(57)【要約】  本発明は、少なくとも１枚の多層シートを含む耐弾物品であって、前記シートは、単層の統合スタックを含み、前記単層は、繊維を含み、前記物品の全厚さは、少なくとも１００ｍｍであることを特徴とする耐弾物品に関する。本発明はまた、高速弾および爆発成形弾から防護するための耐弾物品の使用に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚の多層シートを含む耐弾物品であって、前記シートが単層の統合スタックを含み、前記単層が繊維を含み、前記物品の全厚さが少なくとも１００ｍｍであることを特徴とする、耐弾物品。
【請求項２】
前記繊維が、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、液晶コポリエステル、剛性棒状ポリマー、ポリアミド、およびアラミドからなる群から選択される高分子材料から製造される、請求項１に記載の耐弾物品。
【請求項３】
複数の重畳された多層材料シートであって、前記シートが延伸高分子量ポリオレフィンの一方向単層の統合スタックを含み、この場合、前記スタック中の２枚の逐次単層の延伸方向が異なり、付帯条件として、前記物品の全厚さが少なくとも１００ｍｍである多層材料シートを含む、請求項１に記載の耐弾物品。
【請求項４】
前記物品中の一方向単層の統合スタックが、少なくとも１０枚の一方向単層、より好ましくは少なくとも２０枚の一方向単層、さらにより好ましくは少なくとも４０枚の一方向単層を含む、請求項３に記載の耐弾物品。
【請求項５】
複数の重畳された多層材料シートの少なくとも２つのスタックを含み、前記スタックが、固定手段により保持一体化される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の耐弾物品。
【請求項６】
加温下および加圧下で統合された複数の重畳された多層材料シートを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の耐弾物品。
【請求項７】
１００ｋｇ／ｍ２〜４００ｋｇ／ｍ２、より好ましくは１００ｋｇ／ｍ２〜３００ｋｇ／ｍ２、さらにより好ましくは１００ｋｇ／ｍ２〜２６０ｋｇ／ｍ２、最も好ましくは１００ｋｇ／ｍ２〜２２０ｋｇ／ｍ２の範囲内の合計面密度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の耐弾物品。
【請求項８】
セラミックス、鋼、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ニッケル、クロム、および鉄、またはそれらの合金、ガラス、ならびにグラファイト、あるいはそれらの組合せからなる群から選択される材料の１枚以上のシートをさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の耐弾物品。
【請求項９】
前記材料のシートが、前記単層のスタックの外側に、少なくともその衝突面に定置される、請求項８に記載の耐弾物品。
【請求項１０】
前記繊維が超高分子量ポリエチレンから製造される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の耐弾物品。
【請求項１１】
少なくとも１枚の単層が、同一方向に整列された複数の延伸ポリオレフィン製一方向テープを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の耐弾物品。
【請求項１２】
少なくとも１枚の単層が、並列配置でマトリックス中に包埋された複数の延伸ポリオレフィン繊維を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の耐弾物品。
【請求項１３】
それぞれ延伸ポリオレフィン繊維および／または延伸ポリオレフィンテープの織布を含む少なくとも１枚の層を含む、耐弾物品。
【請求項１４】
少なくとも１０００ｍ／秒、より好ましくは少なくとも１５００ｍ／秒、さらにより好ましくは少なくとも２０００ｍ／秒、最も好ましくは少なくとも３０００ｍ／秒の速度で衝突する高速弾から防護するための、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の耐弾物品の使用。
【請求項１５】
爆発成形弾から防護するための、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の耐弾物品の使用。
【請求項１６】
少なくとも１０００ｍ／秒、より好ましくは少なくとも１５００ｍ／秒、さらにより好ましくは少なくとも２０００ｍ／秒、最も好ましくは少なくとも３０００ｍ／秒の速度で衝突する高速弾、即席爆発装置、および／または爆発成形弾の捕捉における、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の耐弾物品の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、耐弾物品、特定的には、高速弾および極高速弾（典型的には少なくとも１０００ｍ／秒の速度、またはさらには少なくとも１５００ｍ／秒の速度で衝突する）からの防護を提供する耐弾物品に関する。
【０００２】
今日の戦争では、脅威物は絶えず変化している。多くの起源に由来しうるそのような脅威物は、性質上従来のものと次第に異なってきており、多くの場合、紛争地域で軍用地上車両を標的としている。従来のものと異なる脅威物としては、いわゆるＩＥＤ（即席爆発装置）および爆発成形弾（ＥＦＰ）が挙げられる。これらの脅威物は、それらの製造が容易であることからとくに普及している。たとえば、ＩＥＤは、車両が上を通過した時に接触する２枚の金属板の形態の擲弾と雷管との単純な集成体である。ＥＦＰは、爆発物が充填された円筒状の鋼またはプラスチックのケーシングを含み、ケーシングの一端は、内向きの曲率を有する湾曲した金属ディスクの形態のカバーを備える。ＥＦＰを起爆させた時、爆発により金属ディスクが推進力を受けて、鋼製防護具を容易に貫通しうるスラグなどの形態に再造形される。再造形されたディスクは、Ｎｅｗｓｗｅｅｋ（２００７年８月２０日・２７日合併号）および２００７年１１月Ｋｉｊｋ．ｎｌにより最近報告されたように、２０００ｍ／秒以上の速度に容易に到達可能である。
【０００３】
従来のものと異なる脅威物を阻止するのに好適な防護具を設計すべく当該技術分野で多くの試みがなされたにもかかわらず、許容しうる重量でこうした脅威物に耐えうる有効な防弾防護具は、今まで開発されなかった。
【０００４】
最新技術の耐弾物品、たとえば、車両などでの金属板よりなる防護具は、もはや、ＩＥＤやＥＦＰなどの主要な脅威物に対する適正な防護を提供しない。その理由は、関与する衝撃エネルギーがあまりにも大きく、容易に４ＭＪ程度以上になりうることである。そのような従来のものと異なる脅威物を阻止すべく防弾防護金属板を設計することが可能であったとしても、防護板は、重すぎて使用不可能および／または体積が大きすぎて実用上実現不可能であろう。
【０００５】
たとえばＥＦＰに対して有効な耐弾物品の設計で遭遇するさらなる困難は、ＥＦＰが物品に衝突した時に発生する膨大な熱であり、そのような熱は、容易に１５００℃超に到達する。発生した熱は、多くの場合、発火を引き起こすので、耐弾物品が脆弱化し、とくに多衝突状況では、すなわち、前記物品にＥＦＰが複数回衝突する状況では、その阻止能力が低下する可能性がある。また、そのような多衝突状況では、装甲車両の乗員が危険にさらされる可能性がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、公知の防弾防護板と比較した場合に改良された対弾性を有する耐弾物品を提供することである。本発明の目的はまた、前記耐弾物品で装甲された航空機や船舶などの乗物を提供することである。
