(57)【要約】  複合した弾道性能および全体的な重量の性質を有する身体保護具ベストおよび他の物品が記載される。代表的な身体保護具ベストは、剛性の胸部プレートと、胸部プレートに接合された可撓性の布帛の両方を含む。両方のコンポーネントは、高テナシティーおよび高い引張係数を有する繊維を含む、複数の一方向に配向した繊維層を含むことが可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）剛性の胸部プレートと、
（ｂ）前記胸部プレートに接合された可撓性の布帛と
を含む、身体保護具ベストであって、
前記胸部プレートおよび前記布帛は、それぞれ、少なくとも約７ｇ／デニールのテナシティーおよび少なくとも約１５０ｇ／デニールの引張係数を有する繊維を含む、複数の一方向に配向した繊維層を含み、
前記ベストは、約３ｋｇ（６．６ｌｂｓ）未満の全体重量を有する、身体保護具ベスト。
【請求項２】
前記布帛は、前記胸部プレートの少なくとも１つの面を覆っている、請求項１に記載のベスト。
【請求項３】
前記胸部プレートおよび前記布帛の前記繊維層は、独立して、ポリオレフィン繊維またはアラミド繊維を含む、請求項１または２に記載のベスト。
【請求項４】
前記胸部プレートおよび前記布帛の前記繊維層は、ポリエチレン繊維を含む、請求項３に記載のベスト。
【請求項５】
前記胸部プレートの領域において、前記ベストは、約１６００Ｊ（１１８０ｆｔ−ｌｂ）から約４０００Ｊ（２９５０ｆｔ−ｌｂ）のエネルギーを有するライフル銃弾に対して抵抗力がある、請求項１から４までのいずれか一項に記載のベスト。
【請求項６】
前記胸部プレートと前記布帛の両方の複数の前記繊維層は、隣接する繊維の層が互いに９０°の方向に延在する、一方向に配向した繊維のクロスプライ構成体の中にある、請求項１から５までのいずれか一項に記載のベスト。
【請求項７】
前記胸部プレートおよび前記布帛は、２〜８個の繊維層を含む、請求項６に記載のベスト。
【請求項８】
前記胸部プレートおよび前記布帛は、約４．８９ｋｇ／ｍ２（１ｌｂ／ｆｔ２）から約２９．３ｋｇ／ｍ２（６ｌｂ／ｆｔ２）の複合面密度を有する、請求項１から７までのいずれか一項に記載のベスト。
【請求項９】
高い貫通抵抗を有するベストであって、前記ベストは、
（ａ）複数の一方向に配向した高テナシティー繊維層を含む剛性の保護具胸部プレートであって、複数の一方向に配向した高テナシティー繊維層は、少なくとも約７ｇ／デニールのテナシティーおよび少なくとも約１５０ｇ／デニールの引張係数を有するポリエチレン繊維を含み、前記胸部プレートの前記繊維層は、最大で約２７．６ＭＰａ（４，０００ｐｓｉ）の引張係数を有する樹脂マトリックスの中にあり、前記胸部プレートの隣接する繊維層は、互いに９０°の方向に延在しており、前記胸部プレートの複数の前記繊維層は、成形されている、胸部プレートと、
（ｂ）可撓性の布帛であって、前記布帛は、前記胸部プレートを包含し、複数の一方向に配向した高テナシティー繊維層を含み、前記複数の一方向に配向した高テナシティー繊維層は、少なくとも約７ｇ／デニールのテナシティーおよび少なくとも約１５０ｇ／デニールの引張係数を有するポリエチレン繊維を含み、前記布帛の前記繊維層は、最大で約２７．６ＭＰａ（４，０００ｐｓｉ）の引張係数を有する樹脂マトリックスの中にあり、前記布帛の隣接する繊維層は、互いに９０°の方向に延在しており、前記布帛の複数の前記繊維層は、圧密化されている、布帛と
を含み、
前記ベストは、約３ｋｇ（６．６ｌｂｓ）未満の全体重量を有する、ベスト。
【請求項１０】
前記胸部プレートの領域において、前記ベストは、約１６００Ｊ（１１８０ｆｔ−ｌｂ）から約４０００Ｊ（２９５０ｆｔ−ｌｂ）のエネルギーを有するライフル銃弾に対して抵抗力がある、請求項９に記載のベスト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[01]本発明は、剛性の胸部プレートと、胸部プレートに接合された可撓性の布帛を有する、軽量、高性能の身体保護具ベストに関する。胸部プレートと布帛の両方が、ポリエチレン繊維などのような、一方向に配向した高テナシティー（ｈｉｇｈ  ｔｅｎａｃｉｔｙ）の、高い引張係数の繊維の繊維層を含む。
【背景技術】
【０００２】
[02]変形可能な発射体に対して優れた特性を有する高強度繊維を含有する弾道抵抗性物品が知られている。軍用装備品である防弾ベスト、防弾ヘルメット、および防弾構造コンポーネントを含むこれらの物品は、典型的に、高強度繊維の層を有する布帛から作製されている。従来から使用されている繊維としては、ポリエチレン繊維、パラ系アラミド繊維（例えば、ポリ（フェニレンジアミンテレフタルアミド））、グラファイト繊維、ナイロン繊維、およびガラス繊維などが含まれる。ベスト、またはベストの一部などのような多くの用途に対し、繊維は、織布または編み上げ布帛の形で使用されることが可能である。他の用途に対しては、繊維は、剛性のまたは可撓性の布帛のいずれかを形成するために、マトリックス材料の中にカプセル封入されるか、または埋め込まれる。
【０００３】
[03]ベスト、ヘルメット、およびパネルを含む、特定の弾道抵抗性物品が、例えば、米国特許第４，４０３，０１２号、米国特許第４，４５７，９８５号、米国特許第４，６１３，５３５号、米国特許第４，６２３，５７４号、米国特許第４，６５０，７１０号、米国特許第４，７３７，４０２号、米国特許第４，７４８，０６４号、米国特許第５，５５２，２０８号、米国特許第５，５８７，２３０号、米国特許第６，６４２，１５９号、米国特許第６，８４１，４９２号、および米国特許第６，８４６，７５８号において記載されている。とりわけ、これらの特許は、伸び切り鎖超高分子量ポリエチレン繊維などのような高強度繊維を含む弾道抵抗性複合材料を記載している。これらの複合材料は、銃弾などのような発射体からの高速度衝撃による貫通に対して様々な抵抗度を示す。米国特許第４，４０３，０１２号および米国特許第４，４５７，９８５号は、オレフィンポリマーおよびコポリマーのマトリックス、不飽和ポリエステル、エポキシ、ならびに、繊維の融点より下で成形可能な他のポリマーだけでなく、高分子量ポリエチレンまたはポリプロピレン繊維のネットワークを有する弾道抵抗性複合材料を開示している。
【０００４】
[04]例えば、米国特許第４，６２３，５７４号および米国特許第４，７４８，０６４号は、エラストマーマトリックスの中に埋め込まれた高強度繊維を含む複合材料を開示している。米国特許第４，７３７，４０２号および米国特許第４，６１３，５３５号は、米国特許第４，４１３，１１０号に開示されているように、良好な耐衝撃性を有し、超高分子量ポリエチレンおよびポリプロピレン繊維などのような高強度繊維のネットワークを含む、剛性複合材料を開示している。繊維は、エラストマーマトリックス材料の中に、およびマトリックスの中の繊維の主表面の上の少なくとも１つの追加的な剛性の層の中に埋め込まれている。米国特許第４，６５０，７１０号は、高強度の伸び切り鎖ポリオレフィン（ＥＣＰ）繊維を含む複数の可撓性の層を有する可撓性の物品を開示している。繊維は、低弾性率エラストマー材料でコーティングされている。
