(57)【要約】本発明は、弾道発射体による侵入に対して優れた抵抗性を有する新規な織布積層体、そのアセンブリーおよびそれらを製造する方法に関する。とりわけ、一つの態様において、本発明の積層体は、高強度、高弾性率のヤーン、低弾性率のエラストマーの表面コーティング、及びそのエラストマーでコートされた表面に接着したプラスチックフィルムを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約１５０ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および、ASTM D2256により測定して、約８Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有する高強度ヤーンを少なくとも５０重量％含んでなる織布；
ｂ．該織布の一方の表面の少なくとも一部にコートされるエラストマー（該エラストマーは、ASTM D638により測定して、約６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する）；および
ｃ．該エラストマーコート表面の少なくとも一部に接着させたプラスチックフィルムを含む、防弾性の積層体。
【請求項２】
該織布が、スカーリングされ、コロナ処理された織布である、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
該織布が、スカーリングされ、コロナ処理され、カレンダーがけされた織布である、請求項１に記載の積層体。
【請求項４】
該高強度ヤーンが、約１５ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約４００ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および、ASTM D2256により測定して、約１５Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有する、請求項１に記載の積層体。
【請求項５】
該高強度ヤーンが、約３０ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約１０００ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および、ASTM D2256により測定して、約２７Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有する、請求項１に記載の積層体。
【請求項６】
該高強度ヤーンの少なくとも１つが、ポリエチレンヤーンである、請求項１に記載の積層体。
【請求項７】
該高強度ヤーンの少なくとも１つが、ポリ（p-フェニレンテレフタルミド）ヤーンである、請求項１に記載の積層体。
【請求項８】
該高強度ヤーンの少なくとも１つが、ポリベンゾオキサゾール（PBO）ヤーンおよびポリベンゾチアゾール（PBT）ヤーンからなる群から選ばれるポリベンザゾールヤーンである、請求項１に記載の積層体。
【請求項９】
該エラストマーが、ASTM D638により測定して、約２４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する、請求項１に記載の積層体。
【請求項１０】
該エラストマーが、ASTM D638により測定して、約１２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する、請求項１に記載の積層体。
【請求項１１】
該エラストマーが、積層体の約０．５〜約１５重量％を構成している、請求項１に記載の積層体。
【請求項１２】
該エラストマーが、積層体の約１〜約１０重量％を構成している、請求項１に記載の積層体。
【請求項１３】
該エラストマーが、積層体の約２〜約８重量％を構成している、請求項１に記載の積層体。
【請求項１４】
該プラスチックフィルムが、積層体の約０．５〜約５重量％を構成している、請求項１に記載の積層体。
【請求項１５】
該プラスチックフィルムが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルおよびポリフルオロカーボンからなる群から選ばれるものを含んでなる、請求項１に記載の積層体。
【請求項１６】
該プラスチックフィルムが、ポリエチレンを含んでなる、請求項１に記載の積層体。
【請求項１７】
ａ）約２２ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約４００ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および、ASTM D2256により測定して、約２２Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有する高強度ヤーンを少なくとも５０重量％含んでなるスカーリングされ、コロナ処理された織布；
ｂ）該織布の一方の表面の少なくとも一部にコートされる、ASTM D638により測定して約１２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）未満の初期引張弾性率を有するエラストマー（該エラストマーは、積層体の約１〜１０重量％を構成する）；および
ｃ）該エラストマーコートされた表面に接着させたプラスチックフィルム（該プラスチックフィルムは、積層体の約０．５〜約５重量％を構成する）を含む、防弾性の積層体。
【請求項１８】
ａ）約２２ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約４００ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および、ASTM D2256により測定して、約２２Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有する高強度ポリエチレンヤーンを少なくとも５０重量％含んでなるスカーリングされ、コロナ処理された織布；
ｂ）該織布の一方の表面の少なくとも一部にコートされる、ASTM D638により測定して約１２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）未満の初期引張弾性率を有する、共役ジエンのブロックコポリマーおよびビニル芳香族コポリマーを含む、エラストマー（該エラストマーは、積層体の約１〜１０重量％を構成する）；および
ｃ）該エラストマーコート表面に接着させたポリエチレンフィルム（該ポリエチレンフィルムは、積層体の約０．５〜約５重量％を構成する）を含む、防弾性の積層体。
【請求項１９】
該織布が、スカーリングされ、コロナ処理され、カレンダーがけされた織布である、請求項１７もしくは請求項１８に記載の積層体。
【請求項２０】
ａ）約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、ASTM D2256により測定して、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するヤーンを少なくとも過半部分含んでなるスカーリングされ、コロナ処理された織布であって；
ｂ）硬化させたとき、ASTM D638により測定して、約３００，０００ｐｓｉ（２．０７ＧＰａ）と同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率を有するマトリックス樹脂を含浸させた織布；ならびに
ｃ）該織布表面の少なくとも一方の少なくとも一部に接着させたプラスチックフィルムを含む、防弾性の積層体。
【請求項２１】
該織布が、スカーリングされ、カレンダーがけした、コロナ処理された織布である、請求項２０に記載の積層体。
【請求項２２】
該マトリックス樹脂が、積層体の約５〜約１５重量％を構成している、請求項２０に記載の積層体。
【請求項２３】
少なくとも１つの成分が、積み重ねた配列に接着される複数の請求項１もしくは請求項２０に記載の積層体を含んでなる、防弾性の硬質パネル。
【請求項２４】
金属、セラミック、ガラス、金属充填複合材料、セラミック充填複合材料もしくはガラス充填複合材料からなる群から選ばれる少なくとも１つの硬質表面部材をさらに含んでなる、請求項２３に記載の防弾性の硬質パネル。
【請求項２５】
ａ）約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率および、ASTM D2256により測定して、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するヤーンを少なくとも過半部分含んでなる織布を形成し；
ｂ）ASTM D638により測定して約６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）未満の初期引張弾性率を有するエラストマーを、該織布の一方の表面の少なくとも一部にコートし；そして
ｃ）該エラストマーコート表面にプラスチックフィルムを接着させる工程を含む、防弾性の積層体を製造する方法。
【請求項２６】