【０００７】
特定的には、本発明の目的は、ＩＥＤやＥＦＰなどの高速の脅威物、すなわち、少なくとも１０００ｍ／秒の速度で移動する脅威物に対する有効な防護を提供する耐弾物品を提供することである。ただし、前記物品は、好ましくは、前記脅威物からの多数回すなわち少なくとも２回の衝撃に耐えうるものとする。
【０００８】
本発明の目的はまた、少なくとも１５００ｍ／秒の速度で移動する脅威物に対する有効な防護を提供する耐弾物品を提供することである。
【０００９】
本発明の目的はまた、少なくとも１５００ｍ／秒の速度で移動する脅威物に対する有効な防護を提供する耐弾物品を提供することである。ただし、前記脅威物は、少なくとも２００グラムの質量を有するものとする。
【００１０】
本発明の目的はまた、少なくとも１５００ｍ／秒の速度で移動する脅威物に対する有効な防護を提供する耐弾物品を提供することである。ただし、前記脅威物は、少なくとも５００グラムの質量を有するものとする。
【００１１】
したがって、本発明は、少なくとも１枚の多層シートを含む耐弾物品を提供する。ただし、前記シートは、単層の統合スタックを含み、前記単層は、繊維を含み、前記物品の全厚さは、少なくとも１００ｍｍであることを特徴とする。
【００１２】
特定的には、本発明は、複数の重畳もしくは積重された多層材料シートを含む耐弾物品を提供する。ただし、シートは、延伸された高分子量ポリオレフィン、好ましくは超高分子量ポリオレフィンの一方向単層の統合スタックを含み、この場合、スタック中の２枚の逐次単層の延伸方向は、異なり、付帯条件として、物品の全厚さは、少なくとも１００ｍｍであるものとする。
【００１３】
繊維状単層に基づく物品、特定的には、延伸された高分子量および超高分子量のポリオレフィンに基づく物品が、金属板に基づく最新技術の防護具をものともしないことが知られるＩＥＤやＥＦＰなどの脅威物に対して防護可能であるということは、きわめて予想外で、驚くべきことであり、耐弾材料の技術分野では考えもされなかった。
【００１４】
たとえば、延伸（超）高分子量ポリオレフィンの単層が本質的に耐炎性の材料でないことは、公知である。したがって、本発明に係る耐弾物品が、金属板に基づく公知の防護具のいずれよりも良好に機能することが観測されたことは、驚くべきことであった。さらに驚くべきことに、前記ポリオレフィンに基づく本発明に係る物品は、たとえば、本質的に耐炎性の材料でありかつ前記ポリオレフィンよりも高い耐炎性を有することが公知である延伸ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）に基づく本発明に係る耐弾物品よりも良好に機能することが観測された。
【００１５】
好ましくは、本発明に係る耐弾物品（本発明の物品としても参照される）は、少なくとも１５０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２００ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも２５０ｍｍ、最も好ましくは少なくとも３００ｍｍの全厚さを有する。これにより、防護レベルはさらに改良される。また、前記物品の厚さを増大させることにより、たとえば、２００ｍｍ超にすることにより、前記物品が破砕片を効果的に低減または捕捉することが観測された。破砕片を捕捉するとは、弾道衝撃を受ける面の反対側の背面に耐弾物品を残留させるようにＩＥＤやＥＦＰからの破片を阻止することを意味する。
【００１６】
単層とは、本明細書中では、繊維を含む平面層とみなされるものである。好ましくは、前記単層は、繊維の網状構造を含む。前記網状構造は、好ましくは繊維の織成網状構造、より好ましくは繊維の不織網状構造である。前記織成網状構造は、当該技術分野で公知の任意の構造、たとえば、平織り網状構造またはバスケット織り網状構造でありうる。前記不織網状構造は、好ましくはフェルトであり、より好ましくは、前記不織網状構造は、一方向網状構造、すなわち、共通の繊維方向に沿って互いに平行に一方向に整列された複数の繊維よりなる網状構造である。
【００１７】
本発明に係る物品は、少なくとも１枚の多層シートを含む。ただし、前記シートは、単層の統合スタックを含むものとする。好ましくは、前記単層は、繊維の一方向網状構造を含有する。ただし、そのような単層は、本明細書中では簡潔にするために一方向単層として参照され、この場合、単層中の共通の繊維方向は、隣接単層中の共通の繊維方向に対して角度をなして配向されるものとする。
【００１８】
好ましい実施形態では、本発明の物品は、複数の重畳もしくは積重された多層シートを含む。重畳もしくは積重されたシートとは、本明細書中では、それらの表面が少なくとも部分的にオーバーラップするように互いに前面に配置されたシートとみなされるものである。好ましくは、前記シートは、実質的にそれらの全表面領域を覆うようにオーバーラップする。好ましくは、シートは、互いにごく近接した状態で、すなわち、本発明の物品の厚さの２％未満の距離で配置され、より好ましくは、シートは、接触近接状態で配置される。好ましくは、前記複数のシート中の単一シートの厚さは、前記物品の全厚さの３％〜２０％、より好ましくは４％〜１５％、最も好ましくは５％〜１０％である。複数のそのようなシートを含む本発明の物品は、ＩＥＤやＥＦＰなどの脅威物を阻止するのに一層有効であることが観測された。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態では、本発明の物品は、複数の重畳もしくは積重されたシートを含む。ただし、複数のシートの全厚さ、すなわち前記シートの厚さの合計は、少なくとも１００ｍｍ、より好ましくは２００ｍｍ、最も好ましくは３００ｍｍであるものとする。好ましくは、個別のシートの厚さは、前記複数の前記全厚さの３％〜２０％、より好ましくは４％〜１５％、最も好ましくは５％〜１０％である。物品全体の厚さではなく脅威物の阻止に寄与するシートの厚さが以上に挙げた好ましい範囲内にあるそのような実施形態では、ＩＥＤおよびＥＦＰに対してさらに改良された耐弾性が得られることが観測された。
【００２０】
単層の統合とは、単層（少なくともその一部または何パーセント）が互いに比較的堅固に結合されて１つのユニットを形成することを意味するものとする。好ましい実施形態では、単層のスタックは、前記単層が単一のユニット体の形態に統合されるようにかつ少なくともそれらの表面の一部上での相互移動が防止されるように組み合わされる。統合スタックは、たとえば、前記スタックの縫合もしくはステープル留めまたは高温加圧下での圧縮などを行って単層を結合一体化させることにより取得可能である。好ましくは、単層のスタックは、高温での圧縮により統合される。そのようなスタックは、高速の脅威物に対する増大された防護を提供し、かつ低減された層間剥離を示す。
【００２１】
統合スタック中の単層の数は、広い範囲内で変更可能であり、好ましくは、所望の性能、重量、およびコストを考慮して最終製品の所望の面密度を提供するように選択される。
【００２２】
本発明の物品中の単層の厚さは、広い範囲内で変更可能である。好ましくは、少なくとも１枚の単層の厚さは、２００μｍ未満、より好ましくは１５０μｍ未満、さらにより好ましくは１００μｍ未満、最も好ましくは５０μｍ未満である。単層の厚さは、当該技術分野で公知の任意の技術に従って、たとえば、マイクロメーターを用いることによりまたは樹脂中に単層を包埋して光学顕微鏡もしくは電子顕微鏡でその厚さを比較することにより、測定可能である。
【００２３】
好ましい実施形態では、本発明の物品中の単層に含有される繊維は、好ましくは、ガラス繊維および／または炭素繊維からなる群から選択される。より好ましい実施形態では、前記繊維は、高分子材料、最も好ましくは延伸高分子材料から製造される。驚くべきことに、延伸高分子材料の繊維を含む本発明の物品は、ＥＦＰおよびＩＥＤを阻止する時に同一の面密度で増大された効率すなわちより高い阻止能を示すことが観測された。
