(57)【要約】【課題】  弾丸の種類や弾丸の貫通挙動が異なる場合に、より効率的なエネルギー損失を発現させ、軽量、薄厚化ができ、着用性に優れた耐弾構造体を提供する。【解決手段】  ２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度を持つ高強度有機繊維からなる織物の積層体を複数積層した耐弾構造体において、対象とする弾丸の最高速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体を着弾側に、次いで前記弾丸の最高速度より２００ｍ／ｓｅｃ低い速度又は前記弾丸の最高速度の半分の速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体が順次積層されてなることを特徴とする耐弾構造体及び高強度有機繊維からなる織物の積層体を複数積層して耐弾構造体を形成する方法において、着弾側から防護体側までの複数の積層体の配置を、弾丸の種類、弾丸の着弾速度の大小及び貫通挙動の変化に対応させて変化させることを特徴とする耐弾構造体の形成方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度を持つ高強度有機繊維からなる織物の積層体を複数積層した耐弾構造体において、対象とする弾丸の最高速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体を着弾側とし、次いで前記弾丸の最高速度より２００ｍ／ｓｅｃ低い速度又は前記弾丸の最高速度の半分の速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体が順次積層されてなることを特徴とする耐弾構造体。
【請求項２】
前記積層体を構成する織物が、それぞれを同じ単位質量に積層した状態で測定されたＶ５０値の差が２０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の耐弾構造体。
【請求項３】
前記高強度有機繊維が、ポリベンズアゾール繊維、高分子量ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ポリアリレート繊維のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の耐弾構造体。
【請求項４】
前記織物の積層体の少なくとも一種がポリベンズアゾール繊維又は高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴とする請求項１に記載の耐弾構造体。
【請求項５】
高強度有機繊維からなる織物の積層体を複数積層して耐弾構造体を形成する方法において、着弾側から防護体側までの複数の積層体の配置を、弾丸の種類、弾丸の着弾速度の大小及び貫通挙動の変化に対応させて変化させることを特徴とする耐弾構造体の形成方法。
【請求項６】
前記の着弾側から防護体側までの複数の積層体の配置が、対象とする弾丸の最高速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体を着弾側に、次いで前記弾丸の最高速度より２００ｍ／ｓｅｃ低い速度、又は前記弾丸の最高速度の半分の速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体の順であることを特徴とする請求項５に記載の耐弾構造体の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐弾構造体及び耐弾構造体の形成方法に関する。詳しくは高強度有機繊維からなる織物を多層積層してなる防弾チョッキなどの耐弾構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、防弾チョッキは一種類の織物またはシールドと呼ばれる柔軟な複合材料シート積層体と織物の積層体を組合せで構成されており、複数の織物を組み合わせることは無かった。最近、高強度有機繊維からなる織物の積層体を複数積層する提案（特許文献１）がされているが、これらの提案は防弾性能に耐刃性能を付加することを目的とした組み合わせの提案であり、弾丸の種類や弾丸の貫通挙動が異なる場合の防弾性能の向上については十分検討されていない。
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５３３６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
弾丸の種類や弾丸の貫通挙動が異なる場合に応じて、適宜構成を変えて、要求される性能により適応できるような耐弾構造体及びその形成方法を提供することである。