ａ）約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するヤーンを少なくとも過半部分含んでなる織布を形成し；
ｂ）該織布をスカーリングおよびコロナ処理し；
ｃ）該織布に、硬化させたとき３００，０００ｐｓｉ（２．０７ＧＰａ）と同等もしくはそれよりも大きい引張弾性率を有する樹脂を含浸させ；そして
ｄ）該織布表面の一方の少なくとも一部にプラスチックフィルムを接着させる工程を含む、防弾性の積層体を製造する方法。
【請求項２７】
該織布をカレンダーがけする工程を追加的に含む、請求項２５もしくは請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、「耐衝撃性の硬質複合材料および製造方法」と題する、２０００年８月１６日に出願された同時係属中の出願番号09/639,903に関する。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、弾道発射体による貫通に対して優れた抵抗性を有する織布（woven fabric) 積層体、そのアセンブリーおよびそれらを製造する方法に関する。
２．関連技術の説明
個人的な保護のためのボディー装甲の構造は古いが、古代の技術ではない。装甲の起源および最初の使用は、先史時代にまでさかのぼるようである。金属装甲は、１５００B. C. E.までにはエジプト人にすでに周知であった。アメンホテップ二世（１４３６〜１４１１B. C. E.）の治世にさかのぼる墓にある壁画は、重なるブロンズのスケールからなる防御用衣服をはっきりと示す。これらは、短い袖および首のための空きを有する長いシャツに類似する布裏地に縫い付けられていた（"A Historical Guide to Arms and Armor", Steven Bull, Tony North編、Studio Editions Ltd., ロンドン、１９９１）。
【０００３】
ボディー装甲の使用は、１７世紀の終わりごろまで存続した。装甲は、マスケット銃に対して有効であるために、重量が増加していった。しかし、同時に、新しい用兵学および戦術は、さらに大きい歩兵易動度を求めた。装甲は廃棄され、第二次世界大戦まで再び広く用いられることはなかった。第二次世界大戦中、薬莢片による死傷者数は８０％に上り、全負傷の７０％は胴を冒すので、適切なボディー装甲を製造することが非常に望ましくなった。爆撃機乗組員および地上部隊のための装甲は、スチール、アルミニウムおよび樹脂結合ファイバーグラスプレート、ならびに重ナイロン布から開発された。
【０００４】
より近年になって、アラミドおよび高分子量ポリエチレンなどの新しい強ファイバーの導入で、ボディー装甲の重量は、民間の警官の日々の使用に実用的であるレベルまで減少した。１９７４年には、勤務中に１３２人の連邦の国家および地方の警官が殺された；その中１２８人は、火器で殺され、殺人武器のほとんどは、口径０．３８以下の拳銃だった。軽量ボディー装甲は、直後に導入された。その後の数年で、それは、推定２，５００人の警官の死亡を防いだとみなされた（Selection and Application Guide to Personal Body Armor by the National Institute of Justice、２００１年１１月）。
【０００５】
種々の構成が、ヘルメット、パネルおよびチョッキなどの耐衝撃性、防弾性の物品に用いられるファイバー強化複合材料用に既知である。これらの複合材料は、BB's、弾丸、薬莢、榴散弾片、ガラス片などの発射体からの高速衝撃による貫通に対して種々の程度の抵抗性を示す。例えば、米国特許6,268,301 B1、6,248,676 B1、6,219,842 B1; 5,677,029、5,587,230; 5,552,208; 5,471,906; 5,330,820; 5,196,252; 5,190,802; 5,187,023; 5,185,195; 5,175,040; 5,167,876; 5,165,989; 5,124,195; 5,112,667; 5,061,545; 5,006,390; 4,953,234; 4,916,000; 4,883,700; 4,820,568; 4,748,064; 4,737,402; 4,737,401; 4,681,792; 4,650,710; 4,623,574; 4,613,535; 4,584,347; 4,563,392; 4,543,286; 4,501,856; 4,457,985; および4,403,012; PCT公開番号WO 91/12136; および"Lightweight Composite Hard Armor Non Apparel Systems with T-963 3300 dtex DuPont Kevlar 29 Fibre"と題するE. I. DuPont De Nemours International S. A. の１９８４年の出版物すべてが、高分子量ポリエチレン、アラミドおよびポリベンザゾールなどの材料から製造した高強度ファイバーを含む防弾性の複合材料を記載している。そのような複合材料は、用いられたそれらの構造および材料の性質により軟質にも硬質にもなると言われている。
【０００６】
１９８５年１２月９日に出願され、共有譲渡されたHarpell等の米国特許4,737,401は、防弾性の目の細かい織りの布物品を開示している。
１９８５年１月１４日に出願され、共有譲渡されたHarpell等の米国特許4,623,574は、エラストマーマトリックス中に埋封された高強度ファイバーを含む単純複合材料を開示している。
【０００７】
１９９６年１２月１２日に出願され、共有譲渡されたPrevorsek等の米国特許5,677,029は、強ファイバーの網状組織を含んでなる少なくとも１つの繊維層、および同一であって、前記繊維層の１つの表面に少なくとも部分結合している少なくとも１つの連続ポリマー層を含む軟質耐貫通性の複合材料を開示している。
【０００８】
１９９３年１０月２９日に出願され、共有譲渡されたLin等の米国特許5,552,208は、マトリックス中の高強度ファイバー網状組織、および前記マトリック含浸ファイバー網状組織の少なくとも一方の側に隣接するフィルムの形の第二マトリックス材料を含んでなる防弾性の物品を開示している。
【０００９】
Bachner, Jr.等の米国特許5,471,906は、装甲層および装着者に面して適応させた防水性、透湿性布のシートを含む、前記装甲層を囲み、封止するカバーを含むボディー装甲を開示している。
【００１０】
Brown, Jr.等の米国特許5,788,907及び5,958,804は、防弾性のカレンダーがけされた布（fabric）を開示している。
片面もしくは両面にゴムコートされたアラミド布は、Verseidag Industrietextilien Gmbhにより製品名UltraXの下に商業的に製造されている。ゴムコート布を熱および圧力の下で結合することにより形成される硬質パネルも、市販されている。
【００１１】
防弾性の複合材料は、典型的に重ね合わせた織布の層もしくはファイバーのシートから形成される。シート状のファイバーを、一方向に配向してもよいし、あるいはランダム配列にフェルト化してもよい。個々のプライが一方向に配向されるファイバーの場合、連続するプライは、例えば、０°／９０°、もしくは０°／４５°／９０°／４５°／０°、あるいは他の角度で、お互いに回転する。先のプロセスにおいて、いくつかの例外はあるが、織布もしくはファイバーの個々のプライは、一般に未被覆、もしくはファイバー間の空隙スペースを充填するポリマーマトリックス材料中に埋封されていた。マトリックスが存在しないと、布もしくはファイバーシートは生来軟質だった。対照的な型の構造は、ファイバーおよび単一の主要マトリックス材料からなる複合材料である。この型の硬質複合材料を構成するために、個々のプライを熱および圧力を用いて結合して、それぞれのプライ中のマトリックスに接着させ、それらの間に密着を形成し、全体を単一の物品にまとめた。
【００１２】
上述した構成のそれぞれは、それらが向けられる目的に向かって進歩を示した。しかし、本発明の積層体およびアセンブリーの特殊な構成を記載するものはなく、本発明により満たされた必要性すべてを満足させたものはない。
【００１３】
これらの初期の構成は、いくつかの不利な点を有していた。織布は、一般にクロスプライの一方向ファイバー複合材料よりも劣る防弾性を有した。一方、織布は、クロスプライの一方向ファイバー複合材料よりももっと一般的に入手可能な装置で、より低コストおよび製造のより大きな容易性で製造できた。織布の防弾性は、低弾性率エラストマーマトリックスの組込みにより改善された。しかし、ファイバー間の空隙スペースを完全に充填したマトリックス樹脂の使用は、布の重量を増し、その可撓性を低下させた。クロスプライの一方向複合材料に比べて、より低コストおよび製造のより大きな容易性の利点を保持するが、従来の布よりも優れた防弾性を有する織布構成に対する需要が存在する。理想的には、織布構成は、高可撓性のものであるが、それ自体あるいは硬い仕上面に接着されて、硬質パネルを形成してもよい。
【００１４】
発明の概要
