(57)【要約】軽量の弾道抵抗性物品を提供する。さらに詳しくは、軽量で優れた耐衝撃及び弾道抵抗性能を有する、間隔を置いて配置された２つ以上の弾道抵抗性パネルを組み込んだ防護構造部材を提供する。パネルは、空気又は中間材によって間隔があけられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾道抵抗性物品であって、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネル、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；及び
ｂ）第１パネルに接合された第２パネル、ここで、第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
ｃ）第１パネル及び第２パネルが、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接合されていることを特徴とする、前記弾道抵抗性物品。
【請求項２】
第１パネル及び第２パネルが、互いに約６ｍｍ〜約１３ｍｍの間隔を置いて配置されている、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項３】
接合具が少なくとも１つの接合アンカーを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項４】
接合具が１つ以上のスペーサーストリップ、１つ以上の押出し溝形材、又はフレームを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項５】
接合具及び少なくとも１つのパネルの境界面で空気抜きをさらに含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項６】
接合具が、第１パネル及び第２パネルの間に配置され且つ第１パネル及び第２パネルに接触している、木材、繊維板、パーティクルボード、セラミック材、金属シート、プラスチックシート又はフォームを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項７】
接合具が連続気泡フォームを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項８】
第２パネルに接合された少なくとも１つの追加パネルを更に含んでおり、ここで、第１パネル、第２パネル及び少なくとも１つの追加パネルが、各パネルが互いに間隔を置いて配置されるように接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項９】
不織繊維を含む複数の繊維層を含む少なくとも１つのパネルを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項１０】
織り繊維を含む複数の繊維層を含む少なくとも１つのパネルを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項１１】
各パネルが独立して、１つ以上のポリオレフィン繊維、アラミド繊維、ポリベンズアゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリアクリロニトリル繊維、液晶コポリエステル繊維、ガラス繊維、炭素繊維、硬質ロッド繊維、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項１２】
各パネルがポリエチレン繊維を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項１３】
弾道抵抗性物品の形成方法であって、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネルを用意すること、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
ｂ）第２パネルを第１パネルに接合すること、ここで第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
第１パネル及び第２パネルは、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接合されることを特徴とする、前記方法。
【請求項１４】
第１パネル及び第２パネルが互いに約６ｍｍ〜約１３ｍｍの間隔を置いて配置されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
接合具が少なくとも１つの接合アンカーを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
接合具が１つ以上のスペーサーストリップ、１つ以上の押出し溝、又はフレームを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
接合具が、第１パネル及び第２パネルの間に配置され且つ第１パネル及び第２パネルと接触している、木材、繊維板、パーティクルボード、セラミック材、金属シート、プラスチックシート又はフォームを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
接合具が連続気泡フォームを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの追加パネルを第２パネルに接合することを更に含んでおり、ここで、第１パネル、第２パネル及び少なくとも１つの追加パネルが、各パネルが互いに間隔を置いて配置されるように接合されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
硬質プレートを、第１パネルの表面、第２パネルの表面、又は第１パネル及び第２パネルの両表面に取り付けることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
弾道抵抗性物品と結合された物品を含む強化物品であって、弾道抵抗性物品が、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネル、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；及び
ｂ）第１パネルに接合された第２パネル、ここで、第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
ｃ）第１パネル及び第２パネルが、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接合されていることを特徴とする、前記強化物品。
【請求項２２】
接合具が少なくとも１つの接合アンカーを含む、請求項２１に記載の強化物品。
【請求項２３】
接合具が１つ以上のスペーサーストリップ、１つ以上の押出し溝形材、又はフレームを含む、請求項２１に記載の強化物品。
【請求項２４】
接合具が、第１パネル及び第２パネルの間に配置され且つ第１パネル及び第２パネルと接触している、木材、繊維板、パーティクルボード、セラミック材、金属シート、プラスチックシート又はフォームを含む、請求項２１に記載の強化物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軽量の弾道抵抗性構造部材に関する。さらに詳しくは、本発明は、軽量で優れた耐衝撃及び弾道抵抗性能を有する２つ以上の間隔を置いて配置された弾道抵抗性パネルを組み込んだ防護構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
発射体に対して優れた性質を有する高強度繊維を含む弾道抵抗性物品はよく知られている。一般に用いられる高強度繊維にはポリオレフィン繊維、例えば伸び切り鎖ポリエチレン繊維、及びアラミド繊維、例えばパラ−及びメタ−アラミド繊維が含まれる。多くの用途では、繊維は織布又は編布に用いられる。他の用途では、繊維は、マトリックス材料に封入され又は埋め込まれて、不織の硬質又は軟質布帛を形成しうる。
【０００３】
ヘルメット、構造部材パネル及び弾道抵抗性ベストのような硬質又は軟質防護物品の形成に有用な様々な弾道抵抗性構造部材が知られている。例えば、米国特許第４，４０３，０１２号；第４，４５７，９８５号；第４，６１３，５３５号；第４，６２３，５７４号；第４，６５０，７１０号；第４，７３７，４０２号；第４，７４８，０６４号；第５，５５２，２０８号；第５，５８７，２３０号；第６，６４２，１５９号；第６，８４１，４９２号；第６，８４６，７５８号（参照することによって全てここに記載されたものとする）には、伸び切り鎖超高分子量ポリエチレンのような材料から製造された高強度繊維を含む弾道抵抗性複合材料が記載されている。これらの複合材料は銃弾、薬きょう、散弾等の発射体からの高速衝撃による貫通に対して様々な程度の抵抗性を示す。
【０００４】
例えば、米国特許第４，６２３，５７４号及び第４，７４８，０６４号には、弾性マトリックス中に埋め込まれた高強度繊維を含む簡単な複合材料構造部材が開示されている。米国特許第４，６５０，７１０号には、高強度伸び切り鎖ポリオレフィン（ＥＣＰ）繊維からなる複数の軟質層を含む軟質物品が開示されている。網状構造の繊維は低弾性率エラストマー材料で被覆されている。米国特許第５，５５２，２０８号；第５，５８７，２３０号には、少なくとも１つの網状構造の高強度繊維並びにビニルエステル及びジアリルフタレートを含有するマトリックス組成物を含む物品及びその製造法が開示されている。第６，６４２，１５９号には、マトリックス中に配されたフィラメントの網状構造を含む複数の繊維層及び該繊維層間に弾性層を有する耐衝撃性硬質複合材料が開示されている。複合材料は、防護物品貫通発射体に対する防護を高めるために硬質プレートに結合させる。
【０００５】
最近の防護物品構造部材は、必要に応じて鋼又はセラミックプレート表面仕上材を伴う布帛防護物品材料の単一シートとして製造され、設置されている。増大する弾道抵抗性への要求に対応するため、弾道抵抗性を高めるように材料の厚さを増加させるようになった結果、防護物品構造部材には通常相当な重量が加わっている。そこで、構造部材に相当な重量を加えることなく防護物品の弾道抵抗性を高める手段が当分野で求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，４０３，０１２号
