(57)【要約】ゴム引きポリオレフィン布帛、特にゴム引きポリオレフィン繊維を含む布帛、及び、前記繊維を融解させることなく又その性能を弱めることなくゴムを加硫処理するための方法。複数の繊維層を成形し、高圧下でゴム引きすると、カスタマイズされた剛性を有する布帛が生成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含む、成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛であって、前記布帛はASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有し、前記ポリオレフィン繊維は約７g/デニール以上の靱性と約150g/デニール以上の引張弾性率を有し、前記布帛はその少なくとも一つの表面上にゴム組成物を有することを特徴とする、前記弾道抵抗性布帛。
【請求項２】
前記ゴム組成物が、少なくとも一つの布帛層の各表面上にある、請求項１に記載のゴム引きの、成形された弾道抵抗性布帛。
【請求項３】
少なくとも一つの織り繊維層を含む、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項４】
少なくとも一つの不織繊維層を含む、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項５】
複数の不織繊維層を含む請求項１に記載の、成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛であって、それぞれの層は複数の一方向に配列された並行繊維を含み、ここで前記層はそれぞれ隣接する繊維層の長手繊維方向に対して一定の角度でクロスプライされており、且つ前記繊維は必要に応じて該繊維上にポリマーマトリックス組成物を有する、前記成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項６】
複数の不織繊維層を含む、請求項１に記載の、成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛であって、それぞれの層は複数のランダム配列された繊維を含み、ここで前記繊維は必要に応じて該繊維上にポリマーマトリックス組成物を有する、前記成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項７】
少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層を両方とも含む、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項８】
前記マトリックス組成物が、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、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、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、エチレンのコポリマー及びその組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項９】
前記マトリックス組成物が、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を含む、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項１０】
前記ポリオレフィン繊維が、ポリエチレン繊維を含む、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項１１】
前記布帛が、ASTM D790で測定して約20ksi〜約75ksiの剛性をもつ、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項１２】
前記布帛が、ASTM D790で測定して約25ksi〜約55ksiの剛性をもつ、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項１３】
前記布帛が、約1.22kg/m2〜約9.76kg/m2の面密度を有する、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項１４】
請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛を含む物品。
【請求項１５】
請求項２に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛を含む物品。
【請求項１６】
ゴム引き弾道抵抗性布帛の製造法であって、
i)  弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に未加硫のゴム組成物の層を適用する工程、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み；前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性をもち、且つ約150g/デニール以上の引張弾性率を有する；及び
ii)  前記ゴム組成物を加硫し、且つASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有するゴム引き布帛を製造するのに十分な熱及び圧力の下で前記布帛を成形する工程、
を含む、前記方法。
【請求項１７】
前記ゴム組成物を前記布帛のそれぞれの表面に適用する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記未加硫ゴム組成物は、少なくとも一種の未加硫ゴム、少なくとも一種の加硫剤、及び、必要に応じて溶媒を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記未加硫ゴム組成物は、約150℃未満の温度で加硫される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記加硫剤が、硫黄、過酸化物及び金属酸化物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記溶媒が存在し且つトルエン、トリクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、オルトジクロロベンゼン、クメン、ナフタレン、塩化メチレンまたはキシレンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記加硫工程の前に、少なくとも一つの追加の弾道抵抗性布帛を前記未加硫ゴム層に結合させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記布帛が少なくとも一つの織り繊維層を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記布帛が少なくとも一つの不織繊維層を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記布帛が複数の不織繊維層を含み、それぞれの層は複数の一方向に配列された並行繊維を含み、ここで前記層はそれぞれの隣接する繊維層の長手繊維方向に対して90°の角度でクロスパイルされ、ここで前記繊維は必要に応じて該繊維上にポリマーマトリックス組成物を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記布帛は複数の不織繊維層を含み、それぞれの層は複数のランダム配列された繊維を含み、ここで前記繊維は場合により該繊維上にポリマーマトリックス組成物を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記布帛は少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層を両方とも含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２８】
前記成形されたゴム引き布帛がASTM D790で測定して約20ksi〜約75ksiの剛性をもつ、請求項１６に記載の方法。
【請求項２９】
