(57)【要約】【課題】高速の飛来物等に対し優れた耐衝撃性を持つ軽量なセラミックスタイル、およびそれを用いて構成した機能性の高い耐衝撃体を提供する。【解決手段】複数連接配置される多角形セラミックスタイルであって、個々のセラミックスタイルが、全頂点部と、隣接配置されるセラミックスタイルの頂点部または辺部に対応する位置に配置される辺部の一部または全部が、他の部位よりも厚い増厚部に形成されていることを特徴とする多角形セラミックスタイル、それを複数配列して構成した防弾チョッキ等の耐衝撃体。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数連接配置される多角形セラミックスタイルであって、個々のセラミックスタイルが、全頂点部と、隣接配置されるセラミックスタイルの頂点部または辺部に対応する位置に配置される辺部の一部または全部が、他の部位よりも厚い増厚部に形成されていることを特徴とする多角形セラミックスタイル。
【請求項２】
外周辺部の全てが増厚部を有する、請求項１に記載の多角形セラミックスタイル。
【請求項３】
前記増厚部の表面が、非増厚部の表面と実質的に平行な平坦面に形成されている、請求項１または２に記載の多角形セラミックスタイル。
【請求項４】
前記増厚部の厚み増分が０．５〜５ｍｍの範囲にある、請求項１〜３のいずれかに記載の多角形セラミックスタイル。
【請求項５】
前記増厚部が平面形状にて略扇形に形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の多角形セラミックスタイル。
【請求項６】
セラミックスタイルが平面形状にて四角形に形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の多角形セラミックスタイル。
【請求項７】
アルミナ類、窒化類、珪石類、ボロン類のいずれかのセラミックス材料で構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の多角形セラミックスタイル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の多角形セラミックスタイルが複数連接配置されたセラミックスタイル配列体。
【請求項９】
複数の多角形セラミックスタイルが千鳥状に配列されている、請求項８に記載のセラミックスタイル配列体。
【請求項１０】
複数の多角形セラミックスタイルが格子状に配列されている、請求項８に記載のセラミックスタイル配列体。
【請求項１１】
複合材料上に請求項１〜７のいずれかに記載の多角形セラミックスタイルを複数連接配置してなる耐衝撃体。
【請求項１２】
前記複合材料が繊維強化プラスチックからなる、請求項１１に記載の耐衝撃体。
【請求項１３】
防弾チョッキ、防刃チョッキ、防弾板のいずれかに構成されている、請求項１１または１２に記載の耐衝撃体。
【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し優れた耐衝撃性を持つ軽量な多角形セラミックスタイルと、それを複数配列して構成した防弾チョッキ等の耐衝撃体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば繊維強化プラスチックの表面に、セラミックスタイルを接着、固定することにより、セラミックスタイル側において高速の飛来物等による衝撃を受けた場合、セラミックスタイルの部分的破壊により飛来物のエネルギーの大部分を吸収し、裏面の繊維強化プラスチックで残エネルギーを吸収する構成の対衝撃用複合成形体を得ること、更には、セラミックスタイルを小片とし、隙間無く敷き詰める構成とすることで、セラミックスの破壊の伝播を小片単位でくい止めるようにした、耐衝撃体を構成するための技術が知られている。
【０００３】
しかしながら、このように構成された従来のセラミックスタイルは、セラミックスタイル小片の中央面部に比してセラミックスタイル間接合部、特にセラミックスタイルの頂点部が交差する部位、つまり千鳥配列であればＴ字状に交差する部位、格子状配列であれば十字状に交差する部位における耐衝撃性が劣るという問題がある。これを回避する方法として、特許文献１では、セラミックスタイル小片の頂点部分の厚みを中央部の厚みに対し端部にいくほど連続的に厚みを増す形状とすることで接合部の耐衝撃性を向上することが報告されている。
【０００４】
