(57)【要約】  破片を防止する耐衝撃性輸送手段の装甲。より特定すれば、破片防止裏当てと衝撃緩和材料の両方を組み込んだ、破片を防止する耐衝撃性の軽量輸送手段装甲系。衝撃緩和材料は輸送手段外殻に近接して置かれて、それにより破片防止裏当てと輸送手段外殻の間に間隔を設け、それにより裏当て及び全系の性能を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料、及び
ｂ）前記衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと結合した破片防止基材であって、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む、破片防止基材、
を含む耐衝撃性物品。
【請求項２】
前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が少なくとも部分的に中空である材料を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が、一体に形成された弾性的に変形可能な複数の突出部を含む弾性的に変形可能なシートを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が、互いの間に間隔を有しその間の空洞の範囲を規定する少なくとも一対の弾性的に変形可能なシートを含み、各シートは複数の内側に向いて向かい合う、空洞中に伸びた弾性的に変形可能な突出部を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が、一体に形成された弾性的に変形可能な複数の突出部を含む少なくとも１枚の追加の弾性的に変形可能なシートを含み、前記少なくとも１枚の追加のシートは外側及び／又は内側に向いた弾性的に変形可能な複数の突出部を含み、前記少なくとも１枚の追加のシートは、間隔をおいて離れて置かれた弾性的に変形可能なシートの前記対の少なくとも１つの表面に取り付けられている、請求項４に記載の物品。
【請求項６】
前記破片防止基材が、固結され交差して重ねられた複数の不織繊維プライを含み、各不織繊維プライは複数の一方向に配向した繊維を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項７】
耐衝撃性物品と結合した物体を含む強化された物体であって、前記耐衝撃性物品が、
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料、
ｂ）前記衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと結合した、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む破片防止基材、及び、
場合により、ｃ）前記破片防止基材の外面の保護カバー、
を含み、前記衝撃緩和材料が前記物体に近接している、強化された物体。
【請求項８】
前記物体が輸送手段である、請求項７に記載の強化された物体。
【請求項９】
前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が、少なくとも部分的に中空である材料を含み、前記物体と前記破片防止基材との間の体積の少なくとも一部は空気により占められる、請求項７に記載の強化された物体。
【請求項１０】
耐衝撃性物品を形成する方法であって、
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料を提供すること、
ｂ）前記衝撃緩和材料の第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む少なくとも１つの破片防止基材とを結合すること、及び
場合により、ｃ）前記少なくとも１つの破片防止基材の外面を保護カバーで覆うこと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
本発明は、全体がその開示が参照により本明細書に組み込まれる２０１２年３月３０日出願の同時係属出願の米国特許仮出願第６１／６１８，１０７号の利益を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明は、破片を防止する耐衝撃性輸送手段装甲に関する。さらに特定すれば、本発明は、破片を防ぎ及び衝撃を緩和する要素を組み込んだ破片を防止する軽量の耐衝撃性輸送手段装甲系に関する。
【背景技術】
【０００３】
戦闘環境において使用することを意図される輸送手段は、輸送手段搭乗者を衝撃の脅威から防御するためにしばしば装甲を備えている。輸送手段搭乗者に対する衝撃の脅威による障害は、例えば、輸送手段外殻を通って輸送手段内部に侵入する弾丸又は他のそのような発射体の貫通により、及び／又は即席爆発装置（ＩＥＤ）からの高圧の衝撃エネルギーの衝突の結果として起こり得る。輸送手段の装甲による装備は、衝撃の脅威が外殻を突破して輸送手段を貫通する尤度を減少させ、一方、装甲と衝撃緩和材料を結合すると衝撃波を抑制するのに役立ち、高圧の衝撃エネルギーの衝突を減少させる。衝撃緩和材料は、ＩＥＤからの爆発断片並びに断片化した発射体からの断片を封じ込めるのにも役立つ。
【０００４】
破片としても知られる、輸送手段に対する高速の衝突により輸送手段外殻の内側表面から放出された高速の金属断片は、戦闘における輸送手段の損害の主な原因であることも認められている。脅威を与えるものが輸送手段の外殻に衝突又は侵入するときに生じ得るそのような金属破片を制御するために、破片に抵抗性の裏当てが、典型的には、輸送手段外殻材料の直ぐ後で使用されて、進入する発射体断片又は砕片に対する障壁として役立つ。例えば、米国特許第４，６６４，９６７号には、引っ張り強度の高い布帛及び鋼で作製された複数の及び反復する層を有する、軍事用輸送手段のための衝撃破片防止裏当てが開示されている。米国特許第４，７３９，６９０号には、可塑化された樹脂の外層を含有する破片防止裏当て（spall resistant liner）の付いた耐衝撃性装甲が開示されている。この開示は、破片防止裏当ての輸送手段使用に特定されない。
【０００５】
破片防止裏当てと輸送手段外殻の間に間隔を挿入すると、破片防止裏当て性能を向上させることができることも知られている。例えば、米国特許第４，９３４，２４５号には、破片防止裏当ては輸送手段の内壁から４ないし１７インチの間隔をおいて、それらの効率を最大にするために最適化すべきであることが述べられているが、しかしながら、そのような構造は、大部分の輸送手段の中で使用可能な間隔が限られるので非現実的であることが指摘されている。これらの空間的制限を克服するために、米国特許第４，９３４，２４５号には、破片防止裏当てで輸送手段外殻に直接裏当てされた装甲板が教示されている。米国特許第６，６２２，６０８号には、基礎の装甲材料と別の隔離板を組み込むことにより輸送手段装甲の装甲質量効率を向上することができることが教示されている。隔離板は、砲弾の断片を跳ね返し、粉砕し及び捕捉する基礎装甲から分離する距離を創り出す。セラミック板の前部表面に結合した前部破片層及びセラミック板の後部表面に結合したショック吸収層を有するセラミック装甲系が教示されている米国特許第６，９１２，９４４号も参照されたい。このアセンブリーは、好ましくは、ショック吸収層と輸送手段の外殻の間に空隙をおいて、輸送手段の外殻にボルト止めすることができる。
【発明の概要】
【０００６】
装甲輸送手段に衝撃緩和材料及び破片防止裏当ての両方を装備することは望ましいが、輸送手段内における間隔的制限が厳しく、その結果、外殻から破片防止裏当てを分離するのに利用できる間隔がない。それ故、輸送手段内における衝撃緩和材料と破片防止裏当ての両方の使用を可能にしながら、破片防止裏当てが輸送手段外殻から有利な間隔をおくことも可能になる改善された輸送手段装甲構造のための技術に対する必要性がある。この開示は、該技術におけるこの必要に対する解決策を提供する。
【０００７】
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料、及び
ｂ）前記衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと結合した破片防止基材（spall resistant substrate）であって、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維及び／又はテープを含む破片防止基材、
を含む耐衝撃性物品（ballistic resistant article）が提供される。
【０００８】
耐衝撃性物品と結合した物体を含む強化された物体も提供され、該耐衝撃性物品は
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料、
ｂ）前記衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと結合した破片防止基材であり、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維及び／又はテープを含む破片防止基材、及び、場合により
ｃ）破片防止基材の外面上の保護カバー、
を含み、ここで、衝撃緩和材料が物体に近接している。
【０００９】
さらに、耐衝撃性物品を形成する方法が提供され、該方法は、
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料を提供すること、
ｂ）衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つを、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維及び／又はテープを含む少なくとも１つの破片防止基材と隣接させること、及び
ｃ）場合により、少なくとも１つの破片防止基材の外面を保護カバーで覆うこと、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の耐衝撃性物品の端部視野の模式的表示である。耐衝撃性物品は、破片防止裏当てと強化された物体の表面との間に位置する衝撃緩和材料を含み、破片防止裏当ての上に保護カバーを有し、衝撃緩和材料は複数の突出部を含む。
【図２】図２は、複数の内側に向いて向かい合う突出部を有する一対のシートから形成された衝撃緩和材料を含む、本発明の耐衝撃性物品の端部視野の模式的表示である。
【図３】図３は、複数の内側に向いて向かい合う、半球形の弾性的に変形可能な突出部を有する一対の弾性的に変形可能なシートを組み込んだ先行技術の衝撃緩和材料の上部及び底部のシートの透視図である。