前記成形されたゴム引き布帛がASTM D790で測定して約25kis〜約55ksiの剛性をもつ、請求項１６に記載の方法。
【請求項３０】
前記布帛が約50psi〜約5000psiの圧力で成形される、請求項１６に記載の方法。
【請求項３１】
前記布帛が約500psi〜約5000psiの圧力で成形される、請求項１６に記載の方法。
【請求項３２】
前記成形されたゴム組成物が、前記ゴム引き布帛の約10重量％〜約60重量％を構成する、請求項１６に記載の方法。
【請求項３３】
前記ゴム引き弾道抵抗性布帛を物品に結合させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項３４】
前記ポリオレフィン繊維がポリエチレン繊維を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項３５】
請求項１６に記載の方法により製造した物品。
【請求項３６】
ゴム引き弾道抵抗性布帛の製造法であって、
i)  弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に加硫ゴム層を配置する工程、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み；前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性をもち、且つ約150g/デニール以上の引張弾性率を有する；及び
ii)  前記加硫ゴム層を前記弾道抵抗性布帛に結合させ、それによってASTM  D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有するゴム引き布帛を製造するのに十分な熱及び圧力の下で前記布帛を成形する工程
を含む、前記方法。
【請求項３７】
前記加硫ゴム層を、中間の接着層を介して前記布帛の少なくとも一つの表面に結合させる、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記加硫ゴム層を、中間の接着層を介して前記布帛のそれぞれの表面に結合させる、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも一つの追加の弾道抵抗性布帛を前記加硫ゴム層に結合させることをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記布帛が少なくとも一つの織り繊維層を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記布帛が少なくとも一つの不織繊維層を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
前記布帛が複数の不織繊維層を含み、複数の一方向に配列された、並行繊維を含み、ここで前記層はそれぞれ隣接する繊維層の長手繊維方向に対して90°の角度でクロスパイルされ、前記繊維は必要に応じて該繊維上にポリマーマトリックス組成物を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記布帛が複数の不織繊維層を含み、それぞれの層は複数のランダム配列された繊維を含み、ここで前記繊維は必要に応じて該繊維上にポリマーマトリックス組成物を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
前記布帛が少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層を両方とも含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
前記成形されたゴム引き布帛はASTM D790で測定して約20ksi〜約75ksiの剛性を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
前記成形された、ゴム引き布帛はASTM D790で測定して約25ksi〜約55ksiの剛性を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４７】
前記布帛は約50psi〜約5000psiの圧力で成形される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４８】
前記布帛は約500psi〜約5000psiの圧力で成形される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
前記ゴム層は前記布帛の約10重量％〜約60重量％を構成する、請求項３６に記載の方法。
【請求項５０】
前記ゴム引き弾道抵抗性布帛を物品に結合させることをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５１】
前記ポリオレフィン繊維はポリエチレン繊維を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５２】
前記成形工程の前に、前記弾道抵抗性布帛を圧延する、請求項３６に記載の方法。
【請求項５３】
請求項３６に記載の方法により成形した物品。
【請求項５４】
ゴム引き弾道抵抗性布帛を形成する方法であって、成形された弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に加硫ゴム層を配置する工程を含み、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み；前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性をもち、且つ約150g/デニール以上の引張弾性率を有する；ここで前記ゴム引きの、成形された布帛はASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有することを特徴とする、前記方法。
【請求項５５】
請求項５４に記載の方法により成形した物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴム引き高強度ポリオレフィン繊維を含む布帛に関する。特に本発明は、ゴム引き高強度ポリエチレン繊維を含む布帛、及び、前記高強度ポリオレフィン繊維を溶融することなく又その性能を低下させることなくゴムを加硫する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
変形可能な発射体に対して優れた特性をもつ高強度繊維を含む弾道抵抗性製品は公知である。軍装備品の防弾チョッキ、ヘルメット、車輌パネル及び構造部材などの物品は、通常、高強度繊維を含む布帛から製造される。通常使用される高強度繊維としては、ポリエチレン繊維、パラ-アラミド繊維、たとえばポリ（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、ガラス繊維などが挙げられる。チョッキまたはチョッキの部品などの多くの用途に関しては、繊維は織り布帛(woven  fabric)または編み布帛(knitted  fabric)中で使用することができる。他の用途の多くに関しては、繊維をマトリックス材料中に封入(encapsulate)または埋め込んで(embed)、硬質または軟質布帛を形成する。
【０００３】
ヘルメット、パネル及びチョッキなどの物品の形成に有用な種々の弾道抵抗性構築物が公知である。たとえば本明細書中、米国特許第4,403,012号；同第4,457,985号；同第4,613,535号；同第4,623,574号；同第4,650,710号；同第4,737,402号；同第4,748,064号；同第5,552,208号；同第5,587,230号；同第6,642,159号；同第6,841,492号；同第6,846,758号（全てが参照により援用される）は、伸び切り鎖超高分子量ポリエチレンなどの材料から製造した高強度繊維などを含む弾道抵抗性複合体について記載する。これらの複合体は、銃弾、砲弾、榴散弾などの発射体からの高速度衝撃による貫通に対して様々な度合いの抵抗性を示す。
【０００４】
