(57)【要約】  本発明は、各単層が少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度および少なくとも４０ＧＰａの引張弾性率を有する繊維ならびにバインダーの繊維ネットワークを含有する、少なくとも２つの単層と、その外面の少なくとも１つ上の分離フィルムとを含む予備成形シートであって、分離フィルムが１〜５ｇ／ｍ２の面密度を有することを特徴とするシートに関する。この予備成形シートで、ある一定の重量で実質的により高い防弾レベルを提供するアセンブリおよび物品を得ることができる。本発明はさらに、少なくとも２つのかかるシートのアセンブリにおよび前記アセンブリを含む可撓性防弾性物品に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
各単層が少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度および少なくとも４０ＧＰａの引張弾性率を有する繊維ならびにバインダーの繊維ネットワークを含有する、少なくとも２つの単層と、その外面の少なくとも１つ上の分離フィルムとを含む予備成形シートであって、
前記分離フィルムが１〜５ｇ／ｍ２の面密度を有することを特徴とするシート。
【請求項２】
各単層中の繊維方向が隣接単層中の繊維方向に対して回転された状態で、各単層が少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度および少なくとも４０ＧＰａの引張弾性率を有する一方向に配向した繊維、ならびにバインダーを含有する、少なくとも２つの単層と、その外面の少なくとも１つ上の分離フィルムとを含む予備成形シートであって、
前記分離フィルムが１〜５ｇ／ｍ２の面密度を有することを特徴とするシート。
【請求項３】
その外面の両方上に分離フィルム付きの請求項１または２に記載の予備成形シート。
【請求項４】
前記繊維が高性能ポリエチレン繊維を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の予備成形シート。
【請求項５】
前記バインダーが本質的に熱可塑性エラストマーからなり、そして約４０ＭＰａ未満の引張弾性率を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の予備成形シート。
【請求項６】
前記分離フィルムがポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルまたはポリカーボネートから製造される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の予備成形シート。
【請求項７】
前記分離フィルムが二軸延伸フィルムである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の予備成形シート。
【請求項８】
前記分離フィルムが２〜４ｇ／ｍ２の面密度を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の予備成形シート。
【請求項９】
前記分離フィルムが少なくとも１５０Ｎ／ｍの強度係数を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の予備成形シート。
【請求項１０】
少なくとも２つの一方向に配向した繊維の単層を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の予備成形シート。
【請求項１１】
互いに連結されていない、少なくとも２つの請求項１〜１０のいずれか一項に記載の予備成形シートのアセンブリ。
【請求項１２】
少なくとも１つの請求項１１に記載のアセンブリを含む可撓性防弾性物品であって、前記可撓性防弾性物品が、各単層中の繊維方向が隣接単層中の繊維方向に対して回転された状態で、各単層が少なくとも１．２ＧＰａの引張強度を有する一方向に配向した高性能繊維を含む、少なくとも２つの単層と、予備成形シートの外面の１つ上の少なくとも１つの分離フィルムとを含有する複数の予備成形シートを含有するアセンブリであって、少なくとも２．４ｋｇ／ｍ２の面密度およびスタナグ（Ｓｔａｎａｇ）２９２０に基づく試験手順に従って９×１９ｍｍＦＭＪパラベラム（Ｐａｒａｂｅｌｌｕｍ）弾に対して測定した際に少なくとも３００Ｊ・ｍ２／ｋｇの比エネルギー吸収を有するアセンブリを含む可撓性防弾性物品。
【請求項１３】
前記一方向に配向した高性能繊維が高性能ポリエチレン繊維である、請求項１３に記載の可撓性防弾性物品。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は予備成形シートに、少なくとも２つのシートのアセンブリに、および前記アセンブリを含む可撓性防弾性物品に関する。予備成形シートは、各単層が少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度および少なくとも４０ＧＰａの引張弾性率を有する繊維ならびに好ましくはバインダーの繊維ネットワークを含有する、少なくとも２つの単層と、その外面の少なくとも１つ上の分離フィルムとを含む。
