(57)【要約】【課題】  アイスピックや千枚通し、ナイフなどの鋭利な刃物に対し、優れた防護特性を有するとともに、軽量でかつ優れた耐久性能を有する防刃防突刺し用保護材及びそれを用いた防護用具を提供する。【解決手段】  防刃防突刺し用保護材は、基材樹脂層１の少なくとも表面側に炭素繊維強化樹脂層２を積層し、外層面に樹脂コーティング層３を設けてなる。ＮＩＪ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−０１１５．００基準において、入射角度０°で衝撃エネルギー（Ｅ１）のレベル１を満足する保護材である。防護用具は、防刃防突刺し用保護材を、身に付ける用具若しくは携帯する用具の少なくとも一部をカバーするように内装してなるものである。【選択図】        図１
2018021718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材樹脂層の少なくとも表面側に炭素繊維強化樹脂層を積層し、外層面に樹脂コーティング層を設けてなることを特徴とする防刃防突刺し用保護材。
【請求項２】
ＮＩＪ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−０１１５．００基準において、入射角度０°で衝撃エネルギー（Ｅ１）のレベル１を満足する請求項１記載の防刃防突刺し用保護材。
【請求項３】
前記基材樹脂層が高強度ポリプロピレンからなる請求項１又は２記載の防刃防突刺し用保護材。
【請求項４】
前記樹脂コーティング層がポリウレア樹脂からなる請求項１又は２記載の防刃防突刺し用保護材。
【請求項５】
前記炭素繊維強化樹脂層の厚さが１〜５ｍｍ、前記基材樹脂層の厚さが３〜８ｍｍ、前記樹脂コーティング層の厚さが１〜５ｍｍであり、全体の厚さ１２ｍｍ以下である請求項１〜４何れか１項に記載の防刃防突刺し用保護材。
【請求項６】
請求項１〜５何れか１項に記載の防刃防突刺し用保護材を、身に付ける用具若しくは携帯する用具の少なくとも一部をカバーするように内装してなることを特徴とする防護用具。
【請求項７】
身に付ける用具が、防護ベスト、アームプロテクター又はレッグプロテクターである請求項６記載の防護用具。
【請求項８】
携帯する用具が、防護盾、カバン又はリュックサックである請求項６記載の防護用具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイスピックや千枚通し、ナイフなど鋭利な刃物に対し防護特性を有する防刃防突刺し用保護材及びそれを用いた防護用具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アイスピックや千枚通し、ナイフなどの鋭利な刃物に対し防護特性を有する保護材として、鋼板などの金属製エレメントからなるもの（特許文献１）、金属平板を織布基材に接着固定したもの（特許文献２）、あるいは高強度繊維強化プラスチック層とアルミナ、窒化珪素、炭化珪素などのセラミックス層を積層したもの（特許文献３）などのように、金属板やセラミックス層を用いたものがある。
【０００３】
しかし、金属板やセラミックス層を用いたものは、重量が重く、扱い難いという欠点がある。そこで、軽量な保護材として、高強度繊維強化プラスチックを積層したもの（特許文献４）やポリアミド繊維などの高強力織物を積層したもの（特許文献５）が提供されているが、高価な樹脂材料を使用しているのでコスト高であること、アイスピックや千枚通しに対して、防護特性が示されてないか若しくは十分な防護特性を備えているとは言えないものであった。
【０００４】
このように、上記従来技術によると、金属を使用若しくは併用するものは重量が増加してしまい、身体に装着する場合は動きにくく疲労しやすいといった問題があり、高強度繊維強化樹脂及び高強力織物を使用した樹脂製のものは、防護性能が全く不足しているという問題があった。また、装着者の発汗や降雨など水分の影響により、従来の保護材の耐久性は概ね数年程度しかないという問題があったが、これを改良する従来技術はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４９２５７号公報
【特許文献２】特開２０１３−０９５１３１号公報
【特許文献３】特開２００９−０２８９４４号公報
【特許文献４】特許第４８４４９０８号公報
【特許文献５】特許第４３３３２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、アイスピックや千枚通し、ナイフなどの鋭利な刃物に対し、優れた防護特性を有するとともに、軽量でかつ優れた耐久性能を有する防刃防突刺し用保護材及びそれを用いた防護用具を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述の課題解決のために、以下の防刃防突刺し用保護材及びそれを用いた防護用具を構成した。
【０００８】
（１）