【００２４】
たとえば押出し、圧縮成形、ブロー成形、紡糸、または当該技術分野で公知の任意の他の技術により高分子材料の繊維をいかに製造するかは、公知である。延伸高分子材料の繊維を製造するために、前記繊維は、少なくとも１つの方向で延伸プロセスに付される。繊維がテープまたはフィルムの形態をとる場合、高分子材料は、好ましくは、単一の方向に延伸（すなわち一方向延伸）され、より好ましくは、前記材料は、２つの方向に延伸（すなわち二方向延伸）される。延伸高分子材料の繊維の単層を含む本発明の物品は、ＥＦＰおよびＩＥＤに対する改良された耐性を示すことが観測された。好ましくは、前記高分子材料、特定的には一方向延伸高分子材料の延伸比は、少なくとも１、より好ましくは少なくとも１．５、より好ましくは少なくとも２、最も好ましくは少なくとも３である。
【００２５】
好ましくは、繊維、特定的には高分子材料から製造される繊維は、好ましくは５０％〜９８％、より好ましくは７０％〜９５％、最も好ましくは７５％〜９０％の単層中体積分率を有する。単層の強度は、単層中の繊維の体積分率に依存することが観測された。
【００２６】
繊維とは、本明細書中では、その長さ寸法がその厚さよりもかなり大きい細長形状体とみなされるものである。繊維という用語はまた、規則的もしくは不規則的な断面を有するモノフィラメント、マルチフィラメント、ステープル、テープ、ストリップ、リボンなどを包含するものとする。好ましい実施形態では、繊維は、卵形、円形、Ｃ形などのような実質的に丸形の断面を有する。さらなる好ましい実施形態では、繊維はテープである。
【００２７】
繊維の強度は、繊維を製造する材料およびその（一軸）延伸比に依存する。高分子材料から製造される繊維は、好ましくは少なくとも０．７５ＧＰａ、より好ましくは少なくとも０．９ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１．２ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも１．５ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも１．８ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも２．１ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも３ＧＰａの強度を有する。前記繊維の強度は、当該技術分野で公知の任意の方法、たとえばＡＳＴＭ  Ｄ２２５６−０２（２００８）に従って、決定可能である。好ましくは、高分子材料の前記繊維は、前記ＡＳＴＭ  Ｄ２２５６により測定した場合、少なくとも５０ＧＰａの引張り弾性率および少なくとも８Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する。
【００２８】
繊維がテープである場合、テープの強度は、好ましくは少なくとも０．７５ＧＰａ、より好ましくは少なくとも０．９ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも１．２ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも１．５ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも１．８ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも２．１ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも３ＧＰａである。テープの強度は、当該技術分野で公知の任意の方法に従って、たとえば、ＡＳＴＭ  Ｄ２２５６−０２（２００８）に従ってインストロン引張り試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｔｅｓｔｅｒ）を用いてバレルクランプで掴持されたたとえば長さ２５ｃｍのテープをたとえば２５ｃｍ／分の速度で引っ張ることにより決定可能である。好ましくは、単層を構築するために使用されるテープは、少なくとも２ｍｍ、より好ましくは少なくとも５ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも３０ｍｍの幅を有する。前記テープは、好ましくは５〜２００ｇ／ｍ２、より好ましくは１０〜１２０ｇ／ｍ２、さらにより好ましくは１５〜８０ｇ／ｍ２、最も好ましくは２０〜６０ｇ／ｍ２の面密度を有する。
【００２９】
好ましくは、本発明に係る物品中の単層は、繊維と高分子マトリックス組成物との両方を含む。ただし、前記組成物は、低弾性率熱可塑性材料および／または高弾性率熱硬化性材料を含むものとする。好適な熱可塑性マトリックス組成物は、好ましくは多くとも３ＧＰａ、より好ましくは多くとも１ＧＰａ、最も好ましくは多くとも５００ＭＰａの引張り弾性率を有するエラストマーを含む。その例は、たとえば、国際公開第２００７／１１５０５７号パンフレットの１４および１５頁に与えられている（その開示は参照により本明細書に組み入れられるものとする）。好適な熱硬化性マトリックス組成物は、好ましくは少なくとも３００ＭＰａ、より好ましくは少なくとも１．５ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも３ＧＰａの引張り弾性率を有する材料、たとえば、熱硬化性ビニルエステル、前記熱硬化性ビニルエステルの少なくとも１種とジアリルフタレートとの組合せ、およびたとえば“Ｋｒａｔｏｎ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｒｕｂｂｅｒ”  ＳＣ：６８：８２に記載される、ビニルエステルポリマーと、共役ジエンとビニル芳香族モノマーとの１種以上ブロックコポリマーと、の組合せを含む。以上で参照された引張り弾性率は、３７℃でＡＳＴＭ  Ｄ６３８に従って測定可能である。好ましくは、マトリックス組成物は、たとえば国際公開第２００７／０６７４０５号パンフレットに開示される遅炎剤を含む。
【００３０】
本発明に好適なポリマー材料は、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、液晶コポリエステル、剛性棒状ポリマー、ポリアミド、およびアラミドからなる群から選択されるものである。
【００３１】
好ましい実施形態では、本発明の物品は、少なくとも２３０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２７０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも４００ｍｍの厚さを有し、かつ繊維は、ガラス繊維、好ましくはＥ型もしくはＳ２型のガラス繊維として知られるガラス繊維である。
【００３２】
さらなる好ましい実施形態では、本発明の物品は、少なくとも２２０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも４００ｍｍの厚さを有し、かつ繊維は、アラミド繊維である。前記アラミドは、好ましくは、米国特許第３，６７１，５４２号明細書（参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載される芳香族ポリアミドから形成される。より好ましくは、前記アラミドは、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）である。好ましいアラミド繊維は、少なくとも１．２ＧＰａの靭性、少なくとも３０ＧＰａの初期引張り弾性率、および少なくとも８Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する。とくに好ましいアラミド繊維は、少なくとも１．５ＧＰａの靭性および少なくとも２０Ｊ／ｇの破断エネルギーを有するものである。最も好ましいアラミド繊維は、少なくとも２ＧＰａの靭性、少なくとも３５ＧＰａの初期引張り弾性率、および少なくとも３０Ｊ／ｇの破断エネルギーを有するであろう。アラミド繊維の例としては、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）のコポリマーが挙げられる。本発明の実施に同様に有用なのは、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維である。