【０００２】
好ましい実施形態では、本発明は予備成形シートに、少なくとも２つのシートのアセンブリに、および前記アセンブリを含む可撓性防弾性物品であって、この実施形態での予備成形シートは、各単層中の繊維方向が隣接単層中の繊維方向に対して回転された状態で、各単層が少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度および少なくとも４０ＧＰａの引張弾性率を有する一方向に配向した繊維ならびにバインダーを含有する、少なくとも２つの単層と、その外面の少なくとも１つ上の分離フィルムとを含む防弾性物品に関する。
【０００３】
予備成形シートはＥＰ  ０９０７５０４  Ａ１号明細書から公知である。この参考文献は、４単層を交差するように積み重ねてスタックを得る工程と、線状低密度ポリエチレンから製造された分離フィルムを被着させる工程と、その後スタックを圧力下に高温で一体化させる工程とによって製造された複合層（または予備成形シート）を記載している。一方向に配向した繊維を含有する単層は、糸巻きフレームからコームを越えて導かれる１６８０デシテックスの繊度を有するアラミド繊維で、それらをバインダーまたはマトリックス材料としてのポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマーの水性分散系で湿らせることによって製造された。可撓性防弾性成形品は、前記複合層の幾つかの非連結スタックであって、角を縫い合わせることによって安定化されているスタックから製造された。
【０００４】
先行技術から公知の予備成形シートの欠点は、防弾レベルについての尺度である、前記シートを含む防弾性物品のエネルギー吸収と防弾性物品の重量との比が好ましくないことである。この比は一般に、面質量（一般に、面密度（ＡＤ）と呼ばれる）当たり吸収されるエネルギーである比エネルギー吸収（ＳＥＡ）として表される。これは、比較的防弾性の物品がある一定の所望の保護レベルを達成する必要があることを示唆する。一方、防弾性物品が低い重量を有する場合、物品は弾道衝突に対して比較的低い保護レベルを提供する。多数の用途向けに、ある一定の最小保護レベルと併せて防弾性物品の可能な限り低い重量は非常に重要である。これは、例えば防弾チョッキのような、衣類および防身具などの、例えば、個人保護の分野で、さらに、例えば、車両での用途向けに当てはまる。
【０００５】
このように、ある一定重量の物品でより高い保護レベルを提供する防弾性物品の製造を可能にする予備成形シートに対する、あるいはまた物品のある一定の保護レベルでより低い重量の防弾性物品の製造を可能にする予備成形シートが業界で絶えず求められている。
【０００６】
本発明によれば、これは、分離フィルムが１〜５ｇ／ｍ２の面密度を有し、それによって分離フィルムが好ましくは自立フィルムである、予備成形シートによって提供される。本出願での自立フィルムは、例えば支持層などの支持手段を用いずに取り扱うことができるフィルムを意味する。
【０００７】
本発明による予備成形シートで、実質的により高い保護レベルは、ある一定重量のシートのアセンブリまたは本発明によるシートのアセンブリを含む防弾性物品で得ることができる。さらなる利点は、本発明による予備成形シートが、例えば生産プロセスにおける品質管理中に、人間の目によってより良く点検できることである。これは、例えばＥＰ  ０９０７５０４  Ａ１号明細書に使用されているような分離シートと比べて本発明に使用される分離シートのより高い透明性のためである。
【０００８】
防弾性物品とは、例えば、防護服としてまたは車両の外装用に使用することができる、そして弾丸および弾片などによる弾道衝撃に対して保護を提供する、少なくとも２つの本発明による予備成形シートのアセンブリを含む成形品を意味する。
【０００９】
本発明によるアセンブリは、好ましくは実質的に互いに連結されていない、すなわち、それらの隣接面のかなりの部分にわたって互いに貼り合わせられていないまたは接着されていない予備成形シートのスタックを含有する。より好ましくは、本発明によるアセンブリは、互いに連結されていない予備成形シートのスタックを含有する。しかしながら、互いに連結されていない予備成形シートのスタックを取り扱うことは困難である。なぜなら、かかるスタックはさらなる加工に必要とされるいかなるコヒーレンスも欠くからである。あるレベルのコヒーレンスを達成するために、防弾性物品は、例えば、縫い合わせられてもよい。かかる縫い合わせは、互いにシートの幾らかの移動を可能にするために、例えば角でまたはエッジ周りにのみ、できる限り少なく行われる。別の可能性は、予備成形シートのスタックを柔らかいカバーまたは外被中に入れることである。こうして、アセンブリ中のまたは防弾性物品中の予備成形シートは互いにずらすことのできる状態のままであるが、アセンブリまたは物品自体はコヒーレンスを有し、良好な可撓性を示す。
