(57)【要約】  本発明は、耐多重脅威貫通性物品（１０）に関する。物品（１０）は、順に、布層（１２）、ポリマー含浸布層（１４）、および織布層（１８）を含む。物品（１０）は、物品の衝撃面を画定する密に織られた布をさらに含むことができる。
2005513287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順に、
繊維から製造された布の第１の複数の層と、
層のそれぞれが熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなる相当するポリマーマトリックスで実質的に囲まれ、そして含浸された、繊維から製造された布の第２の複数の層と、
繊維から製造された織布の第３の複数の層と
を含んでなる耐ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品であって、
前記第１、第２および第３の複数の層の繊維がデシテックス当たり少なくとも１０グラムのテナシティを有し、そして、組み合わされた前記第１、第２および第３の複数の層が平方メートル当たり６．９キログラム以下の面密度を有する物品。
【請求項２】
前記第１の複数の層が約２〜約１０層を含んでなり、前記第２の複数の層が約５〜約３０層を含んでなり、そして、前記第３の複数の層が約１０〜約４０層を含んでなる請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記第１、第２および第３の複数の層の糸が約１００デシテックス〜約３３００デシテックスの線密度を有し、そして、前記第１、第２および第３の複数の層の繊維が約０．５デシテックス〜約４デシテックスの線密度を有する請求項１に記載の物品。
【請求項４】
順に、
繊維から製造された布の第１の複数の層と、
布層のそれぞれが熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなる相当するポリマーマトリックスで実質的に囲まれ、そして含浸された、繊維から製造された布の第２の複数の層と、
繊維から製造された織布の第３の複数の層と、
少なくとも０．７５の布ち密度因子を有する、繊維から製造された密に織られた耐貫通性布の第４の複数の層と
を含んでなる耐スパイク、ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品であって、
前記第１、第２、第３および第４の複数の層の繊維がデシテックス当たり少なくとも１０グラムのテナシティを有し、そして、組み合わされた前記第１、第２、第３および第４の複数の層が平方メートル当たり７．８キログラム以下の面密度を有する物品。
【請求項５】
前記第１の複数の層が約２層〜約１０層を含んでなり、前記第２の複数の層が約８層〜約２５層を含んでなり、前記第３の複数の層が約１０層〜約４０層を含んでなり、そして、前記第４の複数の層が約２層〜約２０層を含んでなる、請求項４に記載の物品。
【請求項６】
前記第１、第２、および第３の複数の層の糸が１００〜３３００デシテックスの線密度を有し、そして、前記第１、第２、および第３の複数の層の繊維が０．５〜４デシテックスの線密度を有し、そして、
前記第４の複数の層の糸が１００〜１７００デシテックスの線密度を有し、そして、前記第４の複数の層の繊維が０．５〜２．５デシテックスの線密度を有する請求項４に記載の物品。
【請求項７】
前記第４の複数の層の外面が貫通の脅威に対する衝撃面である請求項４に記載の物品。
【請求項８】
前記複数の層のそれぞれの繊維がポリアミド繊維、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｛２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ４’，５’−ｅ］ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン｝、およびそれらの混合物よりなる群から選択される請求項１または４に記載の物品。
【請求項９】
前記複数の層のそれぞれの繊維がパラ−アラミドである請求項１または４に記載の物品。
【請求項１０】
前記複数の層のそれぞれの繊維が少なくとも１．５％の引張破断およびデシテックス当たり少なくとも２００グラムの弾性率を示す請求項１または４に記載の物品。
【請求項１１】
前記第１または第２層の少なくとも１層の糸が織られている請求項１または４に記載の物品。
【請求項１２】
前記第１または第２層の少なくとも１層の糸が不織である請求項１または４に記載の物品。
【請求項１３】
ＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されたようなエッジ刃に対して少なくともレベル１性能要件を満たし、そして、ＮＩＪ標準−０１０１．０４に記載されたような少なくともタイプＩＩＡ弾道性能要件を満たす請求項１または４に記載の物品。
【請求項１４】
ＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されたようなスパイクに対して少なくともレベル１性能要件を満たす請求項４に記載の物品。
【請求項１５】
前記ポリマーマトリックスが少なくとも１０ＭＰａの引張強度を有し、そして、前記ポリマーマトリックスが少なくとも５０ＭＰａの曲げ弾性率を有する請求項１または４に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品、より具体的には、耐スパイク、ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
警官、看守、警備要員、および私的個人でさえも、単一の防護服で、スパイク、ナイフおよび弾道脅威をはじめとする多重タイプの貫通の脅威からの同時防護に対して必要性が高まっている。