【図４】図４は、図３による内側に向いて向かい合う、半球形の弾性的に変形可能な突出部の断面図である。
【図５】図５は、シート表面の周縁部に沿った壁の一部を有する、図３の先行技術の衝撃緩和材料の透視図である。
【図６】図６は、別の先行技術の衝撃緩和材料の端部視野の模式的表示である。
【図７】図７は、破片防止裏当てと物体外殻との間の変化する間隔による優劣試験（overmatch testing）における破片防止裏当て保護性能を示すグラフである。
【図８】図８は、変化する破片防止裏当て面積密度による優劣試験における破片防止裏当て保護性能を示すグラフである。
【図９】図９は、それらに破片防止裏当て又は衝撃緩和材料の付いていない、高速の発射体と接触した先行技術の金属装甲の断面図の模式的表示であり、それらから放出される金属破片を示す。
【図１０】図１０は、本発明の例及び比較例について破片の円錐角度αの１／２を測定する方法を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の関係で、破片化（spallation）（又は破片になる（spalling））とは、ロケット推進手榴弾及び他の形体の攻撃の脅威を含む、爆轟したＩＥＤからの衝撃波による衝突又は高速の発射体の衝突などの高速の衝突による表面の材料破壊及び断片化のことである。高速の発射体の衝突による金属装甲表面の破片化を、図９に図式的に例示する。この先行技術の図に示されるように、金属装甲の外面と接触する発射体は、装甲の内面から断片を追い出すのに十分な力で装甲に衝突する。破片と称される断片は、装甲の内面から、当技術分野において破片角度又は破片円錐角度といわれる円錐形の進路に沿って推進される。衝突された装甲が輸送手段外殻である場合、そのような破片断片は、輸送手段搭乗者を傷害して大きく傷つける脅威である。本発明の耐衝撃性物品はこの脅威を最小化して、輸送手段又は他の物体を、本明細書において破片防止裏当てと称する衝撃緩和材料と破片防止基材の両者を組み合せた物品で強化する。本明細書において使用される「破片防止（spall resistant）」基材又は裏当ては、破片からエネルギーを吸収してそれを完全に停止させるか又はその速度を減少させるかのいずれかの材料である。破片防止基材は、繊維状であってもよく（不織布のテープ及び織布のテープの両方を含む、繊維のテープを含む布帛又は他の繊維状の材料から形成される）、又は破片防止基材は非繊維のテープなどの非繊維の材料から形成されてもよい。本明細書において使用される用語「テープ」とは、繊維状の又は非繊維状の材料の狭い細片を指す。テープは、実質的に方形の断面を有し、約０．５ｍｍ以下、より好ましくは約０．２５ｍｍ以下、さらにより好ましくは約０．１ｍｍ以下、及びさらにより好ましくは約０．０５ｍｍ以下の厚さを有する一般的に平たい構造である。最も好ましい実施形態において、ポリマーのテープは、約３ミル（７６．２μｍ）、より好ましくは約０．３５ミル（８．８９μｍ）から約３ミル（７６．２μｍ）、及び最も好ましくは約０．３５ｍｉｌから約１．５ミル（３８．１μπι）までの厚さを有する。厚さは、断面の最も薄い領域で測定する。テープは、一般的に約６インチ（１５．２４ｃｍ）以下の幅を有し、好ましい幅は、約２．５ｍｍから約５０ｍｍ、より好ましくは約５ｍｍから約５０ｍｍ、さらにより好ましくは約５ｍｍから約２５．４ｍｍ（１インチ）、さらにより好ましくは約５ｍｍから約２０ｍｍ、及び最も好ましくは約５ｍｍから約１０ｍｍである。これらの寸法は変化してもよいが、本明細書において形成されるポリマーのテープは、約３：１を超え、より好ましくは少なくとも約５：１、さらにより好ましくは少なくとも約１０：１、さらにより好ましくは少なくとも約２０：１、さらにより好ましくは少なくとも約５０：１、さらにより好ましくは少なくとも約１００：１、さらにより好ましくは少なくとも約２５０：１を超える平均断面アスペクト比、即ち、テープ物品の長さにわたって平均された断面の最小の寸法に対する最大の寸法の比を達成する寸法を有するように製作されることが最も好ましく、最も好ましいポリマーのテープは、少なくとも約４００：１の平均断面アスペクト比を有する。
【００１２】
図１及び図２に示したように、耐衝撃性物品１０は、物体１６の表面に結合されて、その結果、破片防止基材１２は物体１６の表面から間隔をおいて離れ、衝撃緩和材料１４が物体表面に近接した位置にある。
【００１３】
本発明において、耐衝撃性物品とは、弾丸などの変形可能な発射体の侵入に対して、及び散弾及び破片などの断片の侵入に対して優れた性質を示すもののことである。本明細書において使用される「繊維層」は、一方向に配向した繊維の単一プライ、一方向に配向した繊維の固結されていない複数のプライ、一方向に配向した繊維の固結された複数のプライ、織布、固結された複数の織布、又はフェルト、マット及び無秩序に配向した繊維を含むものなど他の構造を含む多数の繊維から形成された任意の他の布帛構造を含んでいてもよい。「層」とは、一般的に平面の配列のことである。繊維層は、外部の上面及び外部の底面の両方を有するであろう。一方向に配向した繊維の「単一のプライ」は、一方向の、実質的に平行な配列に整列した実質的に重ならない繊維の配列を含む。このタイプの繊維配列も「ユニテープ」、「一方向のテープ」、「ＵＤ」又は「ＵＤＴ」として当技術分野において知られている。本明細書において使用される、「配列」とは、織布を除いた繊維又は糸の整然とした配列のことであり、「平行な配列」とは、繊維又は糸の整然とした平行な配列のことである。「配向した繊維」の関係で使用される用語「配向した」は、繊維の整列を意味する。用語「布帛」は、１つ又は２つ以上の繊維プライを含むことができ、プライの成形又は固結を含んでも含まなくてもよい構造を意味する。例えば、織布又はフェルトは単一の繊維プライを含むことができる。一方向の繊維から形成された不織布は、典型的には互いに積み重ねられて固結された複数の繊維プライを含む。本明細書において使用される場合、「単層」構造は、合併された、即ち低圧ラミネート化又は高圧成形により、一体の構造に、場合によりポリマーの結合剤材料と合体されて一緒になった１つ又は複数の個々のプライ又は個々の層で構成された任意の継ぎ目のない繊維の構造を指す。「固結する」により、ポリマーの結合剤材料が各々繊維プライと一緒に組み合わされて単一の一体の層になることが意味される。固結は、乾燥、冷却、加熱、加圧又はそれらの組合せにより起こり得る。繊維又は布帛層は少し接着して一緒になることがあるので（湿式ラミネート化プロセスがその場合である）、熱及び／又は圧力は必ずしも必要ではない。用語「複合体」は、繊維又はテープと、典型的には少なくとも１種のポリマーの結合剤材料との組合せを指す。本明細書において使用される「複合した複合体」は、複数の繊維層の固結された組合せを指す。本明細書において記述される、「不織」布は織ることにより形成されない全ての布帛構造を含む。例えば、不織布は、ポリマーの結合剤材料で少なくとも部分的に被覆され、積み重ねられ／重ねられて固結された単一層、継ぎ目のない要素である複数の単一テープ、並びに好ましくはポリマーの結合剤組成物で被覆された非平行な、無秩序に配向した繊維を含むフェルト又はマットを含むことができる。
【００１４】
破片防止基材１２は、好ましくは１つ又は複数の層を含み、各層は複数の高強度、高引っ張りモジュラスのポリマーの繊維及び／又は非繊維の高強度、高引っ張りモジュラスポリマーのテープを含む。本明細書において使用される、「高強度、高引っ張りモジュラス」繊維又はテープは、繊維についてはＡＳＴＭ Ｄ２２５６及びポリマーのテープについてはＡＳＴＭ Ｄ８８２（又は当業者により決定される他の適当な方法）により各々測定される、少なくとも約７ｇ／デニール以上の好ましい引っ張り強さ、少なくとも約１５０ｇ／デニール以上の好ましい引っ張りモジュラス、及び好ましく少なくとも約８Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有するものである。本明細書において使用される用語「デニール」は、線密度の単位を指し、９０００メートルの繊維／紡績糸又はテープ当たりのグラムにおける質量に等しい。本明細書において使用される用語「引っ張り強さ」は、無応力の検体の単位線密度（デニール）当たりの力（グラム）として表される引っ張り応力を指す。繊維又はテープの「初期モジュラス」は、変形に対する抵抗の材料の代表的性質である。用語「引っ張りモジュラス」は、元の繊維又はテープの長さ（ｉｎ／ｉｎ）の分率として表した変形における変化に対するデニール当たりの力（グラム）（ｇ／ｄ）で表した引っ張り強さの比を指す。
【００１５】
破片防止基材１２が繊維状の材料である実施形態において、特に適当な高強度、高引っ張りモジュラスの繊維として、高密度及び低密度ポリエチレンを含むポリオレフィン繊維が挙げられる。特に好ましいものは、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、及びポリプロピレン繊維、特に超高分子量ポリプロピレン繊維などの延伸された鎖状ポリオレフィン繊維である。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、延伸された鎖状ポリビニルアルコール繊維、延伸された鎖状ポリアクリロニトリル繊維、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）繊維、液晶コポリエステル繊維、Ｍ５（登録商標）繊維などの剛直な棒状繊維、及び電気規格のガラス繊維（Ｅ−ガラス；良好な電気的性質を有する低アルカリホウケイ酸ガラス）、構造規格ガラス繊維（Ｓ−ガラス；高強度マグネシア−アルミナ−シリケート）及び耐性規格ガラス繊維（Ｒ−ガラス；酸化マグネシウム又は酸化カルシウムを含まない高強度アルミノシリケートガラス）を含むガラス繊維も適当である。これらの繊維のタイプの各々は、従来から当技術分野において知られている。コポリマー、ブロックポリマー及び上記材料のブレンドも、ポリマーの繊維を製造するために適している。
【００１６】
最も好ましい繊維のタイプとして、ポリエチレン、特に延伸された鎖状ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、液晶コポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、特に高度に配向した延伸された鎖状ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリロニトリル繊維及び剛直な棒状繊維、特にＭ５（登録商標）繊維が挙げられる。破片防止裏当て１２の製作に使用するために特に最も好ましい繊維は、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維及びガラス繊維である。