【００１０】
本出願での繊維ネットワークは、様々な形状のネットワークに配置された繊維を含む。例えば、繊維は、撚られたまたは撚られていない糸束から様々な異なる配置にすることができる。好適な例には、編布もしくは織（平織、綾織、バスケット織、繻子織もしくは他の織り方）布、またはフェルトもしくは一方向に配向した繊維の層のような不織構造体が挙げられる。防弾性能を考えると、高強度繊維が一方向に主として配向するネットワーク形状が好ましい。その例には、一方向に配向した繊維の層だけでなく、高強度繊維が例えばたて糸繊維として、織構造体の主要部分を形成する、かつ、よこ糸繊維が少ない部分を形成し、そしてＥＰ  １１４４７４０  Ｂ１号明細書に記載されている構造物または単一織り（ｕｎｉｗｅａｖｅ）布と呼ばれる他の織布のように、高強度繊維である必要がない織構造体もまた挙げられる。最も好ましくは、繊維ネットワークは、少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度および少なくとも４０ＧＰａの引張弾性率を有する一方向に配向した繊維を含有する。これは、最良の防弾性能を有する予備成形シートを与える。
【００１１】
予備成形シートは、各単層中の繊維方向が隣接単層中の繊維方向に対して回転させられて、好ましくは一方向に配向した繊維の少なくとも２つの単層と、互いに連結されているまたは貼り合わせられている少なくとも２つの単層とを含む。隣接単層の繊維によって囲まれる最小角度を意味する、回転角は０°〜９０°である。好ましくは、角度は４５°〜９０°である。最も好ましくは、角度は８０°〜９０°である。隣接単層中の繊維が互いにかかる角度にある防弾性物品は、より良好な防弾特性を有する。
【００１２】
単層という用語は、繊維ネットワークを含有する層を意味する。
【００１３】
特別な実施形態では、単層という用語は、一方向に配向した繊維および一方向に配向した繊維を一緒におおむね保持するバインダーの層を意味する。
【００１４】
繊維という用語は、モノフィラメントだけでなく、とりわけ、マルチフィラメント糸または平テープも含む。一方向に配向した繊維という用語は、一平面に、本質的に平行に配向している繊維を意味する。平テープの幅は好ましくは２ｍｍ〜１００ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜６０ｍｍ、最も好ましくは１０ｍｍ〜４０ｍｍである。平テープの厚さは好ましくは１０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは２５μｍ〜１００μｍである。平テープは、一材料の単一部材からなってもよいが、一方向に配向した繊維およびバインダーをまた含んでもよい。
【００１５】
本発明の予備成形シート中の繊維は、少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度および少なくとも４０ＧＰａの引張弾性率を有する。繊維は無機または有機繊維であってもよい。好適な無機繊維は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維およびセラミック繊維である。
【００１６】
かかる高い引張強度の好適な有機繊維は、例えば、芳香族ポリアミド繊維（しばしばアラミド繊維とも呼ばれる）、特にポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、液晶ポリマーおよびポリベンズイミダゾールもしくはポリベンゾオキサゾール、特にポリ（１，４−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）、またはポリ（２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ−４’，５’−ｅ］ピリジニレン−１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）（ＰＩＰＤ、Ｍ５とも呼ばれる）などのはしご状ポリマー繊維ならびに、例えば、ゲル紡糸法によって得られるものなどの、高延伸されている例えば、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、およびポリアクリロニトリルの繊維である。繊維は好ましくは少なくとも約２ＧＰａ、少なくとも２．５または少なくとも３ＧＰａもの引張強度を有する。高延伸ポリオレフィン、アラミド、ＰＢＯおよびＰＩＰＤ繊維、または少なくとも２つのそれらの組み合わせが好ましくは使用される。これらの繊維の利点は、それらが非常に高い引張強度を有し、その結果それらが軽量防弾性物品での使用に特に非常に好適であることである。
【００１７】
好適なポリオレフィンは特に、少量の１つ以上の他のポリマー、特に他のアルケン−１−ポリマーをまた含有してもよい、エチレンおよびプロピレンのホモポリマーおよびコポリマーである。