本発明は、弾道発射体による貫通に対して優れた抵抗性を有する新規な布積層体、そのアセンブリーおよびそれらを製造する方法に関する。特に、１つの実施態様において、本発明の防弾性の積層体は、約７ｇ／ｄ (grams per denier) と同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約１５０ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率、ASTM D2256により測定して、約８Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギー(energies-to-break) を有する高強度ヤーンを少なくとも５０重量％含んでなる織布；該織布の少なくとも一方の表面の少なくとも一部にコートされるエラストマー（該エラストマーは、ASTM D638により測定して、約６，０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する）；および該エラストマーコート表面の少なくとも一部に接着させたプラスチックフィルムを含む。
【００１５】
別の実施態様において、本発明の防弾性の積層体は、約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有する高強度ヤーンを少なくとも過半部分含んでなるスカーリングされ、コロナ処理された織布；硬化させたとき、約３００，０００ｐｓｉ（２．０７ＧＰａ）と同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率を有するマトリックス樹脂；および該布表面の少なくとも一方の少なくとも一部に接着させたプラスチックフィルムを含む。
【００１６】
本発明のアセンブリーには、特に、少なくとも１つの成分が、積み重ねた配列に接着される複数の本発明の積層体を含んでなる、硬質パネルが含まれる。
本発明の積層体およびアセンブリーは、硬質および軟質装甲において改善された防弾性を提供する。
【００１７】
１つの実施態様において、本発明の方法は、約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するヤーンを少なくとも過半部分含んでなる織布を形成し；エラストマーを該布の一方の表面の少なくとも一部にコートし（該エラストマーは、約６，０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する）；そして、該エラストマーコート表面の少なくとも一部にプラスチックフィルムを接着させる工程を含む。
【００１８】
別の実施態様において、本発明の方法は、約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するヤーンを少なくとも過半部分含んでなる織布を形成し；該織布をスカーリングおよびコロナ処理し、該布に、硬化させたとき約３００，０００ｐｓｉ（２．０７ＧＰａ）と同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率を有する樹脂を含浸させ；そして該布表面の一方の少なくとも一部にプラスチックフィルムを接着させる工程を含む。
【００１９】
発明の詳細な説明
本発明は、新規な布積層体、そのアセンブリーおよびそれらを製造する方法を含む。特に、１つの実施態様において、本発明の防弾性の積層体は、約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率および、ASTM D2256により測定して、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有する高強度ヤーンを少なくとも５０重量％含んでなる織布；該織布の一方の表面の少なくとも一部にコートされるエラストマー（該エラストマーは、ASTM D638により測定して、約６，０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）未満の初期引張弾性率を有する）；および該エラストマーコート表面の少なくとも一部に接着させたプラスチックフィルムを含む。
【００２０】
本発明には、少なくとも１つの成分が、積み重ねた配列に接着される前述した複数の本発明の積層体を含んでなる、防弾性の硬質パネルも含まれる。
本明細書を通して用いられるとき、初期引張弾性率、引張弾性率および弾性率という語は、ヤーンについてはASTM D2256により、エラストマーもしくはマトリックス材料についてはASTM D638により測定した弾性率を意味する。
【００２１】
別の実施態様において、本発明の防弾性の積層体は、約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、ASTM D2256により測定して、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するヤーンを少なくとも５０重量％含んでなるスカーリングされ、コロナ処理された織布；硬化させたとき、ASTM D638により測定して、約３００，０００ｐｓｉ（２．０７ＧＰａ）と同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率を有するマトリックス樹脂；および該布表面の一方の少なくとも一部に接着させたプラスチックフィルムを含む。
【００２２】
本発明には、少なくとも１つの成分が、積み重ねた配列に接着される前述した複数の本発明の積層体である、防弾性の硬質パネルも含まれる。
本発明の積層体が弾道発射体による貫通に対して優れた抵抗性を有するという事実にもかかわらず、追加の保護が装甲貫通に設計された発射体に対して必要であり得る。したがって、本発明の他の実施態様において、上で開示した防弾性の硬質パネルが、１つ以上の金属、セラミック、ガラス、金属充填複合材料、セラミック充填複合材料もしくはガラス充填複合材料からなる硬質プレート部材に片面もしくは両面で接着される。
【００２３】
本発明の目的では、ファイバーは、その長さ寸法が幅および厚さの横断寸法よりもはるかに大きい細長く伸びた物体である。したがって、ファイバーという語には、規則的もしくは不規則的な断面を有するフィラメント、リボン、ストリップなどが含まれる。ヤーンは、多くのファイバーもしくはフィラメントを含んでなる連続ストランドである。
【００２４】
ファイバー強化複合材料の貫通の完全な分析は、いくつかのメカニズムが確認されてはいるものの、依然として現在の能力を越えている。小さな先のとがった発射体は、ファイバーを横に変位させることにより、ファイバーを破壊せずに装甲を貫通できる。この場合、耐貫通性は、いかに容易にファイバーをわきに押しやるかに、したがって、ファイバー網状組織の性質にかかっている。重要な要因は、織りの堅さ（tightness of weave）もしくはクロスプライの一方向複合材料における交錯の周期性（periodicity of cross-overs in cross-plied unidirectional composites）、ヤーンおよびファイバーのデニール、ファイバー間の摩擦、マトリックス特性、層間接着強さなどである。鋭い破片は、ファイバーを剪断することにより貫通できる。
【００２５】
発射体は、引張状態にあるファイバーをも破壊し得る。ファイバーへの発射体の衝撃は、布を通してひずみ波（strain wave）の生長反応を起こす。防弾性は、ひずみ波が急速に布を通して妨げられずに広まり、大量のファイバーを関与させることができると、より大きくなる。実験分析作業は、すべての実際の場合、すべての貫通モードが存在し、その相対的重要性は、複合材料の設計により大きく影響を受けるということを示した。
【００２６】
本発明の積層体の布部分は、平織、綾織、朱子織、三次元織布およびそれらのいくつかの変形のいずれかを含む、いずれの組織パターンでもよい。平織布が好ましい。より好ましいものは、等しい縦糸と横糸のカウント（count）を有する平織布である。平織布の好ましい縦糸および横糸のカウントは、表Ｉの近似範囲に示されるように、構成ヤーンのデニールに逆比例する。
【００２７】
【表１】
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前述したことは一般的なガイドラインであり、材料、ファイバーデニールおよびヤーンデニールの特定の組合せについて最良の組織カウントを推測的に明記することは現在のところ可能ではないということが、理解されよう。一方、最高可能範囲を有する目の詰まった組織は、発射体が穴を見つけて、ヤーンおよびファイバーをわきに押しやることを、より困難にする。一方、ヤーンの交錯の高周期数は、布を通る弾道の衝撃（ballistic event）の伝播を制限し、発射体からのエネルギーを吸収できるファイバーの容量を減少する。当業者は、それぞれのファイバー材料、ヤーンデニールおよびフィラメントデニールについての最良のヤーンカウントを実験により容易に見つけるだろう。
【００２８】