高強度繊維の所望の物理特性を考慮すると、そのような繊維は非弾道性用途でも同様に有用であることが分かった。たとえば、2005年には、the  Goodyear  Tire  ＆  Rubber  Co.は、ナイロン-ケブラー(Kevlar(登録商標))ハイブリッド繊維のストランドがタイヤのスチール糸の周りに巻かれているゴムの層に織り上げられている、高性能タイヤの製造を開始した。多くの商業用途にゴム引きした非弾道抵抗性グレードの繊維を使用することも公知である。たとえばホース、バッグ、レインコート及びグラウンドカバーなどのアイテムの製造にゴム引きしたキャンバスを使用することは公知である。しかしながら、高強度ポリエチレン繊維、特に高強度Spectra(登録商標)ポリエチレン繊維から形成したゴム引き弾道抵抗性布帛及び物品を製造することは、現在まで知られていなかった。それぞれ１オンスでは、Honeywell  International，Inc.(モリスタウン、NJ)製のSpectra(登録商標)高性能ポリエチレン繊維は、スチールよりも10倍強く、且つKevlar(登録商標)よりも40％強いのに水に浮くほど十分に軽い。この繊維は、衝撃、水分、化学的摩耗及び穿刺に対する耐性などの他にも重要な特性も有する。従って本発明は、従来の技術のゴム引きされた布帛よりも顕著に物理的改良点を示すゴム引きされたポリエチレン布帛を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第4,403,012号明細書
【特許文献２】米国特許第4,457,985号明細書
【特許文献３】米国特許第4,613,535号明細書
【特許文献４】米国特許第4,623,574号明細書
【特許文献５】米国特許第4,650,710号明細書
【特許文献６】米国特許第4,737,402号明細書
【特許文献７】米国特許第4,748,064号明細書
【特許文献８】米国特許第5,552,208号明細書
【特許文献９】米国特許第5,587,230号明細書
【特許文献１０】米国特許第6,642,159号明細書
【特許文献１１】米国特許第6,841,492号明細書
【特許文献１２】米国特許第6,846,758号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含む、ゴム引きの、成形された弾道抵抗性布帛であって、前記布帛はASTM  D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有し；且つ前記ポリオレフィン繊維は約７g/デニール以上の靱性と約150g/デニール以上の引張弾性率を有し；前記布帛はその少なくとも一つの表面上にゴム組成物をもつ、前記弾道抵抗性布帛を提供する。
【０００７】
本発明は、ゴム引き弾道抵抗性布帛の製造法であって、
i)  弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に未加硫ゴム組成物の層を適用する工程、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み；前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性と、約150g/デニール以上の引張弾性率とを有する；及び
ii)  前記ゴム組成物を加硫し且つASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性をもつゴム引き布帛を製造するのに十分な熱及び圧力の下で前記布帛を成形する工程、
を含む前記方法も提供する。
【０００８】
本発明はさらに、ゴム引き弾道抵抗性布帛の製造法であって、
i)  弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に加硫ゴム層を配置する工程、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み；前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性と、約150g/デニール以上の引張弾性率とを有する；及び
ii)  前記加硫ゴム層を前記弾道抵抗性布帛に結合させ且つASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性をもつゴム引き布帛を製造するのに十分な熱及び圧力の下で前記布帛を成形する工程、
を含む前記方法を提供する。
【０００９】
本発明はさらに、ゴム引き弾道抵抗性布帛を形成する方法であって、
成形された弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に加硫ゴム層を配置する工程を含み、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み、前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性と約150g/デニール以上の引張弾性率とを有しており、ここで前記成形されたゴム引き布帛はASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有することを特徴とする前記方法を提供する。
【００１０】
本発明は、複数の織り繊維層、複数の不織繊維層、または少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含む、ゴム引きの、成形された弾道抵抗性布帛であって、その布帛層は高強度ポリオレフィン繊維を含む、前記弾道抵抗性布帛を提案する。該ゴム引き布帛は、前記布帛の少なくとも一つの表面にゴム組成物を有する。本発明の目的に関して、優れた耐弾道貫通性をもつ布帛は、変形可能な発射体に対して優れた特性を示す布帛である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書中で使用する「繊維」とは、長手方向が幅及び厚さの横の寸法よりもずっと大きい細長い物体である。本発明で使用するための繊維の断面は様々に変形し得る。断面は、円、平坦または楕円形であってもよい。従って、「繊維」なる用語は、規則的または非規則的な断面をもつフィラメント、リボン、ストリップなどを包含する。これらは、繊維の直線軸、または長手方向の軸から突出する一つ以上の規則的な又は非規則的な突出物(lobe)をもつ非規則的または規則的なマルチローバル(多分葉：multi-lobal)の断面であってもよい。繊維は単一ローブ状であり、実質的に円形の断面をもつのが好ましい。
【００１２】
本明細書中で使用するように、「ヤーン」とは、連結された繊維(interlocked  fiber)のストランドである。「並行配列」とは、繊維またはヤーンの規則正しい並行配列をいう。繊維「層」とは、織り繊維若しくは不織繊維または織りヤーン若しくは不織ヤーンの平面配列をいう。繊維「網状構造（体）」なる用語は、複数の相互接続した繊維またはヤーン層を指す。繊維網状構造体は、種々の構造をとり得る。たとえば繊維又はヤーンは、その他の任意の慣用方法で織られ、不織加工され、編まれ、又は網状構造体に形成されるフェルトなどを作り上げることができる。通常、「布帛(fabric)」とは、織り材料若しくは不織材料、またはこの組み合わせのいずれかに関する。本明細書中で使用するように、「布帛」なる用語は、複合体に形成するために成形前後のいずれかの複数の繊維層を含む構造体を指す。
【００１３】
本明細書中に使用する「高強度、高引張弾性率繊維」とは、いずれもASTM  D2256で測定して少なくとも約７g/デニール以上の好ましい靱性、少なくとも約150g/デニール以上の好ましい引張弾性率と、好ましくは少なくとも約８J/g以上の破断エネルギー(energy-to-break)を有する繊維である。本明細書中に使用される「デニール」なる用語は、繊維またはヤーン9000メートル当たりのグラムで表した質量に等しい線密度の単位である。本明細書中に使用される「靱性」なる用語は、未延伸試験片の線密度（デニール）当たりの力（グラム）として表した引張応力を指す。繊維の「初期弾性率(initial  modulus)」なる用語は、変形に対する抵抗を示す材料特性である。「引張弾性率」なる用語は、グラム重量/デニール(g/d)で表した靱性の変化対当初の繊維長の関数(インチ/インチ)として表した歪みの変化の比を指す。
【００１４】