【００１８】
良好な結果は、線状ポリエチレン（ＰＥ）がポリオレフィンとして選択される場合に得られる。線状ポリエチレンは本明細書では、１００個のＣ原子当たり１未満の側鎖の、好ましくは３００個のＣ原子当たり１未満の側鎖のポリエチレンを意味すると理解され、ここで、側鎖または分岐は一般に少なくとも１０個のＣ原子を含有する。線状ポリエチレンはさらに、プロペン、ブテン、ペンテン、４−メチルペンテン、オクテンなどの、それと共重合できる５モル％以下の１つ以上の他のアルケンを含有してもよい。好ましくは、線状ポリエチレンは、少なくとも４ｄｌ／ｇ、より好ましくは少なくとも８ｄｌ／ｇの固有粘度（１３５℃でデカリン中の溶液に関して測定されるような、ＩＶ）の高モル質量のものである。かかるポリエチレンはまた、超高モル質量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）とも呼ばれる。固有粘度は、ＭｎおよびＭｗのような実際のモル質量パラメーターより容易に測定することができるモル質量（分子量とも呼ばれる）に対する尺度である。ＩＶとＭｗとの間には幾つかの経験的な関係があるが、かかる関係はモル質量分布に非常に依存する。式Ｍｗ＝５．３７×１０４［ＩＶ］１．３７（ＥＰ  ０５０４９５４  Ａ１号明細書を参照されたい）に基づいて、４または８ｄｌ／ｇのＩＶは、それぞれ、約３６０または９３０ｋｇ／モルのＭｗに相当するであろう。
【００１９】
例えば、ＧＢ  ２０４２４１４  Ａ号明細書または国際公開第０１／７３１７３号パンフレットに記載されているような、ゲル紡糸法によって製造されたポリエチレンフィラメントからなる高性能ポリエチレン（ＨＰＰＥ）繊維が好ましくは使用される。ゲル紡糸法は、高い固有粘度の線状ポリエチレンの溶液を調製する工程と、溶液を溶解温度より高い温度でフィラメントへ紡糸する工程と、ゲル化が起こるように、フィラメントをゲル化温度未満に冷却する工程と、溶剤の除去前に、その最中にまたはその後にフィラメントを延伸する工程とから本質的になる。
【００２０】
バインダーという用語は、単層の構造が予備成形シートの取り扱いおよび製造中に保持されるように、繊維を接合または保持する、そして繊維を全体としてまたは部分的に取り囲むことのできる材料を意味する。バインダー材料は、様々な形態および方法で、例えば、フィルムとして、横方向の接合ストリップとしてもしくは横方向の繊維として（一方向の繊維に対して横方向の）、またはマトリックス材料を、例えば、ポリマー溶融物、液体中のポリマー材料の溶液もしくは分散系を繊維に含浸させるおよび／または埋め込むことによって被着させることができた。好ましくは、マトリックス材料は単層の全表面にわたって均一に分配されるが、接合ストリップまたは接合繊維は局所的に被着させることができる。好適なバインダーは、例えばＥＰ  ０１９１３０６  Ｂ１号明細書、ＥＰ  １１７０９２５  Ａ１号明細書、ＥＰ  ０６８３３７４  Ｂ１号明細書およびＥＰ  １１４４７４０  Ａ１号明細書に記載されている。
【００２１】
好ましい実施形態では、バインダーはポリマーマトリックス材料であり、熱硬化性材料もしくは熱可塑性材料、または２つの混合物であってもよい。マトリックス材料の破断点伸び率は好ましくは繊維の破断点伸び率より大きい。バインダーは好ましくは、３〜５００％の伸び率を有する。好適な熱硬化性および熱可塑性マトリックス材料は、例えば、国際公開第９１／１２１３６  Ａ１号パンフレット（ページ１５−２１）に列挙されている。熱硬化性ポリマーの群からは、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、エポキシまたはフェノール樹脂が好ましくはマトリックス材料として選択される。熱可塑性ポリマーの群からは、ポリウレタン、ポリビニル、ポリアクリル、ポリオレフィンまたはポリイソプレン−ポリエチレン−ブチレン−ポリスチレンもしくはポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマーなどの熱可塑性の弾性ブロックコポリマーをマトリックス材料として選択することができる。好ましくは、バインダーは、単層中の前記繊維の個々のフィラメントを実質的に好ましくはコートする、熱可塑性エラストマーから本質的になり、約４０ＭＰａ未満の引張弾性率（２５℃で、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）Ｄ６３８に従って測定される）を有する。かかるバインダーは、単層の、および予備成形シートのアセンブリの高い可撓性をもたらす。非常に良好な結果は、単層および予備成形シート中のバインダーがスチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマーである場合に得られることが分かった。
【００２２】
