テープ表面エリアの約５０％以下は、粒子バインダで被覆される。繊維状ウェブをフラットベッドラミネータに通すプロセス、及び繊維状プライの多プライ積層の固結は、バインダ粒子の部分の平坦化を生じさせ、それによりわずかに表面領域の適用範囲が増すことに留意されたい。それにもかかわらず、これら処理工程の後でさえ、各繊維状プライにおける繊維／テープの表面領域の５０％未満、好ましくは約４０％未満、好ましくは約３０％未満、好ましくは約２０％未満、より好ましくは２％〜約２０％、更により好ましくは５％〜１５％、及び最も好ましくは約５％〜１０％の表面領域がバインダにより被覆されていることが好ましい。
【００６９】
液体バインダ又は溶融バインダの代わりに粒子状パウダーを利用するがゆえに、本開示の効果的なレベルの耐弾道性を維持しながら極めて低面積密度を有する繊維状プライが製作され得る。好ましい実施形態では、本開示の各繊維状プライは好ましい総面積密度（すなわち、繊維面積密度（ＦＡＤ）にバインダ面積密度を加えた）約１２５ｇ／ｍ２以下、より好ましくは約１００ｇ／ｍ２以下、更により好ましくは約９５ｇ／ｍ２以下、更により好ましくは約９０ｇ／ｍ２以下、更により好ましくは約８５ｇ／ｍ２以下、更により好ましくは約８０ｇ／ｍ２以下、更により好ましくは約７５ｇ／ｍ２以下、及び更により好ましくは約７０ｇ／ｍ２以下、最も好ましい面積密度の範囲約２０ｇ／ｍ２〜約８０ｇ／ｍ２又は約３０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２を有する。この開示の目的のために、マルチフィラメントテープは単に同一繊維が単純に平坦化され、かつ圧縮されたバージョンであるため、ＦＡＤは繊維ベース及びマルチフィラメントテープベースのプライ／複合体で同じである。
【００７０】
繊維状プライ当たりの総面積密度が極めて低い、すなわち、個々のプライの総面積密度が１００ｇ／ｍ２未満である実施形態では、これらの低い値は、典型的に繊維状プライが広範囲に及ぶ繊維の拡散又はテープ編成中の行き過ぎた平坦化／圧縮にさらされた単方向不織繊維状プライの形状であることにより得られる。これらの実施形態では、ＦＡＤレベルも非常に低く、すなわち、約８０ｇ／ｍ２以下、より好ましくは約７０ｇ／ｍ２以下、更により好ましくは約６０ｇ／ｍ２以下、更により好ましくは約５０ｇ／ｍ２以下、及び最も好ましくは約４０ｇ／ｍ２以下、最も好ましい繊維面積密度は約１５ｇ／ｍ２〜約８０ｇ／ｍ２、又は３０ｇ／ｍ２〜６０ｇ／ｍ２の範囲を有する。好ましいバインダコーティング重量は、約１ｇ／ｍ２〜約２０ｇ／ｍ２、より好ましくは約２ｇ／ｍ２〜１５ｇ／ｍ２、及び最も好ましくは約３ｇ／ｍ２〜約１０ｇ／ｍ２の範囲である。しかし、このような非常に低いＦＡＤ値では、繊維状プライは低安定性であり、取り扱いが大変難しく、それらをフラットベッドラミネータを介して処理すること、又は固結をとても困難にし得る。これにより、プライ安定性が懸念される場合、安定性は、繊維ウェブの表面上に１つ以上の薄い熱可塑性オーバーレイを適用することによって改善され得る。熱可塑性オーバーレイは、例えば不連続の熱可塑性ウェブ、規則的不連続性熱可塑性ネット、不織不連続接着布、不織不連続接着剤スクリム、多孔質膜、又は複数の薄い熱可塑性ポリマーストリップであってよい。熱可塑性オーバーレイなための好適なポリマーは非排他的に、非排他的にポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリエステル類（特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びＰＥＴ共重合体）、ポリウレタン類、ビニルポリマー類、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンオクタン共重合体、アクリロニトリル共重合体、アクリルポリマー類、ビニルポリマー類、ポリカーボネート類、ポリスチレン類、フルオロポリマー類など、並びにエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）及びエチレンアクリル酸を含むコポリマー、及びこれらの混合物からなる群から選択され得る熱可塑性ポリマーを含む。天然及び合成ゴムポリマーもまた有用である。これらの、ポリオレフィン及びポリアミド層が好ましい。好ましいポリオレフィンはポリエチレンである。有用なポリエチレンの非限定的例は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、線状中密度ポリエチレン（ＬＭＤＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、及びコポリマー並びにこれらの混合物である。