Honeywell International Inc. により製造されたSPECTRA（登録商標）900 ヤーンなどの１２００デニールポリエチレンヤーンについては、約１７ｘ１７本／インチ（ends/inch）（６．７本／ｃｍ）〜約４５ｘ４５本／インチ（１７．７本／ｃｍ）を有する平織布が好ましい。より好ましいものは、約１９ｘ１９本／インチ（７．５本／ｃｍ）〜約２３ｘ２３本／インチ（９．０本／ｃｍ）を有する平織布である。６５０デニールSPECTRA（登録商標）900 ポリエチレンヤーンについては、約２０ｘ２０本／インチ（７．９本／ｃｍ）〜約４０ｘ４０本／インチ（１６本／ｃｍ）を有する平織布が好ましい。２１５デニールSPECTRA（登録商標）1000 ポリエチレンヤーンについては、約４０ｘ４０本／インチ（１６本／ｃｍ）〜約６０ｘ６０本／インチ（２４本／ｃｍ）を有する平織布が好ましい。
【００２９】
本発明の積層体の織布成分はスカーリングされて、すべての仕上剤を除去することが好ましい。好ましくは、スカーリングプロセスは、約５０℃の温度で非イオン界面活性剤と燐酸三ナトリウムとの溶液での攪拌、続いて約５０℃の温度で清水でリンスし、乾燥させることからなる。本発明の目的では、スカーリングされた布は、前記の方法で処理されたものと理解されよう。
【００３０】
織布は、表面コーティングもしくはマトリックス樹脂を施す前にコロナ処理されることが好ましい。好ましくは、布は、約０．５〜約３ｋＶＡ分／ｍ２のコロナ処理に付される。より好ましくは、コロナ処理レベルは、約１．７ｋＶＡ分／ｍ２である。好適なコロナ処理ユニットは、ウィスコンシン州Menomonee Falls のEnercon Industries Corp.および英国オクスフォードシャー州テームのSherman Treaters Ltd. から入手可能である。
【００３１】
織布を、コロナ処理に先立ってカレンダーがけすることが好ましい。好ましくは、カレンダリングは、布を同じ速度で回転する対向ロールを通過させ、約１００℃〜約１３０℃で、約８００  ｌｂｓ／布幅のインチ（１４０ｋＮ／ｍ）〜約１２００  ｌｂｓ／布幅のインチ（２１０ｋＮ／ｍ）の圧力を適用することにより実施される。好ましくは、カレンダリング圧力は、約１１５℃〜約１２５℃で、約９００  ｌｂｓ／布幅のインチ（１５８ｋＮ／ｍ）〜約１０００  ｌｂｓ／布幅のインチ（１７５ｋＮ／ｍ）である。
【００３２】
本発明の積層体の布成分を含むヤーンは、約５０デニール〜約３０００デニールであり得る。選択は、弾道効率およびコストを考慮して管理される。細いヤーンは、製造および織るのにより多くの費用がかかるが、より大きな単位重量ごとの弾道効率を与えることができる。本発明の積層体中のヤーンは、好ましくは約２００デニール〜約３０００デニールである。より好ましくは、ヤーンは、約６５０デニール〜約１５００デニールである。もっとも好ましくは、ヤーンは、約８００デニール〜約１３００デニールである。
【００３３】
前記ヤーンを含むファイバーは、好ましくは約０．４〜約２０デニールである。より好ましくは、ファイバーは、約０．８〜約１５デニールである。もっとも好ましくは、ファイバーは、約１〜約１２デニールである。
【００３４】
本発明で使用するファイバーの断面は、広く変化し得る。それらは、断面が円形でも、平らでも、長円形でもよい。それらは、ファイバーの線状もしくは縦軸から突き出ている１つ以上の規則的もしくは不規則的な突出部（lobes）を有する、不規則的もしくは規則的な多数の突出部を有する(multi-lobal) 断面でもよい。ファイバーが実質的に円形、平らもしくは長円形断面であることが好ましく、もっとも好ましくは前者である。
【００３５】
本発明で使用する高強度ヤーンは、約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約１５０ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および約８Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有するものである。本発明の目的では、ヤーンテナシティ、初期引張弾性率および破壊までのエネルギーは、ASTM D2256により測定される。好ましいヤーンは、約１０ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約２００ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および約２０Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有するものである。特に好ましいヤーンは、約１６ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約４００ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および約２７Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有するものである。もっとも好ましいヤーンは、約２２ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、約９００ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率および約２７Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい破壊までのエネルギーを有するものである。本発明の実践において、えり抜きのヤーンは、約２８ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティを有し、初期引張弾性率は、約１２００ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きく、破壊までのエネルギーは、約４０Ｊ／ｇと同等もしくはそれよりも大きい。
【００３６】
本発明のヤーンおよび布は、１つ以上の異なる高強度ファイバーを含んでなり得る。ヤーンは、本質的に平行な整列で１つ以上の異なる高強度ファイバーを含んでなり得るし、あるいはヤーンは、共有譲渡されたDunbar等による米国特許5,773,370に開示されるように、よっても、オーバーラップさせても、あるいはからませてもよい。本発明の布は、縦糸および横糸方向に、あるいは別の方向に異なるファイバーを有するヤーンで織り込んでもよい。
【００３７】
本発明のヤーンおよび布において有用な高強度ファイバーには、高度に配向させた高分子量ポリオレフィンファイバー、特に、ポリエチレンファイバー、アラミドファイバー、ポリベンゾオキサゾール（PBO）およびポリベンゾチアゾール（PBT）などのポリベンザゾールファイバー、ポリビニルアルコールファイバー、ポリアクリロニトリル、液晶コポリエステル、ガラス、炭素ファイバーもしくは玄武岩（basalt）、あるいは他の鉱物ファイバーが含まれる。
【００３８】
米国特許番号4,457,985は、そのような高分子量ポリエチレンおよびポリプロピレンファイバーについて検討しており、この特許の開示内容は、本明細書と矛盾しない程度で、参照によって本明細書に取り込まれる。ポリエチレンの場合、好適なファイバーは、少なくとも１５０，０００、好ましくは少なくとも百万、より好ましくは２百万と５百万の間の重量平均分子量をものである。そのような高分子量ポリエチレンファイバーを、Meihuzen等による米国特許番号4,137,394もしくは１９８２年１０月２６日に発行されたKavesh等による米国特許番号4,356,138に記載されるように、溶液中で生長させてもよいし、あるいはGerman Off. No. 3,004 およびGB No. 2051667、特に米国特許番号 4,413,110 に記載されるように、フィラメントを溶液から紡いでゲル構造を形成してもよいし、あるいはポリエチレンファイバーを、米国特許番号 5,702,657 に記載されるように、ローリングおよび延伸プロセスにより製造してもよく、これらはITS Industries Inc.よりTENSYLON（登録商標）の名の下で販売されている。本明細書で用いるとき、ポリエチレンという語は、少量の鎖の枝分れもしくは１００主鎖炭素原子につき５改質ユニットを越えないコモノマーを含んでもよく、それと混合して約５０重量％以下の１つ以上のポリマー添加剤、例えば、アルケン-1-ポリマー、特に、低密度ポリエチレン、ポリプロピレンもしくはポリブチレン、主要成分としてモノオレフィンを含むコポリマー、酸化ポリオレフィン、グラフトポリオレフィンコポリマーおよびポリオキシメチレン、あるいは低分子量添加剤、例えば、酸化防止剤、滑剤、紫外線遮断剤、着色剤および一般に参照により取り込まれるその他のものなども含んでもよい、主に線状ポリエチレン材料を意味する。
【００３９】