本発明の特別な実施形態では、本発明による予備成形シート中のバインダーはまた、ポリマーマトリックス材料に加えて、バインダーの総容量を基準として計算されて、５〜８０容量％の量の充填剤を含有する。より好ましくは、充填剤の量は１０〜８０容量％、最も好ましくは２０〜８０容量％である。結果として、防弾性物品の可撓性は防弾特性への顕著な悪影響なく増加することが分かった。
【００２３】
前記充填剤は繊維間の接合に寄与せず、繊維間のマトリックスの容量希釈に役立ち、その結果として防弾性物品はより可撓性であり、より高いエネルギー吸収性を有する。充填剤は好ましくは、低い重量または密度を有する微細分散された物質を含む。充填剤としてのガスの使用はマトリックス材料の加工で実施上の問題を提起するかもしれないが、充填剤はガスであってもよい。充填剤はまた、とりわけ、乳化剤、安定剤、バインダーなどまたは微細分散された粉末のような、分散系を調製するための慣例の物質を含んでもよい。
【００２４】
バインダーが８０容量％未満の量の充填剤を含有する場合に、バインダーの量は、マトリックス材料の一定の総量で、繊維間に十分な接合を達成するのに十分であることが分かった。マトリックスが５容量％より大きい量の充填剤を含有する場合に、防弾性物品の可撓性は増加することもまた分かった。
【００２５】
好ましくは、単層中のバインダーの量は３０質量％以下、より好ましくは２５、２０以下、またはさらに１５質量％以下である。これは、最良の防弾性能をもたらす。
【００２６】
本発明の予備成形シートは、その外面の少なくとも１つ上に１〜５ｇ／ｍ２の面密度の分離フィルムを含む。前記フィルムは例えば、例を挙げるとポリエチレンもしくはポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネートまたはポリスチレンフィルムであってもよい。これらのフィルムは、空洞または気孔が実質的にない緻密なフィルムである。好ましくは本発明の予備成形シートはその外面の両方上に前記分離フィルムを含む。分離フィルムは好ましくは、ポリオレフィン−より好ましくはポリエチレンもしくはポリプロピレン−ポリエステル−特に熱可塑性ポリエステルまたはポリカーボネートから製造される。好ましい実施形態では、分離フィルムは本質的に、高モル質量ポリエチレンから製造され、より好ましくは、少なくとも４ｄｌ／ｇのＩＶの超高モル質量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）から製造される。かかるフィルムは、英国特許第２１６４８９７号明細書に開示されているような方法に従って製造されてもよい。かかるフィルムは一般に、比較的高い強度および弾性率、ならびに高い耐摩耗性を示す。
【００２７】
本予備成形シートは、層間接着、こうして予備成形シートの一貫性および安定性を向上させるために、分離フィルムと他の層との間に接着剤または接着層をさらに含んでもよい。様々なタイプの市販の接着剤または接着層が使用されてもよい。それらの選択は、予備成形シートの必要とされる一貫性および安定性に依存し、通例の実験によって当業者が選択することができる。シートのより高い一貫性および安定性は、積層中により高い圧力または温度がかけられる場合に得ることができる。
【００２８】
本発明の特別な実施形態では、予備成形シートは、ＨＰＰＥ繊維およびポリエチレン分離フィルムを含む単層を含有する。かかる構造の利点は、さらにより高い防弾性能が得られることである。
【００２９】
好ましくは、分離フィルムは二軸延伸フィルム、より好ましくは少なくとも４倍二軸延伸フィルム、最も好ましくは１０〜１００倍二軸延伸フィルムである。１０〜１００倍二軸延伸フィルムは本明細書では、フィルムの表面が１０〜１００倍増加するように２つの垂直方向に延伸されているフィルムであると理解される。二軸延伸フィルムの利点は、ある一定の重量でさらにより高い保護レベルを得ることができることである。一般に縦および横方向と呼ばれる、前記２つの垂直方向の延伸比は等しくてもよいが、他の比が選択されてもよい。好ましくは縦対横方向の延伸比は１：１〜１：３、より好ましくは１：１〜１：２、より好ましくは１：１〜１：１．５で変動する。好ましくは、フィルムは少なくとも２０倍、少なくとも３０倍、またはさらに少なくとも４０倍二軸延伸される。より好ましくは、ポリエチレン、特にＵＨＰＥ、ポリプロピレン、熱可塑性ポリエステルまたはポリカーボネートから製造された二軸延伸フィルムはシートで被着される。最も好ましくは、二軸延伸フィルムはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートまたはポリカーボネートから製造される。これらのフィルムは、例えばトレオファン（Ｔｒｅｏｆａｎ）などの、幾つかの供給業者から市販されている。かかるフィルムは、衝撃時に予備成形シートの変形を減らすのに寄与するかもしれない、比較的高い引張強度および弾性率を有する。引張特性は好ましくは、断面当たり（Ｎ／ｍ２のような）ではなくフィルムの幅当たりで（例えばＮ／ｍ単位で）表される。従って、好ましくは、分離フィルムは、少なくとも１５０Ｎ／ｍ、少なくとも２００、またはさらに少なくとも２５０Ｎ／ｍのフィルムの幅当たりの引張強度（本明細書ではまた強度係数とも呼ばれる）を有する。高い破断点伸び率（例えば２０％より大きい）のフィルムの場合には、破断点強度ではなく降伏強度を基準とみなすことが好ましい。フィルムの幅当たりの引張弾性率は好ましくは少なくとも３０００Ｎ／ｍ、少なくとも４０００、またはさらに少なくとも５０００Ｎ／ｍである。