【０００３】
胴甲冑材料は、ナイフをはじめとする多重脅威による貫通に抵抗するために公知である。特許文献１および特許文献２は、ナイフおよび弾道脅威から防護するようにデザインされた材料を開示している。特許文献３は、金属鎖帷子、密に織られた布層および高テナシティ耐弾道性層を含んでなる耐ナイフ、アイスピックおよび弾道貫通性構造物を開示している。
【０００４】
ナイフの脅威から防護する公知の材料は、典型的には（１）柔軟な金属プレートもしくは金属鎖帷子（例えば、特許文献４および特許文献３）または（２）積層されたもしくは被覆された布（例えば、特許文献５、特許文献６、特許文献１、特許文献７、特許文献２）を有する。しかしながら、柔軟な金属成分は胴着の重量を増やす傾向があり、そして、身体にぴったり合わせるべく不規則な形状へ切断することが困難である。さらに、積層されたまたは被覆された布の材料は堅く、柔軟性がなく、そして、着用されるべき物品中に組み込まれた時に着心地が悪い。
【０００５】
さらに、それぞれが一脅威から防護することが知られている別個の材料を、他の脅威から防護することが知られている他の材料と単に組み合わせることは、通常、胴着にとって着心地のよい、多重脅威からの十分な防護のある柔軟な軽量の構造物を提供しない。
【０００６】
【特許文献１】ＧＢ第２３０４３５０Ａ号明細書
【特許文献２】国際公開第０１／３７６９１Ａ１号パンフレット
【特許文献３】米国特許第６，１３３，１６９号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４７２，７６９号明細書
【特許文献５】米国特許第６，０２２，６０１号明細書
【特許文献６】米国特許第５，８８０，０４２号明細書
【特許文献７】国際公開第００／０８４１１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
弾道弾丸およびナイフによる貫通に抵抗する柔軟な軽量構造物を提供することが本発明の目的である。弾道、ナイフおよびスパイクのような脅威による貫通に抵抗する柔軟な軽量の構造物を提供することがさらなる目的である。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の目的は、下記の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、順に、繊維から製造された布の第１の複数の層と、層のそれぞれが熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなる相当するポリマーマトリックスで実質的に囲まれたおよび実質的に含浸された、繊維から製造された布の第２の複数の層と、繊維から製造された織布の第３の複数の層とを含んでなる耐ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品に関する。第１、第２および第３の複数の層の繊維はデシテックス当たり少なくとも１０グラムのテナシティを有する。さらに、組み合わされた第１、第２および第３の複数の層は平方メートル当たり６．９キログラム以下の面密度を有する。
【００１０】
本発明はさらに、順に、繊維から製造された布の第１の複数の層と、布層のそれぞれが熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物を含んでなる相当するポリマーマトリックスで実質的に囲まれたおよび実質的に含浸された、繊維から製造された布の第２の複数の層と、繊維から製造された織布の第３の複数の層と、繊維から製造された密に織られた耐貫通性布の第４の複数の層とを含んでなる耐スパイク、ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品に関する。密に織られた布は少なくとも０．７５の布ち密度因子を有する。第１、第２、第３および第４の複数の層の繊維はデシテックス当たり少なくとも１０グラムのテナシティを有する。さらに、組み合わされた第１、第２、第３および第４の複数の層は平方メートル当たり７．８キログラム以下の面密度を有する。
【００１１】
本発明は、添付の図面に関連して次の通り記載される、次の発明の詳細な記述からより十分に理解することができる。
【００１２】
発明の詳細な記述
本発明は、耐二重または三重脅威貫通性物品に関する。耐二重脅威貫通性物品はナイフおよび弾道弾丸による貫通に抵抗する。耐三重脅威貫通性物品はスパイク、ナイフおよび弾道弾丸による貫通に抵抗する。
【００１３】
耐貫通性複合構造物
図１について言及すると、耐ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品は、順に、繊維から製造された布の第１の複数の層１２と、その１４のそれぞれが熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合物１６を含んでなる相当するポリマーマトリックスで実質的に囲まれたおよび実質的に含浸された、繊維から製造された布の第２の複数の層１４と、繊維から製造された織布の第３の複数の層１８とを含んでなる第１複合構造物１０を含む。第１、第２および第３の複数の層１２、１４、１８の繊維はデシテックス当たり少なくとも１０グラムのテナシティを有する。さらに、組み合わされた第１、第２および第３の複数の層層１２、１４、１８は平方メートル当たり６．９キログラム（すなわち、平方フット当たり１．４ポンド）以下の面密度を有する。
【００１４】