【００７１】
これらの、最も好ましいポリエチレンはＭＤＰＥである。
【００７２】
好ましい実施形態において、熱可塑性オーバーレイは、ＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）などの熱活性化された、不織、接着剤ウェブで、Ｓｐｕｎｆａｂ，Ｌｔｄ（Ｃｕｙａｈｏｇａ  Ｆａｌｌｓ，Ｏｈｉｏ）から市販されている。（Ｋｅｕｃｈｅｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃに登録された商標）。またＴＨＥＲＭＯＰＬＡＳＴ（商標）及びＨＥＬＩＯＰＬＡＳＴ（商標）のウェブ、ネット及びフィルムも好適で、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃ  Ｓ．Ａ．（Ｃｅｒｎａｙ，Ｆｒａｎｃｅ）から市販されている。上のすべてのうち、最も好ましいのはポリアミドウェブ、特にＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）ポリアミドウェブである。ＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）ポリアミドウェブは、通常約７５℃〜約２００℃の融点を有するが、これに限定されない。
【００７３】
熱可塑性オーバーレイがＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）ウェブなどのスクリムの場合、オーバーレイは、好ましくは非常に薄く、約１μｍ〜約２５０μｍ、より好ましくは約５μｍ〜約２５μｍ、及び最も好ましくは約５μｍ〜約９μｍの層厚を有する。このような厚さが好まれる一方で、特定の必要性を満たすために、他の厚さも製造し得、及びその上本開示の範囲内であることを理解されたい。これらの厚さは連続ウェブの必要性を動機づけていないことを理解すべきである。例えば、ＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）ウェブは、材料が存在するところで数ミルの厚さであるが、ウェブの大部分は空気だけである。これらの材料は、その坪量によってよりよく説明され、例えば特に、好ましいＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）ウェブは６ｇ／ｍ２の坪量を有する。熱可塑性オーバーレイは好ましくはすべての複合体を約１重量％〜約２５重量％、より好ましくは全複合体の約１％〜約１７重量％、及び繊維／テープ足す、バインダ足す、オーバーレイの重量を基準にした最も好ましくは１％〜１２％を含む。
【００７４】
別の好ましい実施形態では、熱可塑性オーバーレイは、結合する細長い本体の形態の薄い熱可塑性ポリマーストリップを含む。本明細書で使用される場合、「結合する」細長い本体は、少なくとも部分的に熱活性の熱可塑性ポリマーを含み、構造繊維／テープ（例えば、高靭性繊維／テープ）の融点温度よりも低い融点温度を有し、及び好ましくはポリマーバインダと同じ、又は低い融点温度を有する繊維などの細長い本体である。このような結合する細長い本体は、当該技術分野において従来から既知であり、非排他的にエチレン−ビニルアセテート、エチレン−アクリレート共重合体、スチレンブロック共重合体、ポリウレタン類、ポリアミド類、ポリエステル、及びポリオレフィン、並びに最も好ましいポリエチレンを含む繊維などの本体を含む。本実施形態では、最小量の結合本体のみが繊維状ウェブ又は繊維状プライを適切に安定化させるのに必要であり、ほとんどの用途においては結合繊維を１又は２インチの間隔でウェブ／プライの長さ全幅にわたって適用することで十分である。
【００７５】
（複数の）熱可塑性オーバーレイは、少なくとも１つの繊維状プライに、熱ラミネーションなどの既知の技術を使用して結合することが好ましい。通常、ラミネーションは、繊維状プライ及び（複数の）オーバーレイを前述のように互いに同一の広がりに位置付けることにより実行され、その組み合わせは、十分な熱及び圧力の条件下、加熱した一対のラミネート加工ローラニップに通し、当該技術分野において周知の技法により層を結合させて一体的フィルムにする。このようなラミネーション加熱は、フラットベッドラミネータ３０を通してバインダ被覆された繊維状プライ処理のために前述したように同じ温度、圧力、速度、及び他の条件で行ってもよい。
【００７６】