本明細書中で使用する高強度高引張弾性率ポリオレフィン繊維材料としては、好ましくは、伸び切り鎖ポリオレフィン繊維、たとえば高度に配向した、高分子量ポリエチレン繊維、特に超高分子量ポリエチレン繊維、及び超高分子量ポリプロピレン繊維が挙げられる。好ましい繊維は、少なくとも500,000、好ましくは少なくとも100万、より好ましくは200万〜500万の分子量をもつ伸び切り鎖ポリエチレンである。そのような伸び切り鎖ポリエチレン(ECPE)繊維は、本明細書中に参照により援用される米国特許第4,137,394号若しくは同第4,356,138号に記載されるような溶液紡糸プロセスにおいて成長させることができるか、又は本明細書中に参照により援用される米国特許第4,551,296号及び同第5,006,390号に記載のとおりに溶液から紡糸してゲル構造を形成することができる。本発明で使用するのに最も好ましいポリエチレン繊維は、Honeywell International  Inc．よりSpectra(登録商標)の商標の下で市販されている高引張弾性率ポリエチレン繊維である。Spectra(登録商標)繊維は当業界で公知であり、たとえばHarpellらの共有に係る米国特許第4,623,547号及び同第4,748,064号に記載されている。
【００１５】
上記のように、高強度高引張弾性率繊維は、それぞれASTM D2256で測定して約7g/デニール以上の好ましい靱性、約150g/デニール以上の好ましい引張弾性率と約８J/g以上の好ましい破断エネルギーを有する繊維である。本発明の好ましい態様において、繊維の靱性は約15g/デニール以上であるべきであり、好ましくは約20g/デニール以上、より好ましくは約25g/デニール以上、最も好ましくは約30g/デニール以上であるべきである。本発明の繊維はまた、約300g/デニール以上、より好ましくは約400g/デニール以上、より好ましくは約500g/デニール以上、より好ましくは約1,000g/デニール以上、最も好ましくは約1,500g/デニール以上の好ましい引張弾性率を有する。本発明の繊維はまた、約15J/g以上、より好ましくは約25J/g以上、より好ましくは約30J/g以上の好ましい破断エネルギーを有し、最も好ましくは約40J/gの破断エネルギーを有する。これらの組み合わされた高強度特性は、公知の溶液成長またはゲル繊維プロセスを使用することによって得られる。米国特許第4,413,110号、同第4,440,711号、同第4,535,027号、同第4,457,985号、同第4,623,547号、同第4,650,710号及び同第4,748,064号は一般に、本発明で使用する好ましい高強度伸び切り鎖ポリエチレン繊維について議論しており、これらの開示は本明細書中に参照により援用される。
【００１６】
本明細書中に記載される本発明のゴム引き布帛には、複数の繊維層を含み、一つ以上の織り繊維層若しくは不織繊維層、またはその組み合わせが含まれる。本発明の織り繊維層及び不織繊維層は、当業界で公知の方法を使用して形成することができる。好適な不織繊維層としては、フェルトと同様にランダム配向させた繊維、及び実質的に平行配列させた複数の繊維又はヤーンを含むものが挙げられる。一般的な構築物では、本発明の不織繊維層は、当業界でマトリックス組成物と呼ばれる弾性又は剛性ポリマー組成物中に単層の圧密化繊維網状構造(体)を含む。通常、「マトリックス組成物」は、圧密化工程又はラミネート工程の後で繊維を一緒に結合するバインダー材料である。「圧密化網状構造(体)」は、複数の繊維層とマトリックス組成物との圧密化された組み合わせを指す。本明細書中で使用するように、「単層」構造体は、単一の構造体に圧密化された一つ以上の個別の繊維層から構成される構造体を指し、ここで圧密化は、乾燥、冷却、加熱、圧力又はこれらの組み合わせによって実施することができる。圧密化繊維網状構造体は、前記マトリックス組成物によってコーティングされ、複数の層に形成され、単一の布帛層に圧密化される複数のヤーンも含んでもよい。
【００１７】
ランダムまたは並行の不織配向では、布帛層を形成している個別の繊維層を、当業界で公知の方法によって、マトリックス組成物でコーティングしていても、コーティングしていなくてもよく、該マトリックス組成物で含浸していても、含浸していなくてもよく、該マトリックス組成物中に埋め込んでも、埋め込まなくてもよく、または該マトリックス組成物を適用しても、適用しなくてもよい。該マトリックス組成物は、層を形成する前又は後に高強度繊維に適用することができ、次いでマトリックス-材料の組み合わせを一緒に圧密化して多層複合体を形成することができる。特に、本発明の不織繊維層は、i)  複数の層、該層はそれぞれ一方向に配列された複数の並行繊維を含み、ここで前記層はそれぞれ隣接する繊維層の長手繊維方向に対して一定の角度、好ましくは90°の角度でクロスプライされている(cross-plied)；ここで前記繊維は場合によりその上にポリマーマトリックス組成物を有する；又はii)  複数のランダム配列された繊維を含む一つ以上の層を含み、ここで前記層は必要に応じて該層上にポリマーマトリックス組成物を有する。
【００１８】
当業者には公知であるが、不織布は、一つの層の繊維配列方向が別の層の繊維配列方向に対して、並行とならないように一定の角度で回転された状態になるようにクロスプライされると、優れた弾道抵抗性を獲得する。たとえば、好適な構造体は、一つの層の長手繊維方向が他の層の長手繊維方向に対して直角になるように一緒に配置された、本発明の二つの繊維層をもつ。別の例では、第二、第三、第四及び第五の層が第一の層に対して必ずしもこの順である必要はないが、＋45°、−45°、90°及び０°回転され、五層の不織構造体が形成される。本発明の目的に関しては、隣接する層は、別の層の長手繊維方向に対して約０°〜約90°の間の実質的に任意の角度で配列することができるが、約０°及び約90°の繊維配向が好ましい。上記の例では二つまたは五つの個別の繊維層を含む布帛が挙げられているが、これらに限定するものではない。不織繊維層は、当業界で公知の種々の方法（例えば、米国特許第6,642,159号に記載されている方法）によって構築することができる。本発明の単層圧密化構造体は、一般に、種々の用途で望まれる、任意の数（例えば約20〜約40層以上）のクロスパイルされた層を含むことができる。
【００１９】
本発明の織り繊維層は、平織、千鳥綾織、斜子織、繻子織、綾織などの任意の布帛織り方を使用して、当業界で公知の方法によって形成する。平織は最も一般的である。織る前に、それぞれの織り繊維材料の個々の繊維を、不織繊維層と同一のマトリックス組成物を使用して不織繊維層と同様の方法でポリマーマトリックス組成物でコーティングしてよいし、しなくてもよい。
【００２０】
あるいはゴム引き布帛は、不織/織り/不織または織り/不織/織り構造体のような織りと不織繊維層を交互に並べるか、または交互に並べないハイブリッドコンビネーションを含むことができる。隣接する層は、中間の接着層を介して結合するのが好ましい。本発明の最も好ましい態様では、ゴム引き布帛は、約１〜約20、最も好ましくは約１〜約15の結合化織り繊維層及び／または結合化不織繊維層を含む。これらの多重層は、熱及び圧力下で成形することによって一体化(又は圧密化)されるのが最も好ましい。他の結合法も当業界で公知であり、縫合（stitch）、キルティング、ボルト締め、接着剤による接着などが挙げられる。
【００２１】
弾道抵抗性層で有用な繊維は、約50デニール〜約300デニールであり得る。弾道有効性及びコストを考慮して決定される。より細いヤーンは製造及び織りにコストが余計かかるが、単位重量当たりの弾道有効性をより高くすることができる。繊維は好ましくは約200デニール〜約3000デニール、より好ましくは約650〜約1500デニールであり、最も好ましくは約800デニール〜約1300デニールである。Honeywell  International  Inc．製のSPECTRA(登録商標)900ヤーンなどの1200デニールのポリエチレン繊維の場合には、好ましい織り布帛は平織り布帛であり、約15×15エンド(end)/インチ(約5.9エンド/cm)〜約45×45エンド/インチ(17.7エンド/cm)が好ましい。最も好ましいものは17×17エンド/インチ(6.7エンド/cm)〜約23×23エンド/インチ(9.0エンド/cm)を有する平織り布帛である。650デニールSPECTRA(登録商標)900ポリエチレンヤーンの場合には、約20×20エンド/インチ(7.9エンド/cm)〜約40×40エンド/インチ(16エンド/cm)の平織り布帛が好ましい。215デニールSPECTRA(登録商標)1000ポリエチレンヤーンの場合には、約40×40エンド/インチ(16エンド/cm)〜約60×60エンド/インチ(24エンド/cm)の平織り布帛が好ましい。