【００１７】
ポリエチレンの場合、好ましい繊維は、少なくとも３００，０００、好ましくは少なくとも１００万及びより好ましくは２００万と５００万の間の分子量を有する延伸された鎖状ポリエチレンである。そのような延伸された鎖状ポリエチレン（ＥＣＰＥ）繊維は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，１３７，３９４号又は第４，３５６，１３８号に記載されたような溶液紡糸工程で生産することができ、又は全て参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第４，４１３，１１０号、第４，５３６，５３６号、第４，５５１，２９６号、第４，６６３，１０１号、第５，００６，３９０号、第５，０３２，３３８号、第５，５７８，３７４号、第５，７３６，２４４号、第５，７４１，４５１号、第５，９５８，５８２号、第５，９７２，４９８号、第６，４４８，３５９号、第６，７４６，９７５号、第６，９６９，５５３号、第７，０７８，０９９号、第７，３４４，６６８号及び米国特許出願公開第２００７／０２３１５７２号に記載されたようにゲル構造を形成することができる。本発明の破片防止基材１２に使用するために特に好ましい繊維のタイプは、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．から商標ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）で販売されている任意のポリエチレン繊維である。ＳＰＥＣＴＲＡ（登録商標）繊維は当技術分野においてよく知られている。他の有用なポリエチレン繊維のタイプとして、オランダ、ＨｅｅｒｌｅｎのＲｏｙａｌ ＤＳＭＮ．Ｖ．株式会社から市販されているＤＹＮＥＥＭＡ（登録商標）ＵＨＭＷＰＥ糸も挙げられる。
【００１８】
好ましいアラミド（芳香族ポリアミド）、又はパラ−アラミド繊維は、市販されており、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）フィラメントが、ＤｕＰｏｎｔによりＫＥＶＬＡＲ（登録商標）の商標で商業的に製造されている。デラウェア州、ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔにより商標ＮＯＭＥＸ（登録商標）で商業的に製造されるポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維及びドイツのＴｅｉｊｉｎ Ａｒａｍｉｄ Ｇｍｂｈにより商標ＴＷＡＲＯＮ（登録商標）で商業的に製造されている繊維；韓国のＫｏｌｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｉｎｃ．により商標ＨＥＲＡＣＲＯＮ（登録商標）で商業的に製造されているアラミド繊維；ロシアのＫａｍｅｎｓｋ Ｖｏｌｏｋｎｏ ＪＳＣにより商業的に製造されているｐ−アラミド繊維ＳＶＭ（商標）及びＲＵＳＡＲ（商標）及びロシアのＪＳＣ Ｃｈｉｍ Ｖｏｌｏｋｎｏにより商業的に製造されているＡＲＭＯＳ（商標）ｐ−アラミド繊維も、本発明の実施に有用である。
【００１９】
本発明を実施するために適当なＰＢＯ繊維が市販されており、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号に開示されており、その各々は参照により本明細書に組み込まれる。本発明を実施するために適当な液晶コポリエステル繊維が市販されており、例えば、参照により本明細書に各々組み込まれる米国特許第３，９７５，４８７号、第４，１１８，３７２号及び第４，１６１，４７０号に開示されており、日本、東京のＫｕｒａｒａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から市販されているＶＥＣＴＲＡＮ（登録商標）液晶コポリエステル繊維を含む。適当なポリプロピレン繊維として、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，４１３，１１０号に記載された高度に配向した延伸された鎖状ポリプロピレン（ＥＣＰＰ）繊維が挙げられる。適当なポリビニルアルコール（ＰＶ−ＯＨ）繊維は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，４４０，７１１号及び第４，５９９，２６７号に記載されている。適当なポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，５３５，０２７号に開示されている。これらの繊維タイプの各々は従来から知られており、広く市販されている。
【００２０】
Ｍ５（登録商標）繊維は、ピリドビスイミダゾール−２，６−ジイル（２，５−ジヒドロキシ−ｐ−フェニレン）から形成され、バージニア州ＲｉｃｈｍｏｎｄのＭａｇｅｌｌａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌにより製造され、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，６７４，９６９号、第５，９３９，５５３号、第５，９４５，５３７号及び第６，０４０，４７８号に記載されている。
【００２１】
ガラス繊維の破片防止基材は、熱硬化性エポキシ又はフェノール性樹脂などの熱硬化性又は熱可塑性ポリマーの樹脂を含浸したガラス繊維、好ましくはＳ−ガラス繊維の複合体を好ましくは含む。そのような材料は、当技術分野においてよく知られており、市販されている。好ましい例として、サウスカロライナ州ＡｉｋｅｎのＡＧＹから市販されているＳ２−ガラス（登録商標）を含む破片防止裏当て、ベルギーのＢａｔｔｉｃｅの、３Ｂ Ｆｉｂｒｅｇｌａｓｓから市販されているＨｉＰｅｒＴｅｘ（商標）Ｅ−ガラス繊維から形成される破片防止裏当てが挙げられるが、これ以外を排除するものではない。フランスＣｏｕｒｂｅｖｏｉｅのＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎから商標ＶＥＴＲＯＴＥＸ（登録商標）で市販されているものなどのＲ−ガラス繊維を含むガラス繊維材料も適当である。市販されている上記の材料の全ての組合せも適当である。国防省の仕様書ＭＩＬ−ＤＴＬ ６４１５２Ｂの範囲内の任意の破片防止裏当て材料も適当である。
【００２２】
破片防止基材１２が繊維状のテープである実施形態において、該テープは、織布の細片を含んでもよく、又は一般的に平行な繊維の一般的に一方向の配列で配置されていてもよい複数の繊維又は糸を含んでいてもよい。破片防止基材１２が非繊維状のテープ材料である実施形態において、特に適当な高強度、高引っ張りモジュラスポリマーのテープ材料はポリオレフィンテープである。好ましいポリオレフィンテープとして、デラウェア州ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている商標ＴＥＮＳＹＬＯＮ（登録商標）の名称で市販されているものなどのポリエチレンテープが挙げられる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，０９１，１３３号、第７，９６４，２６６号及び第７，９６４，２６７号を参照されたい。サウスカロライナ州ＳｐａｒｔａｎｂｕｒｇのＭｉｌｌｉｋｅｎ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙから商標ＴＥＧＲＩＳ（登録商標）で市販されているものなどのポリプロピレンテープも適当である。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，３００，６９１号を参照されたい。本発明において破片防止基材として有用なポリオレフィンテープを主体とする複合体も、例えば、オランダＨｅｅｒｌｅｎのＲｏｙａｌ ＤＳＭ Ｎ．Ｖ．Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商標ＤＹＮＥＥＭＡ（登録商標）ＢＴ１０で、及びドイツのＴｅｉｊｉｎ Ａｒａｍｉｄ Ｇｍｂｈから商標ＥＮＤＵＭＡＸ（登録商標）で市販されている。
【００２３】
繊維状のテープを製作する方法は、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第８，２３６，１１９号及び米国特許出願第１３／０２１，２６２号、第１３／４９４，６４１号、第１３／５６８，０９７号、第１３／６４７，９２６号及び第１３／７０８，３６０号に記載されている。繊維状のテープを製作する他の方法は、例えば、米国特許第２，０３５，１３８号、第４，１２４，４２０号、第５，１１５，８３９号に記載されており、又は狭い織布即ちリボンを織るために特化されたリボン織機による。有用なリボン織機は、例えば、スイスＳｔａｎｓｓｔａｄのＴｅｘｔｉｌｍａ ＡＧに各々譲渡され、それは本明細書と一致する範囲で参照により本明細書に各々組み込まれる米国特許第４，５４１，４６１号、第５，５６４，４７７号、第７，４５１，７８７号及び第７，８５７，０１２号に開示されているが、任意の代替的リボン織機も同等に有用である。ポリマーのテープは、押出し、連続引抜き成形、スリットフィルム技法、その他などの他の従来から知られた方法により形成することもでき、例えば、標準的厚さのユニテープを切り分けて又は細断して所望の長さを有するテープにすることもできる。細断装置の例は、米国特許第６，０９８，５１０号で開示され、それはシート材料のウェブを、前記ロールに巻き付けられたまま細断する装置を教示する。細断装置のさらに他の例が米国特許第６，１４８，８７１号に記載されており、それは、ポリマーフィルムのシートを複数の刃で複数のフィルムの細片に細断する装置を教示する。米国特許第６，０９８，５１０号及び米国特許第６，１４８，８７１号の両者の開示は、本明細書と一致する範囲で参照により本明細書に組み込まれる。不織非繊維ポリマーテープを製作する方法は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，３００，６９１号、第７，９６４，２６６号及び第７，９６４，２６７号に記載されている。これらのテープの実施形態の各々について、テープを主体とする材料の複数の層は、積み重ねてポリマーの結合剤材料を使用して又は使用せずに、繊維状の材料と同様な様式で、固結／成形することができる。
【００２４】