【特許文献２】米国特許第４，４５７，９８５号
【特許文献３】米国特許第４，６１３，５３５号
【特許文献４】米国特許第４，６２３，５７４号
【特許文献５】米国特許第４，６５０，７１０号
【特許文献６】米国特許第４，７３７，４０２号
【特許文献７】米国特許第４，７４８，０６４号
【特許文献８】米国特許第５，５５２，２０８号
【特許文献９】米国特許第５，５８７，２３０号
【特許文献１０】米国特許第６，６４２，１５９号
【特許文献１１】米国特許第６，８４１，４９２号
【特許文献１２】米国特許第６，８４６，７５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこの要望の解決法を提供する。特に、本発明は、軽量であって、優れた耐衝撃及び弾道抵抗性能を有する２つ以上の間隔を置いて接合された弾道抵抗性パネルを含む防護物品構造部材を提供する。高速発射体が第１防護物品パネルに当たったとき、発射体は第２防護物品パネルに達する前に変形し、速度を落とす。第２防護物品パネルに当たったとき、発射体はさらに速度を落とすか、あるいは停止する。間隔を置いた配置は、多数のパネルが互いに直接結合している配置に比べて、裏面変形を減じる。また、弾道抵抗性の改善により、より軽い重量の構造部材を用いて、より重い材料を用いて実現されるような優れた弾道抵抗性を保持することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネル、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；及び
ｂ）第１パネルに接続された第２パネル、ここで、第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
ｃ）第１パネル及び第２パネルが、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接合されていることを特徴とする、弾道抵抗性物品
を提供する。
【０００９】
本発明はまた、弾道抵抗性物品を形成する方法であって、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネルを用意すること、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
ｂ）第２パネルを第１パネルに接続すること、ここで、第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
第１パネル及び第２パネルは、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接続されることを特徴とする、前記方法
を提供する。
【００１０】
本発明はさらに、弾道抵抗性物品と結合された物品を含む強化物品であって、弾道抵抗性物品が、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネル、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；及び
ｂ）第１パネルに接続された第２パネル、ここで、第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
ｃ）第１パネル及び第２パネルが、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接合されていることを特徴とする、前記強化物品
を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、接合アンカーによって間隔を置いて接合された２つの弾道抵抗性パネルを含む本発明の弾道抵抗性物品の端面図である。
【図２】図２は、フレームによって間隔を置いて接合された２つの弾道抵抗性パネルを含む本発明の弾道抵抗性物品の端面図である。
【図３】図３は、フレーム構造部材の透視図である。
【図４】図４は、空気抜きを切り取ったフレーム構造部材の透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、高い構造一体性に加えて優れた弾道抵抗性及び耐衝撃性を必要とする車両並びに他の物品の構造部材を形成するための弾道抵抗性物品を提供する。特に、本発明は、パネルが互いに間隔を置いて配置されるように互いに接合されている多層パネル弾道抵抗性物品を提供する。
【００１３】
本発明のために、優れた弾道抵抗貫通性を有する物品は、変形可能な発射体に対して優れた性質を示すものを意味する。物品はまた、散弾のような破片の貫通に対して優れた抵抗性を示す。
【００１４】
図１及び図２に示すように、弾道抵抗性物品は少なくとも２つの個々のパネル１２及び１４を含み、各パネルは約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有する高強度繊維を含む。最も広義には、本発明の弾道抵抗性物品１０は第２パネル１４に取り付けられた第１パネル１２を含み、各パネルは１つ以上の繊維層を含み、各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は必要に応じて高分子組成物で被覆されている。図から分るように、パネルは接合具１６によって接合されており、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されている。本発明の弾道抵抗性物品は、第２パネルに接合された少なくとも１つの追加パネルを含み、ここで、各追加パネルは織り繊維若しくは不織の繊維、又はそれらの組み合わせを含んでいてもよく、第１パネル、第２パネル及び各追加パネルは各パネルが互いに間隔を置いて配置されるように接合具１６によって接合されている。
【００１５】
本発明の目的のため、「繊維」は細長い物体であり、その縦寸法は幅及び厚みの横断寸法よりはるかに大きい。本発明で用いられる繊維の断面は様々であってよい。それらの断面は円形、扁平又は楕円形であってよい。従って、繊維という用語には、規則的な又は不規則な断面を有するフィラメント、リボン、ストリップ等が含まれる。それらはまた、繊維の線軸又は長軸から突き出た１つ以上の規則的な又は不規則的なローブを有する不規則的な又は規則的なマルチローブ断面のものであってもよい。繊維が単一ローブであり、断面が実質的に円形であるのが好ましい。
【００１６】
本明細書中で用いられる「ヤーン」は絡み合った繊維のストランドである。「アレイ」は繊維又はヤーンの規則正しい配列を、「並行アレイ」は繊維又はヤーンの規則正しい並行配列を意味する。繊維「層」は織り繊維若しくは不織の繊維又はヤーンの平らな配列を意味する。繊維「網状構造」は複数の連結した繊維又はヤーン層を意味する。「圧密化網状構造」は繊維層と高分子組成物の圧密化された（融合された）一体物を表す。本明細書中に用いられる「単層」構造部材は、単一構造部材に圧密化された１つ以上の個々の繊維層からなる一体構造部材を指す。一般に、「布帛」は織物材料は不織の材料のいずれかに関する。
【００１７】
本発明は、各パネルが不織繊維層、織り繊維層、又はそれらの組み合わせを含む、２つ以上の弾道抵抗性パネルを含む各種態様を提供する。本発明の好ましい態様では、不織繊維層のパネルは、好ましくは、繊維及び弾性若しくは硬質高分子組成物の単層圧密化網状構造を含む。高分子組成物は本技術分野では高分子マトリックス組成物とも称される。「高分子組成物」及び「高分子マトリックス組成物」は本明細書中では互いに取り替えて用いることができる。さらに詳細には、繊維の単層圧密化網状構造は共に積み重なった複数の繊維層（又はプライ）を含み、各繊維層（プライ）は高分子組成物で被覆されかつ共通の繊維方向に沿って互いに実質的に並行となるように一方向に配列された複数の繊維を含む。本技術分野において従来から知られているように、優れた弾道抵抗性は、１つの層の繊維配列方向が別の繊維の繊維配列方向に対してある角度で回転しているように、個々の繊維層がクロスプライされた場合に得られる。従って、そのような一方向に並んだ繊維の連続層は前の層に対して回転しているのが好ましい。１つの例は、隣接層（プライ）が０°／９０°配向となるように配列されている２層（２プライ）構造部材である。ここで、各個々の不織プライは「ユニテープ」としても知られている。しかしながら、隣接層は、別の層の縦繊維方向に対して、約０°〜約９０°の実質的にどの角度で並んでいてもよい。例えば、５層不織構造部材は０°／４５°／９０°／４５°／０°配向又は他の角度のプライを有する。本発明の好ましい態様では、０°及び９０°でクロスプライされた２つの個々の不織層が単層網状構造に圧密化され、１つ以上の該単層網状構造が単一不織パネルを構成する。しかしながら、本発明の単層圧密化網状構造はいくつかのクロスプライされた（又はクロスプライされていない）プライを一般に含みうることを理解すべきである。最も一般的には、単層圧密化網状構造は１〜約６のプライを含むが、各種用途に望ましいときは約１０〜約２０ものプライを含んでいてもよい。そのような回転された一方向配列は、例えば、米国特許第４，４５７，９８５号；第４，７４８，０６４号；第４，９１６，０００号；第４，４０３，０１２号；第４，６２３，５７３号；及び第４，７３７，４０２号に記載されている。同様に、「パネル」は、任意の数の構成繊維層を含んでよいが、通常は１〜約５の繊維層を含む一体構造である。各パネルは、不織繊維を含む複数の繊維層、織り繊維を含む複数の繊維層、又は織り繊維層と不織繊維層の組み合わせを含む。本発明の弾道抵抗性物品は、不織繊維を含む複数の繊維層を含む少なくとも１つのパネル、及び織り繊維を含む複数の繊維層を含む少なくとも１つのパネルを含んでいてもよい。
【００１８】