本発明の最も好ましい態様では、本発明の弾道抵抗性布帛は、21×21エンド/インチ(エンド/2.54cm)のピックカウント(pick count：糸の打ち込み数)と、７oz/yd2(217g/m2)(gsm))の面重量(areal weight)を有する布帛スタイル903の織りSPECTRA（登録商標）布帛を含む。優れた弾道性能に関しては、本明細書中で使用する個々の繊維層は好ましくは、少なくとも約75％、より好ましくは少なくとも約80％、最も好ましくは少なくとも約85％の圧縮被覆率(compact cover percent)を有する。布帛層の圧縮被覆率は、１インチ(2.54cm)×１インチ(2.54cm)布帛面積中の繊維被覆量(the amount of fiber   coverage)として定義することができる。1200デニール繊維から構成されている布帛の場合には、１“×１”の面積に収まることができる繊維の最大数は縦糸及び横糸(warp and fill)方向で24×24である。圧縮被覆率は、利用可能な繊維面積を充填する繊維の割合である。たとえば、織り布帛スタイル903は、ピックカウント21×21エンド/インチの平織りの1200デニール繊維、S900  SPECTRA繊維から構成される。最大24×24エンド/インチと比較して、布帛スタイル903は、21/24、すなわち約87パーセントの圧縮被覆率を有する。織り布帛に関しては、織り方がきつければきついほど、ピックカウントは高い。織り方が緩い布帛、たとえば目の粗い布帛または紗(scrim)の場合には、ピックカウントはずっと低い。布帛スタイル903は、ピックカウント17×17と約71％の圧縮被覆率を有する布帛スタイル902と区別される。本発明の目的に関しては、きつく織った布帛が最も好ましい。
【００２２】
本発明の織り繊維層又は不織繊維層は、低弾性率の弾性マトリックス材料と、高弾性率の硬質マトリックスの両方を含む、種々のマトリックス材料を使用して製造することができる。好適なマトリックス材料は非限定的には、それぞれASTM D638で37℃で測定して、約6,000psi(41.3MPa)未満の初期引張弾性率を有する低弾性率の弾性材料と、少なくとも約300,000psi(2068MPa)の初期引張弾性率を有する高弾性率の硬質材料が挙げられる。本明細書中に使用する引張弾性率(tensile  modulus)なる用語は、繊維に関してはASTM 2256により、及びマトリックス材料に関してはASTM  D638により測定した弾性係数を意味する。
【００２３】
弾性マトリックス組成物は、種々のポリマー材料及び非ポリマー材料を含むことができる。好ましい弾性マトリックス組成物は、低弾性率エラストマー材料を含む。本発明の目的に関して、低弾性率弾性材料は、ASTM D638試験法に従って約6,000psi(41.4MPa)以下の引張弾性率をもつ。好ましくは、エラストマーの引張弾性率は約4,000psi(27.6MPa)以下、より好ましくは約2400psi(16.5MPa)以下、より好ましくは1200psi(8.23MPa)以下、最も好ましくは約500psi(3.45MPa)以下である。エラストマーのガラス転移温度(Tg)は好ましくは約０℃未満であり、より好ましくは約−40℃未満であり、最も好ましくは約−50℃未満である。エラストマーは、少なくとも約50％、より好ましくは約100％の好ましい破断伸び(elongation  to  break)、最も好ましくは少なくとも約300％の破断伸びも有する。
【００２４】
低弾性率をもつ広範な種類のマトリックス材料及び配合物はマトリックスとして使用することができる。代表例としては、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、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、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、エチレンのコポリマー、及びそれらの組み合わせ、並びにポリオレフィン繊維の融点未満で硬化可能な他の低弾性率ポリマー及びコポリマーが挙げられる。種々のエラストマー材料のブレンド、またはエラストマー材料と一種以上の熱可塑性樹脂とのブレンドも好ましい。
【００２５】
共役ジエンとビニル芳香族モノマーとのブロックコポリマーが特に有用である。ブタジエン及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、ビニルトルエン及び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。ポリイソプレンを含むブロックコポリマーを水素化して、飽和炭化水素エラストマーセグメントをもつ熱可塑性エラストマーを製造することができる。このポリマーは、A-B-A型の簡単なトリブロックコポリマー、(AB)n型(ｎ＝２〜10)のマルチブロックコポリマーまたはR-(BA)x型（ｘ＝３〜150）のラジカル構造(radical  configuration)コポリマー（式中、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。）であってよい。これらのポリマーの多くは、Kraton  Polymers（ヒューストン、テキサス州）より市販されており、“Kraton  Thermoplastic  Rubber”公報SC-68-81に記載されている。最も好ましいポリマーは、Kraton  PolymersよりKraton（登録商標）の商標の下で市販されているスチレンブロックコポリマーを含む。最も好ましい低弾性率マトリックス組成物は、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を含む。
【００２６】
本発明に有用な、好ましい高弾性率硬質マトリックス材料は、ビニルエステルポリマーまたはスチレン-ブタジエンブロックコポリマーなどの材料と、ビニルエステル及びジアリルフタレートまたはフェノールホルムアルデヒド及びポリビニルブチラールなどのポリマーの混合物も含む。本発明に使用するのに特に好ましい硬質マトリックス材料は、好ましくはメチルエチルケトンなどの炭素-炭素飽和溶媒に可溶性であり且つ硬化したときにASTM D638により測定して少なくとも約１×106psi(6895MPa)の高引張弾性率を有する熱硬化性ポリマーである。特に好ましい硬質マトリックス材料は、本明細書中に参照により援用される米国特許第6,642,159号に記載されている材料である。
【００２７】
本発明の布帛複合体から形成される物品の剛性、衝撃及び弾道特性は、マトリックスポリマーの引張弾性率により影響を受ける。たとえば、米国特許第4,623,574号は、約6000psi(41,300kPa)未満の引張弾性率を有する弾性マトリックスは、高弾性率ポリマーで構築した複合体と、マトリックスを使用しない同一の繊維構造体の両方と比較して、優れた弾道特性をもつことを開示する。しかしながら、低引張弾性率マトリックスポリマーも低い剛性の複合体を形成する。さらに特定の用途では、特に複合体が弾道抵抗性及び構造モードの両方に寄与しなければならない用途では、弾道抵抗性と剛性の優れた組み合わせが必要である。従って、使用すべきマトリックスポリマーの最も好適な種類は、本発明の布帛から形成すべき物品の種類に応じて変動する。両方の特性を調和させるために、好適なマトリックス組成物は、低弾性率材料と高弾性率材料を一体化して、単一マトリックス組成物を形成することができる。
【００２８】