【０００５】
[05]米国特許第５，５５２，２０８号および米国特許第５，５８７，２３０号は、少なくとも１つの高強度繊維のネットワークと、ビニルエステルおよびジアリルフタレートを含むマトリックス組成物とを含む物品を開示している。米国特許第６，６４２，１５９号は、複数の繊維層を有する耐衝撃性の剛性複合材料を開示している。層は、マトリックスの中に配設されたフィラメントのネットワークを有し、エラストマー層が、繊維層の間に存在する。徹甲発射体に対する保護を向上させるために、複合材料が硬質プレートに結合されている。米国特許第６，８４１，４９２号は、双方向性および多軸性布帛（ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｎｄ  ｍｕｌｔｉ−ａｘｉａｌ  ｆａｂｒｉｃｓ）、布帛複合材料、その弾道抵抗性アセンブリ、および、それらが作製される方法を開示している。布帛は、平行面に、強くて、実質的に平行で、一方向性のヤーンのセットを含み、ヤーンは、平行面内に上下に横たわっている。米国特許第６，８４６，７５８号は、弾道発射体による貫通に対し優れた抵抗力を有する織布ラミネートを開示している。ラミネートは、高強度、高弾性率ヤーンで編まれた布帛と、低弾性率エラストマーの表面コーティングと、そのエラストマーをコーティングされた表面に結合されたプラスチックフィルムとを含む。
【０００６】
[06]爆弾破片などのような破片の貫通に対する高い抵抗性を有する物品は、また、高分子量のポリエチレン、アラミド、およびポリベンゾアゾールなどのような材料から作製された高強度繊維を含むことが知られている。これらの物品は、例えば、米国特許第６，５３４，４２６号、米国特許第６，４７５，９３６号、および１９８４年にＥ．Ｉ．  ｄｕＰｏｎｔ  Ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓ．Ａ．  によって公表された「Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｈａｒｄ  Ａｒｍｏｒ  Ｎｏｎ  Ａｐｐａｒｅｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｔ−９６３  ３３００  ｄｔｅｘ  ＤｕＰｏｎｔ  Ｋｅｖｌａｒ  ２９  Ｆｉｂｒｅ」において記載されている。これらの物品の中の繊維は、織られることも可能であり、または、織られないことも可能である。不織繊維は、編まれ、一軸に整列させられおよびクロスプライされ、またはフェルト状にされることが可能である。このような物品は、その構造の性質および使用される材料に依存して、可撓性または剛性であることが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[07]上記に引用された構造のそれぞれは、それらに関する目標に向かう進歩を表している。しかし、ベストなどの従来の弾道抵抗性物品に関連する進行中の問題は、貫通抵抗レベルを実現するために必要とされる材料重量が大きいということである。この点で、ベストなどの剛性の身体保護具衣服は、比較的高い弾道抵抗性を提供するが、また、それらは、非常に硬くてかさばる。結果として、剛性の身体保護具衣服は、一般的に、可撓性の身体保護具衣服よりも快適ではない。結果的に、当分野において、軍関係者および警察関係者に効果的な保護を提供し、着用するのに快適であり、過剰な重量および／または嵩ばりに起因して動きやすさを著しく妨害することはない、弾道抵抗性衣服および他の物品に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[08]本発明は、銃弾による貫通に対する抵抗力の観点において、高い性能を提供する軽量の身体保護具ベストおよび他の物品の発見に関連している。代表的な物品として、ベストは、胸部プレートに関する硬質のまたは剛性の保護具と胸部プレートに接合された布帛に関する軟質のまたは可撓性の保護具の両方に対して最軽量の材料を有益に利用する。したがって、重量と性能の両方の観点において、ベストの性質は、軍事的用途および法執行任務用途において重要な利益を提供する。ベストに関する本発明の実施形態によれば、胸部プレートと布帛の両方が、複数の一方向に配向した繊維層を含む。これらの層の繊維（例えば、ポリエチレン繊維）は、少なくとも約７ｇ／デニールのテナシティーおよび少なくとも約１５０ｇ／デニールの初期引張係数を有する。これらの高性能の繊維は、樹脂マトリックスを伴うそれぞれのそれらの層構成体の中に保持されることが可能であり、好ましくは、比較的低い樹脂マトリックスの含有量で低弾性率樹脂を使用し、並み外れた弾道性能および柔軟性を提供する。胸部プレートの場合、繊維層は、剛性構造体を得るために成形されることが可能であり、一方、布帛の場合、繊維層は、可撓性構造体を得るために圧密化されることが可能である。したがって、様々な特性の弾道コンポーネントが、商業的に望まれるベストまたは他の物品の全体的な性能および重量の性質を実現するために複合される。
【０００９】
[09]有利には、ベストの重量、または、胸部プレートおよび布帛の複合重量は、一般的には約３ｋｇ（６．６ｌｂｓ）未満、典型的には約２．５ｋｇ（５．５ｌｂｓ）未満、および、多くの場合には約２ｋｇ（４．４ｌｂｓ）未満であることが可能である。そのようなベストは、少なくとも胸部プレートの領域において、一般的には少なくとも約１０００Ｊ（７４０ｆｔ−ｌｂ）、多くの場合には少なくとも約１５００Ｊ（１１１０ｆｔ−ｌｂ）（例えば、約１６００Ｊ（１１８０ｆｔ−ｌｂ）から約４０００Ｊ（２９５０ｆｔ−ｌｂ）の範囲）のエネルギーを有する銃弾に対して抵抗力があることが好ましい。
【００１０】
[10]これらの実施形態および他の実施形態、本発明の観点、ならびに、それらの関連の利点は、以下の詳細な説明から明らかである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[11]本発明は、弾道性能および全体重量の観点において、上記に説明された利点を有する身体保護具ベストおよび他の物品に関する。特定の実施形態によれば、代表的な身体保護具ベストは、剛性の胸部プレートと、胸部プレートに接合された可撓性の布帛の両方を含む。他の実施形態では、重量を追加し、または、その基本的で新規な性質を材料的に変更する、他の構造体（例えば、胸部プレートの表面に取り付けられた追加的なポリマーフィルム）がない場合、ベストは、まさにプレートおよび布帛から構成されることが可能であり、または、それらから本質的に構成されることが可能である。これらのいずれの実施形態でも、ベストまたは他の衣類物品の形態で、可撓性の布帛は、物理的取付けによって、または物理的取付けなしのいずれかによって、胸部プレートに接合される。用語「胸部プレート」および「プレート」は、具体的には、ベスト、シャツ、もしくはジャケット、または他の衣類物品の場合の胸部プレートを参照するために、本明細書で使用されており、プレートは、通常、使用者の胸の領域を占めるまたはカバーすることとなる。そうでない場合、これらの用語は、必ずしも胸の領域をカバーするとは限らない他の衣類物品、および他の衣類でない物品の中に組み込まれた剛性構造体を含むことを意味する。