形成技術、延伸比および温度、ならびに他の条件により、種々の特性をこれらのファイバーに付与することができる。ファイバーのテナシティは、少なくとも１５ｇ／ｄ、好ましくは少なくとも２０ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも２５ｇ／ｄ、もっとも好ましくは少なくとも３０ｇ／ｄであるべきである。同様に、ファイバーの初期引張弾性率は、インストロン引張試験機により測定して、少なくとも３００ｇ／ｄ、好ましくは少なくとも５００ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも１，０００ｇ／ｄ、もっとも好ましくは少なくとも１，２００ｇ／ｄである。初期引張弾性率およびテナシティに関するこれらの最高値は、一般に生長溶液もしくはゲルスピニングプロセスを用いるだけで得られる。フィラメントの多くは、それらを形成するポリマーの融点よりも高い融点を有する。かくて、例えば、１５０，０００、百万および２百万の高分子量ポリエチレンは、一般にバルクで１３８℃の融点を有する。これらの材料から製造した高配向ポリエチレンフィラメントは、約７℃〜約１３℃高い融点を有する。かくて、融点におけるわずかな増加は、結晶の完全さおよびバルクポリマーに比べてフィラメントのより高い結晶配列をもたらす。
【００４０】
同様に、重量平均分子量が少なくとも２００，０００、好ましくは少なくとも百万、より好ましくは少なくとも２百万の高配向高分子量ポリプロピレンファイバーを用いてもよい。そのような長鎖ポリプロピレンを、先に挙げた種々の参照に規定される技術により、特に、米国特許番号4,413,110 の技術により、ほどよく配向されたフィラメントに形成してもよい。ポリプロピレンはポリエチレンよりもはるかに少ない結晶質であり、側鎖メチル基を含むので、ポリプロピレンで達成できるテナシティ値は、一般にポリエチレンの対応値よりも実質的に低い。したがって、好適なテナシティは、少なくとも８ｇ／ｄであり、好ましいテナシティは、少なくとも１１ｇ／ｄである。ポリプロピレンの初期引張弾性率は、少なくとも１６０ｇ／ｄであり、好ましくは少なくとも２００ｇ／ｄである。ポリプロピレンの融点は、ポリプロピレンフィラメントが好ましくは少なくとも１６８℃、より好ましくは少なくとも１７０℃の主融点を有するように、一般に配向プロセスにより数度上げられる。上記パラメーターに関する特に好ましい範囲は、有利に最終物品に改善された性能を与えることができる。上記パラメーター（弾性率およびテナシティ）に関する好ましい範囲とカップリングさせた少なくとも約２００，０００の重量平均分子量を有するファイバーを用いることは、有利に最終物品に改善された性能を与えることができる。
【００４１】
高引張弾性率を有する高分子量ポリビニルアルコール（PV-OH)ファイバーは、Kwon 等による米国特許番号4,440,711 に記載されており、その内容は、本明細書と矛盾しない程度で、参照によって本明細書に取り込まれる。高分子量PV-OHファイバーは、少なくとも約２００，０００の重量平均分子量を有するべきである。特に有用なPV-OHファイバーは、少なくとも約３００ｇ／ｄの弾性率、少なくとも約７ｇ／ｄ、好ましくは少なくとも約１０ｇ／ｄ、より好ましくは少なくとも約１４ｇ／ｄ、もっとも好ましくは少なくとも約１７ｇ／ｄのテナシティ、および少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するべきである。少なくとも約２００，０００の重量平均分子量、少なくとも約１０ｇ／ｄのテナシティ、少なくとも約３００ｇ／ｄの弾性率、および少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するPV-OHファイバーは、防弾性物品を製造するのにより有用である。そのような特性を有するPV-OHファイバーを、例えば、米国特許番号4,599,267に開示されるプロセスにより、製造することができる。
【００４２】
ポリアクリロニトリル（PAN）の場合、PANファイバーは、少なくとも約４００，０００の重量平均分子量を有するべきである。特に有用なPANファイバーは、少なくとも約１０ｇ／ｄのテナシティ、および少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するべきである。少なくとも約４００，０００の分子量、少なくとも約１５〜２０ｇ／ｄのテナシティ、および少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するPANファイバーは、もっとも有用であり、そのようなファイバーは、例えば、米国特許番号4,535,027 に、開示されている。
【００４３】
アラミドファイバーの場合、芳香族ポリアミドから形成した好適なファイバーは、米国特許番号3,671,542 に記載され、その内容は、参照によって本明細書に取り込まれる。好ましいアラミドファイバーは、少なくとも約２０ｇ／ｄのテナシティ、少なくとも約４００ｇ／ｄの初期引張弾性率、および少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有し、特に好ましいアラミドファイバーは、少なくとも約２０ｇ／ｄのテナシティ、および少なくとも約２０Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するであろう。もっとも好ましいアラミドファイバーは、少なくとも約２０ｇ／ｄのテナシティ、少なくとも約９００ｇ／ｄの弾性率、および少なくとも約３０Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するであろう。例えば、DuPontコーポレーションによりKEVLAR（登録商標）の商標名の下で商業的に製造される、ほどよく高い弾性率およびテナシティ値を有するポリ（p-フェニレンテレフタルアミド）フィラメントは、防弾性の複合材料を形成するのに特に有用である。KEVLAR 29は、初期引張弾性率およびテナシティ値として、それぞれ、５００ｇ／ｄおよび２２ｇ／ｄを有し、KEVLAR 49は、１０００ｇ／ｄおよび２２ｇ／ｄを有する。本発明の実践でやはり有用なものは、DuPontにより商標名NOMEX（登録商標）の下で商業的に製造されるポリ（m-フェニレンイソフタルアミド）ファイバーである。
【００４４】
本発明の実践に好適な液晶コポリマーファイバーは、例えば、米国特許番号3,975,487、4,118,372 および4,161,470 に、開示されている。
本発明の実践に好適なポリベンザゾールファイバーは、例えば、米国特許番号5,286,833、5,296,185、5,356,584、5,534,205 および6,040,050 に、開示されている。好ましくは、ポリベンザゾールファイバーは、Toyobo Co. 製のZYLON（登録商標）銘柄ファイバーである。
【００４５】
本発明の積層体に有用なエラストマーは、好ましくは、ASTM D638により測定して、約６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する。より好ましくは、エラストマーは、約２，４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する。もっとも好ましくは、エラストマーは、約１，２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する。
【００４６】
適切に低い弾性率を有する種々のエラストマー材料および配合物を、本発明で利用してもよい。例えば、下記材料のいずれを用いてもよい：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類、エチレン-プロピレン-ジエンターポリマー類、ポリスルフィドポリマー類、ポリウレタンエラストマー類、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロプレン、ジオクチルフタレートもしくは他の当業界で周知の可塑剤を用いる可塑化ポリビニルクロライド、ブタジエンアクリロニトリルエラストマー類、ポリ（イソブチレン-コ-イソプレン）、ポリアクリレート類、ポリエステル類、ポリエーテル類、フルロエラストマー類、シリコーンエラストマー類、熱可塑性エラストマー類、エチレンのコポリマー類。
【００４７】
好ましくは、エラストマー材料は、布材料にあまりぴったりにも、あまりゆるくも接着しない。ポリエチレン布として好ましいものは、共役ジエンのブロックコポリマー類およびビニル芳香族コポリマー類である。ブタジエンおよびイソプレンは、好ましい共役ジエンエラストマーである。スチレン、ビニルトルエンおよびt-ブチルスチレンは、好ましい共役芳香族モノマーである。ポリイソプレンを組み込むブロックコポリマー類を水素化して、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製造してもよい。ポリマーは、R-(BA)x(x=3〜150) （式中、Aは、ポリビニル芳香族モノマーからのブロックであり、Bは、共役ジエンエラストマーからのブロックである）型の単純トリブロックコポリマー類でもよい。これらのポリマー類の多くは、Kraton Polymers, Inc. により商業的に製造されている。
【００４８】
低弾性率エラストマーを、カーボンブラック、シリカなどの充填剤と配合して、油類で増量し、硫黄、過酸化物、金属酸化物、あるいはゴム技術者に周知の方法を用いる放射線硬化システムにより加硫してもよい。異なるエラストマー材料のブレンドを併用してもよく、あるいは１つ以上のエラストマーを１つ以上の熱可塑性プラスチックとブレンドしてもよい。