本発明の弾道抵抗性布帛は、二つの外部表面をもち、前記布帛は前記布帛の少なくとも一つの表面上に加硫ゴムシートを結合させることにより、または前記布帛の単数若しくは複数の表面上に非加硫ゴム組成物を適用し、続いて加硫することによって、ゴム引きされている。加硫ゴムシートは、種々の方法（中間接着剤層による積層化など）によって布帛表面に結合させることができる。本発明の好ましい態様では、加硫ゴムシートは下記の条件の下で成形することにより結合される。本態様において、加硫ゴムは予備成形(pre-mold)布帛複合体に結合させることができるか、又は未成形の布帛に結合させることができる。好ましくは加硫ゴムは、単一成形工程で繊維層の未成形スタックと結合して、ゴム引き布帛複合体を形成する。前記中間接着剤層に好適な材料としては、これらに限定されないが、弾性材料、例えば、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、エチレンコポリマー、ポリプロピレン、プロピレンコポリマー、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、ポリウレタンエラストマー、ポリクロロプレン、当業界で公知の一種以上の可塑剤(たとえばジオクチルフタレート)を使用する可塑化ポリ塩化ビニル、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、不飽和ポリエステル、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、エチレンのコポリマー、熱可塑性エラストマー、フェノール樹脂、ポリブチラール、エポキシポリマー、スチレンブロックコポリマー（例えば、スチレン-イソプレン-スチレン若しくはスチレン-ブタジエン-スチレン型）、及び当業界で公知の他の好適な接着組成物が挙げられる。特に好ましい接着組成物としては、メタクリレート接着剤、シアノアクリレート接着剤、UV硬化接着剤、ウレタン接着剤、エポキシ接着剤、エチレン酢酸ビニル接着剤及び上記材料のブレンドが挙げられる。最も好ましくは、接着剤は熱可塑性ポリマー、特にエチレン酢酸ビニルを含む。それらの接着剤はたとえば、ホットメルト、フィルム、ペースト若しくはスプレーの形態で、または二成分液体接着剤として適用することができる。通常、中間の接着剤層は、複数の繊維層を組み合わせるときにも必要である。しかしながら、上記のように繊維層を形成している繊維をマトリックス組成物でコーティングする場合、中間の接着剤層は任意的である。
【００２９】
本発明の好ましい態様において、未加硫ゴムを本発明の弾道抵抗性布帛上に適用し、コーティングした布帛をその後、加圧成形工程の間に加硫し、ここでコーティングした布帛を加圧下でその最終的に望ましい形態に成形する。ゴム組成物は布帛を形成している個々の繊維層のそれぞれの一つ以上の表面に、または単一繊維層の単一表面上にのみ適用することができる。最も好ましくは、本発明のゴム引き布帛は、複数の布帛を含み、ここでゴムの層はそれぞれ隣合う布帛シートの間に配置され、ここで前記布帛シートは一つ以上の織り及び／または不織繊維層を含む。得られたゴム引き布帛は、ASTM D790により測定して少なくとも約10ksiの剛性をもつ柔軟な複合体である。
【００３０】
未加硫ゴム組成物を布帛に適用する場合、ゴム組成物は少なくとも一つの未加硫天然ゴム及び／または合成ゴム、少なくとも一つの加硫剤、並びに必要に応じて溶媒を含み、この未加硫ゴム組成物は続いて、ゴム組成物を実質的に加硫するのに十分な熱及び圧力条件下で加硫する。天然ゴムはポリイソプレンまたはイソプレンの同族体である。合成ゴムは、当業者に公知のように、ポリウレタン、ネオプレン、ポリブタジエン、スチレンブタジエン、またはスチレンポリブタジエンなどの材料から製造することができる。種々の合成ゴムの組み合わせ、及び合成ゴムと天然ゴムとの組み合わせも好適である。これらの天然ゴムと合成ゴムのリストは上記のものに限定されないが、任意の天然ゴム若しくは合成ゴムまたはその組み合わせが本発明では有用である。当業者に公知のように、好適な加硫剤としては、上記のものに限定されないが、硫黄、過酸化物または金属酸化物、例えば酸化亜鉛、酸化鉛、または酸化鉄(Fe2O3)が挙げられる。あるいは、加硫剤は好適な放射線硬化システムも含んでいてよい。未加硫ゴム及び加硫剤を分散させる好適な溶媒としては、以下のもにに限定されるわけではないが、トルエン、トリクロロベンゼン、テトラヒドロフラン、オルトジクロロベンゼン、クメン、ナフタレン、塩化メチレンまたはキシレンが挙げられる。この溶媒リストは、非排他的であり、他の好適な溶媒を使用することができる。天然ゴム及びポリイソプレン、並びに他の合成ゴムは、水性分散液、またはラテックスとして利用可能である。上記の水性分散液の場合には、ポリマーを溶媒に溶解させたり分散させるのではなく、水中に乳化、懸濁または分散させる。
【００３１】
未加硫ゴム組成物は好ましくは、任意の好適な手段によって、好ましくはコーティングによって布帛表面に適用される。加硫法は当業界で公知であり、加熱を含む。加硫剤と共に加熱すると、ゴム分子のポリマー鎖の間で架橋が形成される。この加硫工程は、好ましくは少なくとも約115℃から約290℃未満の温度、より好ましくは約115℃〜約240℃、より好ましくは150℃未満の温度、最も好ましくは少なくとも約115℃〜約146℃未満で実施する。重要なことには、加硫はポリオレフィン繊維の融点未満の温度で実施する。加硫は、促進剤及び／または遅延剤(retarding agent)などの任意的な添加剤を使用して実施することもできる。
【００３２】
好ましくは、加硫ゴムシートは成形によって布帛に結合させる。この成形については以下に説明する。ここで布帛はまだ成形されていないことが好ましい。あるいは、加硫ゴムシートは予備成形された布帛に結合させることができる。
【００３３】
本発明の好ましい態様において、ゴムでコーティングした布帛は、加圧成形工程の間に熱を適用して加硫し、ここでコーティング済み布帛は、加圧下で最終的に望ましい形状に成形される。本発明の好ましい態様では、布帛は約50psiから約5000psi、より好ましくは約200psi〜約1500psi、最も好ましくは約400psi〜約1000psiの圧力で成形する。布帛はあるいは(alternately)、約500psi〜約5000psi、より好ましくは約1000psi〜約5000psi、より好ましくは約2000psi〜約5000psiの高圧で成形することができる。成形工程は、約４秒〜約45分をとることができる。成形温度は約80℃〜約146℃、より好ましくは約100℃〜約127℃を変動する。好ましくは中間接着層を使用して前加硫ゴムシートを布帛に結合させる場合には、複数の繊維層を含む弾道抵抗性布帛を、前記ゴム層を使用して単一成形工程で一緒に結合するのが好ましい。本発明の好ましい態様では、成形工程はさらに、本発明の個々の層の全てを圧密化する追加の機能を提供する。たとえば、成形工程は、ゴム層を前記繊維層と一緒に圧密化することに加えて、上記の圧密化網状構造体を形成している複数の架橋した、不織繊維層を圧密化するように作用し得る。
【００３４】
本発明の別の態様では、追加のゴム層を他の布帛表面に結合させるか又は付着さることができる。さらに、一つ以上の追加の繊維層または布帛を場合により、前記ゴム引き布帛に結合させることができる。しかしながら本発明の好ましい態様では、ゴム層は本発明のゴム引き布帛の少なくとも一つの最外部表面を構成する。
【００３５】
本発明のゴム引き布帛が成形される圧力は、得られる成形品の剛性に対して直接的な効果を有することが分かった。特に、ゴム引き布帛が成形される圧力が高ければ高いほど剛性は高くなり、圧力が低ければ低いほど剛性は低下する。本発明のゴム引き布帛は高圧で成形するのが最も好ましい。成形圧力に加えて、ゴムと布帛層の量、厚さ及び組成も、本発明のゴム引き布帛から形成した物品の剛性に対して直接的な効果を有する。好ましくは、本発明の加硫ゴム引き布帛は、ASTM  D790の三点試験法により測定して、少なくとも約10ksi、好ましくは約10ksi〜約2000ksi、より好ましくは約20ksi〜約500ksi、より好ましくは約20ksi〜約250ksi、より好ましくは約20ksi〜約100ksi；約20ksi〜約75ksi；より好ましくは約25ksi〜約55ksiの剛性を有する。低弾性率マトリックスを使用すると、ゴム引き布帛は好ましくは、折ったり、曲げたり又は丸めるのに十分な柔軟性を保持し、且つ鋏で切ることができると同時に、良好な構造的完全性(structural  integrity)をもつのに十分な剛性を有することが好ましい。さらに最終用途に依存して、本発明のゴム引き布帛は場合により、その表面を平滑化または研磨するために熱及び圧力の下で圧延処理することができる。あるいは、本発明の布帛は、ゴムで成形する前に圧延処理することもできる。
【００３６】