さらには、貫通挙動の変化に対応させて、より効率的なエネルギー損失を発現させることにより、軽量、薄厚化ができ、着用性に優れた耐弾構造体を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、高強度繊維からなる種々の織物についてその着弾速度と性能の発現性を損失エネルギーの測定で評価することによって以下の知見を得た。
すなわち、例えば、耐弾構造体において、同じ繊度で比較すると、着弾速度が早い領域では、織り密度が低い織物の性能が高く、着弾速度が遅い領域では織り密度が高い織物の性能が高いことが認められる。即ち、ある一種の織物が全ての着弾速度範囲にわたって最も優れたエネルギー損失効果（耐弾性能）を発現するのではなく、着弾速度に応じてエネルギー損失効果が異なるのである。
また、防弾チョッキなどの耐弾構造体による弾丸の停止挙動について考えると、着弾した弾丸は耐弾構造体を進むにしたがってその速度を失い、最終的に停止するに至る。しかしながら、弾丸には多くの種類があり、質量や径が異なるだけでなく、材質や構造の違いによって潰れやすさも異なる。したがって、貫通挙動は弾丸の種類や着弾速度によって変化するため、固定の織物がある速度で常に優れるとは言えない。
以上の知見をもとに、本発明は、耐弾構造体の積層構造においては、弾丸の種類や対象とする着弾速度に応じて、より適切な織物の構成と積層体を選択し、かつより適切な領域に配置することで効率的耐弾性能を発現させるのであり、以下の構成を採用する。
すなわち、
第１の発明は、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の引張強度を持つ高強度有機繊維からなる織物の積層体を複数積層した耐弾構造体において、対象とする弾丸の最高速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体を着弾側とし、次いで前記弾丸の最高速度より２００ｍ／ｓｅｃ低い速度又は前記弾丸の最高速度の半分の速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体が順次積層されてなることを特徴とする耐弾構造体。
第２の発明は、前記積層体を構成する織物が、それぞれを同じ単位質量に積層した状態で測定されたＶ５０値の差が２０％以内であることを特徴とする第１の発明に記載の耐弾構造体。
第３の発明は、前記高強度有機繊維が、ポリベンズアゾール繊維、高分子量ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ポリアリレート繊維のいずれかであることを特徴とする第１の発明に記載の耐弾構造体。
第４の発明は、前記織物の積層体の少なくとも一種がポリベンズアゾール繊維又は高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴とする第１の発明に記載の耐弾構造体。
第５の発明は、高強度有機繊維からなる織物の積層体を複数積層して耐弾構造体を形成する方法において、着弾側から防護体側までの複数の積層体の配置を、弾丸の種類、弾丸の着弾速度の大小及び貫通挙動の変化に対応させて変化させることを特徴とする耐弾構造体の形成方法。
第６の発明は、前記の着弾側から防護体側までの複数の積層体の配置が、対象とする弾丸の最高速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体を着弾側に、次いで前記弾丸の最高速度より２００ｍ／ｓｅｃ低い速度、又は前記弾丸の最高速度の半分の速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体の順であることを特徴とする第５の発明に記載の耐弾構造体の形成方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、弾丸の種類や弾丸の貫通挙動が異なる場合に応じて、要求される性能により適応できるように適宜構成を変えて効率的なエネルギー損失を発現させることができるため、耐弾構造体は、軽量、薄厚化ができ、かつ着用性にも優れたものとすることができる。
例えば、本発明によって構成された２種類の織物からなる防弾チョッキは、もともとの織物を単独で用いて得られる性能よりも高い防弾性能を示し、防弾チョッキの軽量化、薄厚化が可能となり、着用の不快感を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明についてさらに詳述する。
本発明の耐弾構造体においては、着弾側に好適なように選定した構成の高強度有機繊維からなる織物を複数枚積層した積層体を得、さらに同様に防護体側に好適なように選定した構成の高強度有機繊維からなる織物を複数枚積層した積層体を得、これら複数種の積層体を組み合わせて耐弾構造体を形成する。
【０００８】