【００３３】
さらなる好ましい実施形態では、本発明の物品は、少なくとも２５０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２７０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも４００ｍｍの厚さを有し、かつ繊維は、剛性棒状繊維である。剛性棒状繊維は、たとえば、米国特許第５，６７４，９６９号明細書、同第５，９３９，５５３号明細書、同第５，９４５，５３７号明細書、および同第６，０４０，４７８号明細書（それらの開示は参照により本明細書に組み入れられるものとする）に開示されている。剛性棒状繊維は、マゼラン・システムズ・インターナショナル（Ｍａｇｅｌｌａｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）社からＭ５（登録商標）繊維として販売されている。
【００３４】
さらなる好ましい実施形態では、本発明の物品は、少なくとも２５０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２７０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも４００ｍｍの厚さを有し、かつ繊維は、ポリビニルアルコール（ＰＶ−ＯＨ）繊維である。ＰＶ−ＯＨ繊維またはテープは、好ましくは、たとえば米国特許第４，４４０，７１１号明細書（本発明と矛盾しない範囲内で参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載されるように高い引張り弾性率を有する。前記繊維またはテープの製造に使用されるＰＶ−ＯＨは、少なくとも約２００，０００の重量平均分子量を有していなければならない。とくに有用なＰＶ−ＯＨ繊維は、少なくとも約２５ＧＰａの弾性率、好ましくは少なくとも約０．５ＧＰａ、より好ましくは少なくとも約１ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも約１．５ＧＰａの靭性、および少なくとも約８Ｊ／ｇの破断エネルギーを有していなければならない。そのような性質を有するＰＶ−ＯＨ繊維は、たとえば、米国特許第４，５９９，２６７号明細書に開示されるプロセスにより製造可能である。
【００３５】
さらなる好ましい実施形態では、本発明の物品は、少なくとも２５０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２７０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも４００ｍｍの厚さを有し、かつ繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維である。好ましくは、前記繊維の製造に使用されるＰＡＮは、少なくとも約４００，０００の重量平均分子量を有する。とくに有用なＰＡＮ繊維は、少なくとも１ＧＰａの靭性および少なくとも約８Ｊ／ｄの破断エネルギーを有する。そのようなＰＡＮ繊維は、たとえば、米国特許第４，５３５，０２７号明細書に開示されている。
【００３６】
さらなる好ましい実施形態では、本発明の物品は、少なくとも２５０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２７０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも４００ｍｍの厚さを有し、かつ繊維は、液晶コポリエステル繊維である。液晶コポリエステル繊維は、たとえば、米国特許第３，９７５，４８７号明細書、同第４，１１８，３７２号明細書、および同第４，１６１，４７０号明細書に開示されている。
【００３７】
さらなる好ましい実施形態では、本発明の物品は、少なくとも２５０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２７０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも４００ｍｍの厚さを有し、かつ繊維は、ポリベンゾアゾール繊維である。ポリベンゾアゾール繊維またはテープは、たとえば、米国特許第５，２８６，８３３号明細書、同第５，２９６，１８５号明細書、同第５，３５６，５８４号明細書、同第５，５３４，２０５号明細書、および同第６，０４０，０５０号明細書に開示されている。
【００３８】
本発明のさらなる好ましい実施形態では、繊維は、ポリオレフィン繊維である。好ましいポリオレフィン繊維は、ポリプロピレン製、より好ましくは超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）製、すなわち少なくとも４ｄＬ／ｇの固有粘度（ＩＶ）を有するポリエチレン製のものである。公知のＵＨＭＷＰＥ繊維としては、ダイニーマ（Ｄｙｎｅｅｍａ）（登録商標）という名称でＤＳＭダイニーマ（ＤＳＭ  Ｄｙｎｅｅｍａ）社により販売されているものが挙げられる。
【００３９】
前記繊維の製造に使用されるポリプロピレンは、好ましくは少なくとも約２００，０００、より好ましくは少なくとも約３００．０００、さらにより好ましくは少なくとも約５００．０００の重量平均分子量を有する。そのようなポリプロピレンは、米国特許第４，４１３，１１０号明細書に記載の技術によりかなり良好に配向されたフィラメントの形態にすることが可能である。ポリプロピレン繊維は、好ましくは少なくとも約０．５ＧＰａ、より好ましくは少なくとも約１．５ＧＰａの靭性を有する。その初期引張り弾性率は、好ましくは少なくとも約１０ＧＰａ、より好ましくは少なくとも約１５ＧＰａである。ポリプロピレンの融点は、一般的には、配向プロセスにより数度上昇するので、ポリプロピレンフィラメントは、好ましくは、非拘束ＤＳＣにより決定した場合１５０℃〜１７０℃の温度範囲内に少なくとも１つの融点を有する。以上に記載のパラメーターのとくに好ましい範囲により、最終物品で改良された性能を有利に提供することが可能である。以上に記載のパラメーター（弾性率および靭性）の好ましい範囲と組み合わせて少なくとも約２００，０００の重量平均分子量を有する繊維を利用することにより、最終物品で改良された性能を有利に提供することが可能である。好ましくは、本発明の物品は、ポリプロピレン繊維を含有し、かつ少なくとも２００ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍ、最も好ましくは少なくとも４００ｍｍの厚さを有する。
【００４０】