一実施形態では、（複数の）熱可塑性オーバーレイは、単一のバインダ被覆繊維状プライに適用され、続いて（複数の）オーバーレイを単一プライに、その組み合わせをラミネータに通すことにより結合され得る。別の実施形態では、熱可塑性オーバーレイは２つのバインダ被覆の繊維状プライの間の中間接着剤層として機能してよく、ここで第２のバインダ被覆繊維状プライは第の１繊維状プライの上に（複数の）オーバーレイが適用された後、（複数の）オーバーレイの上に適用され、次いでその組み合わせをラミネータに通す。１つの特に好ましい方法では、乾燥、無溶媒粒子状ポリマーバインダを少なくとも１つの表面に有する、第１の不織繊維状プライが提供され、熱可塑性オーバーレイのうちの少なくとも１つは、次いで（複数の）オーバーレイのみが部分的に表面プライを被覆するように、第１の不織繊維状プライの表面上に適用され、熱可塑性オーバーレイ（複数可）は、次いで所望により少なくともそれが軟化する温度まで加熱され、第１のプライの表面に結合することを可能にし、乾燥、無溶媒粒子ポリマーバインダを少なくとも１表面上に有する第２の不織繊維状プライは、次いで（複数の）オーバーレイの上面の第１の不織繊維状プライの上に適用され、次いでその組み合わせは熱と圧力下で固結され、ここで第１の不織繊維状プライの粒子状ポリマーバインダの少なくとも一部、及び第２の不織繊維状プライの粒子状ポリマーバインダの少なくとも一部は溶融され、それによりバインダは第１及び第２の不織繊維状プライを共に結合する。
【００７７】
この方法により形成された多層構造１００は、図１１にて概略的に表わされており、ここで０°に配向された繊維を有する第１の単方向性繊維状プライ１４０は、熱可塑性スクリム１６０、及び９０°配向された繊維を有する第２の単方向性繊維状プライ１８０と結合される。各単方向性繊維状プライは、それらの外表面をバインダ、及びオーバーレイが各繊維状プライの反対表面上に位置付けられるように粒子状バインダ１２０で被覆される。この方法の変形形態は、当業者によって決定されるように実施されてもよい。例えば、（複数の）オーバーレイは、反対表面上にバインダを適用する前に、繊維状プライの表面に適用されてよく、又は２つの繊維状プライは、それぞれが粒子状バインダと、それに隣接する前に反対表面に１つ以上の熱可塑性オーバーレイを有するものと一緒に接合されてもよい。別の実施形態では、粒状バインダ及び１つ以上の熱可塑性オーバーレイの両方を、各繊維状プライの各外面上に適用してよい。
【００７８】
多プライ複合体中の繊維状プライの間に熱可塑性オーバーレイ（複数可）を組み込む選択肢に加えて、又はその代替として、ポリマーフィルムを多プライ材料の１つ又は両方の外側表面に取り付けることが望ましい場合がある。このような耐弾道性複合体は、当該技術分野において周知である。これらの実施形態では、特に好ましいポリマーフィルムは非排他的に、ポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリエステル類（特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びＰＥＴ共重合体）、ポリウレタン類、ビニルポリマー類、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンオクタン共重合体、アクリロニトリル共重合体、アクリルポリマー類、ビニルポリマー類、ポリカーボネート類、ポリスチレン、フルオロポリマーなど、並びにエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）及びエチレンアクリル酸を含む共重合体、及びこれらの混合物を含む熱可塑性ポリマー層を含む。これらの、ポリオレフィン及びポリアミド層が好ましい。好ましいポリオレフィンはポリエチレンである。有用なポリエチレンの非限定例は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、線状中密度ポリエチレン（ＬＭＤＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、及び共重合体、並びにこれらの混合物である。このような熱可塑性ポリマー層は好ましくは非常に薄い約１μｍ〜約２５０μｍ、より好ましくは約５μｍ〜約２５μｍ、及び最も好ましくは約５μｍ〜約９μｍの好ましい層厚を有する。このような厚さが好まれる一方で、特定の必要性を満たすために、他の厚さも製造し得、及びその上本開示の範囲内であることを理解されたい。このような熱可塑性ポリマー層は、前述の条件の下、個々の繊維状プライと結合して一体化、固結された複合体にする前、間、又は後にフラットベッドラミネータでの熱ラミネーションなど既知の技術を使用して複合体外側表面に結合されてよい。加えて、又は代替として、繊維状プライの１つ以上の表面又は一体化され固結された複合体の１つ以上の表面は、撥水性を提供するコーティングなどの保護コーティングで被覆されてよい。当業者によって決定されるように、好適なコーティングは、非排他的に、天然ゴム、ボリ塩化ビニル、ポリウレタン、シリコーンエラストマー類、フルオロポリマー類、及びワックスを含む。特に好ましい撥水ポリマーコーティング剤は非排他的に、Ｈｕｎｔｓｍａｎ  ＬＬＣ（Ｓａｌｔ  Ｌａｋｅ  Ｃｉｔｙ，Ｕｔａｈ）から市販されているＯＬＥＯＰＨＯＢＯＬ（商標）撥水材などのフルオロポリマー系コーティング、及びポリウレタンコーティングを含む。