しかしながら、この方法によると、広範囲の面積にわたって、タイルの端部へ向かい連続的に厚みが増す形状となるために、タイルの重量が増加してしまい、例えば一使用形態である個人装具の防弾チョッキ用の耐衝撃体として身体等に装着して使用する場合には、疲労を増加させ行動を阻害する等負荷が極めて大きくなるという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−３２６８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、かかる従来技術における問題点に鑑み、高速の飛来物等に対し優れた耐衝撃性を持つ軽量なセラミックスタイル、およびそれを用いて構成した機能性の高い耐衝撃体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る多角形セラミックスタイルは、複数連接配置される多角形セラミックスタイルであって、個々のセラミックスタイルが、全頂点部と、隣接配置されるセラミックスタイルの頂点部または辺部に対応する位置に配置される辺部の一部または全部が、他の部位よりも厚い増厚部に形成されていることを特徴とするものからなる。
【０００７】
すなわち、後述の各実施態様に示すように、一つの多角形セラミックスタイルに、その全頂点部と、隣接配置されるセラミックスタイルの頂点部または辺部が隣接することになる各辺部の少なくとも一部（例えば、対応辺部の長手方向中央部のみ、あるいは対応辺部の長手方向全長にわたる部分）とに、増厚部に形成される。外周辺部の全てが増厚部を有する構成とすることもできる。
【０００８】
上記増厚部の表面形状としては、非増厚部の表面と実質的に平行な平坦面に形成されている構成とすることができる。これにより、増厚部の面積が不必要に拡大することを防止し、増厚部を設ける構造でありながらセラミックスタイルの重量増加分を必要最小限に抑えることが可能になる。また、セラミックスは一般に角部や薄肉部が欠けやすい材質であるが、増厚部の平坦な表面形状にすることで、セラミックスタイル自身の欠けを防止することが可能になり、かつ、組み付け性や加工性も良好に維持可能となる。
【０００９】
また、増厚部とそれ以外の部位との境界は、極度にシャープなＬ型の角をもった段差を生じると、局部的な応力集中により十分な衝撃吸収効果を得られないおそれがある。したがって、両部位をＲ形状（曲線）で継ぐ形状とすることで、このような局部的な応力集中を回避することが好ましい。Ｒ形状の範囲としては、Ｒ０．５〜５、好ましくはＲ２〜３程度とすればよい（単位：ｍｍ）。
【００１０】
増厚部の最適な厚み増分は、セラミックスタイルの材質や、衝撃付与条件、例えば弾丸の品種や飛翔速度などによっても変化するが、本発明における好ましい材質であるアルミナ類からなるセラミックスタイルでは、重量増加を考慮し、０．５〜５ｍｍの範囲の増厚とすることが好ましい。
【００１１】
増厚部以外の部位の厚み、例えばセラミックスタイルの中央部の厚みとしては、例えば３〜６ｍｍの範囲内が好ましい。更に好ましくは４〜５ｍｍの範囲内である。３ｍｍ未満では十分な耐衝撃性能が得られず、６ｍｍを越える場合には耐衝撃性能は十二分に得られるが、対衝撃用複合成形体とするときの重量が増してしまい、一使用形態である、人体に装着する防弾チョッキに用いる場合には行動を阻害することになり、実用上使用できなくなるおそれがある。
【００１２】
増厚部の形状としては、例えば平面形状にて略扇形に形成することができる。このような形状とすることにより、重量増加を最小限に抑えつつ、優れた耐衝撃性能を効果的に得ることが可能となる。とくに衝撃が弾丸によって与えられる場合、飛翔体である弾丸は丸断面形状であるから、増厚部による補強面積（体積）を最も小さくして軽量性の高い形状とするために略扇形（例えば、半円や四半円）形状としたものである。このような略扇形の増厚部を備えた多角形セラミックスタイル同士を隣接配置すれば、略扇形同士を合わせて略円形状とすることが可能になり、弾丸による衝撃を効率よくかつ効果的に吸収できるようになる。
【００１３】
本発明に係るセラミックスタイルは多角形の形状を有するものである。これは、後述の如く耐衝撃体として構成する場合、この小片の多角形セラミックスタイルを複数（多数）、隙間無く敷き詰めることができるようにするためである。多角形としては特に限定されず、平面形状にて、三角形や、長方形、正方形等の四角形、台形、六角形等の多角形が可能であり、組付け性から及び、弱点である接合面の数を少なくできることの両面から、四角形とするのが好ましい。このような多角形の場合、辺の長さは、例えば、上記の如く小片タイルを多数隙間無く敷き詰める上で、２０〜１００ｍｍの範囲内が好ましく、更に好ましくは２５〜５０ｍｍの範囲である。
【００１４】
また、本発明に係るセラミックスタイルは、通常、平板状に形成される。ただし、一使用形態である防弾チョッキ用として使用する場合は、人体形状に沿った曲率をもつ湾曲形状とすることもでき、そのような湾曲形状であることは、装着性の面からも好ましい。
【００１５】