【００４９】
エラストマーコーティングは、好ましくは本発明の積層体の約１〜約１０重量％を形成する。より好ましくは、エラストマーコーティングは、積層体の約２〜約８重量％を形成する。
【００５０】
エラストマーコーティングは、エラストマーの溶液を織布の表面に噴霧もしくはロール塗りし、続いて乾燥させることにより適用してもよい。あるいは、エラストマーをフィルムもしくはシートに形成して、圧力および／もしくは熱により織布の表面に適用してもよい。スチレン-イソプレン-スチレンもしくはスチレン-ブタジエン-スチレン型のブロックコポリマーエラストマーは、溶液のロール塗り、それに続く乾燥により適用される。
【００５１】
本発明の積層体に有用なマトリックス樹脂は、好ましくはASTM D638により測定して、約３００，０００ｐｓｉ（２．０７ＧＰａ）と同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率を有する。より好ましくは、マトリックス樹脂は、約４００，０００ｐｓｉ（２．７６ＧＰａ）と同等もしくはそれよりも大きい初期引張弾性率を有する。
【００５２】
本発明の積層体に有用なマトリックス樹脂には、熱硬化アリル類、アミノ類、シアネート類、エポキシ類、フェノール類、不飽和ポリエステル類、ビスマレイミド類、硬質ポリウレタン類、シリコーン類、ビニルエステル類、ならびにそれらのコポリマーおよびブレンドが含まれる。マトリックス樹脂が必要な初期引張弾性率を有するということのみが重要である。熱硬化ビニルエステル樹脂が好ましい。好ましくは、ビニルエステルは、多官能価エポキシ樹脂の不飽和モノカルボン酸、通常メタクリル酸もしくはアクリル酸によるエステル化により製造されるものである。実例的なビニルエステルには、ジグリシジルアジペート、ジグリシジルイソフタレート、ジ-（2,3-エポキシブチル）アジペート、ジ-（2,3-エポキシブチル）オキサレート、ジ-（2,3-エポキシヘキシル）スクシネート、ジ-（3,4-エポキシブチル）マレエート、ジ-（2,3-エポキシオクチル）ピメレート、ジ-（2,3-エポキシブチル）フタレート、ジ-（2,3-エポキシオクチル）テトラヒドロフタレート、ジ-（4,5-エポキシドデシル）マレエート、ジ-（2,3-エポキシブチル）テトラフタレート、ジ-（2,3-エポキシペンチル）チオジプロプリオネート、ジ-（5,6-エポキシテトラデシル）ジフェニルジカルボキシレート、ジ-（3,4-エポキシヘプチル）スルホニルジブチレート、トリ-（2,3-エポキシブチル）-1,2,4-ブタントリカルボキシレート、ジ-（5,6-エポキシペンタデシル）マレエート、ジ-（2,3-エポキシブチル）アゼレート、ジ-（3,4-エポキシペンタデシル）シトレート、ジ-（4,5-エポキシオクチル）シクロヘキサン-1,3-ジカルボキシレート、ジ-（4,5-エポキシオクタデシル）マロネート、ビスフェノール-A-フマル酸ポリエステルおよび類似の材料が含まれる。
【００５３】
もっとも好ましいものは、Dow Chemical Company により製造されるDERAKANE（登録商標）樹脂などのエポキシ系ビニルエステル樹脂類である。
マトリックス樹脂は、好ましくは積層体の約５〜約２５重量％を形成する。より好ましくは、マトリックス樹脂は、積層体の約５〜約１５重量％を形成する。
【００５４】
マトリックス樹脂は、好ましくは未硬化液体マトリックス樹脂もしくはマトリックス樹脂の溶液中に織布を浸漬することにより適用され、完全な含浸を達成する。
本発明の積層体に有用なプラスチックフィルムは、ポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリウレタン類、ビニルポリマー類、フルオロポリマー類およびコポリマー類、ならびにこれらの混合物からなる群から選んでもよい。好ましくは、プラスチックフィルムは、エラストマーコーティングもしくはマトリックス樹脂にあまりぴったりにも、あまりゆるくも接着しない。エラストマーコーティングが共役ジエンとビニル芳香族コポリマーとのブロックコポリマーの場合、プラスチックフィルムは、好ましくは線状低密度ポリエチレンである。同様に、マトリックス樹脂がビニルエステル樹脂の場合、プラスチックフィルムは、好ましくは線状低密度ポリエチレンである。
【００５５】
プラスチックフィルムは、好ましくは厚さが０．０００２インチ（５．１マイクロメートル）〜約０．００５インチ（１２７マイクロメートル）である。より好ましくは、プラスチックフィルムは、厚さが約０．０００３インチ（７．６マイクロメートル）〜約０．００３インチ（７６マイクロメートル）である。
【００５６】
プラスチックフィルムは、好ましくは積層体の約０．５〜約５重量％を形成する。好ましくは、プラスチックフィルムは、二軸延伸される。好ましくは、プラスチックフィルムは、熱および圧力により積層体の基材に接着される。
【００５７】
他の実施態様において、本発明は、本発明の積層体を形成する方法を含む。１つの実施態様において、本発明の方法は、約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有する高強度ヤーンを少なくとも過半部分含んでなる織布を形成し；エラストマーを該布の一方の表面の少なくとも一部にコートし（該エラストマーは、約６，０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）と同等もしくはそれ未満の初期引張弾性率を有する）；そして、該エラストマーコート表面の少なくとも一部にプラスチックフィルムを接着させる工程を含む。
【００５８】
好ましくは、布は、スカーリングされ、カレンダーがけされ、コロナ処理される。好ましくは、カレンダリングは、布を同じ速度で回転する対向ロールを通過させ、約１００℃〜約１３０℃で、約８００  ｌｂｓ／布幅のインチ（１４０ｋＮ／ｍ）〜約１２００  ｌｂｓ／インチ（２１０ｋＮ／ｍ）の圧力を適用することにより実施される。
【００５９】
さらに別の実施態様において、本発明の方法は、約７ｇ／ｄと同等もしくはそれよりも大きいテナシティ、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張弾性率、少なくとも約８Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有するヤーンを少なくとも過半部分含んでなる織布を形成し；該織布をスカーリングおよびコロナ処理し、該布に、硬化させたとき３００，０００ｐｓｉ（２．０７ＧＰａ）と同等もしくはそれよりも大きい引張弾性率を有する樹脂を含浸させ；そして該布表面の一方の少なくとも一部にプラスチックフィルムを接着させる工程を含む。
【００６０】
好ましくは、布は、スカーリング後およびコロナ処理前にカレンダーがけされる。
下記実施例を、本発明のより完全な理解を与えるために示す。特定の技術、条件、材料、配合比および本発明の原理を説明するために記載した報告データは、典型的なものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【００６１】
実施例
実施例１（比較）
Honeywell International Inc. 製SPECTRA（登録商標）900という名の、３０ｇ／ｄのテナシティ、８５０ｇ／ｄの弾性率および６３Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーを有する１２００デニールｘ１２０フィラメントポリエチレンヤーンを、２１ｘ２１本／インチ（８．２７本／ｃｍ）平織布に織った。この織布をスカーリングして仕上剤を除去し、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。
【００６２】
実施例２（比較）
実施例（比較）１に記載されるものと同じポリエチレン織布をスカーリングし、カレンダーがけし、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。カレンダリングは、布を同じ速度で回転する対向ロールを通過させ、１２１℃で、９５２  ｌｂｓ／布幅のインチ（１６３ｋＮ／ｍ）の圧力を適用することにより実施された。
【００６３】
実施例３（比較）
実施例（比較）１に記載されるものと同じポリエチレン織布をスカーリングし、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。０．０００３５インチ（８．８９マイクロメートル）の厚さを有する線状低密度ポリエチレンフィルムを、布、ポリエチレンフィルムおよび外側ポリエステル剥離フィルムを１２１℃で６３５  ｌｂｓ／インチ（１０９ｋＮ／ｍ）のロール圧力下、同じ速度で回転する対向ロールを通過させることにより、布の一方の表面に積層した。ついで、剥離フィルムをポリエチレンと布の積層体から抜き取った。ポリエチレンフィルムは、積層体の３．５重量％を構成した。
【００６４】
実施例４（比較）