耐弾構造体の積層体を構成する織物としては、その織物が１．０ｋｇ／ｍ2の積層体とした場合に、対象とする弾丸の速度で測定した単位エネルギー損失が高い織物を着弾側積層体として選び、次いで対象とする弾丸速度より２００ｍ／ｓｅｃ遅い速度または半分の速度で測定した単位エネルギー損失が高い織物を次の積層体用として選び、これら積層体を順次保護体に接するまで積層していく。すなわち、着弾側に高い弾丸速度で単位エネルギー損失が高い織物を選び、保護体側には低い弾丸速度で単位エネルギー損失が高い織物を選ぶのである。この構成、配置により、それぞれの織物単独で構成した場合よりも高い耐弾性能を発現させることができる。
【０００９】
高い弾丸速度で単位エネルギー損失が高い織物としては、高強度有機繊維は撚りを加えず、比較的低密度で比較的柔軟な織物が好ましい。
低い弾丸速度で単位エネルギー損失が高い織物としては、高強度有機繊維は撚りを加え、比較的高密度で比較的硬い織物が好ましい。
したがって、高い弾丸速度で単位エネルギー損失が高くない織物であっても、低い弾丸速度で単位エネルギー損失が高ければ、保護体側の積層体として使用でき、低い弾丸速度で単位エネルギー損失が低くても、高い弾丸速度で単位エネルギー損失が高ければ着弾側積層体として使用できる。
本発明で使用される織物の織物構成としては、平織、綾織などの一般的な織組織を採用することができる。
【００１０】
本発明で使用される２種類の織物は、それぞれ同じ単位質量の単独で積層した状態で測定されたＶ５０値（弾丸が試料を貫通する確率が５０％である速度を示す数値）の差が２０％以内であることが好ましい。組み合わせる織物が本来保有する防弾性能がＶ５０値で２０％を超えるほどに大きな差がある場合は組み合わせによる効果を十分発揮させることが出来ないことがある。
【００１１】
本発明における高強度有機繊維としては、引張強度が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上を達成できる有機繊維であれば使用可能であるが、好ましくは２５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。これらの有機繊維としては、ポリベンズアゾール繊維、高分子量ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ポリアリレート繊維のいずれかであることが好ましく、さらに好ましくはポリベンズアゾール繊維または高分子量ポリエチレン繊維である。本発明の耐弾構造体は、ポリベンズアゾール繊維または高分子量ポリエチレン繊維の少なくとも一種の織物から構成されることが防弾性能の点で好ましい。
【００１２】
以上のように、本発明では、着弾側から防護体側までの複数の積層体の配置を、弾丸の種類、弾丸の着弾速度の大小及び貫通挙動の変化に対応させて変化させることにより、特に、前記の着弾側から防護体側までの複数の積層体の配置が、対象とする弾丸の最高速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体を着弾側に、次いで前記弾丸の最高速度より２００ｍ／ｓｅｃ低い速度、又は前記弾丸の最高速度の半分の速度でのエネルギー損失が高い織物の積層体の順序に配置させることにより、効率的に耐弾性能を発現させることができる。
なお、耐弾構造体の製造順序は特に限定されることはなく、各積層体を先に形成させてから各積層体をさらに積層する方法以外に、各織物を一度に積層する方法であってもよい。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明を実施例によって説明する。
（1）織物の耐弾性能判定方法
比較したい織物を必要枚数積層して単位目付質量が１．０ｋｇ／ｍ2に近い試料を作成する。次いで、得られた試料を枠に固定し、対象とする弾丸を織物積層体に発射し、フォトスクリーンなどの装置を用いて試料を貫通する前後の弾丸の速度を測定する。
弾丸の質量と貫通前後の速度から、試料が吸収したエネルギーを算出し、それを試料の単位質量で除し、得られた値を単位エネルギー損失と呼称し、この値で性能を比較した。
【００１４】
（2）積層体の防弾性能
積層体としての防弾性能はMIL-STD-662Eに従って実施した試験で得られるＶ５０値で比較した。Ｖ５０値は試料を貫通する確率が５０％である速度を示す数値である。その算出方法は、試料に１０発以上の弾丸を発射し、非貫通であった弾丸の速度を速い方からn点、貫通した弾丸の速度を遅い方からn点を採り、それらの値を平均した。
【００１５】
（織物Ａ）
引張強度３７ｃＮ／ｄｔｅｘの東洋紡績株式会社製ＰＢＯ繊維（ザイロン（登録商標）ＡＳ）繊度５５５ｄｔｅｘを用い、撚りを加えず、密度３０本／２５ｍｍ（経、緯とも）、目付１３３ｇ／ｍ2の織物を作成した。
（織物Ｂ）
引張強度３７ｃＮ／ｄｔｅｘの東洋紡績株式会社製ＰＢＯ繊維（ザイロン（登録商標）ＡＳ）繊度５５５ｄｔｅｘを用い、８０回／ｍの撚りを加え、密度４５本／２５ｍｍ（経、緯とも）、目付２１４ｇ／ｍ2の織物を作成した。
（織物Ｃ）