図２について言及すると、耐スパイク、ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品は、順に、第１の層１２、第２の層１４、第３の層１８、および次に繊維から製造された密に織られた耐貫通性布の第４の複数の層２２を含んでなる第２複合構造物２０を含む。密に織られた布は少なくとも０．７５の布ち密度因子を有する。第１、第２、第３および第４の複数の層１２、１４、１８、２２の繊維はデシテックス当たり少なくとも１０グラムのテナシティを有する。組み合わされた第１、第２、第３および第４の複数の層１２、１４、１８、２２は平方メートル当たり７．８キログラム（すなわち、平方フット当たり１．６ポンド）以下の面密度を有する。
【００１５】
本発明の物品は、好ましくは、２０００年９月付けの「個人胴甲冑の耐突刺し性（Ｓｔａｂ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｂｏｄｙ  Ａｒｍｏｒ）」という表題のＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されているようなエッジ刃に対する少なくともレベル１性能要件と、２０００年９月付けの「個人胴甲冑の耐弾道性（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｂｏｄｙ  Ａｒｍｏｒ）」という表題のＮＩＪ標準−０１０１．０４に記載されているような弾丸に対する少なくともタイプＩＩＡ、好ましくは少なくともタイプＩＩ弾道性能要件とを満たす。本発明の物品は、より好ましくはさらに、２０００年９月付けの「個人胴甲冑の耐突刺し性」という表題のＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されているようなスパイクに対する少なくともレベル１性能要件を満たす。
【００１６】
用語「物品」は、本明細書では、本明細書で記載される第１および第２複合構造物１０、２０と、かかる構造物１０、２０から製造された製品とを意味するのに用いられる。かかる製品は、防水加工材料、抗外傷材料、および層を一緒に保持するための担体または覆いのような、他の層または材料を含むことができる。かかる製品は、胴甲冑またはパネル、ブランケットもしくはカーテンのような他の固定されたもしくは可動性の甲冑を含む。かかる製品は、チョッキ、ジャケット、手袋、スリーブ、靴ならびに他の作業着およびスポーツウェアのような保護服であることができる。かかる製品はまた包装に用いることもできる。
【００１７】
用語「弾丸」は、本明細書では、銃から発射されたような、弾もしくは他の物体またはそれらの断片を意味するのに用いられる。
【００１８】
糸および繊維
布のそれぞれは、繊維から作られている糸から製造される。本明細書での目的のためには、用語「繊維」は、長さ対その長さに垂直のその横断面積を横切った幅の高い比を有する比較的柔軟な、巨視的に均質のボディと定義される。繊維横断面は、任意の形状であることができるが、典型的には円形である。本明細書では、用語「フィラメント」は用語「繊維」と互換的に用いられる。
【００１９】
第１の複数の層１２の繊維は任意の長さであることができる。かかる繊維はステープルファイバーへ切断することができる。第２、第３および第４の複数の層１４、１８、２２の繊維は、布のたて糸またはよこ糸方向と交差して糸の長さを伸ばす「連続」繊維である。
【００２０】
第１、第２および第３の複数の層１２、１４、１８の糸は、約１００デシテックス〜約３３００デシテックス、好ましくは約２００デシテックス〜約１１００デシテックスの線密度を有する。第４の複数の層２２の糸は、約１００デシテックス〜約１７００デシテックス、好ましくは約２００デシテックス〜約６６０デシテックスの線密度を有する。
【００２１】
第１、第２および第３の複数の層１２、１４、１８の繊維は、約０．５デシテックス〜約４デシテックス、好ましくは約０．７デシテックス〜約２．０デシテックスの線密度を有する。第４の複数の層２２の繊維は、約０．５デシテックス〜約２．５デシテックス、好ましくは約０．７デシテックス〜約２．０デシテックスの線密度を有する。層１２、１４、１８、２２の繊維は、デシテックス当たり少なくとも１０グラムの、好ましくはデシテックス当たり少なくとも１５グラム〜デシテックス当たり５５グラムのテナシティを有する。第１、第２、第３および第４の複数の層１２、１４、１８、２２の繊維は、少なくとも１．５％、好ましくは約２．０〜約１０％の引張破断を示す。層１２、１４、１８、２２の繊維は、デシテックス当たり少なくとも２００グラム、好ましくはデシテックス当たり約２７０グラム〜デシテックス当たり約３，０００グラムの弾性率を示す。
【００２２】
繊維は、被覆されていない、または被覆されている、または別のやり方で（例えば、前延伸されたもしくは熱処理された）形で複合構造物１０、２０中に存在することができる。ポリアラミド繊維が使用される場合には、それを適切な織層または不織層に配置する以外に繊維を被覆するまたは別のやり方で前処理することは一般には必要ではない。しかしながら、第２の複数の層１４の繊維の場合には、繊維の相当するポリマーマトリックスへの接合を増大させるために、コーティングが繊維に付着されてもよい。
【００２３】
繊維ポリマー
第１、第２、第３および第４の複数の層の繊維は、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｛２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ４’，５’−ｅ］ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン｝（ＰＩＰＤ）繊維、およびそれらの混合物から製造される、好ましくは、繊維はポリアミドから製造される。
【００２４】