実施例（比較）１に記載されるものと同じポリエチレン織布をスカーリングし、実施例（比較）２に記載されるようにカレンダーがけし、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。KRATON（登録商標）D1107 という名のスチレン-イソプレン-スチレンブロックコポリマーエラストマー２０重量％からなるシクロヘキサン溶液を、布の一方の表面に適用した。乾燥後、エラストマーは、コーテッド布の５重量％を構成した。ニートKRATON（登録商標）D1107 エラストマーの初期引張弾性率は、２００ｐｓｉ（１．３８ｋＰａ）だった。
【００６５】
実施例５
実施例（比較）１に記載されるものと同じポリエチレン織布をスカーリングし、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。布の一方の表面に、実施例４に記載のKRATON（登録商標）D1107 を５重量％をコートした。０．０００３５インチ（８．８９マイクロメートル）の厚さを有する線状低密度ポリエチレンフィルムを、１２１℃で６３５  ｌｂｓ／幅のインチ（１０９ｋＮ／ｍ）のロール圧力下、布のエラストマーコート表面に積層した。本発明の積層体を、これにより形成した。
【００６６】
実施例６
実施例（比較）１に記載されるものと同じポリエチレン織布をスカーリングし、実施例（比較）２に記載されるようにカレンダーがけし、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。KRATON（登録商標）D1107 という名のスチレン-イソプレン-スチレンブロックコポリマーエラストマー２０重量％からなるシクロヘキサン溶液を、布の一方の表面に適用した。０．０００３５インチ（８．８９マイクロメートル）の厚さを有する線状低密度ポリエチレンフィルムを、１２１℃で６３５  ｌｂｓ／幅のインチ（１０９ｋＮ／ｍ）のロール圧力下、布のエラストマーコート表面に積層した。本発明の積層体を、これにより形成した。
【００６７】
弾道試験
弾道ターゲットを、実施例（比較）１〜４および実施例５〜６に記載の布および積層体のそれぞれから形成した。それぞれの弾道ターゲットは、実施例で調製した材料からカットした１９枚の１８ｘ１８インチ（４５．７ｘ４５．７ｃｍ）正方形からなった。正方形を積み重ねて、プライを接合する連接なしでターゲットを形成した。
【００６８】
ターゲットの防弾性を、クレーの基材および９ｍｍ全金属ジャケット付き１２４グレン（８．０ｇ）発射体を用いて、National Institute of Justice Standard NIJ 0101.03 により評価した。ターゲットの面密度、発射体の５０％がターゲットを貫通し損ねた速度（V50) およびターゲットの比エネルギー吸収（specific energy absorption of the targets, SEAT）を、下記表IIに挙げる。
【００６９】
実施例（比較）２対実施例（比較）１の検査で、布のカレンダリングがその弾道効率を実質的に増大させたことがわかる（SEAT：７２対３４）。
実施例（比較）３対実施例（比較）２の検査は、カレンダリングの代わりにポリエチレンフィルムを布に積層することが同様に弾道効率をほとんど同程度まで増大させたことを示す（SEAT：６８対７２）。
【００７０】
実施例（比較）４対実施例（比較）２の検査は、カレンダーがけ布の一方の表面上の５重量％の低弾性率エラストマーの被膜がさらに弾道効率を増大させたことを示す（SEAT：１００対７２）。
【００７１】
驚くべきことに、実施例５の、未カレンダーがけ織布、ならびに布表面上の低弾性率エラストマーコーティングとエラストマーコーテッド表面に接着させたプラスチックフィルムとの組合せを含む本発明の積層体は、前述の布もしくは積層体のいずれにも勝る防弾性を示した（SEAT：１１２）。やはり驚くべきことに、実施例６の、カレンダーがけ布上に同じ低弾性率エラストマーコーティングおよびプラスチックフィルムを含む本発明の積層体は、すべてのうちのベストであるが、防弾性においてさらなる増大をほとんど示さなかった（SEAT：１１７）。
【００７２】
特定の理論に拘束されることなく、本発明の積層体における低弾性率エラストマーの役割は、ヤーン間およびヤーンにおけるフィラメント間の摩擦を増大させ、かくて発射体がフィラメントおよびヤーンをわきに押しやることをより困難にすることであると信じられる。プラスチックフィルムの役割は、弾道衝撃により生じたひずみ波を広げ、弾道の衝撃に対してより大きな容量のファイバーを関与させるのを助けることであると信じられる。結果として、エラストマーおよびプラスチックフィルムの両方は、発射体が高強度ヤーンのより多くを破壊し、より多くのエネルギーを散逸させることを要求するために共同作業をする。
【００７３】
【表２】
2005523179.tif 000003
実施例７（比較）
Honeywell International Inc. 製SPECTRA（登録商標）1000という名の、３５ｇ／ｄのテナシティ、１３２０ｇ／ｄの弾性率および６５Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーの引張特性を有する２１５デニールｘ６０フィラメントポリエチレンヤーンを、５６ｘ５６本／インチ（２２本／ｃｍ）平織布に織った。織布をスカーリングして仕上剤を除去し、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。
【００７４】
弾道ターゲットを、布からカットした２１枚の１８ｘ１８インチ（４５．７ｘ４５．７ｃｍ）正方形から形成し、プライを接合する連接なしで積み重ねた。
実施例８
実施例（比較）７に記載されるものと同じポリエチレン織布をスカーリングし、実施例（比較）２に記載されるようにカレンダーがけし、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。KRATON（登録商標）D1107 という名のスチレン-イソプレン-スチレンブロックコポリマーエラストマー２０重量％からなるシクロヘキサン溶液を、布の一方の表面に適用した。乾燥後、エラストマーは、コーテッド布の５重量％を構成した。０．０００３５インチ（８．８９マイクロメートル）の厚さを有する線状低密度ポリエチレンフィルムを、１２１℃で６３５  ｌｂｓ／幅のインチ（１０９ｋＮ／ｍ）のロール圧力下、布のエラストマーコート表面に積層した。本発明の積層体を、これにより形成した。
【００７５】
弾道ターゲットを、積層体からカットした３９枚の１８ｘ１８インチ（４５．７ｘ４５．７ｃｍ）正方形から形成し、プライを接合する連接なしで積み重ねた。
実施例９
実施例（比較）７に記載されるものと同じポリエチレン織布をスカーリングし、実施例（比較）２に記載されるようにカレンダーがけし、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。KRATON（登録商標）D1107 という名のスチレン-イソプレン-スチレンブロックコポリマーエラストマー２０重量％からなるシクロヘキサン溶液を、布の一方の表面に塗布した。乾燥後、エラストマーは、コーテッド布の１０重量％を構成した。０．０００３５インチ（８．８９マイクロメートル）の厚さを有する線状低密度ポリエチレンフィルムを、実施例８に記載のように布のエラストマーコート表面に積層した。本発明の積層体を、これにより形成した。
【００７６】
弾道ターゲットを、積層体からカットした３７枚の１８ｘ１８インチ（４５．７ｘ４５．７ｃｍ）正方形から形成し、プライを接合する連接なしで積み重ねた。
弾道試験
実施例（比較）７ならびに実施例８および９で調製されたターゲットの防弾性を、クレーの基材ならびに２つの発射体：９ｍｍ全金属ジャケット付き１２４グレン（８．０ｇ）発射体および３５７マグナム１５８グレン（１０．２ｇ）発射体、を用いて、National Institute of Justice Standard NIJ 0101.03 により評価した。ターゲットの面密度、発射体の５０％がターゲットを貫通した速度（V50) およびターゲットの比エネルギー吸収（SEAT）を、下記表IIIに挙げる。
【００７７】
本発明の２つの積層体（実施例８および９）が、いくらか低い面密度ですら、実施例（比較）７の未改質布よりも２．５倍以上もV50速度で発射体の５０％まで貫通を防いだことがわかるであろう。低エラストマーコーティング重量（実施例８では５重量％）を含む積層体による比エネルギー吸収は、高エラストマーコーティング重量（実施例９では１０％）を含む積層体よりもやや良好だった。
【００７８】
【表３】
2005523179.tif 000004
実施例１０（比較）
Honeywell International 製SPECTRA（登録商標）900という名の、３０ｇ／ｄのテナシティ、８５０ｇ／ｄの弾性率および６３Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーの引張特性を有する１２００デニールｘ１２０フィラメントポリエチレンヤーンを、２１ｘ２１本／インチ（８．２７本／ｃｍ）平織布に織った。織布をスカーリングして仕上剤を除去し、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。布に、１．５％の2,5 ジメチル-2,5 ジ（2-エチルヘキサノイルペルオキシ）へキサン硬化剤を含む２０重量％のエポキシビニルエステル樹脂（スチレンモノマーの除去により改質させたDow Chemical Co.のDerekane 411）を含浸させた。含浸布層を積み重ね、５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）の圧力下１２０℃で樹脂を加熱および硬化させることにより接着させた。硬化状態のニート樹脂の初期引張弾性率は、４６０，０００ｐｓｉ（３．１７ＧＰａ）である。４．８９ｋｇ／ｍ２の面密度を有する硬質パネル弾道ターゲットを形成した。