積層繊維層は、熱及び圧力を加えることによって一体構造に圧密化、すなわち合体されて、単層圧密化網状構造を形成し、各構成繊維層の繊維及び高分子組成物を融合させる。不織繊維網状構造は周知の方法、例えば米国特許第６，６４２，１５９号に記載の方法によりつくることができる。圧密化網状構造はまた、そのような高分子組成物で被覆され、複数の層に形成され、そして布帛に圧密化される複数のヤーンを含んでいてもよい。あるいは、不織繊維網状構造は、従来公知の技術を用いて形成されるフェルト構造を含んでいてよく、適当な高分子組成物に埋め込まれた、ランダムな配向の、絡まり合い、圧縮された繊維を含む。
【００１９】
本発明のために、「被覆される」という用語は、高分子組成物が繊維表面へ塗布される方法に限定されるものではない。高分子組成物の塗布は繊維層の圧密化前に行われ、高分子組成物を繊維表面へ施す任意の適切な方法も用いてよい。従って、高分子組成物を繊維に塗布し、更に、必要に応じて、組成物−繊維一体物を圧密化して複合材材料が形成することによって、本発明の繊維は高分子組成物で被覆され、含浸され、埋め込まれ、又は別の態様で塗布される。上記のように、「圧密化する」ということは、高分子組成物材料及び個々の繊維層のそれぞれが単一の層に合体されることを意味する。圧密化は、乾燥、冷却、加熱、加圧又はそれらの組み合わせにより生じうる。「複合材料」という用語は、繊維と高分子マトリックス組成物の圧密化された組み合わせを指す。ここで用いられる「マトリックス」という用語は本技術分野で周知の用語であり、圧密化後に繊維を共に結合する高分子結合材料を表すのに用いられる。
【００２０】
本発明の織り繊維層はまた、平織、千鳥綾織、バスケット織、スタチン織、綾織等のような布帛織りを用いる本技術分野で周知の技術を用いて形成される。平織が最も一般的である。織る前に、各織り繊維材料の個々の繊維は、不織繊維層と同じ高分子組成物を用いて不織繊維層と同様のやり方で高分子組成物で被覆されてよく、又は被覆されなくてよい。
【００２１】
本発明の好ましい態様では、本発明の弾道抵抗性物品を形成するパネルは、互いに少なくとも約２ｍｍ、好ましくは約２〜約１３ｍｍ、より好ましくは約６〜約１３ｍｍの間隔を置いて配置されるように１つ以上の接合具によって互いに接合されている。パネルはあるいは１３ｍｍを越えて互いに間隔を置いて配置されていてもよいが、より大きな間隔は好ましくなく、間隔が大きすぎると物品の機能を低下させるおそれがある。３以上のパネルで本発明の物品を形成してもよく、パネルが３以上含まれるとき、各パネルは互いに少なくとも約２ｍｍ、好ましくは約２〜約１３ｍｍ、より好ましくは約６〜約１３ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって各隣接パネルに接合される。弾道抵抗性パネルを互いに間隔を置いて配置すると、多数のパネルが共に直接結合される配置に比べて裏面変形が減少し、一方、優れた弾道抵抗性は維持されることが意外にも見出された。
【００２２】
本明細書中に用いられる「接合される」という用語は、パネルが単一合体物品の一体化構成部材として接合具によって共に結合されているが、パネルの表面は互いに触れていないことを意味する。本明細書中に記載の「接合具」は、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように２つ以上の本発明のパネルを接合し、そして本発明の弾道抵抗性物品の一体化構成部材を形成する部材又は材料を指す。その結果、本発明の接合されたパネルは空気のみによって分離され、オープンスペースが隣接パネル間に存在する。あるいは、接合具１６（又は複数の接合具１６）は、隣接パネル間のスペースの全部又はスペースの一部を満たす材料であり、分離媒体がスペーサーの材料であってもよい。例えば、隣接パネルは木材、耐火ボード、パーティクルボード、セラミック材、金属シート又はプラスチックシートから形成される非布帛中間接合具によって分離されていてよい。中間接合具はあるいは接合フォーム、好ましくは軟質連続気泡フォームでもよい。これらの材料は本発明の物品を形成する各パネル間に配置され且つ各パネルと接触している。
【００２３】
様々な器具が本発明の多層弾道抵抗性パネルを接合するのに用いられる。限定されないが、接合具の例は、接合アンカー、例えばリベット、ボルト、クギ、ネジ及び無頭クギ；フラットスペーサーストリップ；スペーサーフレーム及び押出し溝形材である。好適なスペーサーフレームには、スロット付きフレーム（本発明のパネルは、スロット（溝）を適所に保持するフレームの該スロット（溝）に配置される）；隣接パネル間に配置され、これらに取り付けられて、パネルを分離し且つ接合する、スロットなしフレームが含まれる。フレームは本技術分野における当業者によって決定されるような適当な材料から形成され、例えば、木材フレーム、金属フレーム及び繊維強化ポリマー複合材料フレームがある。押出し溝形材は押出し可能な材料、例えば金属及びポリマーから形成しうる。そのような方法で多数のパネルを接合するための好ましい接合具は、金属、セラミック、プラスチック、木材又は他の材料から形成される比較的硬質の非布帛コネクターであり、コネクターはパネルの間に配置され且つパネルに隣接して取り付けられる。図１は、２つの弾道抵抗性パネルがパネル１２及び１４のコーナーの接合アンカー１６によって間隔を置いて配置されている態様を示す。図２は、パネルがスロット付きフレームによって離されている態様を示す。図３及び４は、スロットなしフレーム構造部材の透視図である。フレームは任意の幾何学的な形状をとり得るが、通常は正方形又は長方形である。本発明の接合具は特に接着剤及び布帛材料、たとえば他の弾道抵抗性布帛、他の非弾道抵抗性布帛又はガラス繊維を排除している。本発明において、木材は繊維材料とは考えらてはおらず、繊維強化ポリマー複合材料は布帛と考えられていない。すなわち、接着剤は接合具ではなく、別の布帛は本発明のための接合具ではない。
【００２４】
そのようなコネクターストリップ又はフレームはどのような材料から形成されてもよい。それらの例は、金属、木材、プラスチック、複合材料又はその他の好適な材料である。コネクターストリップ又は接合スペーサーフレームの寸法は、パネルの望ましいサイズに合わせることができ、上で詳述した隣接パネル間のスペースを含むように設計すべきである。例えば、多数のスロット溝を有するアルミニウムフレームを用いることができ、ここで、第１パネルは第１スロットにスライドさせ、第２パネルは、第１スロットから約１／４インチ（６．３５ｍｍ）又は１／２インチ（１２．７ｍｍ）の間隔を置いた第２スロットへスライドさせる。３つ以上のパネルを有する物品では、２つのパネルの各セット間の間隔は、２つのパネルの別のセットと同じでも異なっていてもよい。パネルは様々な方法、例えば接着剤、リベット、ナット及びボルト、縫い合わせ、又本技術分野における当業者によって決定される他の適当な手段を用いて、間隔設定−接合フレーム、ストリップ又は他の構造部材に取り付けることができる。接合具はパネルの表面全体と接触してよく、又は接触しなくてよい。例えば、コネクターは、パネル間境界面の１つ以上のエッジに沿ってのみ配置されてよく、あるいは境界面のコーナーのみに配置されてよい。
【００２５】
好ましい接合フォームは第１パネルと第２パネルとの間、及び追加パネル間に配置される軟質の連続気泡フォームであり、連続気泡フォームは各パネルと接している。好適な連続気泡フォームの例は、限定されないが、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）フォーム、及び他の熱可塑性樹脂フォームである。ポリウレタンフォームが最も一般的である。連続気泡フォームは商業的に入手することができ、例えば、米国特許第６，１７４，７４１号；第６，０９３，７５２号；第５，８２４，７１０号；第５，１１４，７７３号及び第４，９５７，７９８号に記載されている（参照することによって全て本明細書中に援用する）。フォームについてはArthur H. LandrockによるHandbook of Plastic Faoms, Noves Publication（１９９５）にも記載されている。フォーム原料製造業者は、例えば、ミシガン州ミッドランドのダウ・ケミカル社及びペンシルベニア州ピッツバーグのバイエル社である。フォーム転換業者は、例えば、テキサス州のアメリカン・イクセルシア社、マサチューセッツ州のフォームテック社、ウィスコンシン州のウィスコンシン・フォーム・プロダクツ社、マサチューセッツ州のUFPテクノロジー社及びニュージャージー州のシールド・エア社である。硬質の独立気泡フォームも用いうるが、これらは弾道発射体衝突の際に剛性材料として挙動し得る捕捉空気を含むので、本発明には好ましくない。フォームは物品に防音性を加えることも知られている。
【００２６】
中間フォームは、別個の接着剤を用いることなく各パネルに接着できることが好ましい。本発明の好ましい態様では、本発明のパネルは、パネル間にある空気が圧縮されることなく発射体による衝撃で容易に逃げられるように、接合具によって接合される。
【００２７】
本発明の別の態様では、パネルを接合具へ取り付ける前に、各パネルを強化することが好ましい。例えば、エッジ・モールドを用いて又は固体金属フレーム状構造部材、例えば固体金属ピクチャーフレーム状構造部材を用いて、エッジを溶融してもよい。エッジ・モールド又は固体金属フレームはオーブンを用いて加熱しても、あるいは加熱及び冷却能力を有するプレスに取り付けてもよい。モールド又は金属フレームはエッジのみをプレス及び成形する。溶融条件、例えば温度、圧力及び時間は、繊維層又はパネルの数、及びそれらの厚さのようなファクターによって決まる。そのような条件は本技術分野における当業者によって容易に決められる。パネルの境界が強化されると、パネルをナット及びボルトで処理することはより容易であり、金属ストリップ、複合材料コネクター又はスペーサーフレーム構造部材のような接合具に取り付けることはより容易である。さらに、可能ならば、使用コネクターの種類に応じて、同様の技術を用いてパネルを共に溶融することによって、パネルをコネクターへ同様に取り付けてもよい。
【００２８】