ポリマーがポリアミドである場合、アラミドが好ましい。「アラミド」とは、アミド（−ＣＯＮＨ−）結合の少なくとも８５％が２つの芳香環に直接結合しているポリアミドを意味する。好適なアラミド繊維は、人造繊維−科学および技術、第２巻、ダブリュ．ブラック（Ｗ．Ｂｌａｃｋ）ら著、「繊維形成芳香族ポリアミド」という表題のセクション、インターサイエンス・パブリッシャース（Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）、１９６８年、２９７ページに記載されている。アラミド繊維は、また、米国特許第４，１７２，９３８号、同第３，８６９，４２９号、同第３，８１９，５８７号、同第３，６７３，１４３号、同第３，３５４，１２７号、および同第３，０９４，５１１号に開示されている。
【００２５】
添加物をアラミドと共に使用することができ、１０重量パーセントほどまでの他のポリマー材料をアラミドとブレンドできること、または１０パーセントほどまでの他のジアミンがアラミドのジアミンに置換したもしくは１０パーセントほどまでの他の二酸塩化物がアラミドの二酸塩化物に置換した共重合体を使用できることが分かった。
【００２６】
好ましいアラミドはパラ−アラミドであり、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）が好ましいパラ−アラミドである。ＰＰＤ−Ｔとは、ｐ−フェニレンジアミンとテレフタロイルクロリドとのモル対モル重合から生じたホモポリマーと、また、ｐ−フェニレンジアミンと共に少量の他のジアミンの、およびテレフタロイルクロリドと共に少量の他の二酸塩化物の組込みから生じた共重合体とを意味する。一般則として、他のジアミンおよび他の二酸塩化物は、ただ、他のジアミンおよび二酸塩化物が重合反応を妨害する何の反応性基も持たないという条件で、ｐ−フェニレンジアミンまたはテレフタロイルクロリドの約１０モルパーセントほどまでの量で、またはたぶんわずかにより高い量で使用することができる。ＰＰＤ−Ｔは、また、例えば、２，６−ナフタロイルクロリドまたはクロロ−もしくはジクロロテレフタロイルクロリドあるいは３，４’−ジアミノジフェニルエーテルのような他の芳香族ジアミンおよび他の芳香族二酸塩化物の組込みから生じた共重合体をも意味する。
【００２７】
ポリマーがポリオレフィンである場合、ポリエチレンまたはポリプロピレンが好ましい。ポリエチレンとは、少量の分枝もしくは１００主鎖炭素原子当たり５改質単位を超えないコモノマーを含有してもよく、そして、それと共に混合された約５０重量パーセント以下のアルケン−１ポリマー、特に低密度ポリエチレン、プロピレンなどのような１種もしくはそれ以上の高分子添加物、または一般に組み込まれる酸化防止剤、滑剤、紫外線遮断剤、着色剤などのような低分子量添加剤を含有してもよい、好ましくは百万より大きい分子量の主として線状のポリエチレン材料を意味する。かかるものは、伸びきり鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）として一般に知られている。同様に、ポリプロピレンは、好ましくは百万よりも大きい分子量の主として線状のポリプロピレン材料である。高分子量線状ポリオレフィン繊維は商業的に入手可能である。ポリオレフィン繊維の調製は米国特許第４，４５７，９８５号で議論されている。
【００２８】
国際公開第９３／２０４００号パンフレットに記載されているような、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（ＰＢＺ）が好適である。ポリベンゾオキサゾールおよびポリベンゾチアゾールは好ましくは次の構造の繰り返し単位から構成される。
【００２９】
【化１】
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【００３０】
窒素原子に結合して示された芳香族基は複素環であってもよいが、それらは好ましくは炭素環式であり、それらは縮合または非縮合多環系であってもよいが、それらは好ましくは単６員環である。ビス−アゾールの主鎖中に示された基は好ましいパラ−フェニレン基であるが、その基はポリマーの調製を妨害しない任意の二価有機基、または全く基なしで置き換えられてもよい。例えば、その基は、１２個までの炭素原子の脂肪族、トリレン、ビフェニレン、ビス−フェニレンエーテルなどであってもよい。
【００３１】
本発明の繊維を製造するために使用されるポリベンゾオキサゾールおよびポリベンゾチアゾールは、少なくとも２５、好ましくは少なくとも１００の繰り返し単位を有するべきである。ポリマーの調製およびそれらのポリマーの紡糸は、前述の国際公開第９３／２０４００号パンフレットに開示されている。
【００３２】
布
好ましくは、第１および第２の複数の層１２、１４の少なくとも１層の布は織られている。最も好ましくは、第１および第２の複数の層１２、１４の層の布すべてが織られている。しかしながら、かかる布は、織られた、編まれた、または不織の構造物であることができる。第３および第４の複数の層１８、２２の布は織られている。第４の複数の層２２の布は密に織られている。不織とは、一方向の（マトリックス樹脂内に含まれている場合）、フェルトなどをはじめとする、繊維の網目を意味する。織られたとは、平織、千鳥綾織、バスケット織、朱子織、綾織などのような、任意の布織り方を意味する。平織が最も普通である。
【００３３】
図３および４は、かかる布が平織で織られている時の層１２、１４、１８および２２中の布３０を略例示する。図３および４は、たて糸方向の糸３２およびよこ糸方向の糸３４を示す。糸３２、３４を構成する繊維３６もまた例示されている。図５は、かかる布が不織である時の層１２、１４中の布４０の一実施形態を略例示する。不織布４０は糸４２の第１セットと糸４４の第２セットとを含んでなる。糸４２の第１セットは一般に互いに平行平面に配置されている。糸４４の第２セットは一般に互いに平行平面に配置されている。糸４４の第２セットは隣接して置かれ、糸４２の第１セットと直交している。しかしながら、糸４４の第２セットは、第１セットに関して任意の角度で置くことができる。