繊維及びテープは、任意の適当なデニールであってもよい。例えば、繊維は、約５０から約３０００デニール、より好ましくは約２００から３０００デニール、さらにより好ましくは約６５０から約２０００デニール、及び最も好ましくは約８００から約１５００デニールを有することができる。テープは、約５０から約３０，０００デニール、より好ましくは約２００から１０，０００デニール、さらにより好ましくは約６５０から約２０００デニール、及び最も好ましくは約８００から約１５００デニールを有することができる。その選択は、衝撃効率及びコストを考慮して決定される。繊維／テープが細いほど製造及び織りに多くの経費がかかるが、単位重量当たりの衝撃効率を大きくすることができる。
【００２５】
上で述べたように、高強度で高引っ張りモジュラスの繊維／テープは、各々ＡＳＴＭ Ｄ２２５６により測定して、約７ｇ／デニール以上の好ましい引っ張り強さ、約１５０ｇ／デニール以上の好ましい引っ張りモジュラス及び約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。好ましい繊維は、約１５ｇ／デニール以上、より好ましくは約２０ｇ／デニール以上、さらにより好ましくは約２５ｇ／デニール以上、さらにより好ましくは約３０ｇ／デニール以上、さらにより好ましくは約４０ｇ／デニール以上、さらにより好ましくは約４５ｇ／デニール以上、及び最も好ましくは約５０ｇ／デニール以上の好ましい引っ張り強さを有する。好ましいテープは、約１０ｇ／デニール以上、より好ましくは約１５ｇ／デニール以上、さらにより好ましくは約１７．５ｇ／デニール以上、及び最も好ましくは約２０ｇ／デニール以上の好ましい引っ張り強さを有する。テープの幅が広いほど引っ張り強さは低いであろう。好ましい繊維／テープは、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／デニール以上及び最も好ましくは約１，５００ｇ／デニール以上の好ましい引っ張りモジュラスも有する。好ましい繊維／テープは、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以上の好ましい破断エネルギーも有し、最も好ましくはｎ約４０Ｊ／ｇ以上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の性質を有する好ましい繊維及びテープのタイプの各々を形成する方法は、従来から当技術分野において知られている。
【００２６】
破片防止基材１２を形成する繊維及び／又はテープは、好ましくは、ポリマーの結合剤材料で少なくとも部分的に被覆されているが、それは必ずしも必要ではない。高モジュラスのポリエチレンテープなどの幾つかの材料は、複数の前記テープを一緒に結合して成形された層又は成形された物品にするために、ポリマーの結合剤を必要としないので、結合剤は任意選択である。有用な破片防止裏当ては、例えば、ポリマーの／樹脂の結合剤材料も成形も必要としない柔らかい織られたテープ又は繊維製品から形成することもできる。
【００２７】
本明細書において使用される「ポリマーの」結合剤又はマトリックス材料としては樹脂及びゴムが挙げられる。存在する場合、ポリマーの結合剤材料は、破片防止基材１２の個々の繊維／テープを部分的に又は実質的にのいずれかで被覆し、個々の繊維／テープの各々を好ましくは実質的に被覆する。ポリマーの結合剤材料も、「ポリマーのマトリックス」材料として当技術分野において一般に知られている。これらの用語は従来から当技術分野において一般に知られており、その固有の接着特性によるか又は周知の熱及び／又は圧力条件にかけられた後かのいずれかで、繊維又はテープを結合して一緒にする材料を指す。
【００２８】
適当なポリマーの結合剤材料は、低モジュラスのエラストマーの材料及び高モジュラスで剛直な材料の両者を含む。本明細書を通じて使用される引っ張りモジュラスという用語は、繊維についてはＡＳＴＭ Ｄ２２５６により、ポリマーの結合剤材料についてはＡＳＴＭ Ｄ６３８により測定される弾性のモジュラスを意味する。ポリマーのテープの引っ張り特性は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２により又は当業者により決定されるさらに他の適当な方法により測定することができる。本発明の複合体から形成された物品の剛性、衝突及び衝撃特性は、繊維／テープを被覆するポリマーの結合剤ポリマーの引っ張りモジュラスにより影響される。低モジュラス又は高モジュラス結合剤は、種々のポリマーの及び非ポリマーの材料を含むことができる。好ましいポリマーの結合剤は低モジュラスエラストマーの材料を含む。本発明のための低モジュラスエラストマーの材料は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８試験手順に従って約６，０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）以下と測定される引っ張りモジュラスを有する。低モジュラスポリマーは、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１２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）以下の引っ張りモジュラスを有するエラストマーであり、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、及び最も好ましくは約−５０℃未満である。該エラストマーは、少なくとも約５０％、より好ましくは少なくとも約１００％の好ましい破断伸度も有し、最も好ましくは少なくとも約３００％の破断伸度を有する。
【００２９】
低モジュラスを有する広範囲の材料及び調合物がポリマーの結合剤として利用され得る。代表的例として、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、クロロスルホン化されたポリエチレン、ポリクロロプレン、可塑化されたポリ塩化ビニル、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−ｃｏ−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、ポリアミド（一部の繊維／テープタイプで有用）、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、及びそれらの組合せ、並びに繊維の融点未満で硬化可能な他の低モジュラスポリマー及びコポリマーが挙げられる。異なったエラストマーの材料のブレンド、又はエラストマーの材料と１種又は２種以上の熱可塑性樹脂とのブレンドも好ましい。
【００３０】
特に有用なものは、共役ジエンとビニル芳香族モノマーのブロックコポリマーである。ブタジエン及びイソプレンは、好ましい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だブロックコポリマーは、水素化されて飽和した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じ得る。該ポリマーは、Ａ−Ｂ−Ａタイプの単純なトリ−ブロックコポリマー、（ＡＢ）ｎ（ｎ＝２〜１０）タイプのマルチ−ブロックコポリマー又はＲ−（ＢＡ）Ｘ（ｘ＝３〜１５０）タイプの放射状配置のコポリマーであってもよく、ここで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。これらのポリマーの多くは、テキサス州ＨｏｕｓｔｏｎのＫｒａｔｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓにより商業的に製造されており、会報「Ｋｒａｔｏｎ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ」、ＳＣ−６８−８１に記載されている。商標ＰＲＩＮＬＩＮ（登録商標）で販売され、ドイツＤｕｓｓｅｌｄｏｒｆに本拠を置くＨｅｎｋｅｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されているスチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）ブロックコポリマーの樹脂分散液も有用である。特に好ましい低モジュラスポリマーの結合剤ポリマーは、Ｋｒａｔｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓにより商業的に製造され、商標ＫＲＡＴＯＮ（登録商標）で販売されているスチレンのブロックコポリマーを含む。特に好ましいポリマーの結合剤材料は、商標ＫＲＡＴＯＮ（登録商標）で販売されているポリスチレン−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。
【００３１】
低モジュラスポリマーの結合剤材料は、可撓性装甲材料の形成のために好ましく、一方、高モジュラスポリマーの結合剤材料は、剛直な装甲物品の形成のために好ましい。好ましい高モジュラスで剛直な材料は、一般的に６，０００ｐｓｉを超える初期引っ張りモジュラスを有する。好ましい高モジュラスで剛直なポリマーの結合剤材料として、ポリウレタン（エーテル系及びエステル系の両方）、エポキシ化合物、ポリアクリレート、フェノール／ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）ポリマー、ビニルエステルポリマー、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー、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などのポリマーの混合物が挙げられる。破片防止基材１２で使用するために特に好ましい剛直なポリマーの結合剤材料は、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で、且つ硬化されたときに、ＡＳＴＭ Ｄ６３８により測定して少なくとも約１×１０６ｐｓｉ（６８９５ＭＰａ）の高引っ張りモジュラスを有する熱硬化性ポリマーである。特に好ましい剛直なポリマーの結合剤材料は、開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，６４２，１５９号に記載されているものである。低モジュラス材料でも高モジュラス材料でも、ポリマーの結合剤は、カーボンブラック又はシリカなどの充填剤を含んでもよく、油で延伸されてもよく、又は当技術分野において周知のように、硫黄、ペルオキシド、金属オキシド又は放射線硬化系により加硫されてもよい。
【００３２】
