(57)【要約】【課題】高速の飛来物に対し、優れた耐衝撃性を有し、かつ、軽量な耐衝撃性ヘルメットを提供する。【解決手段】少なくとも３層の繊維強化プラスチックからなる耐衝撃性ヘルメットであって、該繊維強化プラスチックの中間層の高強度繊維織物が細繊度の繊維を用いた細繊度織物からなり、その両側に位置する外層の高強度繊維織物が太繊度の繊維を用いた太繊度織物からなることを特徴とする耐衝撃性ヘルメット。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度繊維織物を含む少なくとも３層の繊維強化プラスチックからなる耐衝撃性ヘルメットであって、該繊維強化プラスチックの中間層の高強度繊維織物が細繊度の繊維を用いた細繊度織物からなり、その両側に位置する外層の高強度繊維織物が太繊度の繊維を用いた太繊度織物からなることを特徴とする耐衝撃性ヘルメット。
【請求項２】
太繊度織物の総繊度が１５００〜４０００ｄｔｅｘの範囲、細繊度織物の総繊度が４００〜１２００ｄｔｅｘの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の耐衝撃性ヘルメット。
【請求項３】
ヘルメットの厚みに対して、外層の厚みの比率が０．２〜０．８の範囲にあることを特徴とする、請求１または２に記載の耐衝撃性ヘルメット。
【請求項４】
太繊度織物と細繊度織物が同種の高強度繊維からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の耐衝撃性ヘルメット。
【請求項５】
高強度繊維織物が、アラミド繊維、高強度ポリエチレン繊維、ポリベンズビスオキサゾール繊維、ポリピリドビスイミダゾール繊維のいずれかからなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の耐衝撃性ヘルメット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速の飛来物等に対する耐衝撃性に優れた耐衝撃性ヘルメットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、耐衝撃性ヘルメット用途に使用する高強度繊維からなる繊維強化プラスチックとして、ガラス繊維層を外層に、有機繊維層を内層とする耐衝撃性繊維強化プラスチックや、アラミド繊維織物を外層に高強度ポリエチレン繊維織物を内層に用いた耐衝撃性繊維強化プラスチックが提案されている（例えば、特許文献１、２）。かかる耐衝撃性繊維強化プラスチックには、製造工程が煩雑になり、また、異素材を複合化するため、使用できる樹脂、接着剤が限定され、層間接着性が悪く耐衝撃性低下の問題があった。また、同一の高強度繊維からなる繊維強化プラスチックとして、高強度ポリエチレン繊維織物を外層に、不織布を内層に使用したものや均一な樹脂量のものが提案されている（例えば、特許文献３、４）。特許文献３の繊維強化プラスチックには、繊維がランダムに配置された不織布を使用するため耐衝撃性に劣る問題があり、また、特許文献４の繊維強化プラスチックには、安価ではあるが、耐衝撃性に劣るという問題があった。耐衝撃性を高くするには、層の厚みを増大させたりする必要が生じ、そうすると重量の増加を招き、ヘルメットとしての機能性を低下させることになる。
【特許文献１】特開平７−１８９０１０号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９８９８号公報
【特許文献３】特開平８−２７６５２３号公報
【特許文献４】特公平６−４７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明の課題は、かかる従来技術に鑑み、高速の飛来物等に対し優れた耐衝撃性を発揮でき、かつ、軽量でヘルメットとしての優れた機能性を確保可能な耐衝撃性ヘルメットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る耐衝撃性ヘルメットは、高強度繊維織物を含む少なくとも３層の繊維強化プラスチックからなる耐衝撃性ヘルメットであって、該繊維強化プラスチックの中間層の高強度繊維織物が細繊度の繊維を用いた細繊度織物からなり、その両側に位置する外層の高強度繊維織物が太繊度の繊維を用いた太繊度織物からなることを特徴とするものからなる。この繊維強化プラスチックは、少なくともこのような外層と中間層の合計３層を有していればよく、これら３層以外の層をいずれかの位置に有していてもかまわない。
【０００５】
上記太繊度織物の総繊度としては、１５００〜４０００ｄｔｅｘの範囲にあることが好ましく、細繊度織物の総繊度としては、４００〜１２００ｄｔｅｘの範囲にあることが好ましい。また、ヘルメットの厚みに対して、外層の厚みの比率が０．２〜０．８の範囲にあることが好ましい。
【０００６】