【００１２】
[12]したがって、胸部プレート（または、プレート）は、典型的に、剛性の保護具の特徴を示しており、また、「硬質」保護具と称され、それは、（ｉ）相当量の応力が加えられたときに構造的剛性を維持し、（ｉｉ）崩壊することなく自立しているために十分な機械的強さを有するコンポーネントを指すものとして当分野で定義されてきた（例えば、米国特許第５，６９０，５２６号において）。胸部プレートと対照的に、布帛は、硬質保護具のこれらの特質を有さない、可撓性の保護具、または「軟質」保護具の特徴を示す。剛性の保護具および可撓性の保護具コンポーネントは、本明細書で記載されているベストおよび他の物品において管理されている別個の弾道抵抗／重量性質を有し、特に最も重要な領域において、軍関係者および警察関係者に高く評価される低い全体重量および快適性／柔軟性の性質を伴って、ハイレベルの保護を提供する。胸部プレートおよび布帛は、両方とも、例えば、樹脂マトリックスの中に、高テナシティーの、高い引張係数の繊維を有する繊維層を含むが、これらの材料から剛性のおよび可撓性のコンポーネントを形成することは、例えば、剛性の胸部プレートを形成するための成形、および、可撓性の布帛を形成するための圧密化など、異なる方法を使用することによって可能である。代表的な成形および圧密化技術が、以下に、より詳細に記載される。
【００１３】
高テナシティー繊維および繊維層
[13]上述のように、ベストの剛性の胸部プレートと可撓性の布帛の両方は、一方向に配向した複数の繊維層を含む。繊維層のそれぞれは、高テナシティーおよび高い引張係数を有する繊維を含む。本発明の目的のために、繊維は、細長い本体であり、その長さ寸法は、幅および厚さの横寸法よりも非常に大きい。したがって、繊維という用語は、規則的な断面または不規則な断面を有する、モノフィラメント、マルチフィラメント、リボン、ストリップ、ステープル、および、他の形態の細断繊維、切断繊維、または不連続繊維などを含む。用語「繊維」は、複数の任意の前述のもの、またはそれらの組み合わせを含む。ヤーンは、繊維またはフィラメントから構成された連続ストランドである。「層」は、強固に、または、柔軟に、三次元に湾曲することが可能な本体であるが、平面に置かれるならば、厚さ寸法よりも非常に大きい長さ寸法および幅寸法を有することとなる。
【００１４】
[14]本明細書で使用される場合、用語「高テナシティー繊維」は、約７ｇ／ｄと等しいかまたはそれよりも大きいテナシティーを有する繊維を意味する。好ましくは、これらの繊維は、ＡＳＴＭ  Ｄ２２５６によって測定した場合、少なくとも約１５０ｇ／ｄの初期引張係数、および、少なくとも約８Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する。本明細書で使用される場合、用語「初期引張係数」、「引張係数」、および「弾性率」は、ヤーンまたは繊維に関しては、ＡＳＴＭ  ２２５６によって測定した場合の弾性係数、および、エラストマーまたはマトリックス材料に関しては、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８によって測定した場合の弾性係数を意味する。好ましくは、高テナシティー繊維は、約１０ｇ／ｄに等しいかまたはそれよりも大きいテナシティー、より好ましくは、約１５ｇ／ｄに等しいかまたはそれよりも大きいテナシティー、さらにより好ましくは、約２０ｇ／ｄに等しいかまたはそれよりも大きいテナシティー、および、最も好ましくは、約３０ｇ／ｄに等しいかまたはそれよりも大きいテナシティーを有する。高テナシティーポリエチレン繊維に関して、好ましいテナシティーは、約２０〜約５５ｇ／ｄの範囲にわたる。胸部プレート（または、他の剛性のコンポーネント）と布帛（または、他の可撓性のコンポーネント）の両方の複数の繊維層の中で、好ましくは、少なくとも約５０重量％、より好ましくは、少なくとも約７５重量％の繊維は、高テナシティー繊維である。最も好ましくは、両方のコンポーネントの複数の繊維層の中の全ての繊維、または実質的に全ての繊維は、高テナシティー繊維である。
【００１５】
[15]この発明において有用な繊維の断面は、広範に変更されることが可能である。それらは、円形、扁平、または長方形の断面を有することが可能である。また、それらは、不規則な、または、規則的な多葉形の断面を有することも可能であり、多葉形の断面は、フィラメントの長さ方向軸線または長手方向軸線から突出する１つまたは複数の規則的な、または、不規則な葉を有するものである。繊維が、実質的に円形、扁平、または、長方形の断面であることがとりわけ好ましく、実質的に円形の断面であることが最も好ましい。本明細書で使用されている高テナシティー繊維などのような繊維のヤーンは、例えば、約５０〜約５０００デニール、より好ましくは、約２００〜約５０００デニール、さらにより好ましくは、約６５０〜約３０００デニール、および、最も好ましくは、約８００〜約１５００デニールなどのような、任意の適切なデニールであることが可能である。
【００１６】
[16]ポリオレフィン繊維またはアラミド繊維などのような高テナシティー繊維は、胸部プレート、および、ベストの布帛コンポーネントなどのような、剛性のおよび可撓性のコンポーネントの繊維層の中で使用されるものを代表する。ポリオレフィン繊維は、好ましくは、高テナシティーポリエチレン繊維および／または高テナシティーポリプロピレン繊維である。最も好ましくは、ポリオレフィン繊維は、高テナシティーポリエチレン繊維であり、伸び切り鎖ポリエチレン繊維、または、高配向の高分子量ポリエチレン繊維としても知られている。本明細書で有用なポリオレフィン繊維およびアラミド繊維は、既知であり、優れた弾道抵抗性を持つ。
【００１７】
[17]米国特許第４，４５７，９８５号は、高分子量ポリエチレン繊維および高分子量ポリプロピレン繊維について全体的に説明している。ポリエチレン繊維の場合、適切な繊維は、少なくとも約１５０，０００の重量平均分子量を有するポリエチレン繊維であり、好ましくは、少なくとも約１００万の重量平均分子量を有するポリエチレン繊維であり、さらに好ましくは、約２００万〜約５００万の重量平均分子量を有するポリエチレン繊維である。そのような高分子量ポリエチレン繊維は、例えば、米国特許第４，１３７，３９４号および米国特許第４，３５６，１３８号に記載されているように、溶液中で紡糸されることが可能である。または、繊維は、例えば、米国特許第４，４１３，１１０号、Ｇｅｒｍａｎ  Ｏｆｆ．第３，００４，６９９号、および英国特許第２０５１６６７号に記載されているように、溶液から紡糸されてゲル構造物を形成したフィラメントを含むことも可能である。代替的な実施形態では、ポリエチレン繊維は、例えば、米国特許第５，７０２，６５７号に記載されているように、圧延および延伸プロセスによって製造されることも可能である。本明細書で使用される場合、ポリエチレンという用語は、主鎖の炭素原子１００個当たり約５個の変性構造単位（ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ  ｕｎｉｔｓ）未満の少量の分岐もしくはコモノマーを含有し、そしてさらに、約５０重量％以下の１つまたは複数の高分子添加剤［例えば、アルケン−１−ポリマー（とりわけ、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン）、モノオレフィンを一次モノマーとして含有するコポリマー、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］、あるいは約５０重量％以下の１つまたは複数の低分子量添加剤（例えば、酸化防止剤、潤滑剤、紫外線スクリーニング剤、着色剤、および一般的に組み込まれる同様の物質）を含有する、主として線状のポリエチレン材料を意味する。