引張強度３７ｃＮ／ｄｔｅｘの東洋紡績株式会社製ＰＢＯ繊維（ザイロン（登録商標）ＡＳ）繊度１１１０ｄｔｅｘを用い、撚りを加えず、密度２０本／２５ｍｍ（経、緯とも）、目付１７３ｇ／ｍ2の織物を作成した。
（織物Ｄ）
引張強度１９ｃＮ／ｄｔｅｘの市販のパラアラミド繊維を用い、密度２７本／２５ｍｍ（経、緯とも）、目付２０７ｇ／ｍ2のアラミド織物を作成した。
【００１６】
それぞれの織物を積層枚数が１．０ｋｇ／ｍ2近傍になるように積層し、模擬破片弾（MIL-P-46593Aに記載のCalober-.22 Type 1a）を３００ｍ／ｓｅｃ、４００ｍ／ｓｅｃ、６００ｍ／ｓｅｃの速度で発射し、貫通前後の速度を測定して、単位エネルギー吸収を計測した。結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
2007040653.tif 000002
【００１８】
（実施例１）
織物Ａを３００ｍｍ角に切断し１５枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量２．０ｋｇ／ｍ2の織物積層体と織物Ｂを３００ｍｍ角に切断し９枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量１．９ｋｇ／ｍ2の織物積層体を組合せた。防弾性能試験は織物Ａ側から着弾させた。
【００１９】
（実施例２）
織物Ｃを３００ｍｍ角に切断し１２枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量２．１ｋｇ／ｍ2の織物積層体と織物Bを３００ｍｍ角に切断し9枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量１．９ｋｇ／ｍ2の織物積層体を組合せた。防弾性能試験は織物Ａ側から着弾させた。
【００２０】
（実施例３）
織物Ｃを３００ｍｍ角に切断し１１枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量１．９ｋｇ／ｍ2の織物積層体と織物Ａを３００ｍｍ角に切断し１５枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量２．０ｋｇ／ｍ2の織物積層体を組合せた。防弾性能試験は織物Ｃ側から着弾させた。
【００２１】
（実施例４）
織物Ｃを３００ｍｍ角に切断し６枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量１．０ｋｇ／ｍ2の織物積層体と織物Ａを３００ｍｍ角に切断し１４枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量１．９ｋｇ／ｍ2の織物積層体と織物Bを３００ｍｍ角に切断し５枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量１．１ｋｇ／ｍ2の織物積層体を順次組合せた。防弾性能試験は織物Ｃ側から着弾させた。
【００２２】
（比較例１）
織物Ａを３００ｍｍ角に切断し３０枚重ね合わせて４隅を縫い止めて、単位質量４．０ｋｇ／ｍ2の試料を作成した。
【００２３】
（比較例２）
織物Ｂを３００ｍｍ角に切断し１９枚重ね合わせて４隅を縫い止めて、単位質量４．１ｋｇ／ｍ2の試料を作成した。
【００２４】
（比較例３）
織物Ｃを３００ｍｍ角に切断し２３枚重ね合わせて４隅を縫い止めて、単位質量４．０ｋｇ／ｍ2の試料を作成した。
【００２５】
（比較例４）
織物Ｄを３００ｍｍ角に切断し２０枚重ね合わせて４隅を縫い止めて、単位質量４．１ｋｇ／ｍ2の試料を作成した。
【００２６】
（比較例５）
実施例１と同様に試料を作成した。防弾性能試験は織物B側から着弾させた。
【００２７】
（比較例６）
実施例２と同様に試料を作成した。防弾性能試験は織物B側から着弾させた。
【００２８】
（比較例７）
織物Ａを３００ｍｍ角に切断し１５枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量２．０ｋｇ／ｍ2の織物積層体と織物Ｄを３００ｍｍ角に切断し１０枚重ね合わせて４隅を縫い止めた単位質量２．１ｋｇ／ｍ2の織物積層体を組合せた。防弾性能試験は織物Ａ側から着弾させた。
【００２９】
以上の様に作成した試料に対して模擬破片弾（MIL-P-46593Aに記載のCalober-.22 Type 1a）を用いてＶ５０の計測を実施した。表２にそれぞれの試験結果を示す。
【００３０】
【表２】
2007040653.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明による耐弾構造体は、弾丸の種類や弾丸の貫通挙動が異なる場合にも、より効率的なエネルギー損失を発現させることができるため、軽量で薄厚化ができ、かつ３次元形状にも加工が容易であるため、着用性に優れ、さらには、耐衝撃性にも優れ、人に対してのみならず、車両などの防御などにも広く利用できる。