【００３０】
最良の結果は、分離フィルムが２〜４ｇ／ｍ２の面密度を有する予備成形シートで得られた。
【００３１】
好ましくは本発明による予備成形シートは、一方向に配向した繊維を含有する少なくとも２つの単層を含む。一般に、予備成形シートは２、４または２の別の倍数の垂直に配向した単層を含む。好ましくは、予備成形シートは、１〜５ｇ／ｍ２の面密度を有する二軸延伸フィルムと組み合わせられた一方向に配向した繊維の２つの単層を含む。両外面上で二軸延伸フィルムと組み合わせられた一方向に配向した繊維の２または４の単層の予備成形シートが結局最良の防弾を与えることが分かった。
【００３２】
本発明の特別な実施形態では、予備成形シートは分離フィルムとして一軸延伸フィルム、好ましくは少なくとも４の延伸比のフィルム、より好ましくは１０〜５０の延伸比のフィルムを含有する。かかる一軸延伸フィルムは好ましくは、フィルムの延伸方向が一方向繊維の隣接層中の繊維方向と垂直であるように置かれる。このような場合には、シートは奇数の単層を含有してもよい。特別な実施形態では、その中心層が最大で両隣接層を合わせたものとほぼ同じ面密度を有することができる、一方向に配向した繊維の３単層は、一方向繊維の隣接層中の繊維方向と垂直の延伸方向の、一軸延伸フィルムで両外面上をカバーされた。かかる構造の利点は、例えば一軸延伸フィルムを単層のスタック上へカレンダー掛けすることによるシートの連続製造方法において、両分離フィルムをシートのロールから同じ方向に被着できることである。
【００３３】
本発明はさらに、本発明による少なくとも２つの予備成形シートのアセンブリに関する。好ましくは、シートは実質的に互いに連結されない。予備成形シートの数の増加と共に、防弾レベルは向上するが、アセンブリの重量は増加し、かつ、可撓性は減少する。最高の可撓性を得るために、アセンブリ中の隣接層は互いに連結されない。しかしながら、あるレベルのコヒーレンスを達成するために、予備成形シートのアセンブリは、例えば、縫い合わせられてもよい。弾道脅威および所望の保護のレベルに依存して、当業者は、幾つかの実験によってシートの数の最適値を見いだすことができる。
【００３４】
本発明による防弾性アセンブリ、またはかかるアセンブリを含む物品のさらなる利点は、防弾性物品の重量および保護レベルに加えて、可撓性が重要な役割を果たす用途で見いだされる。
【００３５】
防弾性アセンブリの好適な可撓性、保護レベルおよび重量は、予備成形シートの重量がある特定の最大値を有する場合に達成されることが分かった。好ましくは、恒久的に可撓性の用途における防弾性物品中の予備成形シートの重量、または面密度は、５００ｇ／ｍ２以下であり、各単層の繊維含量は１０〜１５０ｇ／ｍ２である。より好ましくは、予備成形シートの重量は３００ｇ／ｍ２以下であり、各単層の繊維含量は１０〜１００ｇ／ｍ２である。
【００３６】
防弾性アセンブリは、原則として、任意の公知の好適な方法によって、例えば国際公開第９５／００３１８号パンフレット、米国特許第４，６２３，５７４号明細書、または米国特許第５，１７５，０４０号明細書に記載されている方法に従って製造することができる。単層は、例えば、糸巻きフレームからコームを越えて導かれる、好ましくは連続マルチフィラメント糸の形態の繊維で製造され、その結果としてそれらは面内に平行に配向される。多くの単層はある回転角で、好ましくは約９０°の角度で互いに上下に積み重ねられ、分離フィルムは両面の少なくとも１つ上に（積み重ねられた単層の上および／または下に）置かれ、予備成形シートはこの方法で形成される。好ましくは、予備成形シートは公知の技法を用いて一体化され、これは、例えばスタックを金型中で圧縮することにより不連続的に、または積層化および／またはカレンダー掛け工程により連続的に行われてもよい。一体化中に、好ましくは分離フィルムを溶融させることなく、すべての層が少なくとも部分的に互いに接着する温度、圧力および時間のような条件が選択される。より高い接着は、詳細な条件が当業者による慣例の実験によって確定できる温度、圧力および／または時間を変更することによって得ることができる。
【００３７】
マトリックス材料がバインダーとして被着される場合、マトリックス材料は従って、繊維間を流れるように、そして下にあるおよび／または上にある単層の繊維に、場合により分離フィルムに接着するようにされてもよい。マトリックス材料の溶液または分散系が用いられる場合、多層シートへの単層の成形方法はまた、一般に分離フィルム層を置く工程および一体化工程の前に、溶剤または分散媒を蒸発させる工程を含む。次に予備成形シートは積み重ねられてアセンブリを生み出し、それは次に防弾性物品を製造するために被着することができ、ここで、例えば局所的な縫い合わせまたは可撓性カバーでのスタックの包み込みによるアセンブリの安定化の選択肢がある。