【００１８】
[18]高テナシティーポリエチレン繊維は、市販されており、Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ，ＵＳＡのＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．からＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）繊維の商標で販売されている。また、他の販売元からのポリエチレン繊維も使用されることが可能である。
【００１９】
[19]形成方法、延伸比および延伸温度、ならびに他の条件に応じて、これらの繊維に様々な特性が付与されることが可能である。ポリエチレン繊維のテナシティーは、とりわけ、少なくとも約７ｇ／ｄ、好ましくは、少なくとも約１５ｇ／ｄ、より好ましくは、少なくとも約３０ｇ／ｄ、さらにより好ましくは、少なくとも約３５ｇ／ｄ、および、最も好ましくは、少なくとも約４５ｇ／ｄである。同様に、ポリエチレン繊維の初期引張係数は、インストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）の引張試験機で測定された場合、好ましくは、少なくとも約３００ｇ／ｄ、より好ましくは、少なくとも約５００ｇ／ｄ、さらにより好ましくは、少なくとも約１，０００ｇ／ｄ、および、最も好ましくは、少なくとも約１，８００ｇ／ｄである。これらのテナシティーおよび初期引張係数に関する最高値は、一般的に、溶液成長法またはゲル紡糸法を用いることによってのみ得ることができる。フィラメントの多くは、それらを形成したポリマーの融点よりも高い融点を有する。したがって、例えば、約１５０，０００、約１００万、および、約２００万の分子量を有する高分子量ポリエチレンは、一般的に、バルクで１３８℃（２８０°Ｆ）の融点を有する。これらの材料から作製された高配向ポリエチレンフィラメントは、約７℃（１３°Ｆ）〜約１３℃（２３°Ｆ）高い融点を有する。したがって、融点のわずかな上昇は、バルクのポリマーと比較して、結晶の完全性、および、フィラメントのより高い結晶配向を反映する。
【００２０】
[20]同様に、少なくとも約２００，０００、好ましくは、少なくとも約１００万、および、より好ましくは、少なくとも約２００万の重量平均分子量を有する高配向の高分子量ポリプロピレン繊維が使用されることも可能である。そのような伸び切り鎖ポリプロピレンは、上記で参照された様々な参考文献で説明された技術によって、特に、米国特許第４，４１３，１１０号の技術によって、適度に配向したフィラメントに形成されることが可能である。ポリプロピレンは、ポリエチレンよりもかなり結晶性が低い材料であり、ペンダントメチル基を含有するため、ポリプロピレンで達成可能なテナシティーの値は、一般的に、ポリエチレンの場合のそれに対応する値よりも実質的に低い。したがって、ポリエチレン繊維の適切なテナシティーは、好ましくは、少なくとも約８ｇ／ｄ、より好ましくは、少なくとも約１１ｇ／ｄである。ポリプロピレンの初期引張係数は、好ましくは、少なくとも約１６０ｇ／ｄ、より好ましくは、少なくとも約２００ｇ／ｄである。一般的に、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℃（３３４°Ｆ）、より好ましくは、少なくとも１７０℃（３３８°Ｆ）の主融点を有するように、配向プロセスによって数度上昇させられる。上述のパラメーター（弾性率およびテナシティー）に関する好ましい範囲と共に少なくとも約２００，０００の重量平均分子量を有する繊維を用いることによって、最終製品に有利に改善された性能を提供することができる。
【００２１】
[21]アラミド繊維の場合、芳香族ポリアミドから形成された適切な繊維が、米国特許第３，６７１，５４２号（これは、アラミド繊維の教示に関して、参照により本明細書に援用される）において記載されている。好ましいアラミド繊維は、少なくとも約２０ｇ／ｄのテナシティー、少なくとも約４００ｇ／ｄの初期引張係数、および、少なくとも約８Ｊ／ｇの破断エネルギーを有し、とりわけ好ましいアラミド繊維は、少なくとも約２０ｇ／ｄのテナシティー、および、少なくとも約２０Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する。最も好ましいアラミド繊維は、少なくとも約２８ｇ／ｄのテナシティー、少なくとも約１０００ｇ／ｄの弾性率、および、少なくとも約３０Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する。例えば、防弾性の複合材料の形成において、中程度に高い弾性率およびテナシティー値を有するポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）フィラメントがとりわけ有用である。例としては、ＤｕＰｏｎｔ製のＫＥＶＬＡＲ（登録商標）２９、ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）１２９、および、ＫＭ２（４００、６４０、および８４０デニールのものが利用可能）、ならびに、帝人製のＴＷＡＲＯＮ（登録商標）繊維のタイプ１０００と２０００（１０００デニールを有する）、Ｋｏｌｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．製のＨＥＲＡＣＲＯＮ（登録商標）繊維、ならびに、初期引張係数およびテナシティーの値として、それぞれ約１２５０ｇ／ｄおよび３２ｇ／ｄを有する、ＲＵＳＡＲ（商標）、ＡＲＴＥＣ（商標）、ＡＲＭＯＳ（商標）、およびＳＶＭ（商標）などのような、ロシアのＫａｍｅｎｓｋ  Ｖｏｌｏｋｎｏ  ＪＳＣおよびＪＳＣ  Ｃｈｉｍ  Ｖｏｌｏｋｎｏによって商業的に製造されている多くの繊維が挙げられる。他の例として、ｄｕ  Ｐｏｎｔ製のＫＥＶＬＡＲ（登録商標）１２９およびＫＭ２、ならびに、帝人製のＴＷＡＲＯＮ（登録商標）Ｔ２０００が挙げられる。他の製造業者製のアラミド繊維も、この発明で使用されることが可能である。また、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）のコポリマー［例えば、コ−ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド）］も適切であり得る。また、ＮＯＭＥＸ（登録商標）という商標名でＤｕＰｏｎｔから販売されているポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維も有用である。また、様々な供給業者製のアラミド繊維も使用されることが可能である。