【００３４】
織られている時、第１および第２の複数の層１２、１４の布のタイトネス、および複数の第３の層１８の織布のタイトネスは、それが製織の硬直から生じた糸繊維の損傷を回避するのに堅すぎるべきではなく、それが取り扱うのが困難になりすぎるほど緩んでいるべきではないことを除き、特に重要ではない。第４の複数の層２２の布は「密に織られて」おり、そのことは、それが少なくとも０．７５、好ましくは約０．９０〜約１．５０のち密度因子を有することを意味する。密に織られた布層は糸線密度（デシテックス）と布ち密度因子との間に次のような関係
【００３５】
【数１】
2005513287.tif 000004
【００３６】
（式中、前述の米国特許第５，５７８，３５８号に開示されているように、Ｙ＝布ち密度因子、Ｘ＝糸線密度である）
を有することが最も好ましい。
【００３７】
「布ち密度因子」および「カバーファクター」は、布の織物の密度に与えられた名称である。カバーファクターは、織物のジオメトリに関係した、布の糸によってカバーされている布の総表面積の百分率を示す計算値である。カバーファクターは、当該技術で周知であるような様々な方法で計算することができる。例えば、カバーファクターを計算するのに用いられる方法は次の通りであることができる（メロウ（Ｍｅｒｒｏｗ）によって出版された、ロード（Ｌｏｒｄ）、モハメッド（Ｍｏｈａｍｅｄ）著、「製織：糸の布への変換（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｙａｒｎｓ  ｔｏ  Ｆａｂｒｉｃ）」、１９８２年、１４１−１４３ページから）：
ｄｗ＝布中のたて糸の幅
ｄｆ＝布中のよこ糸の幅
ｐｗ＝たて糸のピッチ（単位長さ当たりの端）
ｐｆ＝よこ糸のピッチ
【００３８】
【数２】
2005513287.tif 000005
【００３９】
【数３】
2005513287.tif 000006
【００４０】
【数４】
2005513287.tif 000007
【００４１】
【数５】
2005513287.tif 000008
【００４２】
布の織り方の種類に依存して、たとえ布の糸が一緒に密に置かれても、最大カバーファクターはかなり低いかもしれない。その理由のために、織物タイトネスのより有用な指標は「布ち密度因子」と言われる。布ち密度因子は、カバーファクターの関数としての最大織物タイトネスと比べた布織物のタイトネスの尺度である。
【００４３】
【数６】
2005513287.tif 000009
【００４４】
例えば、平織布にとって可能である最大カバーファクターは０．７５であり、０．６８の実カバーファクターの平織布は、従って、０．９１の布ち密度因子を有するであろう。本発明の実施にとって好ましい織り方は平織である。
【００４５】
層
各層は複合構造物の厚さおよび重量を増加させ、それによってその柔軟性、着用性および着心地の良さを低下させる。それゆえ、各セクション中の層の数は、構造物の別個のセクションが別個の脅威から防護するべくデザインされ使用されるよりもむしろ、総複合構造物が各脅威から防護するべくデザインされ使用されるように選択されてきた。
【００４６】
この点では、第１の複数の層１２は約２層〜約１０層、好ましくは約４層〜約８層を含んでなる。第２の複数の層１４は約５層〜約３０層、好ましくは約８層〜約２５層を含んでなる。第３の複数の層１８は約１０層〜約４０層、好ましくは約１５層〜約３０層を含んでなる。第４の複数の層２２は約２層〜約２０層、好ましくは約５層〜約１５層を含んでなる。
【００４７】
第２の複数の層１４中の布の各層は、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相当するポリマーマトリックスで実質的に囲まれ、実質的に含浸される。広範な種類の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種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種もしくはそれ以上のエポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂など、好ましくはポリビニルブチラールフェノール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合せであることができる。第２の複数の層１４中の布の各層中のマトリックス材料の割合は、布の約１０重量％から約８０重量％、好ましくは布の２０重量％〜約６０重量％である。高められた耐貫通性のためには、ポリマーマトリックスは、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｄ−６３８に従って、少なくとも１０ＭＰａ、好ましくは少なくとも２０ＭＰａの引張強度を有するべきである。ポリマーマトリックスの曲げ弾性率は、ＡＳＴＭ  Ｄ−７９０に従って、好ましくは少なくとも５０ＭＰａである。曲げ弾性率の上限は決定的に重要であるわけではないが、第２の複数の層１４中の布の層が堅すぎないように、ポリマーマトリックスは２０，０００ＭＰａ以下の曲げ弾性率を有することが好ましい。
【００４８】
図６は、樹脂含浸布が織られている場合の層１４の一つを略例示する。該層は、数５０によってデザインされ、相当するポリマーマトリックス１６で実質的に囲まれ、実質的に含浸された図３および４に例示される織布３０を含んでなる。各層１４中のマトリックス１６は、他の層１４中のマトリックスとは別個の樹脂の単一単位または網目である。これは、アパレル最終用途で所望の柔軟性と着心地の良さとを提供する。樹脂は、糸と繊維との間の空間を満たしまたは実質的に満たして、樹脂コーティングを布３０の一般に平らな側面に連結する。層の切断は、糸３２および／または３４を布３０のエッジに沿って露出する。