好ましくは、ポリオレフィン繊維として高分子量ポリエチレン繊維が使用される。より好ましくは、ゲル紡糸プロセスにより調製されたフィラメントを有するＵＨＭＷＰＥ繊維が使用される。好適なゲル紡糸プロセスは、たとえば、英国特許出願公開第Ａ−２０４２４１４号明細書、英国特許出願公開第Ａ−２０５１６６７号明細書、欧州特許出願公開第０２０５９６０号明細書、国際公開第０１／７３１７３Ａ１号パンフレット、および“Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，Ｅｄ．Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｗｏｏｄｈｅａｄ  Ｐｕｂｌ．Ｌｔｄ（１９９４），ＩＳＢＮ１８５５７３  １８２  ７に記載されている。簡潔に述べると、ゲル紡糸プロセスは、高固有粘度のポリオレフィンの溶液を調製することと、溶解温度を超える温度で溶液を紡糸してフィラメントの形態にすることと、フィラメントをゲル化温度未満に冷却することによりフィラメントを少なくとも部分的にゲル化することと、溶媒の少なくとも部分的な除去前、除去中、および／または除去後にフィラメントを延伸することと、を含む。
【００４１】
ポリオレフィン繊維の強度、特定的にはＵＨＭＷＰＥ繊維の強度は、好ましくは少なくとも０．９ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１．２ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも１．５ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも１．８ＧＰａ、さらにより好ましくは少なくとも２．１ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも３ＧＰａである。ＵＨＭＷＰＥ繊維の引張り強度（または靭性）はまた、マルチフィラメントヤーンに適用されるＡＳＴＭ  Ｄ８８５Ｍに従って決定可能である。
【００４２】
これ以降では、本発明の物品のより好ましい実施形態を詳述する。
【００４３】
好ましい実施形態では、本発明の物品は、少なくとも５ｍｍ、より好ましくは少なくとも１０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２０ｍｍの厚さを有する複数の重畳もしくは積重されたシートを含む。好ましくは、シートの前記厚さは、多くとも５０ｍｍ、より好ましくは多くとも３０ｍｍである。そのような物品は、改良された防弾性を有することが観測された。好ましくは、本発明の物品中のシートは、ほぼ同一の厚さを有する。
【００４４】
本発明の物品のさらなる好ましい実施形態では、一方向単層は、好適な表面上に並列配置で複数の延伸（超）高分子量ポリオレフィン繊維を定置しかつ好適なマトリックス材料中に繊維を包埋することにより製造される。
【００４５】
本発明の物品のさらなる好ましい実施形態では、本発明に係る防弾物品で使用される単層は、並列配置で近接して定置された複数の繊維を好適なマトリックス材料中に通してかつ好適な表面上に繊維が配置されるように同時に引っ張ることにより調製される。繊維の湿潤性を向上させるために、加熱によりまたは溶媒添加によりマトリックス材料の粘度を低下させることが可能である。後者の場合、溶媒の蒸発により単層が残存し、これをさらなる加工に使用することが可能である。好適なマトリックス材料またはバインダーは、単層中でポリオレフィン繊維を結合または保持し一体化させる。バインダーは、ポリオレフィン繊維の全部または一部を取り囲みうるので、単層の構造は、防弾物品の取扱い時および製造時に保持される。バインダーは、種々の形態または方法で、たとえば、溶融されてポリオレフィン繊維を少なくとも部分的に被覆するフィルムとして、横方向結合ストリップとして、もしくは横方向繊維として、または溶融体の形態のポリマーマトリックス、液体中の高分子材料の溶液もしくは分散液で繊維を含浸および／もしくは包埋することにより、適用可能である。好ましい実施形態では、バインダーは、高分子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両者の混合物でありうる。マトリックス材料の破断点伸びは、好ましくはポリオレフィン繊維の伸びよりも大きい。マトリックス材料が熱硬化性ポリマーである場合、好ましくは、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、またはフェノール樹脂が選択される。マトリックス材料が熱可塑性ポリマーである場合、好ましくは、ポリウレタン、ポリビニル、ポリアクリル酸、ポリオレフィン、または熱可塑性エラストマー性ブロックコポリマー、たとえば、ポリイソプレン−ポリエチレン−ブチレン−ポリスチレンブロックコポリマーまたはポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマーが選択される。場合により、バインダーまたはマトリックス材料は、遅炎性添加剤、遅炎性ポリマー、および相乗剤を含みうる。こうすれば、高速弾の衝突時の発火により生じる防弾防護物品の脆弱化は、さらに低減される。好ましくは、単層中のバインダーの量は、多くとも３０重量％、より好ましくは多くとも２５重量％、多くとも２０重量％、さらには多くとも１５重量％である。
【００４６】
好ましい実施形態では、防弾物品は、延伸超高分子量ポリオレフィンの一方向単層の統合スタックを含む。ただし、スタック中の２枚の逐次単層の延伸方向は異なり、かつ少なくとも１枚の単層の強度は、少なくとも１．２ＧＰａ、より好ましくは少なくとも２．５ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも３．０ＧＰａであるものとする。単層の強度は、たとえば、以上に提示されたテープの強度を決定するのと同一の方法を用いて決定可能である。特性のこの特定の組合せにより、とくにＩＥＤやＥＦＰなどの高速弾に対して、公知の防弾物品よりも改良された対弾性能が得られることが判明した。
【００４７】
一方向単層はまた、配向テープまたは配向フィルムから取得可能である。一方向テープおよび一方向単層とは、本出願との関連では、１つの方向へのすなわち延伸方向へのポリマー鎖の優先配向を示すテープおよび単層を意味する。そのようなテープおよび単層は、延伸により、好ましくは一軸延伸により製造可能であり、異方性の機械的性質を呈するであろう。
【００４８】
配向テープまたは配向フィルムは、好ましくは高分子量ポリエチレンを含み、より好ましくはＵＨＭＷＰＥを含む。このポリエチレンは、線状もしくは分岐状でありうるが、好ましくは線状ポリエチレンが使用される。線状ポリエチレンとは、本明細書中では、炭素原子１００個あたり１個未満の側鎖を有するポリエチレン、好ましくは炭素原子３００個あたり１個未満の側鎖を有するポリエチレンを意味するものとみなされる。ただし、側鎖または分岐枝は、一般的には少なくとも１０個の炭素原子を含有するものとする。側鎖は、たとえば、欧州特許第０２６９１５１号明細書に言及されているように、厚さ２ｍｍの圧縮成形フィルムを用いてＦＴＩＲにより好適に測定可能である。線状ポリエチレンはさらに、それと共重合しうる５ｍｏｌ％までの１種以上の他のアルケン、たとえば、プロペン、ブテン、ペンテン、４−メチルペンテン、オクテンを含有しうる。好ましくは、線状ポリエチレンは、高モル質量であり、少なくとも４ｄＬ／ｇ、より好ましくは少なくとも８ｄＬ／ｇ、最も好ましくは少なくとも１０ｄＬ／ｇの固有粘度（１３５℃でデカリン中の溶液を用いて決定した場合のＩＶ）を有する。そのようなポリエチレンは、超高分子量ポリエチレンＵＨＭＷＰＥとしても参照される。このタイプのポリエチレンテープまたはフィルムは、とくに良好な対弾性をもたらす。
【００４９】
ポリオレフィン系のフィルムまたはテープを形成するための好ましいプロセスは、一組のエンドレスベルト間にポリオレフィン粉末を供給することと、ポリオレフィン粉末をその融点未満の温度で圧縮成形することと、得られた圧縮成形ポリオレフィンを圧延し続いて延伸することと、を含む。そのようなプロセスは、たとえば、欧州特許出願公開第０７３３４６０Ａ２号明細書（参照により本明細書に組み入れられるものとする）に記載されている。所望により、ポリオレフィン粉末の供給および圧縮成形を行う前に、ポリオレフィン粉末を前記ポリオレフィンの融点よりも高い沸点を有する好適な液体有機化合物と混合してもよい。