【００２２】
一方向に配向した繊維プライ
[22]使用される高テナシティー繊維（上述の任意のポリオレフィンおよび／またはアラミド繊維を含む）のタイプにかかわらず、本明細書で記載されるベストの剛性の胸部プレートと可撓性の布帛の両方の繊維層が、一方向に配向した繊維のプライの中などのような、不織布帛の中に組み込まれている。この場合、一方向に配向した繊維の層またはプライは、好ましくは、クロスプライ構成で使用され、クロスプライ構成では、繊維のうちの１つの層が、一方向に延在し、繊維の第２の層が、第１の繊維から９０°の方向に延在する。個々のプライが、一方向に配向した繊維である場合、次に続くプライは、好ましくは、例えば、０°／９０°、０°／９０°／０°／９０°、もしくは０°／４５°／９０°／４５°／０°の角度で、または他の角度で互いに回転させられている。好ましい実施形態では、胸部プレートと布帛の両方の複数の繊維層は、一方向に配向した繊維のクロスプライ構成をしており、隣接する繊維の層は、互いに９０°の方向に延在している。
【００２３】
[23]ベストの剛性のコンポーネント（例えば、胸部プレート）もしくは可撓性のコンポーネント（例えば、布帛）、または他の物品の中で使用される繊維層の数は、所望の性能および所望の重量に応じて、広範に変更されることが可能である。例えば、層の数は、一般的に、約２〜約１００層の範囲、多くの場合、約２〜約１０層の範囲にわたることが可能である。より具体的な実施形態では、プレートおよび布帛は、それぞれ、約２〜約８個の繊維層を含み、多くの場合、約２〜約４個の繊維層を含む。繊維層は、任意の適切な厚さであることが可能であり、複数の繊維層のそれぞれの層の厚さは、同じであるか、または変更されることが可能である。同様に、プレートおよび／または布帛の複数の繊維層のそれぞれの層の面密度は、広範に変更されることが可能であるが、これらは、通常、ベストまたは他の物品の全体重量が、着用者または使用者の保護と快適性の両方に関して許容範囲内にあるように選ばれる。他の実施形態によれば、本明細書で記載されているような身体保護具ベストは、国立司法省研究所（ＮＩＪ）の特定の脅威レベル、例えば、ＮＩＪ脅威レベルＩＩＩＡを満たすために要求される多数のプライ／層を有することが可能である。
【００２４】
樹脂マトリックス
[24]剛性の胸部プレートおよび可撓性の接合された布帛（例えば、高テナシティーの、高い引張係数のポリエチレン繊維、または、高テナシティーの、高い引張係数のアラミド繊維）の繊維層（または、繊維プライ）の高テナシティーの、高い引張係数の繊維は、樹脂マトリックスの中にあることが可能である。繊維のための樹脂マトリックスは、プレートの中のプライの中にあっても、または、布帛の中のプライの中にあっても、多種多様のエラストマー樹脂および所望の性質を有する他の樹脂から形成されることが可能である。エラストマーなどのような低弾性率樹脂は、そのような樹脂マトリックスの中で使用され、そのような樹脂マトリックスは、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８で測定された場合、最大で約４１．４ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ）の初期引張係数（弾性係数）を持つ。他の実施形態では、樹脂は、最大で約１６．５ＭＰａ（２，４００ｐｓｉ）、最大で約８．２３ＭＰａ（１，２００ｐｓｉ）、または、最大で約３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉ）の初期引張係数を有する。樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、好ましくは、最大で約０°Ｃ（３２°Ｆ）、より好ましくは、最大で約−４０°Ｃ（−４０°Ｆ）、および、最も好ましくは、最大で約−５０°Ｃ（−５８°Ｆ）である。また、樹脂は、好ましくは、少なくとも約５０％、より好ましくは、少なくとも約１００％、および、最も好ましくは、少なくとも約３００％の破断点伸びを有する。樹脂は、硬化されたとき、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８によって測定された場合、少なくとも約１０６ｐｓｉ（６８９５ＭＰａ）などのような高い引張係数を有するように選択されることが可能である。そのような樹脂の例は、例えば、米国特許第６，６４２，１５９号において記載されている。樹脂は、典型的には、熱可塑性の性質であるが、熱硬化性材料も有用である。
【００２５】
[25]布帛の繊維層のいずれかの中の樹脂マトリックス材料と繊維との比率は、（１つまたは複数の）繊維および樹脂マトリックスの具体的な選定に応じて、広範に変更されることが可能である。樹脂マトリックスは、約０重量％（すなわち、樹脂がない）〜約９８重量％含まれることが好ましく、より好ましくは、約５重量％〜約９５重量％含まれる。好ましい実施形態によれば、樹脂マトリックスは、特に、低弾性率を有する１つまたは複数の樹脂を含むとき、またはそれから構成されるとき、比較的低い比率で使用されることが可能であり、例えば、プレートと布帛の両方の繊維層が、それぞれ、プレート（すなわち、プレートの繊維および樹脂マトリックスの全体重量）および布帛（すなわち、布帛の繊維および樹脂マトリックスの全体重量）の約１０重量％〜約４０重量％、多くの場合、約１５重量％〜約２５重量％の量で存在する樹脂マトリックスの中に存在するようになっている。低弾性率樹脂をより低い量で使用することは、ベストまたは他の物品の柔軟性と性能の両方を有利に改善する。
【００２６】
[26]多種多様の樹脂が、樹脂マトリックスの中で利用されることが可能であり、それには、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ブレンド樹脂、およびハイブリッド樹脂が含まれる。低弾性率樹脂の代表的な例には、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、熱可塑性ポリウレタン、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（フタル酸ジオクチルまたはその他の既知の可塑剤を使用）、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−コ−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、熱可塑性エラストマー、および、エチレンのコポリマーが含まれる。熱硬化性樹脂の例には、メチルエチルケトン、アセトン、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサン、エチルアセトン、およびそれらの組み合わせなどのような炭素−炭素飽和溶媒中で可溶性のものが含まれる。熱硬化性樹脂の中では、ビニルエステル、スチレンブタジエンブロックコポリマー、フタル酸ジアリル、フェノールホルムアルデヒドなどのようなフェノール樹脂、ポリビニルブチラール、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、および、それらの混合物などが挙げられる。上述の米国特許第６，６４２，１５９号において開示されているそれらの樹脂が含まれる。好ましい熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹脂、およびポリエステル樹脂、ならびに、それらの混合物が含まれる。ポリエチレン繊維布帛にとって好ましい熱硬化性樹脂には、少なくとも１種のビニルエステル、フタル酸ジアリルが含まれ、さらに、随意的に、ビニルエステル樹脂を硬化するための触媒が含まれる。