最適な弾道抵抗性能のために、接合具により空気が隣接パネル間に取り込まれる態様では、空気抜きを接合具とパネルの少なくとも１つとの境界面に、好ましくはパネルと接合具との間の取り付け境界面間のエッジに存在させて、発射体が最前列のパネルに衝突したとき取り込まれた空気を逃がすことができるようにするとさらに好ましい。例えば、図４に示すように、フレームの一部が切り取られているスロットのないスペーサーフレームを用いると、空気を抜くことが可能である。スペーサーフレーム部分は任意の有用な技術で切り取ることができる。空気抜きの切り取りを容易にするために、空気抜きを有するフレームは合板のような木材から形成するのが好ましいが、任意の材料から形成することができる。例えば、金属及び金属溝形材も空気抜きが必要であるかもしれない。空気抜きがないと、弾道抵抗性能は低下する。取り込まれた空気が剛性材料として作用し、第１パネルの変形を少なくし、それによってパネルの弾道抵抗性能が低下するからである。本技術分野における当業者によって決められる限り、その他の空気抜きの手段も同様に用いることができる。好ましい態様では、スロットなしスペーサーフレームのエッジ幅は１／２”、奥行き１／４”であり、２つの向かい合ったエッジが１／８”の奥行きで切り取られた空気抜きを有する。この種のスロットなしフレームは２つの隣接布帛パネル間に配置され、パネルは本技術分野で一般に知られた手段、例えば接着によってフレームに取り付けられる。
【００２９】
本発明の各パネルは繊維と任意のマトリックス組成物の組み合わせを含む。一般に、十分な弾道抵抗性を有する布帛物品を製造するには、各パネル中の繊維の割合は、繊維及び任意高分子マトリックス組成物の重量の好ましくは約４５〜約９５重量％、より好ましくは約６０〜約９０重量％、最も好ましくは約６５〜約８５重量％である。本技術分野で一般に知られているように、マトリックス組成物は他の添加剤、カーボンブラック又はシリカのような充填材を含んでいてもよく、油で増量されていてもよく、あるいは硫黄、過酸化物、金属酸化物また本技術分野で周知の放射線硬化系によって加硫されていてもよい。パネルを形成する繊維が高分子組成物で被覆されていないパネルでは、繊維はパネルの重量の１００％を構成する。
【００３０】
さらに、織り繊維層又は不織繊維層の各パネルは複数の構成繊維層を含むことが好ましく、層の数が増すほど弾道抵抗性は増すが、重量も増加する。不織繊維パネルは、特に、モノリシックパネルへ圧密化される２つ以上の層を含むのが好ましい。織り繊維パネルも複数の圧密化された、織り繊維層を含んでいてもよく、これらは加圧成形によって圧密化される。本発明の好ましい構造部材は弾道脅威、例えば変形可能な脅威及び変形可能ではない脅威、脅威に付随するエネルギー、並びに望ましいパネル間隔によって決まる。構造部材は全てが織り成形パネル、全てが不織パネル、又は織りパネルと不織パネルの混成物でもよい。
【００３１】
単一パネルを形成する層の数、及び不織複合材料を形成する層の数は、望ましい弾道抵抗性物品の最終目的により変わる。例えば、軍隊用防護ベストでは、望ましい１．０ポンド／フィート２面積密度（４．９ｋｇ／ｍ２）を達成する物品複合材料を形成するためには、合計２２の個々の層（又はプライ）が必要であり、プライは本明細書中に記載の高強度繊維から形成される織り布帛、編み布帛、フエルト布帛又はは不織の布帛でもよく、該層は共に結び付いていてよく、又は結び付いていなくてよい。別の態様では、警察用防護ベストはNational Insutitute of Justice (NIJ) の脅威レベルに基づく層の数を有する。例えば、NIJ 脅威レベル IIIAベストでは合計２２層である。NIJ 脅威レベルがそれより低い場合には、それより少ない層が用いられる。
【００３２】
本発明の織り繊維層又は不織の繊維層は、低弾性率弾性材料及び高弾性率硬質材料を含む様々な高分子組成物（高分子マトリックス組成物）材料を用いて製造しうる。好適な高分子組成物材料としては、以下のものに限定はされないが、ASTM D６３８により３７℃でそれぞれ測定して、約６，０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）未満の初期引張弾性率を有する低弾性率弾性材料、及び少なくとも約３００，０００ｐｓｉ（２０６８ＭＰａ）の初期引張弾性率を有する高弾性率硬質材料が含まれる。ここで通して用いられるように、引張弾性率とは、繊維についてはASTM２２５６によってそして高分子組成物材料についてはASTM D６３８によって測定した弾性率を意味する。
【００３３】
弾性高分子組成物は様々な高分子及び非高分子材料を含み得る。好ましい弾性高分子組成物は低弾性率弾性材料を含む。本発明のためには、低弾性率弾性材料はASTM D６３８試験法により約６，０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）以下の引張弾性率を有する。エラストマーの引張弾性率は、好ましくは約４，０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）以下、より好ましくは約２４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）以下、より好ましくは約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、より好ましくは約−４０℃未満、最も好ましくは約−５０℃未満である。エラストマーはまた、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％、最も好ましくは少なくとも約３００％の破断点伸びを有する。
【００３４】
低弾性率を有する広い範囲の材料及び配合物を高分子組成物として用いることができる。代表的な例は、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、可塑化ポリビニルクロリド、ブタジエンアクリロニトリルエラストマー、イソブチレン−イソプレンコポリマー、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の温度で硬化可能な他の低弾性率ポリマー及びコポリマーである。異なるエラストマー材料のブレンド、又はエラストマー材料と１種以上の熱可塑性樹脂とのブレンドも好ましい。高分子組成物はまた、カーボンブラック又はシリカのような充填材を含んでいてもよく、油で増量されていてよく、硫黄、過酸化物、金属酸化物又は本技術分野で周知の放射線硬化系によって加硫されていてよい。
【００３５】
共役ジエン及びビニル芳香族モノマー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。ポリイソプレンを組み込んでいるブロックコポリマーは水素添加すると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を生成しうる。ポリマーはタイプＡ−Ｂ−Ａの簡単なトリ−ブロックコポリマー、タイプ（ＡＢ）ｎ（ｎ＝２〜１０）のマルチ−ブロックコポリマー又はタイプＲ−（ＢＡ）ｘ（ｘ＝３〜１５０）の放射形状コポリマー（Ａはポリビニル芳香族モノマーからのブロックであり、Ｂは共役ジエンエラストマーからのブロックである）でもよい。これらのポリマーの多くはテキサス州ヒューストンのクレイトン・ポリマーズ社により商業的に製造されており、広報誌「Kraton Thermoplastic Rubber」，SC−６８−８１に記載されている。最も好ましい高分子組成物ポリマーとしては、クレイトン・ポリマーズ社により商業的に製造され、Ｋｒａｔｏｎの登録商標で販売されているスチレンブロックコポリマーを挙げることができる。最も好ましい低弾性率高分子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。
【００３６】
本発明において有用な好ましい高弾性率硬質高分子組成物材料は、ビニルエステルポリマー又はスチレン−ブタジエンブロックコポリマーのような材料、並びにビニルエステル及びジアリルフタレート又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のようなポリマーの混合物も含む。本発明で用いるのに特に好ましい硬質高分子組成物材料は、好ましくはメチルエチルケトンのような炭素−炭素飽和溶媒に可溶性であり、そしてASTM D６３８により測定して、硬化したとき、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。特に好ましい硬質高分子組成物材料は、米国特許第６，６４２，１５９号（参考とすることにより本明細書に援用されるものとする）に記載のものである。
【００３７】
不織繊維層の他に、織り繊維層も高分子組成物で被覆されていることが好ましい。好ましくは、繊維を含む織り繊維層は高分子組成物で少なくとも部分的に被覆され、次いで、不織繊維層で行われたのと同様の圧密化工程が実施される。しかしながら、織り繊維層の高分子組成物での被覆は必要とされない。例えば、本発明のパネルを形成する複数の織り繊維層は圧密化されることは必ずしも必要ではなく、他の手段、例えば一般的な接着剤で又は縫い合わせることによって結合されてもよい。一般に、高分子組成物被覆は複数の繊維層を十分に融合、すなわち圧密化する必要がある。本発明の好ましい態様では、マトリックスのないパネルが含まれるならば、該パネルは、高分子組成物で被覆されていない１種以上の織り繊維層を含むのが好ましく、ここで、多数の織り層は縫い合わせ又は他の一般的な方法で結合されうる。
【００３８】
本発明の布帛複合材から形成された物品の剛性、耐衝撃及び弾道抵抗性は、高分子組成物ポリマーの引張弾性率に影響される。例えば、米国特許第４，６２３，５７４号には、約６，０００ｐｓｉ（４１，３００ｋＰａ）未満の引張弾性率を有するエラストマーマトリックスで構成された繊維強化複合材料が、弾性率がより高いポリマーで構成された複合材と比較して、及びまた高分子マトリックス組成物を含まない同じ繊維構造部材と比較して、優れた弾道抵抗性を有することが開示されている。しかしながら、低引張弾性率高分子マトリックス組成物ポリマーは、また、剛性がより低い複合材料を生じさせる。さらに、ある用途では、特に、複合材料が弾道抵抗性と構造部材様式の両方の機能を果たさ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とされる。従って、用いられる高分子組成物ポリマーの最も適切な種類は本発明の布帛から形成される物品の種類によって異なる。両方の性質の調和させるために、好適な高分子組成物は低弾性率及び高弾性率の両材料を組み合わせて単一高分子組成物を形成しうる。