【００７９】
前述の方法にしたがって本明細書で製作する多プライ複合材料は、複合物品の内部に実質的な体積の空隙を保持する独自の複合構造を達成する。典型的な実施形態では、前述の方法にしたがって形成された複合材料は、複合材料の全体積の２０％よりも大きい、好ましくは複合材料の全体積の約２０％〜３０％の空隙体積と、及び得られる物品、並びに低い空隙体積を有する比較の材料と比べてそれにより実質的に高められた水中での正の浮力を有する材料を得ることを含む。重要なことに、これらの材料は発泡体又は空気ブラダーなどの他の浮力を高める構成要素の使用の必要なしに、優れた正の浮力を有する耐弾道性ベストで使用するための浮揚性プレートなどの耐弾道性物品の形成を可能にし、それにより当該技術分野において長年の長年の必要性を満たした。これらの利点はまた、他の多くの非弾道性関連産業や、浮揚性繊維が望まれる分野にも同様に、エアバッグ（例えば、ホバークラフト用）帆布及び他のマリンファブリック、並びに浮力よりも軽いことがより重要である他の用途、エアーカーテン、建築構造物用繊維補強材、日よけ、バナー、旗、天蓋、テント、パラシュート、タープ、バッグパック、履物などへと広がる。
【００８０】
以下の非限定的な例は、本発明を例解する役割を果たす。
【実施例１】
【００８１】
幅３８ｃｍの平行なＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）繊維（１３００デニールＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）１０００繊維）の連続した不織ウェブが準備される。乾燥した低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）粉末は手動でウェブの片面上に散布され、片面の面積の２０％が粉末で被覆されるように部分的に表面をコーティングする。３８ｃｍ×３８ｃｍの長さｘ幅寸法を有する複数の正方形がこのウェブから切断される。２つの正方形（プライ）はそれら構成要素繊維の長手方向軸に対して０°／９０°に交差して重ねられた配向で配置されたスタックに形成され、この樹脂は合わせた２プライ材料の約１０重量％を構成する。次いで２−プライ材料はそれらが３０秒間１００℃接触圧力約５０ｐｓｉで一緒に圧縮されるフラットベッドラミネータを通され、それにより互いに付着される。ＬＤＰＥ粉末は部分的にのみ溶融し、いくつかの盛り上がったＬＤＰＥの不連続のパッチを形成し、繊維表面に結合、及び繊維表面から延びており、かつまた繊維状及び間に複数のポリマー粒子を残している。得られる材料は、空隙体積が２２％であり、優れた正の浮力を示す。
【実施例２】
【００８２】
実施例１を繰り返すが、２つのプライを合わせる前に、１つ又は両方のプライに熱可塑性オーバーレイをそれら表面のうちの少なくとも１つに結合することで安定させる。熱可塑性オーバーレイは、側部から繊維の長手方向軸に直交してプライを横切って加えられた複数の結合ポリマーストリップである。結合ポリマーストリップは、ＬＤＰＥ粉末の融点より低い融点を有する熱活性ポリエチレンから形成される。
【実施例３】
【００８３】
熱可塑性オーバーレイは熱活性、不織、接着ウェブＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）で、Ｓｐｕｎｆａｂ，Ｌｔｄ．から市販されていること以外は、実施例２の繰り返しである（ＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）４０８ＨＷＧ  ６−ｇｓｍの可融性ポリオレフィン系樹脂ウェブ）。ＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）は底部プライの上面に加えられる（フラットベッドラミネータに通すときのその位置）。
【実施例４】
【００８４】