【００４９】
層は、一緒に縫うことによってなどの任意のやり方で一緒に保持するもしくは接合することができる、またはそれらは、一緒に積み重ねる、および例えば布囲いまたは担体中に保持することができる。第１、第２、第３および第４の複数の層１２、１４、１８、２２のそれぞれは、別個のセクションを含んでなると考えることができる。該セクションを形成する層は、別々に積み重ねるおよび接合することができる、または複数の層のすべては単一単位として積み重ねるおよび接合することができる。
【００５０】
本発明のセクションの組合せは、所望のように、そこで間に他の層材料ありまたはなしで、向かい合いの関係で、それらを一緒に置くことによって行われる。セクションの間に置かれてもよい他の層材料には、例えば、防水加工材料、抗外傷材料などが含まれる。
【００５１】
面密度
第１複合構造物１０では、組み合わされた第１、第２および第３の複数の層１２、１４、１８は、平方メートル当たり６．９キログラム（すなわち、平方フット当たり１．４ポンド）以下、好ましくは、平方メートル当たり約２．９キログラム（すなわち、平方フット当たり０．６ポンド）〜平方メートル当たり約５．９キログラム（すなわち、平方フット当たり１．２ポンド）の面密度を有する。第２複合構造物２０では、組み合わされた第１、第２、第３、および第４の複数の層１２、１４、１８、２２は、平方メートル当たり７．８キログラム（すなわち、平方フット当たり１．６ポンド）以下、好ましくは、平方メートル当たり約２．９キログラム（すなわち、平方フット当たり０．６ポンド）〜平方メートル当たり約６．９キログラム（すなわち、平方フット当たり１．４ポンド）の面密度を有する。
【００５２】
組み合わされた複数の層の面密度が平方メートル当たり７．８キログラムを超える場合、複合構造物は通常嵩高く、重く、そして、堅くなる。不利なことに、複合構造物の嵩高さ、重さおよび堅さは着心地を悪くする。それは、着用者が素早く動くおよび機動するのを妨げ、延びた期間の着用にわたって着用者に著しい疲労をもたらす。
【００５３】
試験方法
次の試験方法を下記の実施例で用いた。
【００５４】
線密度
糸または繊維の線密度は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｄ１９０７−９７およびＤ８８５−９８に記載された手順に基づいて既知の長さの糸または繊維を秤量することによって測定する。デシテックスまたは「ｄｔｅｘ」は糸または繊維の１０，０００メートルのグラム単位での重量と定義される。
【００５５】
引張特性
試験すべき繊維を順化させ、次に、ＡＳＴＭ  Ｄ８８５−９８に記載された手順に基づいて引張試験する。テナシティ（破断テナシティ）、引張破断、および弾性率は、インストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）試験機で試験繊維を破断することによって測定する。
【００５６】
綿密度
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る。複合構造物の面密度は、個々の層の面密度の合計によって求める。
【００５７】
耐ナイフ突刺し性
多層パネルの耐ナイフ突刺し性試験は、２０００年９月に発行された、エッジ刃の防護クラスについてのＮＩＪ標準−０１１５．００「個人胴甲冑の耐突刺し性」に従って実施する。
【００５８】
耐スパイク突刺し性
多層パネルの耐スパイク性試験は、２０００年９月に発行された、スパイクの防護クラスについてのＮＩＪ標準−０１１５．００「個人胴甲冑の耐突刺し性」に従って実施する。
【００５９】
弾道性能
多層パネルの弾道試験は、２０００年９月に発行された、ＮＩＪ標準−０１０１．０４「個人胴甲冑の耐弾道性」に従って実施する。
【実施例】
【００６０】
本発明は今次の具体的実施例によって例示されるであろう。すべての部および百分率は特に明記しない限り重量による。
【００６１】
層の調製
アラミド、ポリオレフィンおよびポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）材料の幾つかの異なる糸を次の布または樹脂含浸布の層にした。
【００６２】
１．デシテックス当たり２４．５グラムのテナシティ、デシテックス当たり６７０グラムの弾性率、および３．４％の伸び率の、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）（「デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）」）から商業的に入手可能な４００デニール（すなわち、４４０デシテックス）ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）糸の平織布をインチ当たり３１×３１端（すなわち、センチメートル当たり１２．２×１２．２端）で製造した。次に布に全層重量の約５０重量％のポリビニルブチラール／フェノール系熱硬化性樹脂を含浸させた。樹脂は、ＡＳＴＭ  Ｄ−６３８に従って１５ＭＰａよりも大きい引張強度を有し、ＡＳＴＭ  Ｄ−７９０に従って５００ＭＰａよりも大きい曲げ弾性率を有する。（これらの樹脂特性は、当該技術における一般知識に基づいており、この実験中には測定しなかった。）この層は下で層「Ａ」として識別される。この布層は、製品番号ＡＳ２９９でデュポンから商業的に入手可能であり、英国特許出願ＧＢ２３０４３５０Ａに記載された製造方法に従って製造される。
【００６３】
２．商標スペクトラシールド・プラス（Ｓｐｅｃｔｒａｓｈｉｅｌｄ  Ｐｌｕｓ）（登録商標）でハニーウェル（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ）社によって製造されたポリエチレンフィルムで挟まれた、０／９０度方位に交差撚り合わせた一方向伸びきり鎖ポリエチレン繊維（ＵＤＥＣＰＥ）（図５に例示されるような）。この層は下で層「Ｂ」として識別される。