【００５０】
ポリオレフィン系のテープまたはフィルムを形成するための他の好ましいプロセスは、ポリオレフィンを押出し機に供給することと、テープまたはフィルムをその融点を超える温度で押し出すことと、押し出されたポリオレフィンのテープまたはフィルムを延伸することと、を含む。所望により、ポリオレフィンを押出し機に供給する前に、好ましくは超高分子量ポリエチレンを使用する場合のように、たとえばゲルを形成するために、ポリオレフィンを好適な液体有機化合物と混合してもよい。好ましくは、ポリエチレンフィルムは、以上にすでに記載したようにゲルプロセスにより調製される。
【００５１】
フィルム、特定的にはポリオレフィン系フィルムの延伸、好ましくは一軸延伸は、当該技術分野で公知の手段により実施可能である。そのような手段としては、好適な延伸ユニットによる押出し延伸および引張り延伸が挙げられる。増大された機械的強度および剛性を達成ために、複数の工程で延伸を行ってもよい。好ましいＵＨＭＷＰＥフィルムの場合、延伸は、典型的には、いくつかの延伸工程で一軸で行われる。第１の延伸工程は、たとえば、延伸係数３までの延伸を含みうる。複数回の延伸を行うことにより、典型的には、１２０℃までの延伸温度で延伸係数９、１４０℃までの延伸温度で延伸係数２５、ならびに１５０℃までおよび１５０℃超の延伸温度で延伸係数５０が得られうる。温度を上昇させて複数回の延伸を行うことにより、延伸係数約５０以上を達成しうる。この結果として、高強度フィルムが得られるかまたはテープを延伸した場合には高強度テープ得られ、ＵＨＭＷＰＥのフィルムまたはテープでは、２ＧＰａ超さらには２．５ＧＰａ超の強度が得られうる。
【００５２】
好ましい実施形態では、得られた延伸テープをそのまま使用して一方向整列テープの単層を製造する。さらに、フィルムまたはテープを使用して単層を構築する場合、前記フィルムまたはテープを延伸方向に沿ってカットまたはスプリットして所望の幅を達成しうる。こうして製造される一方向テープの幅は、その製造に用いられるフィルムの幅によってのみ制限される。テープの幅は、好ましくは２ｍｍ超、より好ましくは５ｍｍ超、最も好ましくは３０ｍｍ超、５０ｍｍ超、７５ｍｍ超、または１００ｍｍ超である。テープまたは単層の面密度は、広範囲たとえば３〜２００ｇ／ｍ２にわたり変更可能である。好ましい面密度は、１５０ｇ／ｍ２未満、より好ましくは１００ｇ／ｍ２未満、最も好ましくは５０ｇ／ｍ２未満である。
【００５３】
本発明の物品の好ましい実施形態では、ポリオレフィン系単層が使用される。ただし、少なくとも１枚の単層の厚さは、２００μｍ未満、より好ましくは１５０μｍ未満、さらにより好ましくは１００μｍ未満、最も好ましくは５０μｍ未満であるものとする。本発明によれば、すべてのポリオレフィン系単層がこれらの好ましい範囲で要求される厚さおよび強度の範囲を有する必要はないが、すべての単層が厚さおよび強度の要求される範囲を有する耐弾物品は、とくに好ましい。好ましくは、前記ポリオレフィンは、ポリエチレンであり、より好ましくはＵＨＭＷＰＥである。
【００５４】
いくつかの実施形態では、本発明に係る防弾物品中のポリオレフィン系単層は、単層の構造が一方向シートの取扱い時および製造時に保持されるように複数の一方向テープを結合または安定化させるべく局所適用されるバインダーを含みうる。好適なバインダーは、たとえば、欧州特許第０１９１３０６Ｂ１号明細書、欧州特許出願公開第１１７０９２５Ａ１号明細書、欧州特許第０６８３３７４Ｂ１号明細書、および欧州特許出願公開第１１４４７４０Ａ１号明細書に記載されている。好ましくは、前記ポリオレフィンは、ポリエチレンであり、より好ましくはＵＨＭＷＰＥである。
【００５５】
他の好ましい実施形態では、本発明に係る防弾物品で使用される多層材料シートは、少なくとも１枚の層を含み、好ましくは、すべての層は、織成構造を形成するように整列された複数の延伸されたポリオレフィン系繊維および／またはポリオレフィン系テープで構築される。そのような層は、繊維および／またはテープの織成、編組などのようなテキスタイル技術を適用することにより製造可能である。
【００５６】
多層材料シートは、単層の統合スタックを含む。スタック中の２枚の逐次単層の延伸方向は、角度αだけ異なる。角度αは、好ましくは４５〜１３５°、より好ましくは６５〜１１５°、最も好ましくは８０〜１００°である。本発明に係る防弾物品で使用される多層材料シートは、好ましくは少なくとも２枚の一方向単層、より好ましくは少なくとも４枚の一方向単層、さらにより好ましくは少なくとも６枚の一方向単層を含む。本発明に係る多層材料シート中の一方向単層の数を増大させることにより、これらの材料シートからの物品たとえば対弾板の製造が単純化される。
【００５７】
本発明に係る耐弾物品のシートは、好ましくは少なくとも１０枚の一方向単層、より好ましくは少なくとも２０枚の一方向単層、さらにより好ましくは少なくとも４０枚の一方向単層、さらにより好ましくは少なくとも８０枚の一方向単層、最も好ましくは少なくとも１６０枚の一方向単層を含む。本発明に係る耐弾物品のシートが繊維またはテープの織成層を含む場合、前記シートは、好ましくは少なくとも１０枚の層、より好ましくは少なくとも２０枚の層、さらにより好ましくは少なくとも４０枚の層、さらにより好ましくは少なくとも８０枚の層、最も好ましくは少なくとも１６０枚の層を含む。
【００５８】
本発明に係る耐弾物品は、そのまま使用可能である。しかしながら、好ましい実施形態では、本発明に係る耐弾物品は、セラミックス、金属、ガラス（繊維）、および黒鉛繊維もしくは炭素繊維、またはそれらの組合せからなる群から選択される無機材料の少なくとも１枚のさらなるシートを含む。とくに好ましいのは、金属である。そのような場合、金属シート中の金属は、好ましくは少なくとも３５０℃、より好ましくは少なくとも５００℃、最も好ましくは少なくとも６００℃の融点を有する。好適な金属としては、アルミニウム、マグネシウム、チタン、銅、ニッケル、クロム、ベリリウム、鉄、および銅、さらにはそれらの合金、たとえば、鋼およびステンレス鋼、ならびにアルミニウムとマグネシウムとの合金（いわゆるアルミニウム５０００系）およびアルミニウムと亜鉛とマグネシウムとの合金またはアルミニウムと亜鉛とマグネシウムと銅との合金（いわゆるアルミニウム７０００系）が挙げられる。この結果として、最も高い耐久性を有する最も軽い対弾物品が得られる。本出願における耐久性とは、熱、湿気、光、およびＵＶ線への暴露条件下での物品の寿命を意味する。他の好ましい実施形態では、本発明に係る耐弾物品は、高分子材料のさらなるシートを含む。高分子材料のそのようなさらなるシートは、好ましくは、ポリオレフィンおよびそのコポリマー、たとえばポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリエステル、たとえば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンナフタレート、ポリアミド、たとえば、ポリアミド６およびポリアミド６６、スチレンから誘導されるポリマーおよびブレンド、ならびにポリカーボネートからなる群から選択される。高分子材料のさらなるシートは、キャスティング技術または押出し技術を介して好適に取得可能である。材料のさらなるシートは単層のスタック中の任意の位置に定置可能であるが、好ましい耐弾物品は、材料のさらなるシートが単層のスタックの外側に、最も好ましくは少なくともその衝突面に定置されることを特徴とする。材料のさらなるシートの量は、このように材料のさらなるシートを含む耐弾物品の全重量の５〜５０ｗｔ％である。材料のさらなるシートの厚さは、好ましくは０．５〜２０ｍｍである。さらなるシートを使用して対弾性能をさらに改良しうるが、これが必要というわけではない。また、さらなるシートを使用して軍用地上車両または装甲装輪車両や装甲装軌車両などの基体上に耐弾物品を固定することが可能である。