このウェブは、米国特許第８，２３６，１１９号に記載のプロセスにしたがって形成された約３３ｇ／デニールの靭性を有する高靭性ＵＨＭＷＰＥ繊維状テープから形成されること以外は実施例１が繰り返される。テープは幅約３／１６インチ平均で、かつ１０：１よりも大きいアスペクト比を有し、及びウェブは互いにテープのふちが接触しているように並べられるが、隣接するテープは互いに重ならない。
【００８５】
本開示は、好ましい実施形態を参照して特に示され、記載されているが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正がなされ得ることは、当業者には容易に理解されるであろう。特許請求の範囲は、開示された実施形態、上述した代替形態、及びそれらのすべての均等物を含むと解釈されることが意図されている。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月9日(2018.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの繊維状プライを含む耐弾道性材料であって、各繊維状プライが複数の繊維及び／又は複数のテープを含み、前記繊維／テープのうちの１つ以上が、ポリマーバインダの盛り上がった不連続のパッチにより部分的に被覆された表面を有し、前記ポリマーバインダの盛り上がった不連続のパッチが、前記繊維／テープ表面に結合し、かつそこから延びており、前記材料が、前記繊維／テープ上、及び／又はそれらの間に複数のポリマー粒子を更に含む、耐弾道性材料。
【請求項２】
ａ）複数の不織プライであって、各プライが、複数の隣接する単方向性繊維及び／又は複数の隣接する単方向性テープを含み、前記繊維／テープのうちの１つ以上が、ポリマーバインダの不連続のパッチにより部分的に被覆された表面を有し、前記ポリマーバインダの不連続のパッチが、前記繊維／テープ表面に結合し、各プライが、外側上部表面及び外側底部表面を有する、複数の不織プライと、
ｂ）前記プライのうちの少なくとも１つの、少なくとも１つの表面に結合された少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイであって、前記少なくとも１つの表面を部分的にのみ被覆し、かつ前記ポリマーバインダの融点よりも低い融点を有する、少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイと、を含む、耐弾道性材料。
【請求項３】
耐弾道性材料の形成方法であって、
ａ）隣接する単方向配向繊維のアレイ、又は隣接する単方向配向テープのアレイを含む第１の不織繊維状プライであって、外側上部表面及び外側底部表面を有する、第１の不織繊維状プライを提供する工程と、
ｂ）乾燥した無溶媒の粒子状ポリマーバインダを前記第１の不織繊維状プライの少なくとも１つの表面に適用する工程と、
ｃ）少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイを前記第１の不織繊維状プライの表面上に適用する工程であって、前記少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイは前記表面を部分的にのみ被覆し、前記少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイは、前記ポリマーバインダの融点よりも低い融点を有し、工程ｂ）及びｃ）が可逆的である、工程と、
ｄ）前記少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイを少なくともその軟化温度まで加熱し、それが前記第１の不織繊維状プライの前記表面に結合することを可能にする工程と、
ｅ）前記少なくとも１つの熱可塑性オーバーレイ上の前記第１の不織繊維状プライ上に第２の不織繊維状プライを適用する工程であって、前記第２の不織繊維状プライが、隣接する単方向配向繊維のアレイ又は隣接する単方向配向テープのアレイを含み、前記第２の不織繊維状プライは第１及び第２の表面を有し、前記第２の不織繊維状プライは、前記表面のうちの少なくとも１つに乾燥した無溶媒の粒子状ポリマーバインダを含む、工程と、
ｆ）前記第１の不織繊維状プライ及び前記第２の不織繊維状プライを熱及び圧力下で固結させる工程であって、前記第１の不織繊維状プライの前記粒子状ポリマーバインダの少なくとも一部、及び前記第２の不織繊維状プライの前記粒子状ポリマーバインダの少なくとも一部が溶融され、それにより、前記バインダが前記第１及び第２の不織繊維状プライを共に結合する、工程と、を含む、方法。
【国際調査報告】
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