【００３９】
複合材料の残りの部分は繊維からなるのが好ましい。本発明では、繊維を含む織り繊維層及び不織の繊維層は高強度高引張弾性率繊維を含む。ここで用いられるように、「高強度高引張弾性率繊維」は、ASTM D２２５６により測定して、少なくとも約７ｇ／デニール以上の靭性及び少なくとも約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率、そして好ましくは少なくとも約８Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有するものである。本明細書中に用いられる「デニール」は、繊維又はヤーンの９０００ｍ当たりのｇでの質量に等しい線密度の単位を指す。本明細書中に用いられる「靭性」は、応力の加えられていない試料の単位線密度（デニール）当たりの力（ｇ）として表される引張応力を指す。繊維の「初期弾性率」は、その変形抵抗性を表す材料の性質である。「引っ張り弾性率」は、デニール当たりのグラム重で表される靭性の変化（ｇ／ｄ）と本来の繊維長さの分率として表される歪の変化（インチ／インチ）との比を指す。
【００４０】
特に好適な高強度高引張弾性率繊維材料の例は、ポリオレフィン繊維、特に伸び切り鎖ポリオレフィン繊維、例えば高延伸、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である。アラミド繊維、特にパラ−アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、伸び切り鎖ポリビニルアルコール繊維、伸び切り鎖ポリアクリロニトリル繊維、ポリベンズアゾール繊維、例えばポリベンゾオキサゾール（PBO）及びポリベンゾチアゾール（PBT）繊維、並びに液晶コポリエステル繊維も適している。これらの繊維の種類はそれぞれ本技術分野で一般に知られている。
【００４１】
ポリエチレンの場合、好ましい繊維は、分子量が少なくとも５００，０００、好ましくは少なくとも１，０００，０００、より好ましくは２，０００，０００〜５，０００，０００の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、米国特許第４，１３７，３９４号又は第４，３５６，１３８号（参照することによって本明細書に援用されるものとする）に記載の溶液紡糸法で成長させてよく、あるいは米国特許第４，５５１，２９６号及び第５，００６，３９０号（参照することによって本明細書中に援用されるものとする）に記載のように溶液から紡糸してゲル構造を形成してよい。本発明で用いるのに特に好ましい繊維の種類は、ハネウエル・インターナショナル社からSPECTRAの登録商標で販売されているポリエチレン繊維である。SPECTRA繊維は本技術分野でよく知られており、例えば、米国特許第４，６２３，５４７号及び第４，７４８，０６４号に記載されている。
【００４２】
アラミド（芳香族ポリアミド）又はパラ−アラミド繊維も特に好ましい。それらは商業的に入手可能であり、例えば、米国特許第３，６７１，５４２号に記載されている。例えば、有用なポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）フィラメントはデュポン社によりKEVLARの登録商標で商業的に製造されている。デュポン社がNOMEXの登録商標で商業的に製造しているポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維、テイジン社がTWARONの登録商標で商業的に製造している繊維；韓国のコロン・インダストリーズ社がHeracronの登録商標で商業的に製造しているアラミド繊維；ロシアのカメンスク・ボロクノJSC社がSVM及びRusarの登録商標で商業的に製造しているｐ−アラミド繊維及びロシアのJSC Chimボロクノ社がArmosの登録商標で商業的に製造しているｐ−アラミド繊維も本発明を実施する際に有用である。
【００４３】
本発明を実施するのに好適なポリベンズアゾ−ル繊維は商業的に入手可能であり、例えば、米国特許第５，２８６，８３３号、第５，２９６，１８５号、第５，３５６，５８４号、第５，５３４，２０５号及び第６，０４０，０５０号（参照することによってここに記載されたものとする）に記載されている。好ましいポリベンズアゾ−ル繊維は東洋紡社のZYLON（登録商標）ブランド繊維である。本発明の実施に適した液晶コポリエステル繊維は商業的に入手可能であり、例えば、米国特許第３，９７５，４８７号、第４，１１８，３７２号及び第４，１６１，４７０号（参照することによって本明細書中に援用されるものとする）に記載されている。
【００４４】
好適なポリプロピレン繊維には、米国特許第４，４１３，１１０号（参照することによって本明細書中に援用されるものとする）に記載のような高延伸伸び切り鎖ポリプロピレン（ＥＣＰＰ）繊維が含まれる。好適なポリビニルアルコール（ＰＶ−ＯＨ）繊維は、例えば、米国特許第４，４４０，７１１号及び第４，５９９，２６７号（参照することによって本明細書中に援用されるものとする）に記載されている。好適なポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維は、例えば、米国特許第４，５３５，０２７号（参照することによって本明細書中に援用されるものとする）に記載されている。これらの繊維の種類はそれぞれ公知であり、広く商業的に入手可能である。
【００４５】
本発明で用いるのに適した他の繊維の種類は、例えば、ガラス繊維、炭素から形成される繊維、玄武岩又は他の鉱物から形成される繊維、Ｍ５（登録商標）繊維のような硬質ロッド繊維、及び上記物質全ての組み合わせであり、これらはいずれも商業的に入手可能である。例えば、繊維層はSPECTRA（登録商標）繊維とKEVLAR（登録商標）繊維の組み合わせから形成してもよい。Ｍ５繊維はバージニア州リッチモンドのマゼラン・システムズ・インターナショナル社により製造され、例えば、米国特許第５，６７４，９６９号、第５，９３９，５５３号、第５，９４５，５３７号及び第６，０４０，４７８号（参照することによっていずれも本明細書中に援用されるものとする）に記載されている。特に好ましい繊維には、Ｍ５繊維、ポリエチレンSPECTRA繊維及びアラミドKEVLAR繊維が含まれる。繊維は任意の好適なデニールでもよく、例えば、５０〜約３０００デニール、より好ましくは約２００〜約３０００デニール、最も好ましくは約６５０〜約１５００デニールである。
【００４６】
本発明のために最も好ましい繊維は高強度高引張弾性率伸び切り鎖ポリエチレン繊維又は高強度高引張弾性率パラ−アラミド繊維である。上記のように、高強度高引張弾性率繊維は、ASTM D２２５６により測定して、約７ｇ／デニール以上の好ましい靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の好ましい引張弾性率、そして約８Ｊ／ｇ以上の好ましい破断エネルギーを有するものである。本発明の好ましい態様では、繊維の靭性は約１５ｇ／デニール以上、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。本発明の繊維はまた、好ましくは約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／デニール以上の引張弾性率を有する。本発明の繊維はまた、好ましくは約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、最も好ましくは約４０Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有する。
【００４７】
これらの高強度特性の組み合わせは周知の方法を用いることによって得られる。米国特許第４，４１３，１１０号、第４，４４０，７１１、号、第４，５３５，０２７号、第４，４５７，９８５号、第４，６２３，５４７号、第４，６５０，７１０号及び第４，７４８，０６４号には、本発明で用いられる好ましい高強度伸び切り鎖ポリエチレン繊維の形成について一般的に説明されている。溶液成長又はゲル繊維法を含むそのような方法は本技術分野でよく知られている。パラ−アラミド繊維を含む他の好ましい繊維の各種類の形成法も本技術分野で一般に知られており、繊維は商業的に入手可能である。
【００４８】
上記のとおり、高分子組成物（マトリックス）は様々な方法で繊維に塗布することができる。「被覆される」という用語は、高分子組成物が繊維表面（単数又は複数）に塗布される方法に限定することを意図したものではない。例えば、高分子組成物は、高分子組成物を繊維表面へ吹付け又はロール塗布し（溶液の一部は望ましい１種以上のポリマーを含み、溶液の一部は１種以上のポリマーを溶解することができる溶媒を含む）、その後、乾燥することによって溶液の形で付与してもよい。別の方法は、被覆材料のそのままのポリマーを繊維へ液体、懸濁液中の粘着固体もしくは粒子として、又は流動床として塗布する方法である。あるいは、塗布する温度において繊維の性質に悪影響を及ぼさない好適な溶媒中での溶液又はエマルジョンとして被覆を施してもよい。例えば、繊維を高分子組成物の溶液に通して繊維を実質的に被覆し、そして乾燥して被覆繊維を形成してもよい。得られた被覆繊維は、望ましい網状構造に配置されている。別の被覆技術では、繊維の１つの層をまず用意し、その後、層を適当な溶媒に溶解された高分子組成物を含む溶液の浴に浸し、それによって、個々の繊維をそれぞれ高分子組成物で実質的に被覆し、そして、その後、溶媒の蒸発又は揮散により乾燥する。望ましい量の高分子組成物を繊維に被覆するために、浸漬手順は、必要に応じて数回繰り返す。個々の繊維のそれぞれを高分子組成物で封入するか、あるいは繊維表面の１００％を高分子組成物で覆うのが好ましい。
【００４９】