【００６４】
３．デシテックス当たり２４．５グラムのテナシティ、デシテックス当たり６７０グラムの弾性率、および３．４％の伸び率の、商標ケブラー（登録商標）でイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーから入手可能な４００デニール（すなわち、４４０デシテックス）ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）糸の平織布をインチ当たり２８×２８端（センチメートル当たり１１×１１端）で製造した。この層は下で層「Ｃ」として識別される。
【００６５】
４．デシテックス当たり２４．５グラムのテナシティ、デシテックス当たり６７０グラムの弾性率、および３．４％の伸び率の、商標ケブラー（登録商標）でイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーから入手可能な、全層重量の５０重量％の４００デニール（４４０デシテックス）ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）と、デシテックス当たり３８グラムのテナシティ、デシテックス当たり１２６０グラムの弾性率、および３．５％の伸び率の、商標ザイロン（Ｚｙｌｏｎ）（登録商標）で東洋紡株式会社から入手可能な、全層重量の５０重量％の５００デニール（５５０デシテックス）ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）とのハイブリッド織り平織布をインチ当たり２６×２６端（センチメートル当たり１０．２×１０．２端）に製造した。この層は下で層「Ｄ」として識別される。
【００６６】
５．デシテックス当たり３８グラムのテナシティ、デシテックス当たり１２６０グラムの弾性率、および３．５％の伸び率の、商標ザイロン（登録商標）で東洋紡株式会社から入手可能な５００デニール（５５０デシテックス）ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）の平織布をインチ当たり３０×３０端（センチメートル当たり１１．８×１１．８端）に製造した。この層は下で層「Ｅ」として識別される。
【００６７】
６．デシテックス当たり２４．５グラムのテナシティ、デシテックス当たり６３０グラムの弾性率、および３．４％の伸び率の、商標ケブラー（登録商標）でイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーから入手可能な２００デニール（２２０デシテックス）糸の平織布をインチ当たり７０×７０端（センチメートル当たり２７．６×２７．６端）で製造した（０．９９６の布ち密度因子の密に織られた布）。この層は下で層「Ｆ」として識別される。
【００６８】
比較例
「Ａ」、「Ｂ」、および「Ｃ」の上の布層を様々な複合構造物にし、それらについて弾道およびナイフ突刺し試験を実施した。試料結果を比較するために、同様な面密度を有するように試料をデザインし、組み立てた。Ｐ１エッジ刃に対する突刺し試験は、２０００年９月付けの「個人胴甲冑の耐突刺し性」という表題のＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されているようなレベル１向け試験プロトコールに基づいて実施した。該試験プロトコールは、レベル１性能要件を満たすために、２４ジュールで試験した時に７ｍｍ以下、３６ジュールで試験した時に２０ｍｍ以下の最大許容貫通を明記している。突刺し試験の結果を下の表１に示す。
【００６９】
【表１】
2005513287.tif 000010
【００７０】
平方メートル当たり５．０ｋｇの面密度で、樹脂被覆ケブラー（登録商標）布層の試料「ａ」がＰ１エッジ刃に対して優れた耐性を示したことが注目される。試料「ｂ」および「ｃ」で示されるように、平方メートル当たり５．６〜５．９ｋｇの面密度内の両スペクトラシールド・プラス（登録商標）および未被覆アラミドがＰ１エッジ刃に対してより不満足な耐性を示したこともまた注目される。
【００７１】
試料「ｄ」はＰ１エッジ刃に対する試験に失敗したが、試料「ｅ」の結果は、未被覆ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）布セクションをナイフ突刺しに対する衝撃面として樹脂含浸布の最上面上に置いた場合には、Ｐ１エッジ刃に対して著しくより高い耐性を示した。
【００７２】
上の布層をまた組み立て、２０００年９月付けの「個人胴甲冑の耐弾道性」という表題のＮＩＪ標準−０１０１．０４に記載されているようなタイプＩＩ向け試験プロトコールに従って９ｍｍおよび.３５７マグナム弾に対して試験した。４４ｍｍ以下の背面変形が性能要件を満たすために必要とされる。さらに、性能要件を満たすためには、弾丸は試料を完全に貫通することはできない。弾道試験の結果を下の表２に示す。
【００７３】
【表２】
2005513287.tif 000011
【００７４】
Ｐ１エッジ刃に対して優れた耐性を有する試料「ａ」で示されるように、複合構造物にもかかわらず、試料「ｆ」が不満足な耐弾道性を示したことは注目される。両試料「ｉ」および「ｊ」がＮＩＪ弾道タイプＩＩ向け .３５７マグナム弾に対して４４ｍｍ未満という背面変形要件を満たすのに失敗したこともまた注目される。「ｇ」および「ｈ」の試料は試験しなかった。
【００７５】
上の突刺しおよび弾道試験結果は、例えば、平方フット当たり１．４ポンド未満の面密度を有する、より軽量の防護胴甲冑によって、ナイフ突刺しおよび弾道からのような、多重脅威防護を提供するのに高度の困難さを明らかにした。これらの比較試料で試験した５つの複合構造物のどの１つも多重脅威からの防護向けＮＩＪ弾道タイプＩＩおよびＮＩＪ−エッジ刃レベル１の両性能要件を満たすのに失敗したことは注目される。