本発明の好ましい態様では、ゴム組成物を、少なくとも一つの布帛層の一方又は両方の最外部表面に適用する。別の態様では、複数の布帛を含むことができ、ゴム組成物は複合構造体の一方又は両方の最外部表面に適用することができ、ゴム組成物はまた一つ以上の中間表面にも適用することができ、ここでゴム層はどちらの側も一つ以上の織り若しくは布帛繊維層で取り囲まれている。この態様において、第二の布帛層を、未加硫ゴム組成物を加硫する前後で第一のゴム引き布帛層に結合させることができる。さらに本発明では、ゴム組成物は成分の布帛層の表面に存在することが特に意図されている。ここで布帛層を形成している個々の繊維は、ゴム組成物中に埋め込まれておらず、ゴム組成物によって封入されもしていない。ゴム組成物は、多くても任意の個々の繊維の表面積の100％未満まで適用されるのが好ましい。
【００３７】
本発明の好ましい態様において、繊維の割合は好ましくは、複合体の約50重量％〜約95重量％、より好ましくは複合体の約60重量％〜約85重量％、最も好ましくは約70重量％〜約85重量％を構成する。複合体の残りの部分はゴム組成物と任意選択のマトリックス組成物との組み合わせである。本発明の好ましい態様において、加硫ゴム組成物は好ましくは、複合体の約10重量％〜約60重量％、より好ましくは複合体の約10重量％〜約35重量％、最も好ましくは複合体の約15重量％〜約25重量％を構成する。好ましくは任意選択のマトリックス組成物は、複合体の約１重量％〜約30重量％、より好ましくは複合体の約２重量％〜約20重量％、最も好ましくは複合体の約５重量％〜約20重量％を構成する。本明細書中で使用する「複合体」なる用語は、繊維、任意成分としてのマトリックス組成物と、加硫ゴム組成物との組み合わせを指す。ゴム組成物とマトリックス組成物はいずれも、カーボンブラックまたはシリカなどのフィラーも含むことができ、油(oil)で増量することができ、又は従来通りに酸化防止剤または界面活性剤などの他の任意成分としての添加剤と組み合わせることができる。ゴム充填剤によって、耐摩耗性を改善し、粘度を高め、UV遮断剤として作用することができ、且つゴムのコストを削減することができる。
【００３８】
個々の繊維層の厚さは、個々の繊維の厚さに対応する。本発明の好ましい態様において、ゴム引きする前に、好ましい織りまたは不織繊維層は、約25μｍ〜約1000μｍ、より好ましくは約50μｍ〜約750μｍ、最も好ましくは約75μｍ〜約500μｍの厚さである。好ましくは、単数または複数のゴム層の厚さは、約25μｍ〜約1000μｍであり、より好ましくは約35μｍ〜約500μｍであり、最も好ましくは約50μｍ〜約400μｍである。本発明の好ましい態様において、本発明のゴム引き布帛は約50μｍ〜約1050μｍ、より好ましくは約75μｍ〜約650μｍ、最も好ましくは約85μｍ〜約400μｍの厚さである。そのような厚さが好ましいが、他のフィルム厚さも特定の需要を満足させるために製造することができ、本発明の範囲内に含まれると理解すべきである。さらに加圧下で成形することによるゴム引き布帛の形成により、ゴム引き布帛の全体の厚さを減少させることができ、これによって最終のゴム引き布帛の厚さをその個々の成分層の厚さの合計よりも少なくすることができる。たとえば成形圧力によってゴム組成物が繊維の間の空間に入り込み、ゴム引き布帛の全体の厚さを減らす。さらに最小布帛厚さの25μｍは、弾道脅威物体の速度を低下させるのにも有用かもしれないが、この厚さは弾丸を止めるには十分ではない。通常、約0.006”(152.4μｍ)以上の布帛厚さ(ゴム層厚さを含まない)は、標準試験条件下での９mmフルメタルジャケット(FMJ)弾丸を止めるのに好ましく、好ましくは12以上の織り繊維層、12以上の不織０°/90°繊維層またはその組み合わせを含むことが好ましい。厚みの増加は、布帛重量を増加させるという欠点があるが、より高い弾道抵抗性を得るためには好ましい。本発明のゴム引き成形布帛はさらに、約0.25lb/ft2(psf)(1.22kg/m2(ksm))〜約2.0psf(9.76ksm)、より好ましくは約1.0psf(4.88ksm)〜約1.5psf(7.32ksm)、より好ましくは約1.1psf(5.37ksm)〜約1.5psf、最も好ましくは約1.1psf〜約1.2psf(6.1ksm)の好ましい面密度をもつ。
【００３９】
本発明のゴム引き布帛は種々の用途に使用することができる。このゴム引き布帛の最終的に望ましい形状は、平坦な平面パネルまたは、曲面パネルなどのカスタマイズされた形状であってもよい。そのような布帛は、たとえばNIJレベルI、IIA、II、IIIA及びIII保護用の武装化した一般車両を強化するために；警察車輌及び他の車輌用の装甲扉及び天井として；NIJレベルI、IIA、II、IIIA及びIII保護用の防弾チョッキの外傷パッド(trauma  pad)または胸部プレートインサートとして；NIJレベルI、IIA、II、IIIA及びIII保護での携帯型暴徒鎮圧用シールド用、または爆発処理デバイス用に使用することができる。本発明の布帛は、従来のゴム引き布帛用途に加えて、ホースまたはコード構造体、沿岸警備隊のブイ、タイヤ及び他の機械的ゴム製品などの構造体の形成または強化にも使用することができる。さらに本発明のゴム引き布帛は、例えば武装化車輌の構造パネルにこの布帛を付けることによって、既存の構造体に構造的及び弾道支持体を付加するために使用することができる。
【００４０】
本発明のゴム引き布帛から形成した物品の所望の構造的特性及び弾道抵抗性に応じて、布帛層の数及び種類並びにマトリックスの種類などの様々なパラメーターを制御することができる。たとえば、防弾チョッキで変形を軽減するために低コストの外傷パッドを形成するためには、２枚の布帛層、即ち２枚の織り繊維層、または組み合わされた布帛のそれぞれの外部表面上にゴム層をもつ、０°/90°でクロスプライさられた二つの繊維層からそれぞれ形成されている、一方向性不織繊維の圧密化網状構造の単層(single  layer)２枚を含むのが好ましい。さらに、NIJレベルIIまたはIIAの弾道保護レベルをもつ弾道抵抗性パネルに関しては、組み合わせた布帛の一方の外部表面にそれぞれゴム層を有する、14枚の繊維層と10枚の繊維層をそれぞれ含む布帛が好ましい。
【００４１】
本発明の布帛の耐弾道特性は、当業界で公知の標準的な試験手順を使用して測定する。たとえば弾道複合体のスクリーニング試験では、通常、指定の重量、硬度及び寸法の22口径、非変形スチールフラグメント(Mil-Spec．MIL-P-46593A(ORD))を使用する。
【００４２】
構造体の保護力または貫入抵抗性は通常、発射体の50％がシールドにより止まり、50％が複合体を貫通する衝撃速度（V50値としても公知である。）を引用することによって表される。本明細書中で使用するように、物品の「貫入抵抗性」は、弾丸、フラグメント、榴散弾などの物理的物体、及び非物理的物体、たとえば爆発による爆風などの指定の脅威物体による貫入に対する抵抗性である。複合体の面密度（表面積で除した複合体パネルの重量である）が等しい場合、V50が高ければ高いほど、複合体の抵抗力は優れている。本発明の布帛の弾道抵抗性は、多くの因子、特に布帛を製造するのに使用した繊維の種類に応じて変動し得る。
【００４３】
以下の非限定的な実施例により、本発明を説明する。
【実施例】
【００４４】
実施例１
ゴム引きの、織りSPECTRA(登録商標)布帛(布帛スタイル903；平織；ピックカウント：21×21エンド/インチ(2.54cm)；面重量(areal  weight)：７oz/yd2(217gsm))を低圧成形条件下で成形した。織りSPECTRA(登録商標)布帛を、マッチ-ダイモールド中、270°F(132.2℃)で10分間、天然ゴムでコーティングし、続いて200psi成形圧力を10分間加え、その後、同じ圧力の下で90°F(32.22℃)に冷却した。ゴム引き布帛全体では34重量％の全ゴム含有量であり、66重量％の全繊維含有量を有していた。
【００４５】
これをビニルエステル熱硬化性ポリマーでコーティングした同じ厚さの成形SPECTRA(登録商標)布帛と比較する。表１及び２にまとめられたデータを参照されたい。この実施例は、成形後のゴム引きSPECTRA(登録商標)布帛が、ビニルエステルポリマーでコーティングした同一の厚さの成形SPECTRA(登録商標)布帛よりも高い17グレインフラグメントの弾道抵抗性(SEATは標的の比エネルギー吸収（Specific Energy Absorption of Target）であり、単位は(J.m2/kg)である。)を有していたことを示す。
【００４６】
【表１】