ポリマーを溶解又は分散することができる任意の液体を用いることができるが、好ましい溶媒の群には、水、パラフィン油及び芳香族溶媒又は炭化水素溶媒が含まれ、具体例となる溶媒としては、パラフィン油、キシレン、トルエン、オクタン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）及びアセトンである。被覆ポリマーを溶媒に溶解又は分散するのに用いられる技術は、類似物質の各種基体への被覆に一般的に用いられるものである。
【００５０】
溶媒を繊維から除去する前又は後（ゲル−紡糸繊維形成技術を用いる場合）、繊維を高温延伸操作する前に高弾性率先駆体を被覆することを含む、繊維に被覆を施す他の技術を用いてもよい。次に、繊維を高温で延伸して被覆繊維を得る。ゲル繊維は、望ましい被覆を達成するための条件下で適切な被覆用ポリマーの溶液に通してもよい。ゲル繊維中での高分子量ポリマーの結晶化は、繊維を溶液に通す前に行っても、行わなくてもよい。あるいは、繊維を適切な高分子粉末の流動床に押出してもよい。さらに、延伸操作又は他の操作法、例えば、溶媒交換、乾燥等が行われるならば、被覆は最終繊維の先駆体に施される。本発明の最も好ましい態様では、本発明の繊維は高分子組成物でまず被覆され、その後、複数の繊維を織り繊維層又は不織の繊維層のいずれかを形成するように配列させる。そのような技術は本技術分野ではよく知られている。
【００５１】
本発明の別の好ましい態様では、少なくとも１つのポリマーフィルムが本発明のいずれかのパネルの１つ以上の外面へ取り付けられる。いくつかのパネルの種類は粘着表面を有するので、ポリマーフィルムはパネル間の摩擦を減じるために望ましいかもしれない。該ポリマーフィルムに適したポリマーとしては、以下のものに限定するわけではないが、熱可塑性及び熱硬化性ポリマーが含まれる。好適な熱可塑性ポリマーは、以下のものに限定されるわけではないが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ビニルポリマー、フルオロポリマー、並びにこれらのコポリマー及び混合物よりなる群から選択してよい。これらの中で、ポリオレフィン層が好ましい。好ましいポリオレフィンはポリエチレンである。ポリエチレンフィルムの非限定的な例は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、線状中密度ポリエチレン（ＬＭＤＰＥ）、線状の非常に低密度のポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）である。これらの中で、最も好ましいポリエチレンはＬＬＤＰＥである。好適な熱硬化性ポリマーには、以下のものに限定されるわけではないが、熱硬化性アリル、アミノ、シアネート、エポキシ、フェノール、不飽和ポリエステル、ビスマレイミド、硬質ポリウレタン、シリコーン、ビニルエステル、並びにそれらのコポリマー及びブレンドが含まれ、これらのポリマーは、例えば、米国特許第６，８４６，７５８号、第６，８４１，９４２号及び第６，６４２，１５９号に記載されている。本明細書中に記載のポリマーフィルムには、ポリマー被覆が含まれる。
【００５２】
そのような任意のポリマーフィルムは、周知の積層技術を用いて、パネルの一方又は両方の外面に取り付けることができる。一般に、積層は、層を一体化させて単一フィルムを形成するのに十分な熱及び圧力の条件下で、個々のフィルムを互いの上に配置することによって行われる。個々の層は互いの上に配置され、この組み合わせ物は、通常、本技術分野で周知の技術により一対の加熱積層ローラーのニップに通される。積層加熱は約９５〜約１７５℃、好ましくは約１０５〜約１７５℃の温度、約５ｐｓｉｇ（０．０３４ＭＰａ）〜約１００ｐｓｉｇ（０．６９ＭＰａ）の圧力で、約５秒〜約３６時間、好ましくは約３０秒〜約２４時間行われる。あるいは、ポリマーフィルムは下記の成形工程の間にパネルへ取り付けてもよい。本発明の好ましい態様では、任意的なポリマーフィルム層は、繊維、高分子マトリックス組成物及びポリマーフィルムの合計重量に基づいて、約２〜約２５重量％、より好ましくは約２〜約１７重量％、最も好ましくは約２〜約１２重量％を構成する。ポリマーフィルム層の重量％は一般的にはパネルを形成する布帛層の数により変わる。
【００５３】
本発明のパネルの形成では、好適な成形装置を使用して、多数の繊維層が加熱下及び加圧下に成形されるのが好ましい。一般に、パネルは約５０ｐｓｉ（３４４．７ｋＰａ）〜約５０００ｐｓｉ（３４４７０ｋＰａ）、より好ましくは約１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）〜約１５００ｐｓｉ（１０３４０ｋＰａ）、最も好ましくは約１５０ｐｓｉ（１０３４ｋＰａ）〜約１０００ｐｓｉ（６８９５ｋＰａ）の圧力で成形される。あるいは、繊維層は約５００ｐｓｉ（３４４７ｋＰａ）〜約５０００ｐｓｉ、より好ましくは約７５０ｐｓｉ（５１７１ｋＰａ）〜約５０００ｐｓｉ、より好ましくは約１０００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉのより高い圧力で成形されてよい。成形工程は約４秒〜約４５分かけてよい。好ましい成形温度は約２００°Ｆ（〜９３℃）〜約３５０°Ｆ（〜１７７℃）、より好ましくは約２００°Ｆ〜約３００°Ｆ（〜１４９℃）、最も好ましくは約２００°Ｆ〜約２８０°Ｆ（〜１２１℃）である。好適な成形温度、圧力及び時間は、一般的には高分子組成物の種類、高分子組成物の含有量及び繊維の種類により変わる。本発明の布帛が成形される圧力は、得られる成形品の剛性又は柔軟性に直接影響する。特に、布帛が成形される圧力が高いほど、剛性は高くなり、逆の場合もまた同様である。さらに、成形圧力に加えて、布帛層の量、厚さ及び組成、高分子組成物の種類及び任意的なポリマー被覆も本発明の布帛から形成される物品の剛性に直接影響する。
【００５４】
本明細書中に記載の各成形及び圧密化技術は類似しているようにみえるが、各プロセスは異なる。特に、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、フラットパネルを形成するとき、成形モールド又はマッチ−ダイ・モールドのようなモールドの使用が一般に含まれる。
【００５５】
別個の圧密化工程を実施して、成形前に１つ以上の単層圧密化網状構造を形成するならば、圧密化は本技術分野で従来から知られているようにオートクレーブ中で行ってもよい。加熱する場合、高分子組成物を完全に溶解することなく粘着又は流動させることは可能である。しかしながら、一般に、高分子組成物材料を溶融させるならば、複合材料の形成に必要な圧力は比較的わずかであり、一方、高分子組成物材料を粘着点に加熱するだけならば、より高い圧力が一般に必要である。圧密化段階は一般に約１０秒〜約２４時間かかる。成形と同様に、好適な圧密化温度、圧力及び時間は、一般に、ポリマーの種類、ポリマーの含有量、用いるプロセス及び繊維の種類による。
【００５６】
本発明のパネル又は布帛は、加熱下及び加圧下でカレンダーに掛けてそれらの表面を滑らかにし、又は、みがくことができる。カレンダリング法は本技術分野でよく知られており、成形の前又は後に実施することができる。
【００５７】
個々の布帛層及びパネルの厚さは個々の繊維の厚さに相当する。従って、好ましい織り繊維層の厚さは、好ましくは約２５〜約５００μｍ、より好ましくは約７５〜約３８５μｍ、最も好ましくは約１２５〜約２５５μｍである。好ましい単層圧密化網状構造の厚さは、好ましくは約１２〜約５００μｍ、より好ましくは約７５〜約３８５μｍ、最も好ましくは約１２５〜約２５５μｍである。単層圧密化網状構造の厚さは、好ましくは約１２〜約５００μｍ、より好ましくは約７５〜約３８５μｍ、最も好ましくは約１２５〜約２５５μｍである。ポリマーフィルムの厚さは非常に薄いのが好ましく、厚さは、好ましくは約１〜約２５０μｍ、より好ましくは約５〜約２５μｍ、最も好ましくは約５〜約９μｍである。一連の連結弾道抵抗性パネル及び任意的なポリマーフィルムを含む弾道抵抗性物品の全体の厚さは、好ましくは約５〜約１０００μｍ、より好ましくは約６〜約７５０μｍ、最も好ましくは約７〜約５００μｍである。そのような厚さが好ましいが、特定のニーズを満たようにしつつ、本発明の範囲に入るように、別のフィルム厚さを形成してよいことは当然である。本発明の多層パネル物品の面積密度は、好ましくは約０．２５Ｌｂ／ｆｔ２（ｐｓｆ）（１．２２ｋｇ／ｍ２（ｋｓｍ））〜約８．０ｐｓｆ（３９．０４ｋｓｍ）、より好ましくは約０．５ｐｓｆ（２．４４ｋｓｍ）〜約６．０ｐｓｆ（２９．２９ｋｓｍ）、より好ましくは約０．７ｐｓｆ（３．４１ｋｓｍ）〜約５．０ｐｓｆ（２４．４１ｋｓｍ）、最も好ましくは約０．７５ｐｓｆ〜約４．０ｐｓｆ（１９．５３ｋｓｍ）である。
【００５８】
別の態様では、少なくとも１つの硬質プレートを本発明の弾道抵抗性物品に取り付けて防護物品を突き通す発射体に対する防護を高めることができる。弾道抵抗性ベスト及び防護車では、硬質プレートを含む物品が一般に望ましい。そのような硬質プレートは、セラミック、ガラス、金属入り複合材料、セラミック入り複合材料、ガラス入り複合材料、セメント、高硬度鋼（ＨＨＳ）、防護用アルミニウム合金、チタン、又はそれらの組み合わせを含み、ここで、硬質プレート及び本発明のパネルは向かい合わせて共に積み重ねられる。唯一の硬質プレートを、一連の個別のパネルのそれぞれにではなく、一連のパネルの最上部表面へ取り付けるのが好ましい。最も好ましい３種類のセラミックスは、酸化アルミニウム、炭化ケイ素及び炭化ホウ素である。
【００５９】
本発明の弾道抵抗性パネルは単一のモノリシック・セラミックプレートを組み込んでよくも、あるいは軟質樹脂中に懸濁された小さいタイル又はセラミックボールを含んでいてよい。好適な樹脂は本技術分野でよく知られている。さらに、タイルの多数の層又は列を本発明のプレートへ取り付けてもよい。例えば、薄いポリウレタン接着フィルムを用いて多数の３”×３”×０．１”（７．６２ｃｍ×７．６２ｃｍ×０．２５４ｃｍ）セラミックタイルを１２”×１２”（３０．４８ｃｍ×３０．４８ｃｍ）パネルに取り付けてもよく、全てのセラミックタイルはタイル間に間隙がないように並べるのが好ましい。次に、接合部が分散されるように食違い状態で、タイルの第２の列をセラミックの第１の列に取り付ける。これを、防護物品全体をカバーするように続ける。最も軽い重量で高性能を得るためには、硬質プレートを取り付ける前にパネルを成形することが好ましい。しかしながら、大きなパネル、例えば、４’×６’（１．２１９ｍ×１．８２９ｍ）又は４’×８’（１．２１９ｍ×２．４３８ｍ）の場合、パネルは単一低圧オートクレーブプロセスで硬質プレートと共に成形することができる。