【００７６】
発明実施例１
「Ａ」、「Ｃ」、「Ｄ」、および「Ｅ」の布層を本発明の様々な複合構造物の試料にし、それらについて弾道およびナイフ突刺し試験を実施した。Ｐ１エッジ刃に対する突刺し試験は、２０００年９月付けの「個人胴甲冑の耐突刺し性」という表題のＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されているようなレベル１向け試験プロトコールに基づいて実施した。該標準は、Ｐ１エッジ刃に対するレベル１性能要件を満たすために、２４ジュールで試験した時に７ｍｍ以下、３６ジュールで試験した時に２０ｍｍ以下の最大許容貫通を許している。突刺し試験の結果を下の表３に示す。
【００７７】
【表３】
2005513287.tif 000012
【００７８】
未被覆織布層の間に挟まれた樹脂含浸布層の本発明の複合構造物が比較試料「ｂ」、「ｃ」および「ｄ」よりもナイフ突刺しに対して著しく高い耐性を提供したことは注目される。
【００７９】
上の複合構造物をまた組み立て、２０００年９月付けの「個人胴甲冑の耐弾道性」という表題のＮＩＪ標準−０１０１．０４に記載されているようなタイプＩＩ向け試験プロトコールに従って９ｍｍおよび .３５７マグナム弾に対して試験した。４４ｍｍ以下の背面変形が性能要件を満たすために必要とされる。さらに、性能要件を満たすためには、弾丸は試料を完全に貫通することはできない。弾道試験の結果を下の表４に示す。
【００８０】
【表４】
2005513287.tif 000013
【００８１】
未被覆織布層の間に挟まれた樹脂含浸布層の本発明の複合構造物がまた、ナイフ突刺しに対する著しくより高い耐性に加えて、弾に対して驚くべきより低い背面変形をも示したことは注目される。
【００８２】
これらの試験結果から、本発明の複合構造物が比較的低い面密度で両弾道およびナイフ突刺し脅威からの良好な防護を示したことが分かる。
【００８３】
発明実施例２
複合構造物として布層「Ｆ」を試料６に追加し、それについて、２０００年９月付けのスパイクの防護クラスについての「個人胴甲冑の耐突刺し性」という表題のＮＩＪ標準−０１１５．００に記載されているようなレベル１向け試験プロトコールに基づいてスパイク突刺しに対する追加の試験を実施した。該標準は、スパイクに対するレベル１性能要件を満たすために、２４ジュールで試験した時に７ｍｍ以下、３６ジュールで試験した時に２０ｍｍ以下の最大許容貫通を許している。スパイクに対する突刺し試験の結果を下の表５に示す。
【００８４】
【表５】
2005513287.tif 000014
【００８５】
密に織られた布層「Ｆ」の布ち密度因子は次の通り測定した。
【００８６】
先ず、布におけるたて糸およびよこ糸の直径または幅、ｄｗおよびｄｆを計算した。たて糸およびよこ糸の直径または幅、ｄｗおよびｄｆは、当該技術でよく知られているような様々な方法で計算することができる。この実施例で、用いた方程式は、直ぐ下に示すようにジェー．ビー．ディックソン（Ｊ．Ｂ．Ｄｉｃｋｓｏｎ）著「織性限界に関する実際の織機経験（Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｌｏｏｍ  Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｗｅａｖａｂｉｌｉｔｙ  Ｌｉｍｉｔｓ）」、テキスタイル・リサーチ・ジャーナル（Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｊｏｕｒｎａｌ）（１９５４）の１０８３−１０９３ページに開示されている。
ｄｗ＝ｄｆ＝０．４３８／平方根（１．４４＊２６．５）＝０．００７１インチ      
（７）
ここで、１．４４は２２０デシテックスケブラー（登録商標）糸の密度を表し、２６．５は８４０ヤード（すなわち、７６９メートル）かせで４５３．６グラムの重さがあるのに必要とされる２２０デシテックスケブラー（登録商標）糸の量を表す。
【００８７】
次にｐｗ、ｐｆ、Ｃｗ、Ｃｆ、Ｃｆａｂ、そして最後に布層「Ｆ」の布ち密度因子を次の通り計算した。
ｐｗ＝ｐｆ＝糸のピッチ＝１／７０＝０．０１４３インチ
Ｃｗ＝ｄｗ／ｐｗ＝Ｃｆ＝ｄｆ／ｐｆ＝０．００７１インチ／０．０１４３インチ＝
０．４９７
布カバーファクター＝Ｃｆａｂ＝（Ｃｆ＋Ｃｗ−ＣｆＣｗ）＝０．７４７
布層「Ｆ」の布ち密度因子＝０．７４７／０．７５＝０．９９６
【００８８】
本発明の上の複合構造物がスパイク脅威からの良好な防護を示したことは注目される。結果は、本発明の複合構造物がまた弾、ナイフおよびスパイクをはじめとする様々な多重脅威からの良好な防護をも示したこと、および比較的柔軟で軽量であることを示唆する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に従った耐ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品の斜視図である。
【図２】本発明に従った耐スパイク、ナイフおよび弾道弾丸貫通性物品の斜視図である。
【図３】平織布の略図である。
【図４】線４−４に沿った矢印の方向における図３に描かれた織布の一部のエッジの図である。
【図５】不織布の略図である。
【図６】本発明の複合構造物で使用されるようなマトリックス樹脂で囲まれ、そして含浸された織布の略図である。
【図１】
2005513287.tif 000015
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2005513287.tif 000022
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