また、本発明に係るセラミックスタイルの構成材料は特に限定されず、アルミナ類、窒化類、珪石類、ボロン類のいずれかのセラミックス材料で構成することができる。とくに、耐衝撃性、軽量性、強度、価格などの面から、アルミナ類のセラミックス材料を使用することが好ましい。その場合、セラミックスの破壊エネルギーに衝撃エネルギーが消費される際には、ある程度の抗力を持ち、より細かく破壊されることが好ましい。不純物の存在は破壊の起点となり易く、また、不純物（添加物）が多いと結晶粒径が大きくなり、耐衝撃性効果が小さくなる。したがって、アルミナ純度８５％以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明は、このように構成された多角形セラミックスタイルが複数（多数）連接配置されたセラミックスタイル配列体も提供する。複数の多角形セラミックスタイルは、例えば千鳥状に配列されたり、格子状に配列されたりする。例えば四角形セラミックスタイルの場合には、左右上下均等に並べる格子状配列がある。この格子状配列においては、接合部のうち頂点部分が十字型に４枚のセラミックスタイル頂点が集合する。この頂点部分の結合数が少ないほど耐衝撃性は大きい。つまり、頂点部分は、セラミックスの破壊の進展（伝播）方向が制限されるため破壊されやすく、その破壊衝撃エネルギーの吸収は低くなる。そのため、上下方向や左右方向で隣接タイル間で半身ずつずらして配置する千鳥状配列は、格子状配列よりも頂点部分の結合数を少なくできるので、より好ましい。この千鳥状配列では、各タイル頂点部分は２枚のセラミックスタイル頂点部と別のセラミックスタイルの辺部との集合となり、つまり、Ｔ字状の交差部となり、より大きな耐衝撃性を得ることが可能となる。
【００１７】
このようなセラミックスタイル配列体を用いて、防弾チョッキ、防刃チョッキ、防弾板等の耐衝撃体を構成できる。すなわち、本発明に係る耐衝撃体は、複合材料上に上記のような多角形セラミックスタイルを複数連接配置してなるものである。複合材料としては、例えば繊維強化プラスチックを使用できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る多角形セラミックスタイルによれば、必要最小限の範囲部分に増厚部を設けて効率よく、しかも高速の飛来物等に対して効果的に衝撃を吸収できるようにしたので、従来のセラミックスタイル構造に比べ、優れた耐衝撃性を発揮できる。したがって、この多角形セラミックスタイルを配列して耐衝撃体を構成すれば、軽量で耐衝撃性に優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明の理解を容易にするため、まず、本発明に係る耐衝撃体について例示する。図１は、本発明の一実施態様に係る耐衝撃体（セラミックスタイル配列体）１を示しており、平面形状が四角形の板状セラミックスタイル２を使用した場合を例示している（ただし、前述したように、他の多角形も可能である）。本実施態様では、セラミックスタイル２は多数千鳥状に配列されている（ただし、前述したように、格子状の配列も可能である）。これらセラミックスタイル２は、図２に示すように、接着剤３を介して、繊維強化プラスチックからなる複合材料４上に配列され、接合されており、例えば防弾チョッキや防弾板、さらには防刃チョッキ等として構成される。このような耐衝撃体１においては、図１に示すように、各タイル２の中央部（Ｚ点）、隣接タイル２の辺部同士の接合部（Ｘ点）、２つの隣接タイル２の頂点部と別の隣接タイル２の一辺部の集合部（Ｙ点）等の各部に被弾する可能性がある。
【００２０】
本発明においては、セラミックスタイル２の軽量性を保ちつつ、とくに耐衝撃性の向上が望まれるＸ点とＹ点とについて、効率よく耐衝撃体１の耐衝撃性を向上できる。つまり、セラミックスタイル２の接合部のうち、最も弱いセラミックスタイル２の各頂点部分の集合部（Ｙ点）を補強すること、さらには、最も弱い各頂点部の集合部（Ｙ点）と、次に弱い辺部（Ｘ点）を同時に補強することが可能になる。これを達成するために、各セラミックスタイル２が、例えば図３〜図６に示すような形状に構成される。
【００２１】
図３に示す態様においては、セラミックスタイル２ａの全頂点部に増厚部５ａが設けられるとともに、一組の対向辺部の長手方向中央部に、扇形、とくに半円形の増厚部５ｂが設けられている。この増厚部５ｂは、図１に示したような千鳥状配列の場合、Ｔ字交差部（Ｙ点部）において２つの頂点部の増厚部５ａと集合されることにより、略円形状の増厚部を形成し、この部分を効果的に補強でき、耐衝撃性を向上できる。
【００２２】
図４に示す態様においては、セラミックスタイル２ｂの一組の対向辺部の長手方向全長にわたって増厚部５ｃが設けられている。この増厚部５ｃは、同時に、セラミックスタイル２ｂの全頂点部に対しても増厚部を形成することになる。
【００２３】
図５に示す態様においては、セラミックスタイル２ｃの一組の対向辺部の長手方向全長にわたって増厚部５ｄが設けられるとともに、別の一組の対向辺部の長手方向中央部に、扇形、とくに半円形の増厚部５ｅが設けられている。この増厚部５ｄは、図１に示したような千鳥状配列の場合、隣接タイルの辺部同士の接合点部（Ｘ点部）を効果的に補強でき、耐衝撃性を向上できる。また、増厚部５ｅは、図１に示したような千鳥状配列の場合、Ｔ字交差部（Ｙ点部）において２つの頂点部における上記増厚部５ｄと集合されることにより、増厚部を形成し、この部分を効果的に補強でき、耐衝撃性を向上できる。