【００６０】
本発明の多層パネル構造部材は、周知の技術を使用して各種弾道抵抗性物品を形成する様々な用途に用いることができる。例えば、弾道抵抗性物品の形成に適した技術は、例えば、米国特許第４，６２３，５７４号、第４，６５０，７１０号、第４，７４８，０６４号、第５，５５２，２０８号、第５，５８７，２３０号、第６，６４２，１５９号、第６，８４１，４９２号及び第６，８４６，７５８号に記載されている。
【００６１】
多層パネル構造部材は柔軟で軟質の防護物品、例えば、多くの弾道脅威、例えば９ｍｍフルメタルジャケット（ＦＭＪ）銃弾、並びに手榴弾の爆発、大砲、簡易爆発物 (IED)及び軍隊や平和維持活動で遭遇する他の同様な装置による様々な破片に対応可能な軍人用のベスト、パンツ、帽子又は他の衣服物品のような衣類、カバー又は毛布の形成に有用である。本発明の多層パネル構造部材は、航空機構造部材部材及び他の車両の部材、例えば自動車及び船舶のドアー並びに隔壁構造部材のような物品を強化するのに特に有用であり、この場合、本発明の構造部材は、構造部材部材に取り付けられたり、あるいは構造部材部材の内側に配置される。これらの構造部材はまた、大きな建築物の爆発からの保護、並びに可動弾道壁、燃料庫及び類似構造部材の強化にも有用である。
【００６２】
ここで用いられるように、「軟質な」又は「柔軟な」防護物品は、相当な大きさの応力を加えたときその形状を維持せず、且つつぶれずに自立的な状態でいることができない防護物品である。多層パネル構造部材はまた、剛性で硬質の防護物品の形成にも有用である。「硬質」防護物品は、ヘルメット、軍用車のパネル、又は盾のような物品を意味し、それらは相当な大きさの応力を加えたとき構造剛性を維持し、かつつぶれずに自立的な状態でいることができるくらいの十分な機械的強度を有する。構造部材は、複数の不連続シートに切断し、積層して物品にしても、あるいはそれらを、物品の形成にその後用いられる先駆体にしてもよい。そのような技術は本技術分野でよく知られている。
【００６３】
本発明の衣類は本技術分野で従来公知の方法によって形成される。衣類は、本発明の弾道抵抗性物品を衣類物品に隣接することによって形成することができる。例えば、ベストは、本発明の弾道抵抗性構造部材に接合された一般的な布帛ベストからなり、本発明の物品は戦略的に配置されたポケットに挿入される。最良の結果を得るには、最も多量の高分子組成物を有するパネルを可能性のある弾道脅威に最も近いところに配置し、最も少ない量の高分子組成物を有するパネルを可能性のある弾道脅威に最も遠いところに配置すべきである。これによってベストの重量をできるだけ軽くしながら、最高の弾道保護が可能になる。本明細書にで用いられる「接合する」又は「接合される」という用語は、縫い合わせ又は接着等によるような結合、並びに、弾道抵抗性物品がベスト又は他の衣類物品から必要に応じて容易に取り外せるように、他の布帛との非結合性の連結又は並置を含むことを意味する。柔軟なシート、ベスト及びその他の衣類のような柔軟性構造部材の形成に用いられる物品は、低引張弾性率高分子マトリックス組成物を用いて形成されることが好ましい。ヘルメット及び防護物品のような硬質物品は、高引張弾性率高分子マトリックス組成物を用いて形成されるのが好ましい。
【００６４】
弾道抵抗性能は、本技術分野で周知の標準試験法を用いて測定される。特に、構造部材の保護能又は貫通抵抗性は、通常、Ｖ５０値としても知られる、発射体の５０％が複合材料を貫通し、５０％がシールドによって停止される際の衝突速度を引用して表示される。ここで用いられるように、物品の「貫通抵抗性」は、指定された脅威、例えば銃弾、破片、散弾等の物理的対象、及び爆風のような非物理的対象による貫通抵抗性である。等しい面積密度（複合材料パネルの重量を表面積で除したもの）の複合材料では、Ｖ５０が高いほど、複合材料の抵抗性がよい。本発明の物品の弾道抵抗性は多くのファクター、特に布帛製造に用いられる繊維の種類によって変わる。
【００６５】
本発明によって形成される柔軟な弾道防護物品のＶ５０は、１７グレンの破片に似せた発射体で衝撃を与えたとき、少なくとも約１４００フィート／秒（ｆｐｓ）（４２７ｍ／秒）であることが好ましい。
【実施例】
【００６６】
次の実施例で本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１〜８
様々な形態を有する弾道試験パッケージを、Spectra Shiels（登録商標） II SR ３１２４弾道抵抗性複合材料の複数の層から組み立てた。１つの層は、SPECTRA １０００繊維（１３００デニール）及び水性KRATON（登録商標）樹脂（樹脂は４プライ層の約１６％を構成する）でできた不織圧密化材料（隣接プライは０°、９０°でクロスプライされている）の４つのプライ（すなわち、４枚のユニテープ）を含む。組み立て試験パッケージは、成形パネルのＶ５０を測定する軍隊試験標準ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従う１７グレンの破片に似せた発射体（ＦＳＰ）（ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ（ＯＲＤ））に対して試験を実施した。試験パッケージはSpectra Shiels II SR３１２４の１つ以上の１２”×１２”成形パネルから形成した。これらは下記の形態を有し、表１に概要が示されている（パネル成形条件：２４０°Ｆ（１１５．６℃）、１０分予熱、１０分５００ｐｓｉで加圧、冷却せず）。試験パッケージの各パネルの平均全体面積密度は１．０４ｐｓｆ（５．０８ｋｓｍ）であった。
【００６７】
実施例１（比較）では、単一成形パネルを含む試験パッケージについて試験を実施した。この単一成形パネルは、対照試料として、Spectra Shiels II SR３１２４の２０の４プライ層（すなわち、パネル中に８０枚のユニテープ、隣接プライは０°／９０°でクロスプライされている）を含んでいた。各４プライ層をまず圧密化し、次に、２０層を上記条件の下で一緒に成形してパネルを形成した。
【００６８】
実施例２（比較）では、個別に成形された２０枚のパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の１つの４プライ層（すなわち、パネル毎に４枚のユニテープ、隣接プライは０°／９０°でクロスプライされている）を含む、試験パッケージについて試験を実施した。ユニテープは上記条件の下で一緒に成形して各パネルを形成した。パネルは、それらの表面が互いに接する状態でｃ−クランプによって試験装置に一緒に保持し、縫い合わせ、接着剤又はその他の手段によって連結しなかった。パネルの間隔はあいていなかった。
【００６９】
実施例３（比較）では、個別に成形された４枚のパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の５つの４プライ層（すなわち、パネル毎に２０枚のユニテープ、隣接プライは０°／９０°でクロスプライされている）を含む、試験パッケージについて試験を実施した。４プライ層をまず圧密化し、次に、それらの５つを上記条件の下で一緒に成形して各パネルを形成した。パネルは、それらの表面が互いに接する状態でクランプによって試験装置に一緒に保持したが、連結されていなかった。パネルの間隔はあいていなかった。
【００７０】
実施例４（比較）では、個別に成形された２枚のパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の１０枚の４プライ層（すなわち、パネル毎に４０枚のユニテープ、隣接ユニテーププライは０°／９０°でクロスプライされている）を含む、試験パッケージについて試験を実施した。４プライ層をまず圧密化し、次に、それらの１０枚を上記条件の下で一緒に成形して各パネルを形成した。パネルは、それらの表面が互いに接する状態でクランプによって試験装置に一緒に保持したが、連結されていなかった。パネルの間隔はあいていなかった。
【００７１】
実施例５では、個別に成形された４枚のパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の５つの４プライ層を含む、実施例３と類似の試験パッケージについて試験を実施した。しかしながら、パネルは、間隔があけられており、そして互いに１／４”の間隔があくようにスロット付き木材フレームにそれらを挿入することによって連結した。
【００７２】
実施例６では、個別に成形された２枚のパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の１０枚の４プライ層を含む、実施例４と類似の試験パッケージについて試験を実施した。しかしながら、パネルは、間隔があけられており、そして互いに１／４”の間隔があくようにスロット付き木材フレームにそれらを挿入することによって連結した。
【００７３】
実施例７では実施例６と類似の試験パッケージについて試験を実施した。しかしながら、パネルは、間隔があけられており、そしてパネルが互いに１／２”の間隔をおいて配置されるように、軟質連続気泡フォーム（密度：４．４Ｌｂ／ｆｔ３（０．０７ｇ・ｃｍ３）よりなる中間媒体によって連結した。
【００７４】
実施例８では実施例６と類似の試験パッケージについて試験を実施した。しかしながら、パネルは、間隔があけられており、そしてパネルが互いに１／４”の間隔をおいて配置されるように、１／４”合板よりなる中間媒体によって連結した。パネルは合板に吹付け接着剤（Hi-Strength９０接着剤、ミネソタ州セントポールの３Ｍ（登録商標）から商業的に入手可能）で結合した。
【００７５】
【表１】
2010521639.tif 000003
【００７６】
上記の試験から、間隔を置いた成形パネルの１７グレンＦＳＰに対する弾道抵抗性能が、様々な層数において維持されることが観察された。１７グレンＦＳＰに対する性能は、「硬質」合板を成形パネル間に挿入すると増加する。合板はある程度の弾道抵抗性を有していたが、定量化できなかった。