【００３８】
低いバインダー含量、特に低いマトリックス材料含量を得ることを視野に入れて、２００〜５０００デシテックスの糸の番手（繊度）を有する糸をマトリックス材料および任意の充填剤の分散系で湿らせることによって単層が製造される方法を用いることが有利であることが分かった。２００デシテックス未満の糸の番手を有する糸は、比較的少ないマトリックス材料を分散系から吸収する。好ましくは、番手は５００デシテックスより大きく、より好ましくは８００デシテックスより大きく、さらにより好ましくは１０００デシテックスより大きく、最も好ましくは１２００デシテックスより大きい。糸の番手は好ましくは５０００デシテックスより低く、より好ましくは２５００デシテックスより低い。なぜならこれらの糸は単層の平面により容易に広げることができるからである。
【００３９】
好ましくは、マトリックス材料の水性分散系が使用される。水性分散系は低い粘度を有し、それは、マトリックス材料が繊維にわたって非常に均一に分配され、そして良好な均一な繊維間接合が結果として達成されるという利点を有する。さらなる利点は、分散剤の水が無毒であり、それ故外気で蒸発させ得ることである。好ましくは、分散系は、目的とする低いマトリックス百分率で均一な分配を得るという目的で同様に、分散系の総質量に対して、３０〜６０質量％の固体成分、すなわちエラストマーマトリックス材料および任意の充填剤を含有する。
【００４０】
上記の方法に従って得ることができる、本発明による防弾性アセンブリは、特に比較的低い面密度で、Ｖ５０およびＳＥＡ値によって表されるように非常に良好な防弾性能を示す。好ましくは、本発明によるアセンブリ、またはかかるアセンブリを含む可撓性防弾性物品は、タイプＦＭＪパラベラム９×１９ｍｍの弾丸（８グラム）によって衝突されたときに、少なくとも３００Ｊｍ２／ｋｇの比エネルギー吸収（ＳＥＡ）を有する。弾丸または弾片の衝突時のエネルギー吸収（ＥＡ）は、速度Ｖ５０の弾丸または弾片の運動エネルギーから計算される。Ｖ５０は、弾道構造体を貫通する弾丸または弾片の確率が５０％である速度である。
【００４１】
本発明はより具体的には、少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度を有するＨＰＰＥマルチフィラメントと１〜５ｇ／ｍ２の面密度を有する少なくとも１つのポリエチレン分離フィルムとから本質的になる少なくとも２つの単層を含有する複数のシートのアセンブリであって、少なくとも２．４ｋｇ／ｍ２の面密度（ＡＤ）およびスタナグ２９２０に基づく試験手順に従って９×１９ｍｍＦＭＪパラベラム弾に対して測定した際に少なくとも２８０Ｊ・ｍ２／ｋｇの比エネルギー吸収（ＳＥＡ）を有するアセンブリを含む可撓性防弾性物品に関する。好ましくは、本物品は少なくとも３００、３２５、３５０、または少なくとも３７５Ｊ・ｍ２／ｋｇものＳＥＡを有する。
【００４２】
好ましい実施形態は、各単層中の繊維方向が隣接単層中の繊維方向に対して回転された状態で、各単層が少なくとも約１．２ＧＰａの引張強度を有する一方向に配向した高性能繊維を含む少なくとも２つの単層と、予備成形シートの外面の１つ上の、好ましくは１〜５ｇ／ｍ２の面密度を有する少なくとも１つの分離フィルムとを含有する複数の予備成形シートを含有するアセンブリであって、少なくとも２．４ｋｇ／ｍ２の面密度およびスタナグ２９２０に基づく試験手順に従って９×１９ｍｍＦＭＪパラベラム弾に対して測定した際に少なくとも３００Ｊ・ｍ２／ｋｇの比エネルギー吸収を有するアセンブリを含む可撓性防弾性物品に関する。好ましくは一方向に配向した高性能繊維は高性能ポリエチレン繊維である。
【００４３】
本発明は次の実施例によってさらに説明されるが、それらに限定されない。
【００４４】
［本出願で言及されるような試験方法は次の通りである］
・ＩＶ：固有粘度は、２ｇ／ｌ溶液の量で酸化防止剤としてのＤＢＰＣ入りで、溶解時間が１６時間である、デカリン中１３５℃で方法ＰＴＣ−１７９（ハーキュレス社（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  Ｉｎｃ．）１９８２年４月２９日改訂）に従って、異なる濃度で測定されるような粘度をゼロ濃度に外挿することによって測定される。
・側鎖：ＵＨＰＥサンプル中の側鎖の数は、２ｍｍ厚さの圧縮成形フィルムに関してＦＴＩＲによって、ＮＭＲ測定値に基づく検量線を用いて１３７５ｃｍ−１での吸収を定量化することによって測定される（例えば、ＥＰ  ０２６９１５１号明細書におけるように）。