【００７９】
実施例１１
実施例（比較）１０に記載されるものと同じ織布をスカーリングし、実施例（比較）２に記載されるようにカレンダーがけし、１．７ｋＶＡ分／ｍ２でコロナ処理した。
【００８０】
布に、１．５％の2,5 ジメチル-2,5 ジ（2-エチルヘキサノイルペルオキシ）へキサン硬化剤を含む１０重量％の改質エポキシビニルエステル樹脂（スチレンモノマーの除去により改質させたDow Chemical Co.のDerekane 411）を含浸させた。硬化状態のニート樹脂の初期引張弾性率は、４６０，０００ｐｓｉ（３．１７ＧＰａ）である。０．００３５インチ（８８．９マイクロメートル）の厚さを有する線状低密度ポリエチレンフィルムを、６３５  ｌｂｓ／幅のインチ（１０９ｋＮ／ｍ）のロール圧力下、布のエラストマーコート表面に積層し、それにより本発明の積層体を形成した。
【００８１】
積層体層を積み重ね、５００ｐｓｉ（３．４４ＭＰａ）の圧力下１２０℃で樹脂を加熱および硬化させることにより接着させた。これにより、４．８９ｋｇ／ｍ２の面密度を有する本発明の硬質パネル弾道ターゲットを形成した。
【００８２】
弾道試験
実施例（比較）１０および実施例１１で調製した硬質パネルの防弾性を、MIL-P-46593Aに準じる口径０．２２の型２、１７．０グレン（１．１６６ｇ）フラグメントシミュレーター発射体（FSP）を用いて、MIL-STD-662F（１９９７年１２月１８日改訂）の手順に従って評価した。テスト試料を、テストバレルの銃口から室内範囲１２．５フィートに取り付け、ゼロ度の傾斜度の衝撃を与えた。ルミライン（lumiline）スクリーンを５フィートおよび１０フィートに配置し、経過時間カウンター（クロノグラフ）を接続して用いて、銃口から７．５フィートの発射体速度を計算した。貫通を、テスト試料の２インチ背後および平行に配置した2024-T3 アルミニウムの０．０２０インチ（０．０５０８ｃｍ）厚さのシートを視覚検査することにより決定した。
【００８３】
それぞれのテスト試料のV50を、秒速１２５フィートの速度分布内で、口径０．２２の型２、１７．０グレンFSPの、同数である最高部分貫通速度および最低完全貫通速度に基づいて計算した。正常な上げ下げ発泡手順を用いた。最小限４つの部分貫通および４つの完全貫通が、秒速１２５フィートの速度分布内で達成された。V50は、秒速１２５フィートの速度スパン内で、同数である最高部分および最低完全貫通衝撃速度の算術的手段を取ることにより計算した。
【００８４】
ターゲットの面密度、V50およびターゲットの比エネルギー吸収（SEAT）を、下記表IVに挙げる。本発明の硬質パネルが、対照パネルに比較して優れた防弾性を有したことがわかるであろう。
【００８５】
実施例１２（比較）
２８ｇ／ｄのテナシティ、９７６ｇ／ｄの弾性率および２４Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーの引張特性を有するDuPont製のKEVLAR（登録商標）49アラミド（ポリ（フェニレンテレフタルアミド））という名の１１４０デニールヤーンを、１７ｘ１７本／インチ（６．７本／ｃｍ）平織布に織った。布に、１．５％の2,5 ジメチル-2,5 ジ（2-エチルヘキサノイルペルオキシ）へキサン硬化剤を含む１０重量％のエポキシビニルエステル樹脂（スチレンモノマーの除去により改質させたDow Chemical Co.のDerekane 411）を含浸させる。含浸布層を積み重ね、５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）の圧力下１２０℃で樹脂を加熱および硬化させることにより接着させる。硬化状態のニート樹脂の初期引張弾性率は、４６０，０００ｐｓｉ（３．１７ＧＰａ）である。４．８９ｋｇ／ｍ２の面密度を有する硬質パネル弾道ターゲットを形成する。
【００８６】
【表４】
2005523179.tif 000005
実施例１３
実施例（比較）１２に記載されるものと同じKEVLAR（登録商標）49 布をスカーリングし、実施例（比較）２に記載されるようにカレンダーがけする。布に、１．５％の2,5 ジメチル-2,5 ジ（2-エチルヘキサノイルペルオキシ）へキサン硬化剤を含む１０重量％の改質エポキシビニルエステル樹脂（スチレンモノマーの除去により改質させたDow Chemical Co.のDerekane 411）を含浸させる。硬化状態のニート樹脂の初期引張弾性率は、４６０，０００ｐｓｉ（３．１７ＧＰａ）である。０．００３５インチ（８８．９マイクロメートル）の厚さを有する線状低密度ポリエチレンフィルムを、６３５  ｌｂｓ／幅のインチ（１０９ｋＮ／ｍ）のロール圧力下、布のエラストマーコート表面に積層し、これにより本発明の積層体を形成する。
【００８７】
積層体層を積み重ね、５００ｐｓｉ（３．４４ＭＰａ）の圧力下１２０℃で樹脂を加熱および硬化させることにより接着させる。これにより、４．８９ｋｇ／ｍ２の面密度を有する本発明の硬質パネル弾道ターゲットを形成する。
【００８８】
実施例１４（比較）
４２ｇ／ｄのテナシティ、１９００ｇ／ｄの弾性率および２６Ｊ／ｇの破壊までのエネルギーの表示引張特性を有するToyobo Co.製のZYLON（登録商標）PBO ファイバー（ポリ（p-フェニレン-2,6-ベンゾビスオキサゾール）という名の、HM級の１０９０dtexヤーンを、１７ｘ１７本／インチ（６．７本／ｃｍ）平織布に織る。布に、１．５％の2,5 ジメチル-2,5 ジ（2-エチルヘキサノイルペルオキシ）へキサン硬化剤を含む２０重量％のエポキシビニルエステル樹脂（スチレンモノマーの除去により改質させたDow Chemical Co.のDerekane 411）を含浸させる。含浸布層を積み重ね、５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）の圧力下１２０℃で樹脂を加熱および硬化させることにより接着させる。硬化状態のニート樹脂の初期引張弾性率は、４６０，０００ｐｓｉ（３．１７ＧＰａ）である。４．８９ｋｇ／ｍ２の面密度を有する硬質パネル弾道ターゲットを形成する。
【００８９】
実施例１５
実施例（比較）１４に記載されるものと同じZYLON（登録商標）PBO 布を、実施例（比較）２に記載されるようにスカーリングする。布に、１．５％の2,5 ジメチル-2,5 ジ（2-エチルヘキサノイルペルオキシ）へキサン硬化剤を含む１０重量％の改質エポキシビニルエステル樹脂（スチレンモノマーの除去により改質させたDow Chemical Co.のDerekane 411）を含浸させる。硬化状態のニート樹脂の初期引張弾性率は、４６０，０００ｐｓｉ（３．１７ＧＰａ）である。０．００３５インチ（８８．９マイクロメートル）の厚さを有する線状低密度ポリエチレンフィルムを、６３５  ｌｂｓ／幅のインチ（１０９ｋＮ／ｍ）のロール圧力下、布のエラストマーコート表面に積層し、これにより本発明の積層体を形成する。
【００９０】
積層体層を積み重ね、５００ｐｓｉ（３．４４ＭＰａ）の圧力下１２０℃で樹脂を加熱および硬化させることにより接着させる。これにより、４．８９ｋｇ／ｍ２の面密度を有する本発明の硬質パネル弾道ターゲットを形成する。
【００９１】
弾道試験
実施例（比較）１２および１４ならびに本発明の実施例１３および１５で調製した硬質パネルの防弾性を、MIL-P-46593Aに準じる口径０．２２の型２、１７．０グレン（１．１６６ｇ）フラグメントシミュレーター発射体（FSP）を用いて、MIL-STD-662F（１９９７年１２月１８日改訂）の手順に従って評価する。テスト試料を、テストバレルの銃口から室内範囲１２．５フィートに取り付け、ゼロ度の傾斜度の衝撃を与える。ルミラインスクリーンを５フィートおよび１０フィートに配置し、経過時間カウンター（クロノグラフ）を接続して用いて、銃口から７．５フィートの発射体速度を計算した。貫通を、テスト試料の２インチ背後および平行に配置した2024-T3 アルミニウムの０．０２０インチ（０．０５０８ｃｍ）厚さのシートを視覚検査することにより決定する。本発明の硬質パネルがそれぞれの対照パネルに比較して優れた防弾性を有することが予想される。
【００９２】
このように本発明をさらに詳細に説明したが、そのような詳細に厳密に固執する必要はないこと、付帯する特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内にあるなら、さらなる変化および改変が当業者には暗示され得ることは、理解されよう。
【国際調査報告】
2005523179.tif 000006
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