実施例９〜１４
様々な形態を有する弾道試験パッケージを、Spectra Shiels II SR ３１２４弾道抵抗性複合材料から組み立てた。パネルは、軍隊試験標準ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従う９ｍｍフルメタルジャケット（ＦＭＪ）銃弾に対するＶ５０について試験した。試験パッケージはSpectra Shiels II SR３１２４の１つ以上の２１”×２１”成形パネルから形成した。これらは下記の形態を有し、表２に概要が示されている（パネル成形条件：２４０°Ｆ（１１５．６℃）、１０分予熱、１０分５００ｐｓｉで加圧、冷却せず）。各成形パネルの平均全体面積密度は１．０４ｐｓｆ（５．０１ｋｓｍ）であった。
【００７７】
比較実施例９〜１２では、それぞれ、比較実施例１〜４と同じ試験パッケージ形態を用いた。実施例１３及び１４では、それぞれ、実施例５及び６と同じ試験パッケージ形態を用いた。
【００７８】
【表２】
2010521639.tif 000004
【００７９】
上記の試験から、間隔を置いた成形パネルの９ＭＭ  ＦＭＪ弾道脅威に対する弾道抵抗性能が、成形パネルがそれほど薄くない場合に維持されることが観察された。
実施例１５〜１９
様々な形態を有する弾道試験パッケージを、Spectra Shiels II SR ３１２４弾道抵抗性複合材料の複数の層から組み立てた。組み立て試験パッケージは、軍隊試験標準ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｅに従うハイパワーライフルＵＳ軍隊Ｍ８０弾丸（重量：９．６５ｇ）に対して試験して成形パネルのＶ５０を測定した。試験パッケージはSpectra Shiels II SR３１２４の１つ以上の２１”×２１”成形パネルから形成した。これらは下記の形態を有し、表３に概要が示されている（パネル成形条件：２４０°Ｆ（１１５．６℃）、１０分予熱、１０分５００ｐｓｉで加圧、冷却せず；ただし、実施例１５で製造されたパネルは厚いため２５分間予熱した）。
【００８０】
実施例１５（比較）では、単一成形パネルを含む試験パッケージについて試験を実施した。この単一成形パネルは、対照試料として、６８枚の４プライ層（すなわち、パネル中に２７２枚のユニテープ、隣接ユニテープは０°／９０°でクロスプライされている）を含んでいた。４プライ層をまず圧密化し、次に、それらの６８枚を上記条件の下で一緒に成形してパネルを形成した。パネルの全体面積重量は３．５２ｐｓｆ（１７．１７ｋｓｍ）であった。
【００８１】
実施例１６（比較）では、個別に成形された４つのパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の１７枚の４プライ層（すなわち、パネル毎に６８枚のユニテープ、隣接ユニテープは０°／９０°でクロスプライされている）を含む、試験パッケージについて試験を実施した。４プライ層をまず圧密化し、次に、それらの１７枚を上記条件の下で一緒に成形して各パネルを形成した。パネルの全体面積重量は３．５１ｐｓｆ（１７．１３ｋｓｍ）であった。パネルは、それらの表面が互いに接する状態でクランプによって試験装置に一緒に保持したが、連結されていなかった。パネルの間隔はあいていなかった。
【００８２】
実施例１７（比較）では、個別に成形された２つのパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の３４枚の４プライ層（すなわち、パネル毎に１３６枚のユニテープ、隣接ユニテープは０°／９０°でクロスプライされている）を含む、試験パッケージについて試験を実施した。４プライ層をまず圧密化し、次に、それらの３４枚を上記条件の下で共に成形して各パネルを形成した。パネルの全体面積重量は３．５３ｐｓｆ（１７．２２ｋｓｍ）であった。パネルは、それらの表面が互いに接する状態でクランプによって試験装置に共に保持したが連結しなかった。パネルの間隔はあいていなかった。
【００８３】
実施例１８では、個別に成形された４つのパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の１７枚の４プライ層を含む、実施例１６と類似の試験パッケージについて試験を実施した。しかしながら、パネルは間隔があけられており、そして互いに１／４”の間隔があくようにスロット付き木材フレームにそれらを挿入することによって連結した。パネルの全体面積重量は３．４６ｐｓｆ（１６．８８ｋｓｍ）であった。
【００８４】
実施例１９では、個別に成形された２つのパネルを含み、各パネルが、Spectra Shiels II SR３１２４の３４枚の４プライ層を含む、実施例１７と類似の試験パッケージについて試験を実施した。しかしながら、パネルは、間隔があけられており、そして互いに１／４”の間隔があくようにスロット付き木材フレームにそれらを挿入することによって連結した。パネルの全体面積重量は３．５２ｐｓｆ（１７．１７ｋｓｍ）であった。
【００８５】
【表３】
2010521639.tif 000005
【００８６】
上記の試験から、互いに触れているパネルの弾道抵抗性能は、重量の等しい単一成形パネルと比較してより高いことが観察された。１／４”の空隙を有する２枚パネルの弾道抵抗性能は増加し、第１パネルは銃弾を変形させ且つ不安定化した。１／４”の間隔を保った４枚の比較的より薄いパネルの性能は、モノリシック・パネルと同様に効果的に銃弾を変形させ又は不安定化しないことを示した。
【００８７】
好ましい態様を参照して本発明を詳しく示しかつ説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々に変更しうることは本技術分野における当業者にとって明らかなことであろう。請求の範囲は、開示された態様、上記の代替物、及び均等物の全てをカバーするものである。
【符号の説明】
【００８８】
１０  弾道抵抗性物品
１２  第１パネル
１４  第２パネル
１６  接合具
【図１】
2010521639.tif 000006
【図２】
2010521639.tif 000007
【図３】
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【図４】
2010521639.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月31日(2009.7.31)
【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】
弾道抵抗性物品であって、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネル、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；及び
ｂ）第１パネルに接合された第２パネル、ここで、第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
ｃ）第１パネル及び第２パネルが、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接合されていることを特徴とする、前記弾道抵抗性物品。
【請求項２】
第１パネル及び第２パネルが、互いに約６ｍｍ〜約１３ｍｍの間隔を置いて配置されている、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項３】
接合具が、少なくとも１つの接合アンカー、１つ以上のスペーサーストリップ、１つ以上の押出し溝形材、フレーム、又は、木材、繊維板、パーティクルボード、セラミック材、金属シート、プラスチックシート若しくはフォームを含む接合材を含んでおり、前記接合材は第１パネル及び第２パネルの間に配置され且つ第１パネル及び第２パネルに接触している、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項４】
接合具及び少なくとも１つのパネルの境界面で空気抜きをさらに含む、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項５】
第２パネルに接合された少なくとも１つの追加パネルを更に含んでおり、ここで、第１パネル、第２パネル及び少なくとも１つの追加パネルが、各パネルが互いに間隔を置いて配置されるように接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の弾道抵抗性物品。
【請求項６】
弾道抵抗性物品の形成方法であって、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネルを用意すること、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
ｂ）第２パネルを第１パネルに接合すること、ここで第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
第１パネル及び第２パネルは、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接合されることを特徴とする、前記方法。
【請求項７】
弾道抵抗性物品と結合された物品を含む強化物品であって、弾道抵抗性物品が、
ａ）複数の繊維層を含む第１パネル、ここで、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；及び
ｂ）第１パネルに接合された第２パネル、ここで、第２パネルは複数の繊維層を含み、該複数の繊維層は圧密化されており；各繊維層は複数の繊維を含み、該繊維は約７ｇ／デニール以上の靭性及び約１５０ｇ／デニール以上の引張弾性率を有し；該繊維は各々表面を有し、該繊維の表面は高分子組成物で被覆されている；
を含み、そして
ｃ）第１パネル及び第２パネルが、互いに少なくとも約２ｍｍの間隔を置いて配置されるように接合具によって接合されていることを特徴とする、前記強化物品。
【国際調査報告】
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