約２，０００ｐｓｉ（１３．７９ＭＰａ）から約８，０００ｐｓｉ（５５．１６ＭＰａ）の範囲の引っ張りモジュラスにおいて、柔軟な材料及び剛直な材料の両方の範囲内の極性樹脂又は極性ポリマー、特にポリウレタンが特に最も好ましい。好ましいポリウレタンは、最も好ましくは共溶媒を含まない水性ポリウレタン分散液として適用される。そのようなものは、水性アニオン性ポリウレタン分散液、水性カチオン性ポリウレタン分散液及び水性非イオン性ポリウレタン分散液を含む。特に好ましいのは、水性アニオン性ポリウレタン分散液、及び最も好ましいのは水性アニオン性、脂肪族ポリウレタン分散液である。そのようなものは、水性アニオン性ポリエステルポリウレタン分散液、水性脂肪族ポリエステルを主体とするポリウレタン分散液及び水性アニオン性、脂肪族ポリエステルを主体とするポリウレタン分散液も含み、それらの全ては、好ましくは共溶媒を含まない分散液である。さらにそのようなものは、水性アニオン性ポリエーテルポリウレタン分散液、水性脂肪族ポリエーテルを主体とするポリウレタン分散液及び水性アニオン性、脂肪族ポリエーテルを主体とするポリウレタン分散液も含み、それらの全ては、好ましくは共溶媒を含まない分散液である。水性カチオン性及び水性非イオン性分散液の全ての対応する変形物（ポリエステル系、脂肪族ポリエステル系、ポリエーテル系、脂肪族ポリエーテル系、その他）は、同様に好ましい。最も好ましいのは、１００％の伸度で約７００ｐｓｉ以上、７００ｐｓｉから約３０００ｐｓｉの特に好ましい範囲を有するモジュラスを有する脂肪族ポリウレタンの分散液である。さらに好ましいのは、１００％の伸度で約１０００ｐｓｉ以上、さらにより好ましくは約１１００ｐｓｉ以上のモジュラスを有する脂肪族ポリウレタンの分散液である。最も好ましいのは、１０００ｐｓｉ以上、好ましくは１１００ｐｓｉ以上のモジュラスを有する脂肪族ポリエーテルを主体とするアニオン性ポリウレタンの分散液である。
【００３３】
ポリマーの結合剤材料を繊維及びテープに適用してそれにより繊維又はテープ層に結合剤を含浸する方法は周知であり、当業者により容易に決定される。用語「含浸した」は、本明細書において、「包埋した」「被覆した」又は他の方法で結合剤材料が層中に拡散して単に層の表面にとどまらないポリマーの被覆を適用したのと同義とみなされる。任意の適当な適用方法が、ポリマーの結合剤材料に提供するために利用されてよく、「被覆した」などの用語の特定の使用は、フィラメント／繊維に適用される方法を限定することは意図しない。有用な方法は、例えば、ポリマー又はポリマー溶液を繊維／テープ上に噴霧、押出し又はロール被覆すること、並びに溶融したポリマー又はポリマー溶液を繊維／テープを通して輸送することを含む。最も好ましいのは、個々の繊維／テープの各々を実質的に被覆又はカプセル化して、繊維／テープ表面の面積の全部又は実質的に全部をポリマーの結合剤材料で覆う方法である。
【００３４】
織られた繊維の層又は織られたテープの層に織られる繊維及びテープは、ポリマーの結合剤で好ましくは少なくとも部分的に被覆され、不織層で実施されたと同様な固結ステップが続く。そのような固結ステップを、実施して複数の織られた繊維又はテープ層を互いに合体させること、又は結合剤を前記織られた層の繊維／テープとさらに合体させることができる。例えば、複数の織られた繊維層は、固結される必要はなくて、従来の接着剤を用いるなどの他の手段により又は縫合により結びつけることができるが、通常は、ポリマーの結合剤の被覆は複数の不織繊維プライを効率的に固結するために必要である。
【００３５】
織布は、平織り、千鳥綾織り、ななこ織、サテン織り、綾織りなどの任意の織り方を使用する当技術分野において周知の技法を使用して形成することができる。平織りは最も一般的であり、その場合、繊維は直交の０°／９０°配向で織られて一緒になる。通常は、布帛を織ってから、繊維をポリマーの結合剤で被覆し、そこで織布はそれにより結合剤で含浸される。しかしながら、本発明は、ポリマーの結合剤が適用される段階により限定されることを意図しない。多層の織られた構造が、縦糸及び横糸を水平と垂直の両方に織ることにより製作される３Ｄ織りの方法も有用である。ポリマーの結合剤材料を用いる被覆又は含浸は、そのような３Ｄ織布についても任意選択であるが、結合剤は、多層３Ｄに織られた破片防止基材１２の製作に特に必須ではない。
【００３６】
不織繊維材料及び不織テープ材料の製造方法は当技術分野において周知である。例えば、不織布を形成する好ましい方法において、多数の繊維を少なくとも１つの配列に配置して、典型的には実質的に平行な一方向の配列に整列した多数の繊維を含む繊維ウェブとして配置する。典型的なプロセスにおいて、繊維束は巻糸軸架から供給され、ガイド及び１つ又は複数の拡幅ロールを通り平行化コームに導かれ、続いて繊維はポリマーの結合剤材料で被覆される。典型的な繊維束は、約３０から約２０００本の個々の繊維を有する。拡幅ロール及び平行化コームは、束ねられた繊維を分散させて広げ、それらを同一平面上の様式で並行に再編成する。理想的な繊維の散開は、個々のフィラメント又は個々の繊維が、単一の繊維平面で互いに隣り合って、繊維が互いに重ならない実質的に一方向の平行な繊維配列を形成する結果を生ずる。
【００３７】
繊維が任意選択の結合剤材料で被覆された後、被覆された繊維は、単一層の継ぎ目のない要素に固結された複数の重なり合う不織繊維プライを含む不織繊維層に形成される。破片防止基材１２のための好ましい不織布構造においては、積み重ねられて重なった複数のユニテープが形成されて、そこで、各単一のプライ（ユニテープ）の平行な繊維は、それぞれの隣接する単一プライの、各単一プライの縦繊維の方向に対して平行な繊維に直交する位置にある。重なった不織繊維プライのスタックは、熱及び圧力下で、又は個々の繊維プライの被覆に接着することにより固結され、当技術分野において単一層の固結されたネットワークとも称されてきた単一層の継ぎ目のない要素を形成する（ここで、「固結されたネットワーク」は、ポリマーのマトリックス／結合剤で固結された（固結した）繊維プライの組合せを指す）。破片防止基材１２は、織布と不織布の固結された混成の組合せ、並びに一方向の繊維プライから形成された不織布と不織フェルト布帛の組合せも含むことができる。
【００３８】
最も典型的には、不織繊維層又は布帛は、１から約６枚のプライを含むが、種々の用途のために望まれることもあるので、約１０から約２０枚もの多くのプライを含むこともある。プライの数が多いほど衝撃耐性が大きいことにつながるが、重量も大きくなる。従来当技術分野において知られているように、優れた衝撃耐性は、個々の繊維プライが交差してその結果１枚のプライの繊維整列方向がさらなる他のプライの繊維整列方向に対してある角度で回転されるときに達成される。繊維プライが直交して０°と９０°の角度で交差するが、隣接するプライが、さらに他のプライの縦の繊維方向に対して約０°と約９０°の間の実質上任意の角度で配列され得ることが最も好ましい。例えば、プライが５個の不織構造は、０°／４５°／９０°／４５°／０°又は他の角度で配向したプライを有することができる。そのような回転した一方向の整列は、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４，６２３，５７４号、及び第４，７３７，４０２号に記載されており、これら全ての特許は、本明細書と矛盾しない範囲で参照により本明細書に組み込まれる。
【００３９】
繊維プライ／層を固結して複雑な複合体を形成する方法は周知であり、例えば米国特許第６，６４２，１５９号に記載された方法などがある。固結は、乾燥、冷却、加熱、加圧又はそれらの組合せにより起こり得る。熱及び／又は圧力は、湿式ラミネート化プロセスの場合のように、繊維又は布帛層が少し接着して一緒になり得るので、必要であるとは限らない。典型的には、固結は、プライが合わさって一体の布帛になることを起こすのに十分な熱及び圧力の条件下で、個々の繊維プライを互いの上に置くことにより行われる。固結は、約５０℃から約１７５℃、好ましくは約１０５℃から約１７５℃の範囲の温度で、及び約５ｐｓｉｇ（０．０３４ＭＰａ）から約２５００ｐｓｉｇ（１７ＭＰａ）の範囲の圧力で、約０．０１秒から約２４時間、好ましくは約０．０２秒から約２時間の間で行うことができる。加熱時、ポリマーの結合剤による被覆を、溶融を完了させずに固着又は流動させて行うことは可能である。しかしながら、一般的に、ポリマーの結合剤材料が溶融されれば、複合体を形成させるために圧力はあまり必要ないが、それに対して、結合剤材料が固着点に加熱されるだけならば、より大きな圧力が通常必要になる。当技術分野において従来知られているように、固結は、カレンダーセット、平坦床ラミネーター、プレス又はオートクレーブで行うことができる。固結は、真空下に置かれた鋳型中で、材料を真空成形することによっても実施することができる。真空成形技法は当技術分野において周知である。最も一般的には、複数の直交する繊維ウェブを結合剤ポリマーと一緒に「接着」して、平坦床ラミネーターを通過させて結合の一様性及び強度を向上させる。さらに、固結及びポリマー適用／結合ステップは、２つの分離したステップ又は単一の固結／ラミネート化ステップを含むことができる。
【００４０】
あるいは、固結は、適当な成形装置中で熱及び圧力の下で成形することにより達成することができる。一般的に、成形は、約５０ｐｓｉ（３４４．７ｋＰａ）から約５，０００ｐｓｉ（３４，４７０ｋＰａ）、より好ましくは約１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）から約３，０００ｐｓｉ（２０，６８０ｋＰａ）、最も好ましくは約１５０ｐｓｉ（１，０３４ｋＰａ）から約１，５００ｐｓｉ（１０，３４０ｋＰａ）の圧力で実施される。あるいは、成形は、約５，０００ｐｓｉ（３４，４７０ｋＰａ）から約１５，０００ｐｓｉ（１０３，４１０ｋＰａ）、より好ましくは約７５０ｐｓｉ（５，１７１ｋＰａ）から約５，０００ｐｓｉ、及びより好ましくは約１，０００ｐｓｉから約５，０００ｐｓｉのより高い圧力で実施することもできる。成形ステップは約４秒から約４５分で行うことができる。好ましい成形温度は、約２００°Ｆ（約９３℃）から約３５０°Ｆ（約１７７℃）、より好ましくは約２００°Ｆから約３００°Ｆの温度、及び最も好ましくは約２００°Ｆから約２８０°Ｆの温度の範囲である。繊維層が成形される圧力は、生ずる成形された製品の剛性又は柔軟性に直接の効果を有する。特に、それが成形される圧力が高い程、剛性は高く、逆も真である。成形圧力に加えて、繊維プライの量、厚さ及び組成並びにポリマー結合剤の被覆のタイプも破片防止基材１２の剛性に直接影響する。
【００４１】
本明細書に記載した成形及び固結技法の各々は類似しているが、各プロセスは異なっている。特に、成形はバッチプロセスであり、固結は一般的に連続プロセスである。さらに、成形は、典型的には、平坦なパネルを形成する場合には形づけた鋳型又は合わせ鋳型などの鋳型の使用を含み、必ずしも平面の製品が生ずるとは限らない。通常、固結は、平坦床ラミネーター、カレンダーニップセットで又は湿式ラミネート化として、軟質（可撓性）の身体装甲布帛を製造するために行われる。成形は、典型的には、硬質装甲、例えば剛直板の製造のために限って行われる。いずれのプロセスにおいても、適当な温度、圧力及び時間は、ポリマーの結合剤被覆材料のタイプ、ポリマー結合剤の含有率、使用されるプロセス及び繊維のタイプに一般的に依存する。