2011503494.tif 000002
【００４７】
【表２】
2011503494.tif 000003
【００４８】
実施例２
ゴム引き織りSPECTRA(登録商標)布帛(布帛スタイル903；平織；ピックカウント：21×21エンド/インチ(2.54cm)；面重量：７oz/yd2(217gsm))を高圧成形条件下で成形した。織りSPECTRA(登録商標)布帛を、マッチ-ダイモールド中、270°F(132.2℃)で10分間、天然ゴムでコーティングし、続いて1500psi成形圧力を10分間加え、その後、同じ圧力の下で90°F(32.22℃)に冷却した。ゴム引き布帛全体では34重量％の全ゴム含有量であり、66重量％の全繊維含有量を有していた。
【００４９】
この実施例は、成形後のゴム引きSPECTRA(登録商標)布帛が、ビニルエステルポリマーでコーティングした同一厚さの成形SPECTRA(登録商標)布帛よりも高い17グレインフラグメント弾道抵抗性(SEATは標的の比エネルギー吸収であり、単位は(J.m2/kg)である。)を有していたことを示す。
【００５０】
ゴム引き織りSPECTRA(登録商標)布帛(布帛スタイル903；平織；ピックカウント：21×21エンド/インチ(2.54cm)；面重量：７oz/yd2(217gsm))を、低圧成形条件下で成形した。織りSPECTRA(登録商標)布帛を、マッチ-ダイモールド中、270°F(132.2℃)で10分間、天然ゴムでコーティングし、続いて200psi成形圧力を10分間加え、その後、同じ圧力の下で90°F(32.22℃)に冷却した。ゴム引き布帛全体では34重量％の全ゴム含有量であり、66重量％の全繊維含有量を有していた。
【００５１】
これをビニルエステルポリマーでコーティングした同じ厚さの成形後のSPECTRA(登録商標)布帛と比較する。表１及び２にまとめられたデータを参照されたい。この実施例は、成形後のゴム引きSPECTRA(登録商標)布帛が、ビニルエステルポリマーでコーティングした同一厚さの成形SPECTRA(登録商標)布帛よりも高い17グレインフラグメントの弾道抵抗性を有していたことを示す。
【００５２】
実施例３
実施例１の布帛を、実施例１と同様に、９mm  FMJ弾丸抵抗性に対して弾道抵抗性を試験し、ビニルエステルポリマーでコーティングした同一厚さの成形SPECTRA(登録商標)布帛と比較した。表３及び４にまとめられたデータを参照されたい。この実施例は、成形後のゴム引きSPECTRA(登録商標)布帛が、ビニルエステルポリマーでコーティングしたSPECTRA(登録商標)布帛よりも高い９mm  FMJ耐弾丸性(SEAT)を有していたことを示す。
【００５３】
【表３】
2011503494.tif 000004
【００５４】
実施例４
実施例２の布帛を、実施例２と同様に、９mm  FMJ弾丸抵抗性に対して弾道抵抗性を試験し、ビニルエステルポリマーでコーティングした同一厚さの成形SPECTRA(登録商標)布帛と比較した。表３及び４にまとめられたデータを参照されたい。この実施例は、成形後のゴム引きSPECTRA(登録商標)布帛が、ビニルエステルポリマーでコーティングしたSPECTRA(登録商標)布帛よりも高い９mm  FMJ耐弾丸性(SEAT)を有していたことを示す。
【００５５】
【表４】
2011503494.tif 000005
【００５６】
実施例５
この実施例は、実施例１から４の布帛サンプルの追加の特性を試験する。特に本実施例は、ゴム引きSPECTRA(登録商標)布帛の柔軟性(または剛性)が成形圧力の関数であることを示している。パネルを成形する圧力が高ければ高いほど剛性は高くなり、成形圧力が低ければ低いほど剛性は低くなる。またこの実施例は、ゴムの代わりにビニルエステル樹脂でコーティングしたSPECTRA（登録商標）布帛の非常に高い剛性を示す。撓みデータは、荷重下において、比較的剛直なSPECTRA’登録商標)/ビニルエステル系と比較して、SPECTRA(登録商標/ゴム複合体の柔軟性を示している。
【００５７】
【表５】
2011503494.tif 000006
【００５８】
これらの実施例は、SPECTRA(登録商標)/ビニルエステル複合体と比較して、SPECTRA(登録商標)/ゴム複合体は柔軟であることを示している。従って、本発明のゴム引き布帛は、柔軟な防護複合体(armor  composite)が望ましいとされている防護用途、たとえば民間及び軍用車両扉、天井、床及び他の車両部品に適している。また、該複合体は代替物よりも安価であるためで、設置及び他のコストを削減する。
【００５９】
本発明は、好ましい態様について示し、記載してきたが、当業者には本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく種々の変形及び変更が可能であることは容易に理解されよう。請求の範囲は、開示された態様、上記の代替及びこれらの全ての均等物を網羅するものと理解すべきである。
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月26日(2009.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含む、成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛であって、前記布帛はASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有し、前記ポリオレフィン繊維は約７g/デニール以上の靱性と約150g/デニール以上の引張弾性率を有し、前記布帛はその少なくとも一つの表面上にゴム組成物を有することを特徴とする、前記弾道抵抗性布帛。
【請求項２】
前記ゴム組成物が少なくとも一つの布帛層の各表面上にある、請求項１に記載の成形されたゴム引き弾道抵抗性布帛。
【請求項３】
ゴム引き弾道抵抗性布帛の製造法であって、
i)  弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に未加硫のゴム組成物の層を適用する工程であって、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み、前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性をもち、且つ約150g/デニール以上の引張弾性率を有する工程、及び
ii)  前記ゴム組成物を加硫し、且つASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有するゴム引き布帛を製造するのに十分な熱及び圧力の下で前記布帛を成形する工程、
を含む、前記方法。
【請求項４】
ゴム引き弾道抵抗性布帛の製造法であって、
i)  弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に加硫ゴム層を配置する工程であって、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み、前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性をもち、且つ約150g/デニール以上の引張弾性率を有する工程、及び
ii)  前記加硫ゴム層を前記弾道抵抗性布帛に結合させ、それによってASTM  D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有するゴム引き布帛を製造するのに十分な熱及び圧力の下で前記布帛を成形する工程
を含む、前記方法。
【請求項５】
ゴム引き弾道抵抗性布帛を製造する方法であって、
成形された弾道抵抗性布帛の少なくとも一つの表面に加硫ゴム層を配置する工程を含み、前記布帛は、ポリオレフィン繊維を含む複数の織り繊維層若しくはポリオレフィン繊維を含む複数の不織繊維層、またはポリオレフィン繊維の少なくとも一つの織り繊維層と少なくとも一つの不織繊維層との組み合わせを含み、前記ポリオレフィン繊維は約7g/デニール以上の靱性をもち、且つ約150g/デニール以上の引張弾性率を有し、前記成形されたゴム引き布帛はASTM D790で測定して少なくとも約10ksiの剛性を有することを特徴とする、前記方法。
【国際調査報告】
2011503494.tif 000007
2011503494.tif 000008
2011503494.tif 000009