【００５９】
好ましい実施形態では、本発明に係る物品は、衝突面および背面を有する。ただし、前記衝突面は、少なくとも１枚の第１のシートを含み、前記第１のシートは、第１の単層の統合スタックを含み、前記第１の単層は、ポリエチレンテープ、より好ましくはＵＨＭＷＰＥテープを含み、前記テープは、好ましくは少なくとも０．５ｍｍの幅および少なくとも２．５の幅対厚さ比を有するものとする。この実施形態に係る前記物品はまた、背面を含む。ただし、前記背面は、第２のシートを含み、前記第２のシートは、第２の単層の統合スタックを含み、前記第２の単層は、ポリエチレン繊維、より好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維の網状構造を含むものとする。最も好ましくは、前記第２の単層は、一方向整列ＵＨＭＷＰＥ繊維を含む。好ましくは、前記繊維は、丸形断面を有する。好ましくは、衝突面は、前記物品の厚さの多くとも８０％、より好ましくは多くとも６０％、最も好ましくは多くとも３０％の厚さを有する。この実施形態に係る物品は、増大された耐弾性を有する以外に、削減されたコストで容易に製造可能であることが観測された。
【００６０】
好ましい実施形態では、本発明に係る物品は、衝突面および背面を有する。ただし、前記衝突面は、ポリオレフィン、より好ましくはポリエチレンのユニットシート、最も好ましくはＵＨＭＷＰＥのユニットシートを含むものとする。ユニットシートとは、本明細書中では、高分子粉末の押出しまたは圧縮成形により得られるシートとみなされるものである。この実施形態に係る前記物品はまた、背面を含む。ただし、前記背面は、第２のシートを含み、前記第２のシートは、第２の単層の統合スタックを含み、前記第２の単層は、ポリエチレン繊維、より好ましくはＵＨＭＷＰＥ繊維の網状構造を含むものとする。最も好ましくは、前記第２の単層は、一方向整列ＵＨＭＷＰＥ繊維を含む。好ましくは、前記繊維は、丸形断面を有する。好ましくは、衝突面は、前記物品の厚さの多くとも８０％、より好ましくは多くとも６０％、最も好ましくは多くとも３０％の厚さを有する。この実施形態に係る物品は、増大された耐弾性を有する以外に、削減されたコストで容易に製造可能であることが観測された。
【００６１】
本発明はまた、以下の工程、すなわち、
（ａ）単層のスタックを統合して多層シートを形成する工程、ただし、前記単層は繊維を含むものとする、
（ｂ）工程（ａ）のシートを使用して、少なくとも１００ｍｍ、好ましくは少なくとも１５０ｍｍ、より好ましくは少なくとも２００ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも２５０ｍｍ、最も好ましくは少なくとも３００ｍｍの全厚さを有する耐弾物品を製造する工程、
を含む耐弾物品の製造プロセスに関する。
【００６２】
本発明に係る方法（前記方法は本発明の方法としても参照される）の好ましい実施形態では、工程（ａ）は、複数の多層シートを積重することを含み（ただし、シートは、繊維の単層、好ましくは一方向単層、より好ましくはスタック中の２枚の逐次単層の延伸方向が異なる一方向単層の統合スタックを含むものとする）、かつ工程（ｂ）は、少なくとも１００ｍｍの物品の全厚さが得られるように、積重されたシートを高温高圧下で統合することを含む。
【００６３】
本発明はまた、少なくとも１枚の多層シートを含む耐弾物品に関する。ただし、前記シートは、一方向単層の統合スタックを含み、前記単層は、ＵＨＭＷＰＥ繊維、より好ましくはＵＨＭＷＰＥテープを含み、この場合、単層中の繊維またはテープは、好ましくは、隣接単層中の共通の方向と角度をなす共通の方向に沿って整列され、物品は、少なくとも２００ｋｇ／ｍ２、より好ましくは少なくとも２１０Ｋｇ／ｍ２、最も好ましくは少なくとも２２０Ｋｇ／ｍ２の面密度を有するものとする。
【００６４】
本発明はまた、少なくとも１枚の多層シートを含む耐弾物品に関する。ただし、前記シートは、単層の統合スタックを含み、前記単層は、ガラス、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、液晶コポリエステル、剛性棒状ポリマー、ポリアミド、およびアラミドからなる群から選択される材料から製造される繊維を含み、この場合、物品は、少なくとも３００ｋｇ／ｍ２、より好ましくは少なくとも３１０Ｋｇ／ｍ２、最も好ましくは少なくとも３２０Ｋｇ／ｍ２の面密度を有するものとする。
【００６５】
本発明はまた、以下の工程を含む耐弾物品の製造プロセスに関する。
（ａ）複数の多層材料シートを積重する工程。ただし、シートは、延伸超高分子量ポリオレフィンの一方向単層の統合スタックを含み、この場合、スタック中の２枚の逐次単層の延伸方向は異なるものとする。
（ｂ）少なくとも１００ｍｍの物品の全厚さが得られるように、積重されたシートを高温高圧下で統合する工程。他の選択肢として、製造速度のために、複数のシートを集成統合してパネルの形態にし、続いて、複数のパネルを統合して最終物品の形態にすることにより、そのような全厚さを得ることが可能である。そのような集成は、当該技術分野で公知のようにボルト締めによる一体化をはじめとする標準的な締結技術により実施可能である。
【００６６】
統合は、液圧プレスを用いて好適に実施可能である。統合時の温度は、一般的には、プレスの温度を介して制御される。最低温度は、一般的には、合理的な統合速度が得られるように選択される。これに関して、８０℃が好適な下側温度限界であり、好ましくは、この下限は、少なくとも１００℃、より好ましくは少なくとも１２０℃、最も好ましくは少なくとも１４０℃である。（延伸）高分子単層、すなわち（延伸）高分子繊維を含む単層の場合、最高温度は、繊維がその機械的性質を低減する温度未満で、たとえば延伸ポリオレフィンを含有する単層では前記単層がたとえばポリオレフィンの融解に起因してその優れた機械的性質を喪失する温度未満で選択される。好ましくは、温度は、（延伸）高分子単層の融解温度よりも少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも１５℃、さらには少なくとも２０℃低い。延伸ポリオレフィン単層の場合、好ましくは、温度は、前記延伸ポリオレフィン単層の融解温度よりも少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも１５℃、さらには少なくとも２０℃低い。（延伸）高分子単層、特定的には延伸ポリオレフィン単層が明確な融解温度を呈しない場合、前記単層がその機械的性質を喪失し始める温度を融解温度の代わりに読み取らなければならない。好ましい超高分子量ポリエチレンの場合、１４９℃未満、好ましくは１４５℃未満の温度が一般に選択されるであろう。典型的な圧縮温度は、９０〜１４５℃、好ましくは１１５〜１３０℃の範囲内である。統合時の圧力は、好ましくは少なくとも７ＭＰａ、より好ましくは少なくとも１５ＭＰａ、さらにより好ましくは少なくとも２０ＭＰａ、最も好ましくは少なくとも３５ＭＰａである。このようにして、剛性対弾物品が得られる。統合の最適時間は、温度、圧力、および部品の厚さのような条件に依存して、一般的には５〜１８０分間、好ましくは２０〜１２０分間の範囲内であり、通常の実験を介して検証可能である。
【００６７】
好ましくは、高耐弾性を達成するために、高温での圧縮成形の後に同様に加圧下で冷却を行う。圧力は、好ましくは、少なくとも温度が緩和の防止に十分な程度に低くなるまで保持される。この温度は、当業者であれば確定可能であり、一般的には８０℃未満であろう。
【００６８】