【００４２】
破片防止層１２が繊維状の基材である好ましい実施形態において、破片防止基材１２を含む結合剤／マトリックスの全重量は、好ましくは、繊維に被覆を加えた重量の約２重量％から約５０重量％、より好ましくは約５重量％から約３０重量％、より好ましくは約７重量％から約２０重量％、及び最も好ましくは約１１重量％から約１６重量％を構成する。それより低い結合剤／マトリックスの含有率は、織布のために適当であり、その場合、繊維に被覆を加えた重量のゼロ重量％を超えるが１０重量％未満のポリマーの結合剤含有率が典型的には最も好ましいが、このことは限定として意図されない。例えば、フェノール／ＰＶＢを含浸したアラミド織布は、それより高い約２０％から約３０％の樹脂含有率で製作されることもあるが、およそ１２％の含有率が通常は好ましい。
【００４３】
破片防止基材１２も、破片防止基材１２の外面の一方又は両方に取り付けられた１つ又は複数の熱可塑性ポリマー層を場合により含んでいてもよい。熱可塑性ポリマー層にために適当なポリマーとして、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びＰＥＴコポリマー）、ポリウレタン、ビニルポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー、エチレンオクタンコポリマー、アクリロニトリルコポリマー、アクリル系ポリマー、ビニルポリマー、ポリカーボネート、ポリスチレン、フルオロポリマー等、並びにエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）及びエチレンアクリル酸を含むそれらのコポリマー及び混合物が挙げられるが、これらに限らない。天然及び合成ゴムポリマーも有用である。これらのうち、ポリオレフィン及びポリアミドの層が好ましい。好ましいポリオレフィンはポリエチレンである。有用なポリエチレンの限定にならない例は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中間密度のポリエチレン（ＭＤＰＥ）、線状中間密度ポリエチレン（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）及びそれらのコポリマー及び混合物である。オハイオ州Ｃｕｙａｈｏｇａ ＦａｌｌｓのＳｐｕｎｆａｂ、Ｌｔｄ、から市販されているＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）ポリアミドウェブ（Ｋｅｕｃｈｅｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．の登録商標）、並びに、フランスＣｅｒｎａｙの、Ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃ Ｓ．Ａ．から市販されているＴＨＥＲＭＯＰＬＡＳＴ（商標）及びＨＥＬＩＯＰＬＡＳＴ（商標）ウェブ、ネット及びフィルムも有用である。そのような熱可塑性ポリマー層は、熱ラミネート化などの周知の技法を使用して基材１２表面に結合することができる。典型的には、ラミネート化は、一体構造にするのに十分な熱及び圧力の条件下で個々の層を互いの上に置くことにより行われる。ラミネート化は、約９５℃から約１７５℃、好ましくは約１０５℃から約１７５℃の範囲の温度、約５ｐｓｉｇ（０．０３４ＭＰａ）から約１００ｐｓｉｇ（０．６９ＭＰａ）の範囲の圧力で、約５秒から約３６時間、好ましくは約３０秒から約２４時間の間で実施することができる。そのような熱可塑性ポリマー層は、当業者に理解されるように、別の方法で熱接着剤又はホットメルト繊維を用いて基材１２表面に結合することができる。
【００４４】
破片防止基材が、基材を形成する繊維又はテープを被覆するポリマー結合剤材料を含まない実施形態において、上に記載した１つ又は複数の熱可塑性ポリマー層が、繊維／テーププライを一緒に結合するか又は隣接する繊維／テーププライ間の結合を改善するために使用されることが好ましい。１実施形態において、破片防止基材は、熱可塑性ポリマー層が各隣接する繊維プライ又はテーププライの間に位置する複数の一方向の繊維プライ又はテーププライを含む。例えば、好ましい１実施形態において、破片防止基材は、以下の構造、即ち、熱可塑性ポリマーフィルム／０°無結合剤ＵＤＴ／熱可塑性ポリマーフィルム／９０°無結合剤ＵＤＴ熱可塑性ポリマーフィルムを有する。この典型的実施形態において、破片防止基材は、隣接するＵＤＴプライの各対間に熱可塑性ポリマーフィルムが存在する追加の無結合剤ＵＤＴプライを含んでいてもよい。それに加えて、この典型的実施形態においては、ユニテープ（ＵＤＴ）は複数の平行な繊維又は複数の平行なテープを含んでいてもよい。この典型的実施形態は、限定することを全く意図しない。例えば、ＵＤＴプライのＵＤＴ伸張体（即ち繊維又はテープ）は、熱可塑性ポリマーフィルム／０°無結合剤ＵＤＴ／熱可塑性ポリマーフィルム／４５°無結合剤ＵＤＴ／熱可塑性ポリマーフィルム／９０°無結合剤ＵＤＴ熱可塑性ポリマーフィルム／４５°無結合剤ＵＤＴ／熱可塑性ポリマーフィルム／０°無結合剤ＵＤＴ／熱可塑性ポリマーフィルムなどの他の角度に配向していてもよく、又はプライが他の角度に配向していてもよい。最も外側の熱可塑性ポリマーフィルムも、当業者により決定されるように、場合により除外してもよい。そのような結合剤のない構造は、本明細書において記載した固結／成形条件に従って、互いの上にある成分層を同一の広がりをもつ様式で積み重ねてそれらを一緒に固結／成形することにより作製することができる。
【００４５】
破片防止基材１２の厚さは、個々の繊維／テープの厚さ及び破片防止基材１２中に組み込まれた繊維／テーププライ又は層の数に対応するであろう。例えば、好ましい織布は、１プライ／層当たり約２５μｍから約６００μｍ、より好ましくは１プライ／層当たり約５０μｍから約３８５μｍ及び最も好ましくは約７５μｍから約２５５μｍの好ましい厚さを有するであろう。好ましい２プライの不織布は、約１２μｍから約６００μｍ、より好ましくは約５０μｍから約３８５μｍ及び最も好ましくは約７５μｍから約２５５μｍの好ましい厚さを有するであろう。任意の熱可塑性ポリマー層は、好ましくは非常に薄く、約１μｍから約２５０μｍ、より好ましくは約５μｍから約２５μｍ及び最も好ましくは約５μｍから約９μｍの好ましい層厚さを有する。ＳＰＵＮＦＡＢ（登録商標）不織ウェブなどの不連続のウェブは、好ましくは、１平方メートル当たり６グラム（ｇｓｍ）の基板重量で適用される。そのような厚さが好ましいが、他の厚さが特定の必要性を満たすために製造されてもよく、やはり本発明の範囲内に入ることは理解されるべきである。
【００４６】
破片防止基材１２は、複数の繊維／テーププライ又は層を含み、その層は、他の層の上にさらに積み重ねられ、場合によるが、好ましくは固結されたものである。破片防止基材１２は、約０．２ｐｓｆから約８．０ｐｓｆ、より好ましくは約０．３ｐｓｆから約６．０ｐｓｆ、さらにより好ましくは約０．５ｐｓｆから約５．０ｐｓｆ、さらにより好ましくは約０．５ｐｓｆから約３．５ｐｓ、さらにより好ましくは約１．０ｐｓｆから約３．０ｐｓｆ、及び最も好ましくは約１．５ｐｓｆから約２．５ｐｓｆの好ましい複合体面積密度を有するであろう。破片防止基材１２が衝撃を緩和する材料１４と結合されて、それにより基材１２と強化された物体１６の表面との間の間隔が生ずる場合、耐衝撃性物品１０が改善された衝撃耐性を示すことが、予期せずに見出された。結果として、関連技術の裏当てよりも低い面積密度を有し、それにより強化装甲の重量を減少させる破片防止基材１２でしっかりしたレベルの衝撃性能を達成することができる。
【００４７】
耐衝撃性物品１０の破片防止基材１２が、本明細書において前に言及したＨｉＰｅｒＴｅｘ（商標）及びＳ２−ガラス（登録商標）のガラス繊維に基づく破片防止裏当て、並びに任意の市販されているＫＥＶＬＡＲ（登録商標）で強化されたプラスチック（ＫＲＰ）破片防止裏当てなどの任意の従来知られて市販されている破片防止裏当て材料を含むことができることも完全に本発明の範囲内である。
【００４８】
衝撃緩和材料１４は、当業者に知られている市販されている衝撃緩和材料を含む、最も好ましくは弾性的に変形可能な、ショック吸収性材料である任意の適当な可撓性材料から形成することができる。本明細書において使用される「弾性的に変形可能な」材料は、変形を起こす力が最早かけられていないときに、材料（又は物体）はその元の、変形されていない形状に戻るような弾性的変形可能な材料、典型的にはポリマーの材料である（「弾性的変形」は永続性変形より寧ろ一時的及び可逆的変形である）。特に好ましいのは、コロラド州ＥｎｇｌｅｗｏｏｄのＳｋｙｄｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（以前Ｒｅｔａｍａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎとして知られていた）から商標ＳＫＹＤＥＸ（登録商標）で市販されている弾性的に変形可能なショック吸収性材料であり、特に、本発明と互いに相容れる範囲で各々参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，９７６，４５１号、第６，０２９，９６２号、第６，０９８，３１３号、第６，７７７，０６２号、第７，０３３，６６６号及び第７，５７４，７６０号で教示されているショック吸収性材料である。Ｓｋｙｄｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されているそのような好ましい構造の例を図に例示する。図３、図４及び図５は、各々、米国特許第６，０２９，９６２号に記載されて例示されたクッション材料を例示する。図６は、米国特許第７，５７４，７６０号に記載され例示された別の有用なクッション材料を例示する。
【００４９】