基材樹脂層の少なくとも表面側に炭素繊維強化樹脂層を積層し、外層面に樹脂コーティング層を設けてなることを特徴とする防刃防突刺し用保護材。
【０００９】
（２）
ＮＩＪ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−０１１５．００基準において、入射角度０°で衝撃エネルギー（Ｅ１）のレベル１を満足する（１）記載の防刃防突刺し用保護材。
【００１０】
（３）
前記基材樹脂層が高強度ポリプロピレンからなる（１）又は（２）記載の防刃防突刺し用保護材。
【００１１】
（４）
前記樹脂コーティング層がポリウレア樹脂からなる（１）又は（２）記載の防刃防突刺し用保護材。
【００１２】
（５）
前記炭素繊維強化樹脂層の厚さが１〜５ｍｍ、前記基材樹脂層の厚さが３〜８ｍｍ、前記樹脂コーティング層の厚さが１〜５ｍｍであり、全体の厚さ１２ｍｍ以下である（１）〜（４）何れか１に記載の防刃防突刺し用保護材。
【００１３】
（６）
（１）〜（５）何れか１に記載の防刃防突刺し用保護材を、身に付ける用具若しくは携帯する用具の少なくとも一部をカバーするように内装してなることを特徴とする防護用具。
【００１４】
（７）
身に付ける用具が、防護ベスト、アームプロテクター又はレッグプロテクターである（６）記載の防護用具。
【００１５】
（８）
携帯する用具が、防護盾、カバン又はリュックサックである（６）記載の防護用具。
【発明の効果】
【００１６】
以上にしてなる本発明の防刃防突刺し用保護材は、基材樹脂層の少なくとも表面側に炭素繊維強化樹脂層を積層し、外層面に樹脂コーティング層を設けてなるので、アイスピックや千枚通し、ナイフなどの鋭利な刃物に対しても優れた防護特性を有するとともに、軽量でかつ安価で優れた耐久性能を有する。本発明の保護材を保護インナー若しくは保護パッドとして用いて、優れた防護特性を備え、軽量、安価、耐久性を備えた防護用品を提供できる。
【００１７】
特に、ＮＩＪ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−０１１５．００基準において、入射角度０°で衝撃エネルギー（Ｅ１）のレベル１を満足する保護材であれば、特に防護が難しかったアイスピックや千枚通しのような凶器に対しても実用上十分な防護特性を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る保護材（実施例）の層構造を示す部分断面図である。
【図２】比較のための保護材（比較例）の層構造を示す部分断面図である。
【図３】ＮＩＪ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−０１１５．００基準における試験の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の保護材を示し、図中符号１は基材樹脂層、２は炭素繊維強化樹脂層、３は樹脂コーティング層をそれぞれ示している。
【００２０】
本発明の保護材は、図１に示すように、基材樹脂層１の少なくとも表面側に炭素繊維強化樹脂層２を積層し、外層面に樹脂コーティング層３を設けた層構造を有するものである。ここで、「表面側」とは、刃物による攻撃対象面側を意味する。特に、後述するＮＩＪ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−０１１５．００基準において、入射角度０°で衝撃エネルギー（Ｅ１）のレベル１を満足し、アイスピックや千枚通し、ナイフなどの鋭利な刃物に対し、実用上十分な防護特性を備えている。
【００２１】
更に具体的には、前記基材樹脂層１が高強度ポリプロピレンからなる。また、前記樹脂コーティング層３がポリウレア樹脂からなる。そして、本発明の保護材は、前記炭素繊維強化樹脂層２の厚さが１〜５ｍｍ、前記基材樹脂層１の厚さが３〜８ｍｍ、前記樹脂コーティング層３の厚さが１〜５ｍｍであり、全体の厚さ１２ｍｍ以下である。保護材の厚さはより薄い方が軽量化と材料コスト低減化を図れて好ましい。また、保護材の表面側に凹凸を形成し、凶器の刃先が凹部にトラップされて滑らないようにすることもあり得る。
【００２２】
そして、前述の保護材を、身に付ける用具若しくは携帯する用具の少なくとも一部をカバーするように内装して防護用具を構成する。ここで、身に付ける用具が、防護ベスト、アームプロテクター又はレッグプロテクターであり、携帯する用具が、片手で持てる小型の防護盾、カバン又はリュックサックであると、本発明の保護材の防護特性を効果的に生かし、身の安全を守ることに寄与する。
【００２３】
前記基材樹脂層１に用いる基材樹脂としては、高強度ポリプロピレンが代表的であり、従来の保護材に使用されているSpectrashield採用の高分子量ポリエチレン（HMWPE）よりも安価である。その他の基材樹脂に用いることが可能な樹脂として、突刺し時の身体側への変形を吸収できるもので、一定の厚みがあればどの樹脂でも良い。
【００２４】
炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）は、強化材に炭素繊維を用いた繊維強化樹脂である。母材には主にエポキシ樹脂が用いられる。炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維があるが、防刃防突刺し用途にはＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。ＣＦＲＰは、炭素繊維と母材（マトリクス）を予めなじませてあるプリプレグを所定層数積層し、オートクレーブなどにより加圧成形して作製する。ＣＦＲＰは、高い強度と軽さを併せ持つ材料のため、従来から様々な用途に使用されている。例えば、ゴルフクラブのシャフトや釣り竿などのスポーツ用途から、航空機、自動車などの産業用用途、橋梁の耐震補強などの建設分野でも広く使われている。
【００２５】
本発明で用いるＣＦＲＰは、スターライト工業株式会社において♯９９１２０として提供しているものである。これは、母材としてエポキシ樹脂を用いている。
【００２６】
前記樹脂コーティング層３として用いるポリウレア樹脂は、イソシアネートと、アミノ基を有する硬化剤とがウレア結合して生成されるものである。ウレア結合の反応は非常に早く、数秒で接触硬化することが特徴であり、前記炭素繊維強化樹脂層２の表面にイソシアネートと、アミノ基を有する硬化剤とを衝突混合スプレーガンで塗布すれば、直ちに所定厚さのポリウレア樹脂層が形成され、所望の厚さにするには重ね塗りする。更に、ポリウレア樹脂は、ポリオールも反応させるハイブリッドウレアであっても良く、ＦＲＰウレアであっても良い。また、各種添加剤、改質剤を含んでいても良い。これら添加剤等をポリウレア樹脂に混合するには、衝突混合スプレーガンで塗布する際に同時に添加剤等を吹き付けるか、あるいはイソシアネートと硬化剤の一方又は双方に予め添加剤等を混合しておけば良い。また、ポリウレア樹脂は、難燃剤を混合すれば難燃性にすることも可能であり、また紫外線防止トップコートを塗れば更に耐候性を高めることもできる。
【００２７】
本実施形態で使用するポリウレア樹脂は、硬化剤がポリアミンであり、ひずみ（伸び）が２％のとき引張り応力が１０ＭＰａ以上、破断応力が２０ＭＰａ以上であることがより好ましい。本実施形態で使用するポリウレア樹脂は、引張り特性として、初期弾性率ならびに弾性限界の応力が高く、且つ伸びが大きくて降伏強度が高い樹脂が好適である。
【実施例１】
【００２８】
＜実施例＞
本発明に係る保護材の構造は図１に示している。
基材樹脂層１は、高強度ポリプロピレン（HPPP）  厚み６ｍｍである。
炭素繊維強化樹脂層２は、スターライト工業株式会社製＃９９１２０  厚み１．５ｍｍである。
樹脂コーティング層３は、スターライト工業株式会社が提供する高強度ポリウレア樹脂  厚み２ｍｍである。
＜比較例＞
比較対象に係る保護材の構造は図２に示している。
基材樹脂層１は、Spectrashield採用の高分子量ポリエチレン（HMWPE）  厚み６ｍｍである。
樹脂コーティング層３は、実施例と同じくスターライト工業株式会社が提供する高強度ポリウレア樹脂（実施例と同一のもの）  厚み２ｍｍである。
【００２９】
＜防護特性の試験方法＞
STAB TESTING, NIJ- Standard-0115.00基準の試験方法は図３に示している。上面が円弧になっている支持台４の表面に試験体５を配置し、重り６を固定した刃物７を所定高さ上方から鉛直方向Ｖに試験体５に落下させる。このとき、試験体５の法線方向Ｎと鉛直方向Ｖがなす角度が入射角αである。
【００３０】
アメリカ社（H.P.White Laboratory,Inc.）で実施したSTAB TESTING, NIJ-Standard-0115.00基準試験の結果を表１に示す。試験体５として実施例と比較例の保護材を用い、入射角αを０°とした。刃物７には、片刃ナイフブレード（片刃）、両刃ナイフブレード（両刃）、スパイク（突刺し）を用い、表中には括弧内の表記でそれぞれ示した。重り６を調節してＥ１衝撃エネルギー（負荷）を２５Ｊとした。尚、防護特性のレベル１は、２４±０．５Ｊの負荷で刃物が貫通しないことである。
【００３１】
【表１】
2018021718.tif 000003
【００３２】
この防護特性の試験結果、実施例の保護材の構造では、片刃、両刃、突刺しとも貫通ゼロという結果が得られ、レベル１を達成できた。それに対して比較例の保護材の構造では、何れの刃物も貫通するという結果になり、特に突刺しに対しては２０ｍｍも貫通したので、人体に大きな損傷を与えることを意味する。両者の違いは、炭素繊維強化樹脂層２の有無であり、本発明の優れた効果を実証できた。
【符号の説明】
【００３３】
１  基材樹脂層
２  炭素繊維強化樹脂層
３  樹脂コーティング層
４  支持台
５  試験体
６  重り
７  刃物
Ｖ  鉛直方向
Ｎ  法線方向
α  入射角
【図１】
2018021718.tif 000004
【図２】
2018021718.tif 000005
【図３】
2018021718.tif 000006