太繊度織物と細繊度織物の繊維の種類としては、同種の高強度繊維からなることが好ましい。
【０００７】
また、高強度繊維織物としては、例えば、アラミド繊維、高強度ポリエチレン繊維、ポリベンズビスオキサゾール繊維、ポリピリドビスイミダゾール繊維のいずれかからなるものを用いることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来のものに比べ、軽量で、優れた耐衝撃性を有する耐衝撃性ヘルメットを提供できる。また、厚みを増大させる必要がなく、この面からも軽量で、機能性に優れた耐衝撃性ヘルメットを構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
本発明における耐衝撃性ヘルメットに用いられる高強度繊維としては、引張強度が１７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のものが好ましく、１７〜４５ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲のものがより好ましく、１９〜４０ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲のものがさらに好ましい。また、弾性率は３００〜２０００ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲のものが好ましく、３５０〜１８００ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲のものがさらに好ましい。このような特性を備えた高強度繊維としては、特に限定されるものではなく、芳香族ポリアミド（アラミド）、芳香族ポリエーテルアミド、全芳香族ポリエステル、超高分子量ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ノボロイド、ポリピリドビスイミダゾール、ポリアリレート、ポリケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシメチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトンなどからなる繊維などが好ましく使用でき、耐衝撃性、生産性、価格などからアラミド繊維、超高分子量ポリエチレン、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリピリドビスイミダゾールが好ましく、アラミド繊維が特に好ましく使用できる。
【００１０】
このような繊維を用いて高強度繊維織物を作製し、耐衝撃性ヘルメットの材料とする。織物の形態とすることで、優れた寸法安定性、強度、耐衝撃性を確保できるとともに、ヘルメットの曲面構造にも容易に対応できる。該織物には、平織、綾織、朱子織、畝織、斜子織、杉綾、二重織などを用いることができる。かかる繊維及び織物には、原糸の製造工程や加工工程での生産性あるいは特性改善のために通常使用されている各種添加剤を含んでいてもよい。例えば熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、平滑剤、耐電防止剤、可塑剤、増粘剤、顔料、難燃剤、油剤などを含有、または付着せしめることができる。
【００１１】
本発明に係る耐衝撃性ヘルメットの繊維強化プラスチックを構成する樹脂（マトリックス樹脂）としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができ、特に限定されるものでないが、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、珪素樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂などやその変性樹脂など、熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル、ポリアミドなど、さらには熱可塑性ポリウレタン、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、ネオプレン、ポリエステル等の合成ゴム又はエラストマーなどが好ましく使用できる。中でも、フェノール樹脂とポリビニルブチラール樹脂を主成分とする樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂が耐衝撃性、寸法安定性、耐熱性、強度、価格などから好ましく使用できる。かかる熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂には、工業的にその目的、用途、製造工程や加工工程での生産性あるいは特性改善のため通常使用されている各種添加剤を含んでいてもよい。例えば、変性剤、可塑剤、充填剤、離型剤、着色剤、希釈剤などを含有せしめることができる。