米国特許第６，０２９，９６２号に記載されたように、衝撃緩和材料１４は、第１の表面及び第２の表面から突き出た内側に伸びる一体に形成された複数の刻み目を有する第１の表面及び第２の表面を含む一対のシートを、好ましくは含む。その中に記載されているように、弾性的に変形可能なシートの対は互いに間隔を有してその間に空洞を規定し、各シートは、第１の表面と第２の表面の間に伸びるように、内側に向いて向かい合う、空洞に伸びる複数の弾性的に変形可能な突出部を有する。好ましい実施形態において、少なくとも一部の突出部は半球形であるが、それらは図６に例示され、米国特許第７，５７４，７６０号に記載されたような別の形状を有してもよい。突出部は好ましくは中空であるが、あるいは固体の小塊であってもよく、又は発泡体などの材料、ゴムなどのポリマー材料、又はゴム粒子などの粒子状材料で満たされていてもよい。表面は、場合によりメッシュ材料で形成されて、それを通る気体又は液体の通過が可能になってもよく、また、１つ又は複数の挿入物が突出部に置かれてもよい。衝撃緩和材料１４は、上側及び下側に弾性的に変形可能なシートを成形することにより構成することができ、そこでは鋳型でできた形が上部及び底部の表面に刻み目を提供するように配置される。次に、上側及び下側のシートが合わされて衝撃緩和材料１４が完成する。接触点は、固定されても固定されなくてもよい。固定されるならば、接着、溶融、溶接などにより刻み目をそれらの接触点で合わせることができる。衝撃緩和材料１４は、図５に示したように、上部及び底部表面と同一の広がりをもつ壁部材も含むことができる。衝撃緩和材料１４は、複数の一体に形成された弾性的に変形可能な突出部を含む少なくとも１枚の追加の弾性的に変形可能なシートも含むことができ、そこでは、前記の少なくとも１枚の追加のシートが、間隙を開けて分かれた弾性的に変形可能なシートの前記対の少なくとも１つの表面に接着されているか又は他の方法で取り付けられている。これらの好ましい市販の衝撃緩和材料の製作手段は、参照により本明細書に組み込まれるＳｋｙｄｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．の特許に詳細に記載されている。
【００５０】
衝撃緩和材料１４は、好ましくは、結晶性熱可塑性ポリマー及び非晶質熱可塑性ポリマーの両者を含む可撓性高分子の熱可塑性樹脂から形成される。そのような熱可塑性ポリマーとして、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、スチレン、セルロース系ポリマー、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリウレタンが挙げられるが、これら以外も排除されない。本発明の衝撃緩和材料１４のために使用するのに特に好ましい熱可塑性ポリマーは、熱可塑性ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド及びそれらの組合せである。
【００５１】
衝撃緩和材料１４は、Ｓｋｙｄｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されている構造に限定されず、当業者により決定されるような、衝撃緩和材料１４が破片防止基材１２に取り付けられ得る他の適当な構造を含むこともできる。例えば、衝撃緩和材料１４は、可撓性で弾性的に変形可能なポリマーの粒子又は発泡体、弾性的に変形可能なバルーン、弾性的に変形可能なミクロバルーン、弾性的に変形可能な袋、弾性的に変形可能な中空球、並びに前記材料から形成されたこれらの材料及びシートの組合せを含むことができる。衝撃緩和材料は、弾性的に変形可能なポリマーの材料から形成される代替的中空構造も含むことができる。全てのこれらの材料は、材料の最外区域により表される第１の表面及び第２の表面を有すると考えられ、そこで、材料の片側を破片防止基材１２に取り付けることができ、さらに材料の他の側を物体１６に取り付けることができる。衝撃緩和材料の組成物及び構造は、厳密に限定することではなく、破片防止基材１２に取り付けることができることを意図される。しかしながら、最も好ましい実施形態において、衝撃緩和材料は、弾性的に変形可能な材料を含む。そのような弾性的に変形可能な衝撃緩和材料は、少なくとも部分的に中空であり、その結果、破片防止基材１２と強化された物体１６の間の体積の少なくとも一部は空気により占められることも非常に好ましい。
【００５２】
衝撃緩和材料１４が突出部又は他の非平坦要素を含む実施形態において、突出部の最外区域は、破片防止基材１２を結合又は取り付けすることができる表面を構成することも理解されるべきである。例えば、衝撃緩和材料１４が前記ＳＫＹＤＥＸ（登録商標）の材料の一対のシートより寧ろＳＫＹＤＥＸ（登録商標）の材料の１枚のシート又はＳＫＹＤＥＸ（登録商標）の材料の３枚のシートを含む実施形態において、破片防止基材１２は、該シートのどちらかの側並びに破片防止基材１２との接触及び取り付けに適した表面（複数可）を構成する突起物の最外区域に結合するか又は取り付けることができる。
【００５３】
衝撃緩和材料１４の厚さは、耐衝撃性物品１０で強化されるべき物体の空間的限界を考慮して当業者により決定されるように変えることができる。好ましい実施形態において、衝撃緩和材料１４は、少なくとも約１インチ（２．５４ｃｍ）、より好ましくは少なくとも約２インチ（５．０８ｃｍ）の厚さを有する。衝撃緩和材料１４が市場で調達されるＳＫＹＤＥＸ（登録商標）の材料である場合、材料１４の厚さは、組み込まれるＳＫＹＤＥＸ（登録商標）材料のシートの数に依存するであろう。そのような厚さは好ましいが、他の厚さも、特定の必要性を満たすために製造されてもよく、やはり本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００５４】
破片防止基材１２と衝撃緩和材料１４とは、それらを互い取り付けずに、互いに結合することができ、又はそれらは当技術分野における任意の適当な手段を使用して互いに取り付けることができる。破片防止基材１２と衝撃緩和材料１４とは、好ましく接着剤を用いては互いに取り付けられる。任意の適当な接着剤材料を使用することができる。適当な接着剤として、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、クロロスルホン化されたポリエチレン、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、当技術分野において周知の１種又は複数種の可塑剤（ジオクチルフタレートなど）を使用して可塑化されたポリ塩化ビニル、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−ｃｏ−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、フェノール系樹脂、ポリブチラール、エポキシポリマー、スチレン−イソプレン−スチレン又はスチレン−ブタジエン−スチレンタイプなどのスチレンのブロックコポリマーなどのエラストマー材料、及び従来当技術分野において知られた他の適当な接着剤組成物が挙げられるが、その他ものも排除されない。特に好ましい接着剤として、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、エポキシ接着剤及び上記材料のブレンドが挙げられる。これらのなかで、ポリウレタン熱可塑性接着剤、特に１種又は複数種のポリウレタン熱可塑性樹脂と１種又は複数種の他の熱可塑性ポリマーとのブレンドを含む接着剤が好ましい。最も好ましくは、接着剤はポリエーテル脂肪族ポリウレタンを含む。そのような接着剤は、例えば、ホットメルト、フィルム、ペースト又は噴霧剤の形態で、又は２成分液体接着剤として適用することができる。取り付けのための他の適当な手段は、それらを一緒に縫合すること、それらを一緒にボルト留め又はねじ留めすること、並びにＶｅｌｃｒｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｂ．Ｖ．から市販されているＶＥＬＣＲＯ（登録商標）ブランドの製品などのフックとループのファスナー又は３Ｍ（商標）ブランドのフックとループのファスナー等を用いる取り付けを含むが、他の手段も排除されない。
【００５５】
衝撃緩和材料１４は、ただ１つの破片防止基材１２とのみ結合することができ、前記基材１２は衝撃緩和材料１４の前記第１の表面及び第２の表面の一方とだけ結合するか、又はそれは２つ以上の破片防止基材１２とその表面の一方又は両方で結合することができる。物品１０は、破片防止基材１２の一方又は両方外面に取り付けられた２つ以上の衝撃緩和材料１４を含むこともできる。耐衝撃性物品の重量を最小化するために、ただ１つの破片防止基材１２が衝撃緩和材料１４の前記第１の表面と第２の表面の一方にだけ結合することが最も好ましい。
【００５６】
本発明の耐衝撃性物品の外面の一方又は両方が保護カバー１８で覆われることも好ましい。最も好ましい実施形態において、保護カバー１８は、破片防止基材１２の外面に位置するか又は取り付けられる。適当な保護カバー１８として、例えば、そのような詰め物布帛などの布帛材料、並びに成形されたゴム又は成形されていないゴムシートなどのポリマーの表面カバーが挙げられる。保護カバー１８として有用な適当な詰め物布帛の例は、ＣＯＲＤＵＲＡ（登録商標）ブランドの布帛又はＣＯＲＤＵＲＡ（登録商標）ブランドのナイロン繊維から製作されたカバーであり、その各々はカンザス州ＷｉｃｈｉｔａのＩｎｖｉｓｔａ Ｓ．ａｒ．ｌ．から市販されている。
【００５７】
本発明の耐衝撃性物品は、当業者により所望され得る任意のタイプの物体を強化又は装甲するために適するが、自動車、戦車、航空機及び船舶などの輸送手段を強化するために、特に有用である。上で述べたように、破片防止裏当てと輸送手段外殻の間に間隔を組み込むと破片防止裏当ての性能を向上させることができることが知られており、破片防止基材１２が、衝撃緩和材料１４、特に弾性的に変形可能な衝撃緩和材料と結合して、それにより基材１２と強化された物体１６の表面の間に間隙が生ずると、耐衝撃性物品１０は改善された衝撃耐性を示すことが予期せずに見出された。したがって、強化されるべき物体は、衝撃緩和材料１４が物体１６に近接して、物体と破片防止基材の間の体積の少なくとも一部が空気により占められるように、物品１０を配置することにより強化される。物品１０は、強化されるべき物体に取り付けてもよく、又は物体に取り付けずに所望の位置に余裕をもたせて置いても又はそうではなくて確実に結びつけてもよい。例えば、物品１０は、輸送手段の外殻にボルト付け、輸送手段の外殻に接着、又はそれでなければ当業者により容易に決定されるさらに他の手段により取り付けすることができる。適当な接着剤は、本明細書において前に記載したものを含む。
【００５８】
上記のようなデザインが最も好ましいが、別のデザインが本明細書に記載した物体にとって効果的であることもある。例えば、間隔的限界及び所望の衝撃耐性の要求に応じて、開放間隔が物品１０と外殻の間に存在するように、耐衝撃性物品１０と輸送手段外殻との間に間隔を設けることも可能であり且つ望ましい。本質的な特徴は、外殻に直接付けた破片防止裏当てを外して空気の間隔を設けることであるが、最も好ましくは衝撃緩和材料において空気の間隔を実現することであり、それは衝撃緩和材料が開放された空気間隔のみを有するよりもより性能が優れていることが下の例により見出されたからである。この配置は性能を改善し、重要なことに系の必要な重量も減少させる。