【００２４】
図６に示す態様においては、セラミックスタイル２ｄの外周辺部の全てについて増厚部５ｆが設けられている。この増厚部５ｆは、図１に示したような千鳥状配列の場合、隣接タイルの辺部同士の接合点部（Ｘ点部）とＴ字交差部（Ｙ点部）の両部分で増厚部を形成し、これらの部分を効果的に補強でき、耐衝撃性を向上できる。
【００２５】
なお、図７は、比較のために示した従来の一般的な、増厚部を持たない単なる平板の四角形セラミックスタイル２ｅを示している。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
実施例１
図６に示した形状のセラミックスタイル（アルミナ純度９２％、比重３．６ｇ／ｃｍ3 、大きさ５０×５０ｍｍ、中央部厚み４ｍｍ、外周辺増厚部厚み５ｍｍ、増厚部頂点平坦幅３ｍｍ）を、図２に示したように、高強度アラミド繊維、フェルール樹脂からなる繊維強化プラスチックからなる複合材料４上にウレタン系接着剤で固定し、図１に示すような千鳥状配列の耐衝撃体としての複合成型物Ａを得た。
【００２７】
実施例２
実施例１の構成において、図５に示す形状のセラミックスタイル（アルミナ純度９２％、比重３．６ｇ／ｃｍ3 、大きさ５０×５０ｍｍ、中央部厚み４ｍｍ、外周辺増厚部・半円増厚部厚み５ｍｍ、増厚部頂点平坦幅・平坦半径３ｍｍ）を使用すること以外は同様とし、図１に示すような千鳥状配列の耐衝撃体としての複合成型物Ｂを得た。
【００２８】
比較例１
実施例１の構成において、図７に示した厚み４ｍｍの等厚形状のセラミックスタイルを使用すること以外は同様とした耐衝撃体としての複合成型物Ｃを得た。
【００２９】
上記の実施例及び比較例により得られた各複合成型物を、住友石炭鉱業社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、約９００ｍ／秒の速度で耐衝撃試験を実施し、図１に示したような千鳥状配列のセラミックスタイル接合部のＸ点、Ｙ点、Ｚ点の各点に衝突した際の貫通（Ｐ）、不貫通（ＮＰ）を評価した。結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１からも明らかなように、本発明に係る多角形セラミックスタイルを使用すると、全ての部位において、とくに従来弱いとされていたＸ点やＹ点部において、優れた耐衝撃性が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る多角形セラミックスタイルおよびそれを用いた耐衝撃体は、防弾チョッキ、防刃チョッキ、防弾板等に好適なものであり、高い耐衝撃性を達成できる。ただし、適用範囲はこれらに限定されず、従来からセラミックスタイルが使用されており、より高い耐衝撃性が要求されるあらゆる分野、例えば高速の飛来物に対し優れた耐衝撃性が要求されるあらゆる分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施態様に係る耐衝撃体の部分正面図である。
【図２】図１の耐衝撃体の部分断面図である。
【図３】本発明の一実施態様に係る多角形セラミックスタイルの平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の別の実施態様に係る多角形セラミックスタイルの平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図５】本発明のさらに別の実施態様に係る多角形セラミックスタイルの平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図６】本発明のさらに別の実施態様に係る多角形セラミックスタイルの平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図７】従来のセラミックスタイルの平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３４】
１  耐衝撃体（セラミックスタイル配列体）
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  セラミックスタイル
３  接着剤
４  繊維強化プラスチックからなる複合材料
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ  増厚部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005247622.tif 000007
【図５】
2005247622.tif 000008
【図６】
2005247622.tif 000009
【図７】
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