【００２７】
[27]１つの好ましい樹脂の群は、熱可塑性ポリウレタン樹脂である。樹脂マトリックスにとってエラストマー材料の好ましい群には、共役ジエンおよびビニル芳香族コポリマーのブロックコポリマーが含まれる。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。ポリイソプレンを取り込んだブロックコポリマーが水素化されて、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が生産されることが可能である。このようなポリマーは、Ｒ−（ＢＡ）ｘ型（ｘ＝３〜１５０）の単純なトリブロックコポリマーであることが可能である。ここで、Ａは、ポリビニル芳香族モノマー由来のブロックであり、Ｂは、共役ジエンエラストマー由来のブロックである。好ましい樹脂マトリックスは、イソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマーであり、Ｋｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ＬＬＣより入手可能なＫｒａｔｏｎ（登録商標）Ｄ１１０７イソプレン−スチレン−イソプレンブロックコポリマーなどのようなものである。本明細書で有用な別の樹脂マトリックスは、熱可塑性ポリウレタンであり、水中のポリウレタン樹脂のコポリマー混合物などのようなものである。
【００２８】
[28]プレートおよび／または布帛の繊維層の上に配設されることが可能な樹脂マトリックスのタイプには、水および有機溶媒による溶解、浸透、および／または蒸散に対して抵抗力を有するニトリルゴムポリマーが含まれる。そのようなニトリルゴムポリマーは、例えば、米国特許出願公開第２００９／０１６３１０５号（これは、これらのポリマーの教示に関して、参照により本明細書に援用される）において記載されている。したがって、特定の実施形態によれば、本明細書で記載されている複合材料は、胸部プレートおよび／または布帛の繊維層の高テナシティー繊維の上に配設されたニトリルゴムポリマーを含む。好ましい実施形態では、ニトリルゴムポリマーは、これらのコンポーネントのいずれかの中に、樹脂マトリックスおよび繊維の総合重量の約２％〜約５０％の量で存在する。
【００２９】
樹脂マトリックスのコーティング／含浸
[29]代表的な実施形態によれば、胸部プレートの一方向に配向した繊維の複数の繊維層のそれぞれは、成形の前に樹脂マトリックスでコーティングまたは含浸される。そのうえ、布帛の繊維は、同様に、圧密化の前に、上述のように、樹脂マトリックスでコーティングまたは含浸される。したがって、胸部プレートまたは布帛の繊維層は、最初に繊維ネットワークを構築し、次いで、ネットワークをマトリックス複合材料でコーティングすることによって形成されることが可能である。本明細書で使用される場合、用語「コーティング」は、繊維のネットワークを参照するために広義に用いられ、個々の繊維がいずれも、繊維を取り囲むマトリックス組成物の連続した層を有するか、または、繊維の表面にマトリックス組成物の不連続の層を有する状態である。前者の場合、繊維が完全にマトリックス組成物の中に埋め込まれた状態であると言える。コーティングおよび含浸という用語は、本明細書において同義的に用いられる。
【００３０】
[30]樹脂マトリックス組成物は、溶液、分散液、またはエマルジョンなどのような任意の適切な態様で、胸部プレートまたは布帛のいずれかの繊維または繊維層の上に付与されることが可能である。全ての場合に、次いで、結果として生じたマトリックスコーティングされた繊維ネットワークは、通常、乾燥させられる。樹脂マトリックスの溶液、分散液、またはエマルジョンは、フィラメントの上にスプレーされることが可能である。代替的に、繊維は、浸漬することによって、または、ロールコーターなどによって、水溶液、分散液、またはエマルジョンでコーティングされることが可能である。コーティングの後、次いで、結果として生じたコーティングされた繊維ネットワークは、乾燥させるためにオーブンを通過させられ、オーブンの中で、コーティングされた繊維は、マトリックス樹脂組成物の中の水分またはその他の液体を蒸発させるのに十分な熱にさらされることが可能である。乾燥され、コーティングされた繊維ネットワークは、次いで、キャリアウェブの上に設置されることが可能であり、キャリアウェブは、紙またはフィルム基材であることが可能である。別な方法では、繊維は、樹脂マトリックスでコーティングする前に、最初にキャリアウェブの上に設置される。いずれの場合でも、基材、および、１つまたは複数の繊維層を含むコーティングされた繊維ネットワークは、次いで、既知の態様で、連続ロールに巻き取られることが可能である。
【００３１】
[31]別な方法では、高テナシティーの、高い引張係数繊維フィラメントのヤーンの束は、クリールから供給されることが可能であり、一方向に配向した繊維ネットワークをマトリックス材料でコーティングする前に、ガイドおよび１つまたは複数のスプレッダーバーを通してコリメーティングコーム（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｃｏｍｂ）の中に導入される。コリメーティングコームは、フィラメントを、実質的に一方向に、および、実質的に同じ平面に整列させる。
【００３２】
成形／圧密化
[32]ベストまたは他の物品の剛性のプレートまたは可撓性の布帛コンポーネントに関して使用される繊維層（随意的に、上述のようなコーティングされた繊維質のネットワークを形成するために樹脂マトリックスでコーティング／含浸されている）は、成形または圧密化される。とりわけ、繊維層は、（随意的に、コーティングされたおよび／または積層された繊維ネットワークの準備された「プリプレグ」とともに）成形または圧密化された胸部プレートおよび布帛コンポーネントを形成するために組み合わせられる。圧密化は、乾燥、冷却、加熱、加圧、または、それらの組み合わせによって、生じることが可能である。代表的な圧密化方法には、圧密化を実施するための温度と圧力の両方を提供するために加熱されたニップロールを使用することが含まれる。