【００５９】
実施例
以下の例は本発明を例示するために役立つ。
例１〜５
優劣試験を実施して、衝撃緩和材料がその片方の表面に破片防止裏当てが取り付けられた性能と取り付けられていない性能を測定した。高硬質鋼（スエーデンＳｔｏｃｋｈｏｌｍのＳＳＡＢ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＡＢから市販されている１５ｍｍのＡＲＭＯＸ（登録商標）４４０Ｔ鋼）の打撃面を輸送手段外殻の代表として使用した。全ての例において、破片防止裏当ては、本明細書においてＧＶ−２０１８と同定されるアラミド繊維を主体とする４プライの不織複合体布帛の１９の固結層を含む同じ材料から構成された。ＧＶ−２０１８複合体は、層に対して１３重量％の全結合剤含有率を有するポリウレタン結合剤材料を含んだ。各例において、破片防止裏当ては、２．０ｌｂ／ｆｔ２（ｐｓｆ）の面積密度を有した。例１（比較例）において、試験された破片防止裏当ては、打撃面外殻の直ぐ後に置いて固定した。例２（比較例）においては、試験された破片防止裏当ては、打撃面の外殻と１３．５ｍｍ離して間隔を置いた。例３（比較例）においては、試験された破片防止裏当ては、打撃面の外殻から３０ｍｍ離して間隔を置いた。例４において、破片防止裏当ては、米国特許第６，０２９，９６２号に記載された半球形の突出部を含む一対のシートを含むＳＫＹＤＥＸ（登録商標）の衝撃緩和材料の物品一つに接着した。例５において、破片防止裏当ては、米国特許第６，０２９，９６２号に記載された半球形の突出部を含む一対のシートを含むＳＫＹＤＥＸ（登録商標）衝撃緩和材料の二つの物品に接着した。例４及び例５の各々において、ＳＫＹＤＥＸ（登録商標）材料は、破片防止裏当てと打撃面外殻の間に置き、ＳＫＹＤＥＸ（登録商標）材料の各シートの厚さは約３０ｍｍであった。試験は、衝撃脅威としてＲＰＧ−７類似物を使用して実施した。証拠板は試料の後に置き、証拠板の穿孔を集めて測定し、１／２破片円錐角度（α）を決定した。図１０に角度αを測定した方法を例示する。
【００６０】
次に、１／２破片円錐角度を、破片防止裏当てを付けていない基板金属上の１／２破片円錐角度αに対して、円錐角度の減少（度）を比較するために使用した。各試験狙撃について、４つの角度を証拠板における穿孔の合計数のパーセンテージ（１００％、９９％、９５％及び９０％＞）に基づいて計算した。結果は、表１にまとめ、図７にグラフで示す。
【００６１】
【表１】
2015517080.tif 000003
【００６２】
例１〜５からの結果は、ＡＲＭＯＸ（登録商標）の外殻との間に間隔を設けた場合、破片防止裏当ての性能は改善されたが、系の性能はＳＫＹＤＥＸ（登録商標）材料が間隙の間隔にあった場合に、さらに大きく改良されたことを示す。
【００６３】
例７〜１２
例６〜１１においては、打撃面外殻の直ぐ後に置かれてそこに固定された破片防止裏当てに対して実施された比較例１のために記載された試験を繰り返したが、これらの例においては、変化する面積密度を有する破片防止裏当ての性能を比較した。例６（比較例）及び例７（比較例）は例１（比較例）の繰り返しであり、２．０ｐｓｆの面積密度を有する破片防止裏当てを試験した。例８及び９においては、破片防止裏当ては、３．５ｐｓｆの面積密度を有した。例１０及び１１においては、破片防止裏当ては５．０ｐｓｆの面積密度を有した。本発明の例１２は、２．０ｐｓｆの破片防止裏当てが約３０ｍｍの厚さを有するＳＫＹＤＥＸ（登録商標）の衝撃緩和材料の１個の物品に接着された本発明の例４の繰り返しである。全ての例において、破片防止裏当ては同じ材料から構成されて、例１〜５と同様にＧＶ−２０１８を含んだ。結果は表２にまとめ、図８にグラフで示す。
【００６４】
【表２】
2015517080.tif 000004
【００６５】
例７〜１２からの結果は、２．０ｐｓｆの破片防止裏当てをＳＫＹＤＥＸ（登録商標）の衝撃緩和材料と一緒に使用すると、５．０のｐｓｆ裏当てより性能が優れ、それにより重量が大いに節約されることを例示する。
【００６６】
本発明を、好ましい実施形態を参照し特定して示して説明したが、種々の変化及び改変が、本発明の思想及び範囲から逸脱せずになされ得ることは当業者により容易に認識されるであろう。特許請求の範囲は、開示された実施形態、上で論じたこれらの代替事物及びそれらの全ての均等物を包含すると解釈されることが意図される。
【図１】
2015517080.tif 000005
【図２】
2015517080.tif 000006
【図３】
2015517080.tif 000007
【図４】
2015517080.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月1日(2014.12.1)
【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】
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料、及び
ｂ）前記衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと結合した破片防止基材であって、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む、破片防止基材、
を含む耐衝撃性物品。
【請求項２】
耐衝撃性物品と結合した物体を含む強化された物体であって、前記耐衝撃性物品が、
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料、
ｂ）前記衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと結合した破片防止基材であって、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む、破片防止基材、及び
場合により、ｃ）前記破片防止基材の外面の保護カバー、
を含み、前記衝撃緩和材料が前記物体に近接している、強化された物体。
【請求項３】
耐衝撃性物品を形成する方法であって、
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料を提供すること、
ｂ）前記衝撃緩和材料の第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む少なくとも１つの破片防止基材とを結合すること、及び
場合により、ｃ）前記少なくとも１つの破片防止基材の外面を保護カバーで覆うこと、
を含む方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
本発明を、好ましい実施形態を参照し特定して示して説明したが、種々の変化及び改変が、本発明の思想及び範囲から逸脱せずになされ得ることは当業者により容易に認識されるであろう。特許請求の範囲は、開示された実施形態、上で論じたこれらの代替事物及びそれらの全ての均等物を包含すると解釈されることが意図される。
［１］ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料、及び
ｂ）前記衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと結合した破片防止基材であって、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む、破片防止基材、
を含む耐衝撃性物品。
［２］前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が少なくとも部分的に中空である材料を含む、［１］に記載の物品。
［３］前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が、一体に形成された弾性的に変形可能な複数の突出部を含む弾性的に変形可能なシートを含む、［１］に記載の物品。
［４］前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が、互いの間に間隔を有しその間の空洞の範囲を規定する少なくとも一対の弾性的に変形可能なシートを含み、各シートは複数の内側に向いて向かい合う、空洞中に伸びた弾性的に変形可能な突出部を有する、［１］に記載の物品。
［５］前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が、一体に形成された弾性的に変形可能な複数の突出部を含む少なくとも１枚の追加の弾性的に変形可能なシートを含み、前記少なくとも１枚の追加のシートは外側及び／又は内側に向いた弾性的に変形可能な複数の突出部を含み、前記少なくとも１枚の追加のシートは、間隔をおいて離れて置かれた弾性的に変形可能なシートの前記対の少なくとも１つの表面に取り付けられている、［４］に記載の物品。
［６］前記破片防止基材が、固結され交差して重ねられた複数の不織繊維プライを含み、各不織繊維プライは複数の一方向に配向した繊維を含む、［１］に記載の物品。
［７］耐衝撃性物品と結合した物体を含む強化された物体であって、前記耐衝撃性物品が、
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料、
ｂ）前記衝撃緩和材料の前記第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと結合した、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む破片防止基材、及び、
場合により、ｃ）前記破片防止基材の外面の保護カバー、
を含み、前記衝撃緩和材料が前記物体に近接している、強化された物体。
［８］前記物体が輸送手段である、［７］に記載の強化された物体。
［９］前記弾性的に変形可能な衝撃緩和材料が、少なくとも部分的に中空である材料を含み、前記物体と前記破片防止基材との間の体積の少なくとも一部は空気により占められる、［７］に記載の強化された物体。
［１０］耐衝撃性物品を形成する方法であって、
ａ）第１の表面及び第２の表面を有する弾性的に変形可能な衝撃緩和材料を提供すること、ｂ）前記衝撃緩和材料の第１の表面及び第２の表面の少なくとも１つと、約７ｇ／デニール以上の引っ張り強さ及び約１５０ｇ／デニール以上の引っ張りモジュラスを有する繊維を含む少なくとも１つの破片防止基材とを結合すること、及び、場合により、ｃ）前記少なくとも１つの破片防止基材の外面を保護カバーで覆うこと、を含む方法。
【国際調査報告】
2015517080.tif 000015
2015517080.tif 000016