・引張特性（２５℃で測定される）：引張強度（または強度）、引張弾性率（または弾性率）および破断点伸び率（またはｅａｂ）は、５００ｍｍの公称ゲージ長の繊維、５０％／分のクロスヘッド速度を用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ８８５Ｍに指定されるようにマルチフィラメント糸に関して定義され、測定される。測定された応力−歪み曲線に基づいて、弾性率は０．３〜１％の歪みの勾配として測定される。弾性率および強度の計算については、引張力は、１０メートルの繊維の重さを量ることによって測定されるような、繊度で割られ、ＧＰａ単位の値が０．９７ｇ／ｃｍ３の密度を仮定して計算される。薄いフィルムの引張特性は、ＩＳＯ（国際標準化機構）１１８４（Ｈ）に従って測定された。
・防弾性能：複合パネルのＶ５０およびＳＥＡは、スタナグ２９２０に従った試験手順で、９ｍｍ  ×  １９ｍｍＦＭＪパラベラム弾（ダイナミット・ノーベル（Ｄｙｎａｍｉｔ  Ｎｏｂｅｌ）製）を用いて測定された。層のアセンブリは、３５℃で予め順化させられたローマ・プラスチリン（Ｒｏｍａ  Ｐｌａｓｔｉｌｉｎ）裏当て材で充填された支持材上に可撓性ストラップを用いて固定された。
【００４５】
［次の実施例および比較実験に使用されるような、ＨＰＰＥ繊維の製造］
ＨＰＰＥマルチフィラメント糸は、炭素原子１０００個当たり０．３個未満の側基および３８／６２〜４２／５８のシス／トランス異性体の比を含有するデカリン中で１９．８ｄｌ／ｇのＩＶを有するＵＨＰＥホモポリマーの８質量％溶液を押し出すことによって製造し、穴当たり２．２ｇ／分の速度で紡糸板を通して１８０℃の温度設定でのギアポンプを備え付けた１３０ｍｍ二軸スクリュー押出機で押し出した。流体フィラメントを水浴中で冷却し、１６の延伸比が紡糸したままのフィラメントに加えられるような速度で巻き取った。フィラメントを約１１０〜約１５０℃の温度勾配付き２工程で、固体状態でその後さらに延伸し、それによって約２５の総固体状態延伸比をかけた。こうして得られた糸は、９３０デシテックスの繊度、４．１ＧＰａの引張強度および１５０ＧＰａの弾性率を有した。
【００４６】
［比較実験Ａ］
単層は、幾つかの糸を糸巻きフレームからコームを越えて導き、マトリックス材料としての２５重量％クレイトン（Ｋｒａｔｏｎ）（登録商標）Ｄ１１０７（ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマー熱可塑性エラストマー）の水性分散系でフィラメントを湿らすことによって上記のＨＰＰＥ繊維から製造した。糸を平面内で平行に配向させ、そして乾燥後に単層の面密度は約２０ｇ／ｍ２であり、マトリックス含量は約１８質量％であった。予備成形シートは、４単層を交差するように積み重ね、７．６ミクロンの厚さの（約７ｇ／ｍ２の面密度に相当する）スタミレックス（Ｓｔａｍｙｌｅｘ）（登録商標）線状低密度ポリエチレンフィルムを各面上に分離層として被着させ、そして単層および分離フィルムを約０．５ＭＰａの圧力でおよび約１１０〜１１５℃の温度で一体化させることによって製造した。ポリエチレンフィルムは約１０ＭＰａの降伏強度、または約７０Ｎ／ｍの強度係数を有した。
【００４７】
平坦な防弾性物品を、多くの予備成形シートの緩い、非連結の、角で縫い合わせられているアセンブリから製造した。３つの異なるアセンブリについての防弾性能を、弾丸タイプ９×１９ｍｍＦＭＪパラベラム（８ｇ）で試験した。Ｖ５０およびＳＥＡ結果を表１に示す。
【００４８】
［実施例１］
３．５０ミクロン・ポリプロピレンフィルム・トレオファン（Ｔｒｅｏｆａｎ）ＰＨＤ３．５（トレオファン・ジャーマニー社（Ｔｒｅｏｆａｎ  Ｇｅｒｍａｎｙ  ＧｍｂＨ）製）を分離フィルムとして被着させた以外は比較実験Ａを繰り返した。この二軸延伸フィルムは約１９０ＭＰａの引張強度、９０％の破断点伸び率、約６５０Ｎ／ｍの強度係数および１０５００Ｎ／ｍの弾性率係数を有した。安定化アセンブリの可撓性はより高いと判断され、スタックは比較実験Ａのスタックより容易に曲げることができた。意外なことに、観察されたＶ５０値は、比較実験Ａについてより著しく高かった。予備成形シートのより低い重量のために、２つの追加の予備成形シート（合計２６）、すなわち８％増加した数の予備成形シートを、比較実験Ａでと同じ重量を得るためにアセンブリに使用することができた。しかしながら、防弾性能、ＳＥＡは２６０から３１２Ｊ・ｍ２／ｋｇに増加し、すなわち２０％増加した。
【００４９】
［比較実験Ｂおよび実施例２］
単層が約４０ｇ／ｍ２のＡＤを有し、マトリックス含量が約１８質量％であった以外は、比較実験Ａおよび実施例１をそれぞれ繰り返した。予備成形シートは、４単層の代わりに２単層を交差するように積み重ねることによって製造した。表１に示されるような試験結果は、向上した防弾性能：予備成形シートの数の８％増加時にＳＥＡでの１２％増加を裏付けている。
【００５０】
表１
【表１】
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【国際調査報告】
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