【００３３】
[33]成形技術および圧密化技術は、類似しているが、それぞれのプロセスは、また、いくつかの点で異なっている。とりわけ、成形は、バッチプロセスであり、圧密化は、連続プロセスである。さらに、成形は、典型的に、相対的にフラットなコンポーネントを形成するときはマッチ−ダイモールド、その他の場合には、造形モールドなどのような、モールドを使用することが必要である。しかし、成形は、必ずしも、典型的に圧密化で作製されるような平面的な製品を生じるとは限らない。通常、圧密化は、本明細書で記載されているベストに使用される布帛などのような、可撓性のまたは軟質の防護具を製造するために、フラットベッドラミネーターやカレンダーニップセットの中で、あるいは湿式ラミネーションとして実施される。成形は、典型的に、これらのベストで使用される胸部プレートなどのような、剛性のまたは硬質の防護具の製造のために用意される。剛性の物品を形成するための成形技術は、例えば、米国特許第４，６２３，５７４号、米国特許第４，６５０，７１０号、米国特許第４，７４８，０６４号、米国特許第５，５５２，２０８号、米国特許第５，５８７，２３０号、米国特許第６，６４２，１５９号、米国特許第６，８４１，４９２号、および、米国特許第６，８４６，７５８号に記載されている。
【００３４】
[34]したがって、成形または圧密化は、プレートもしくは布帛の個々の繊維層を、または別な方法では、これらの層のコーティングされたもしくは含浸されたプリプレグを、一枚一枚積み重ねることによって、その後、加熱および加圧下でそれらを一緒に結合させて構造物全体を熱設定することによって実現されることが可能であり、マトリックス材料に任意の残っているボイド空間を流れさせて塞がせる。上述のように、プレートと布帛の両方の個々の繊維層は、好ましくは、優れた弾道抵抗を実現するためにクロスプライされ、１つの層の繊維整列方向は、他の層の繊維整列方向に対してある角度で回転させられているようになっている（すなわち、層同士は、平行でない）。例えば、好ましい構造体は、一緒に位置付けられた２つの繊維層を有しており、１つの層の繊維長手方向が、他の層の繊維長手方向に対して垂直（９０°の方向に延在する）になっている。
【００３５】
[35]繊維層を成形または圧密化するための適切な結合は、約９３°Ｃ（２００°Ｆ）から約１７７°Ｃ（３５０°Ｆ）の温度、より好ましくは、約９３°Ｃ（２００°Ｆ）から約１４９°Ｃ（３００°Ｆ）の温度で実現されることが可能であり、ならびに、最も好ましくは、約９３°Ｃ（２００°Ｆ）から約１２１°Ｃ（２５０°Ｆ）の温度、および、より高い圧力が使用されることも可能であるが、約１７２ｋＰａ（２５ｐｓｉ）から約３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉ）の圧力で実現されることが可能である。成形または圧密化は、オートクレーブの中で行われることが可能である。典型的な真空バッグ成形作業では、繊維層および樹脂マトリックスのレイアップをシール可能なバッグに移し、バッグの中身に真空が付与され、それによって、オートクレーブ環境とバッグ環境との間に１つの追加的な大気の圧力差が引き起こされる。真空下のバッグが、典型的に、例えば、約９３°Ｃ（２００°Ｆ）から約１７７°Ｃ（３５０°Ｆ）の代表的な温度で、約３４５ｋＰａ（５０ｐｓｉ）から約２．１ＭＰａ（３００ｐｓｉ）のオートクレーブ圧力で、オートクレーブの中で加熱され、続いて室温まで冷却される。
【００３６】
[36]加熱するとき、樹脂マトリックスは、完全に融解することなく、粘着しまたは流れるようにさせられることが可能である。しかし、一般的に、樹脂マトリックスが融解させられる場合、複合材料を形成するために比較的小さい圧力しか必要とされないが、一方、樹脂マトリックスが粘着するところまで加熱されるのみである場合、より大きな圧力が典型的には必要とされる。成形および圧密化の温度および圧力が保持される時間は、一般的に約１０秒から約２４時間、典型的には約５分から約３時間、および、多くの場合約１０分から約２時間に変化する。しかし、成形および圧密化の温度、圧力、および時間は、一般的に、樹脂マトリックスの（１つまたは複数の）含有量および（１つまたは複数の）タイプ、ならびに、（１つまたは複数の）繊維の（１つまたは複数の）含有量および（１つまたは複数の）タイプに依存する。
【００３７】
[37]したがって、プレートおよび布帛の成形または圧密化された層状複合材料は、使用される高テナシティー繊維層の繊維層当たり約２５μｍ（０．９８ｍｉｌ）から約５００μｍ（２０ｍｉｌ）の厚さを有することが好ましく、より好ましくは、繊維層当たり約７５μｍ（３．０ｍｉｌ）から約３８５μｍ（１５ｍｉｌ）の厚さを有し、および、最も好ましくは、繊維層当たり約１２５μｍ（４．９ｍｉｌ）から約２５５μｍ（１０ｍｉｌ）の厚さを有する。このような厚さが好ましいが、他の層の厚さが、フィルムの厚みは特定の要求を満たすように製造されることが可能であり、さらに、他の層の厚さも、本発明の範囲内にあることが理解されるべきである。
【００３８】
[38]それぞれの層の面密度は、好ましくは、約０．０３４ｋｇ／ｍ２（０．００７０ｌｂ／ｆｔ２）から約３．１ｋｇ／ｍ２（０．６３ｌｂ／ｆｔ２）、より好ましくは、約０．１７ｋｇ／ｍ２（０．０３５ｌｂ／ｆｔ２）から約２．２ｋｇ／ｍ２（０．４５ｌｂ／ｆｔ２）、および、最も好ましくは、約０．１７ｋｇ／ｍ２（０．０３５ｌｂ／ｆｔ２）から約０．８５ｋｇ／ｍ２（０．１７ｌｂ／ｆｔ２）の範囲にわたることが可能である。胸部プレートおよび布帛の繊維層のそれぞれの厚さおよび面密度は、同じであることが可能であり、または、異なることが可能である。
【００３９】
身体保護具ベストおよび他の物品の形成
[39]成形または圧密化を使用して、プレートおよび布帛の層状複合材料を形成した後、これらのコンポーネントを接合することによって、それらは、ベストまたは他の物品へ形成されることが可能である。用語「接合する」は、物理的に取り付けること、および、物理的に取り付けることなく連結または並置することを含む。プレートと布帛との間の物理的取付けは、例えば、接着剤（例えば、ポリサルファイド、エポキシ、フェノール、エラストマーなど）によって、または、機械的留め具（例えば、ステッチ、ステープル、リベット、ボルト、ねじなど）によって、または、それらの組み合わせによって実現されることが可能である。物理的取付けがないときは、布帛は、結合されていない連結または並置を使用して、例えば、戦略的に配置された布帛のポケットの中に、胸部プレートを取り外し可能な態様で挿入することによって、プレートと接合されることが可能である。これは、適度の保護だけが必要とされる用途では、ベストが胸部プレートなしで使用されることを可能にし、一方、同様に構成されたポケットを有する衣服、または、衣類でない物品と共に胸部プレートを使用することも可能にする。ベストの範囲の一部分だけに、例えば、胸部プレートによって提供される剛性の保護具を使用することによって、最も高度な弾道保護を受けるベストの位置とベストの全体重量の両方を制御することができる。胸部プレートおよび布帛を接合するために物理的でない取付けを使用する別の代表的な実施形態では、布帛の一部分は、（例えば、胸部プレートを所定の位置に維持するための引張力と共に）胸部プレートの周りに巻き付けられることが可能である。別な方法では、例えば、巻き付けられた布帛の部分を胸部プレートに縫い付けることによって、物理的取付けと物理的でない取付けの両方が、使用されることが可能である。