本発明に係る耐弾物品の好ましい実施形態では、物品は、複数の重畳された多層材料シートの少なくとも２つの統合スタックを含む。ただし、スタックは、固定手段により保持一体化されるものとする。好適な固定手段としては、たとえば、材料シートのスタックの周りに巻き付けられる金属もしくはポリマーのリボンまたは他の標準的な締結手段が挙げられる。そのような実施形態では、任意の２つのスタック間にエアギャップを含むことが望ましいこともある。
【００６９】
必要とされる防弾物品の全厚さまたは他の選択肢として重量は、たとえば、十分量の多層材料シートを積重することにより得られる。好ましくは、本発明に係る耐弾物品は、１００ｋｇ／ｍ２〜４００ｋｇ／ｍ２、より好ましくは１００ｋｇ／ｍ２〜３００ｋｇ／ｍ２、さらにより好ましくは１００ｋｇ／ｍ２〜２６０ｋｇ／ｍ２、最も好ましくは１００ｋｇ／ｍ２〜２２０ｋｇ／ｍ２の範囲内の合計面密度を有する。この範囲内の面密度でとくに良好な対弾性能が得られることが判明した。
【００７０】
本発明に係る防弾物品は、とくに高速弾および極高速弾に対して低重量で改良された防護レベルを提供するので、すでに知られている防弾物品よりもとくに有利である。少なくとも１０００ｍ／秒、より好ましくは少なくとも１５００ｍ／秒、さらにより好ましくは少なくとも２０００ｍ／秒、最も好ましくは少なくとも３０００ｍ／秒の速度で衝突する高速弾から防護するための本発明に係る耐弾物品の使用がとくに有利である。
【００７１】
本発明に係る耐弾物品の他のとくに好ましい使用は、爆発成形弾（ＥＦＰ）および／または即席爆発装置（ＩＥＤ）からの防護を提供する。
【００７２】
請求項１に明記されるように特定の対策が講じられているので、本発明に係る耐弾物品は、少なくとも１０００ｍ／秒、より好ましくは少なくとも１５００ｍ／秒、さらにより好ましくは少なくとも２０００ｍ／秒、最も好ましくは少なくとも３０００ｍ／秒の速度で衝突する高速弾、および／または爆発成形弾を捕捉するのにとくに有用である。捕捉は、防弾物品の衝突面に進入するいかなる弾も防弾物品中に残留すること、すなわち衝突面の反対側の面で防弾物品から離脱しないことを意味するものとみなされるべきである。
【００７３】
典型的な用途では、本発明に係る防弾物品は、好ましくは金属板たとえば鋼板により取り囲まれた戦車やジープなどの車両の壁の外側に固定される。外側に固定することにより内部空間が保たれるので、戦車やジープの使用者の動きの自由度は、それほど影響を受けない。さらに、この実施形態は、より良好な防弾防護をもたらす。耐弾性以外の性質としては、たとえば、熱安定性、貯蔵寿命、耐変形性、他の材料シートへの結合能、成形性などが挙げられる。したがって、本発明はまた、本発明に係る耐弾物品を含む乗物、たとえば、航空機、戦車、船舶、またはジープに関する。
【００７４】
以下の実施例および比較実験例を利用して本発明をさらに説明するが、ただし、それらに限定されるものではない。
【００７５】
［実施例および比較実験例］
高速破片脅威物に対する本発明に係る防弾物品の有効性を調べるために試験を行った。ＥＦＰの作用を模擬しうることが実証された高速銃を用いて試験を行った。
【００７６】
［実施例１］
２５ｋｇ／ｍ２の面密度を有するパネルを９０分間かけて１２５℃の温度および１５ＭＰａの圧力でダイニーマ（登録商標）ＨＢ２６からプレス成形した。成形型から離型する前にパネルを６０℃に冷却した。合計９枚のそのようなパネルをストラッピングテープにより集成一体化させて２２５ｍｍの厚さを有する耐弾物品を形成した。ダイニーマ（登録商標）ＨＢ２６は、３．５ＧＰａの強度を有するポリエチレン繊維の交差積層一方向シートよりなり、ＤＳＭダイニーマ社から市販されている。
【００７７】
［実施例２］
１６枚の２５ｍｍのシートを実施例１と同様に集成一体化させて３１４ｋｇ／ｍ２の面密度および４００ｍｍの厚さを有する物品を形成した。シートは、ポリプロピレンＰ４００繊維製の単層を含有していた。ただし、前記シートは、テグリス（Ｔｅｇｒｉｓ）（登録商標）という名称でミリケン（Ｍｉｌｌｉｋｅｎ）社により販売されているものであった。
【００７８】
［実施例３］
６枚の２５ｍｍのシートを実施例１と同様に集成一体化させて３０５ｋｇ／ｍ２の面密度および１５０ｍｍの厚さを有する物品を形成した。シートは、Ｓ２ガラス繊維製の単層を含有していた。ただし、前記シートは、ＡＧＹ社により販売されているものであった。
【００７９】
［実施例４］
８０分間かけて１６０℃および７．５ＭＰａでプレス成形し、続いて加圧下で６５℃に冷却することにより、織成ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維とフェノール樹脂とを含むシートを得た。２９０ｋｇ／ｍ２の合計面密度および２２５ｍｍの厚さが得られるように、２５ｋｇ／ｍ２の面密度を有するシートを実施例１と同一の方式で集成一体化させた。
【００８０】
［実施例５］
実施例１を反復した。ただし、その差異は、ダイニーマ（登録商標）ＨＢ２６単層の代わりに、一方向整列テープを含む単層を使用したことであった。テープは、米国特許出願公開第２００６／０２１０７４９号明細書（実施例２〜４）に記載の方法に従ってＵＨＭＷＰＥ（Ｔｙｃｏｎａ社製のＧＵＲ  Ｘ１６８）から製造されたものであった。得られた耐弾物品は、２１６ｋｇ／ｍ２の面密度および？？？ｍｍの厚さを有していた。
【００８１】
［比較実験例Ａ］
５２５ｋｇ／ｍ２の合計面密度が得られるように圧延硬化鋼のパネルを実施例１と同一の方式で集成一体化させ、高速銃を用いて試験した。
【００８２】
［比較実験例Ｂ］
８０分間かけて１６０℃および７．５ＭＰａでプレス成形し、続いて加圧下で６５℃に冷却することにより、織成ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維とフェノール樹脂とを含むパネルを得た。２７５ｋｇ／ｍ２の合計面密度および２１５ｍｍの厚さが得られるように、２５ｋｇ／ｍ２の面密度を有するパネルを実施例１と同一の方式で集成一体化させた。
【００８３】
［対弾試験］
以上に記載した物品中に約１７５０ｍ／秒の速度で５００グラムの半球頭銅弾を発射する５０ｍｍ高速銃を用いて対弾試験を行い、その弾阻止有効性を測定した。「良好」と記された性能は、物品が脅威物を阻止可能であったことを意味する。
【００８４】
【表１】
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【００８５】
弾の衝撃の結果、発火により被験基体の脆弱化を生じた。なぜこれを述べるのか？？？
【００８６】
以上の表中の試験結果は、実施例１の物品さらには残りの実施例の物品では弾が阻止され、性能が「良好」という結果になることを示している。
【００８７】
実施例１の物品の２倍超の重量での比較実験例Ａに基づく装甲鋼構成体では弾が貫通し、したがって「不良」という結果になる。
【００８８】
実施例１の物品よりも高重量での比較実験例Ｂに基づくアラミド構成体では弾が貫通し、したがって「不良」という結果になる。しかしながら、アラミド繊維を含有しかつ３０２ｋｇ／ｍ２の面密度を有する実施例４の物品では、従来の鋼製防護具よりもさらに低重量で、首尾よくＥＦＰ脅威物が阻止された。
【００８９】
以上に提示された結果から、少なくとも２００ｍｍの全厚さを有するダイニーマ（登録商標）製の防弾物品は、装甲鋼を含む最新技術の防弾物品および芳香族ポリアミド製の物品よりも低重量で、高速弾からの防護を提供可能であることが実証される。
【００９０】
本質的に遅炎性でない材料であるダイニーマ（登録商標）製の物品の優れた防弾性能は、（本質的に遅炎性の）アラミド製の物品およびはるかに重い鋼製の防護具と比較してきわめて驚くべきものである。
【国際調査報告】
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