【００１２】
高強度繊維織物を含む繊維強化プラスチックの作製に必要なプリプレグを得る方法は特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂の場合、熱硬化性樹脂を溶剤に溶解してワニスに調整し、該織物をワニス漕に通しバーコーターやクリアランスロールなどにて余分な樹脂を掻き取る方法やコーティング、スプレーを用いた塗工が一般的に行われる。一方、熱可塑性樹脂の場合、樹脂エマルジョンや溶融あるいは溶剤に溶解してナイフやグラビアなどにてコーティングする方法や溶融した樹脂を直接織物にラミネートする方法が一般的に行われる。また、樹脂付着量は、高強度有機繊維布帛に対し３〜３０ｗｔ％が好ましい。さらに好ましくは５〜２０ｗｔ％の範囲である。３ｗｔ％未満であれば、高速の飛来物が衝突した際、剛性が低いため形態保持性が低く、３０ｗｔ％を超えると、繊維の自由度を奪うため耐衝撃性に劣る。
【００１３】
本発明の耐衝撃性ヘルメットでは、同種の高強度繊維からなり、単糸繊度や総繊度の異なる織物を使用できる。本発明では特に、外層が太繊度織物、中間層が細繊度織物からなる。その製造方法としては、例えば、上記方法により製造されたプリプレグを短冊状や六葉形等の多葉形状等に裁断し、複数枚積層後、加熱加圧する成形法を用いることができる。異種の高強度繊維を組み合わせた場合、上記成形時において、収縮差の違いにより寸法安定性に問題が生じる。また、各層を個別に成形後、接着剤を介して貼り合わせる方法もあるが、工程が煩雑になるほか接着剤の選定が必要となり、場合によっては満足できる接着性が得られない。外層に積層する太繊度織物は、高強度繊維の総繊度が１５００〜４０００ｄｔｅｘが好ましく、１６００〜３５００ｄｔｅｘの範囲がさらに好ましく、中間層として積層する細繊度織物は、高強度繊維の総繊度が４００〜１２００ｄｔｅｘのものが好ましい。また、外層の厚みは、耐衝撃性ヘルメットの厚みに対し外層の厚み比率が０．２〜０．８の範囲にあることが好ましい。耐衝撃性ヘルメットとして、外層の厚み比率及び太繊度織物と細繊度織物の組み合わせが上記の範囲から外れている場合は、安価に製造し、且つ、剛性と耐衝撃性の両立が困難となる。
【００１４】
以上のようにして得られる、本発明に係る耐衝撃性ヘルメットは、軽量、かつ優れた耐衝撃性を有するという効果を奏する。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、実施例中の織物における原糸強度、弾性率、織布の目付、織り密度、厚さについては、ＪＩＳ  Ｌ１０９６に準拠した方法により測定し、繊維強化プラスチックの厚みは、ノギスを使用して測定した。さらに、本実施例では、耐衝撃性については、ヘルメット形状ではなく平面形状にて評価した。
【００１６】
実施例１
原糸強度２３ｃＮ／ｄｔｅｘのアラミド繊維（総繊度：３３００ｄｔｅｘ）を使用した太繊度織物（目付：４６０ｇ／ｍ2、織り密度：１７本／２．５４ｃｍ）と原糸強度２３ｃＮ／ｄｔｅｘのアラミド繊維（総繊度：９４０ｄｔｅｘ）を使用した細繊度織物（目付：２４６ｇ／ｍ2、織り密度：３２本／２．５４ｃｍ）にフェノール樹脂（ポリビニルブーチラール主成分）を含浸、乾燥して樹脂分１５ｗｔ％のプリプレグを得た。太繊度織物のプリプレグを１２枚、細繊度織物のプリプレグを１３枚裁断し、太繊度織物のプリプレグ６枚、細繊度織物のプリプレグを１３枚、太繊度織物のプリプレグを６枚の順に積層し、１５０℃、５０ｋｇ／ｃｍ2 、３０分加熱加圧成形して、細繊度織物を含む層の両側に太繊度織物を含む層が配置された繊維強化プラスチックを得た。
【００１７】
比較例１
実施例１の１５ｗｔ％のプリプレグを１９枚積層し、実施例１と同じ条件、方法で繊維強化プラスチックを得た（表１ではこれらのプリプレグはすべて外層を構成するものとして表してある）。
【００１８】
実施例１、比較例１で得た繊維強化プラスチックを、住友石炭鉱業（株）製高速飛翔体試験装置「ＨＦＴ−１０１５」にて４．０ｇの高速飛翔体（ＮＡＴＯ  ＳＳ−１０９模擬弾）を用い、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆに準拠したＢａｌｌｉｓｔｉｃ  Ｌｉｍｉｔ（Ｖ５０）を評価した。結果を表１に示す。実施例１の耐衝撃性ヘルメット用繊維強化プラスチックは、比較例１のものに比べ、高速の飛来物に対し優れた耐衝撃性を示した。仮に比較例１の構成にて実施例１と同等の耐衝撃性を得ようとする場合、ヘルメットを構成する繊維強化プラスチックの厚みを増さざるをえず、重量増加を招く。したがって、実施例１の耐衝撃性ヘルメット用繊維強化プラスチックでは、比較例１のものに比べ、軽量化を達成しつつ、同時に、優れた耐衝撃性を達成できることになる。
【００１９】
【表１】
2005256186.tif 000002