【００４０】
[40]プレートおよび布帛が、物理的な態様で、または物理的でない態様で接合されるかどうかにかかわらず、布帛は、好ましくは、プレートの少なくとも１つの面を覆い、またはカバーしており、ベストまたは他の物品が着用されると、それは、目に見えないようになっている。プレートの面は、おおよそ平面構造の表面（例えば、前面および後面）のことを指しており、例えば、より低い表面領域を有する４つの表面に対して高い表面領域を有する。したがって、ベストまたは他の衣類物品が着用されると、反対側面は、使用者の方へ向けられ、また、使用者から離れる方向へ向けられる。多くの場合、上述のように、例えば、胸部プレートが布帛のポケットの中に完全に挿入されると、布帛は、胸部プレートの両面をカバーすることが可能である。この場合、布帛（それ自身が、かなりの弾道保護を提供する）は、胸部プレートと使用者との間に配設されるのに加えて、入って来る発射体（例えば、銃弾または爆弾破片）と胸部プレートとの間に配設され、それによって、胸部プレートの前後両方の保護を提供する。
【００４１】
身体保護具ベストおよび他の物品の特性
[41]本開示を通して、身体保護具ベストは、衣類の例示的な物品としての役割を果たしているが、本明細書で記載されている胸部プレートおよび布帛コンポーネントは、他の物品（例えば、保護シールド、ブランケット、およびパネルなど）に広く適用可能であり、とりわけ、シャツ、ジャケット、パンツ、および帽子などのような衣類物品に広く適用可能であり、それらは、それぞれ、同様に、プレートおよび布帛の剛性のおよび可撓性の構造体を利用することが可能であることが容易に認識されるであろう。
【００４２】
[42]本明細書で記載されているプレートおよび布帛コンポーネントを含む、ベストおよび他の物品（例えば、衣類物品）は、良好な柔軟性および快適性を有し、優れた弾道保護および破片抵抗を伴う。小さく先の鋭い発射体は、繊維を破断することなく、繊維を横方向に変位させることによって、保護具を貫通することが可能である。この場合、貫通抵抗は、どの程度容易に繊維が押し退けられることが可能であるかに依存し、したがって、繊維ネットワークの性質に依存する。繊維層を含む物品の弾道抵抗または破片抵抗における重要な要因は、クロスプライの繊維層のクロスオーバーの周期性、繊維のデニール、繊維と繊維との摩擦、樹脂マトリックスの性質、層間の結合強さなどである。性能の観点から、ベストおよび他の物品は、軍事的用途、法執行任務用途、および、使用者の高度の保護が必要とされる他の用途にとって、多数の望ましい特性を有する。これらの特性は、上述のように、（少なくとも胸部プレートの領域の）貫通抵抗値、および全体重量を含む。
【００４３】
[43]ベストまたは他の物品の全体の厚さは、プレートの領域でも、有利には、約１２ｍｍ（０．４７ｉｎ）（例えば、約４ｍｍ（０．１６ｉｎ）から約１２ｍｍ（０．４７ｉｎ）の範囲）未満であり、通常、約１０ｍｍ（０．３９ｉｎ）（例えば、約４ｍｍ（０．１６ｉｎ）から約１０ｍｍ（０．３９ｉｎ）の範囲）未満である。布帛とプレートの両方を複合した全体面密度（例えば、胸部プレートの領域のベストの面密度）は、有利には、約３９．２ｋｇ／ｍ２（８ｌｂ／ｆｔ２）（例えば、約２．４４ｋｇ／ｍ２（０．５ｌｂ／ｆｔ２）から約２９．３ｋｇ／ｍ２（６ｌｂ／ｆｔ２）の範囲）未満であり、典型的には、約２９．３ｋｇ／ｍ２（６ｌｂ／ｆｔ２）（例えば、約４．８９ｋｇ／ｍ２（１ｌｂ／ｆｔ２）から約２９．３ｋｇ／ｍ２（６ｌｂ／ｆｔ２）の範囲）未満であり、および、多くの場合、約２４．４ｋｇ／ｍ２（５ｌｂ／ｆｔ２）（例えば、約９．７７ｋｇ／ｍ２（２ｌｂ／ｆｔ２）から約２４．４ｋｇ／ｍ２（５ｌｂ／ｆｔ２）の範囲）未満である。
【００４４】
[44]好ましい実施形態によれば、上記に説明された高い貫通抵抗および全体重量の性質を有する代表的なベストは、（ａ）複数の一方向に配向した繊維層を含む剛性の保護具胸部プレートであって、複数の一方向に配向した繊維層は、少なくとも約７ｇ／デニールのテナシティーおよび少なくとも約１５０ｇ／デニールの引張係数を有するポリエチレン繊維を含み、胸部プレートの繊維層は、最大で約２７．６ＭＰａ（４，０００ｐｓｉ）の引張係数を有する樹脂マトリックスの中にあり、胸部プレートの隣接する繊維層は、互いに９０°の方向に延在しており、胸部プレートの複数の繊維層は、成形されている、胸部プレートを含み、さらに、（ｂ）可撓性の布帛であって、布帛は、（例えば、布帛のポケットの中に）胸部プレートを包含し、複数の一方向に配向した繊維層を含み、複数の一方向に配向した繊維層は、少なくとも約７ｇ／デニールのテナシティーおよび少なくとも約１５０ｇ／デニールの引張係数を有するポリエチレン繊維を含み、布帛の繊維層は、最大で約２７．６ＭＰａ（４，０００ｐｓｉ）の引張係数を有する樹脂マトリックスの中にあり、布帛の隣接する繊維層は、互いに９０°の方向に延在しており、布帛の複数の繊維層は、圧密化されている、布帛も含む。
【００４５】
[45]したがって、この代表的な実施形態では、胸部プレートおよび布帛コンポーネントは、両方とも、一方向に配向した繊維のクロスプライ構成体の中に複数の高テナシティー繊維層を含み、隣接する繊維の層は、互いに９０°の方向に延在している。したがって、好ましい実施形態によれば、これらのコンポーネントは、ＳＰＥＣＴＲＡ  ＳＨＩＥＬＤ（登録商標）を含むことが可能であり、ＳＰＥＣＴＲＡ  ＳＨＩＥＬＤ（登録商標）は、上述のように、２〜４層の一方向に配向したＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）繊維を有し、隣接する層は、互いに９０°にクロスプライされている。
【００４６】
[46]本発明の全体的な観点は、剛性のおよび可撓性のコンポーネント（例えば、剛性の胸部プレートおよび可撓性の布帛）の両方を有する、軽量で高性能のベストおよび他の物品に関連している。本開示から得た知識によって、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、これらのベストおよび他の物品、ならびに、それらを作製する方法に、様々な変更がなされることが可能であることを認識するであろう。したがって、本明細書で記載されている主題は、本発明およびその関連する利点の代表的なものであって、添付の特許請求の範囲に規定されているような本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【国際調査報告】
2013538326.tif 000002
2013538326.tif 000003
2013538326.tif 000004