(57)【要約】  複数層パネルの耐貫通性複合材は、隣接又は近接した耐貫通性複合パネルの間での衝突の応力の伝達を軽減する層状パネル構成を備える。例えば、密度の低い領域が、隣接する複合パネルの間に位置する中間応力軽減パネル及び複合パネル内の複合層の密度変化により提供され、隣接又は近接した複合パネルの間での応力の伝達を軽減することができる。例えば、複数層パネル内の密度が変わる領域は、パネル内の隣接又は近接した複合層の間での応力の伝達を軽減することができるように構成される。
2018523083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パネルと；
前記第１パネルに隣接して配置された応力軽減パネルと；
前記応力軽減パネルに隣接して配置された第２パネルと、
を備える複数パネル複合弾道用品であって、
前記応力軽減パネルは、前記第１パネルの変形により生じる前記第２パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成されており、前記第１パネル及び前記第２パネルはそれぞれ、複数層の分極弾道繊維の織物生地を備え、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が前記分極弾道繊維に極性結合している、複数パネル複合弾道用品。
【請求項２】
前記応力軽減パネルは、前記第２パネルへの前記応力伝播を実質的に軽減するように構成された圧縮性材料を備える、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項３】
前記圧縮性材料は、発泡材料、布、又は織物材料を含む、請求項２に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項４】
前記応力軽減パネルは、前記第２パネルへの前記応力伝播を実質的に軽減するように構成されたフレーム構造又はグリッド構造を備える、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項５】
前記応力軽減パネルは、前記第１パネルの変形により生じる力を非圧縮性液体の全表面積にわたって分散させることにより前記第２パネルへの前記応力伝播を軽減する非圧縮性液体を備える、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項６】
前記応力軽減パネルは、前記第２パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように、衝撃を受けて粉砕されるように構成された材料を備える、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項７】
粉砕されるように構成された前記材料は、セラミック材料を含む、請求項６に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項８】
前記第２パネルの厚さは、前記複数パネル複合弾道用品の全厚さの１０％〜５０％である、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項９】
前記第２パネルに隣接して配置された第３パネルと；
前記第３パネルに隣接して配置された第４パネルと、
をさらに備え、
前記第３パネルは、前記第３パネルの変形により生じる前記第４パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成されており、前記第４パネルは、複数層の分極弾道繊維の織物生地を備え、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が前記分極弾道繊維に極性結合している、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１０】
前記第３パネルは、前記第４パネルへの前記応力伝播を実質的に軽減するように構成された圧縮性材料を備える、請求項９に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１１】
前記圧縮性材料は、発泡材料、布、又は織物材料を含む、請求項１０に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１２】
前記第４パネルは、内側層及び外側層を有し、前記外側層は、前記内側層と比較してより変形しにくいような硬化層である、請求項９に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１３】
前記金属塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、亜鉛、カドミウム、スズ、アルミニウム、又は二重金属塩のうち１つ以上を含む、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１４】
前記第２パネルは、内側層及び外側層を有し、前記外側層は、前記内側層と比較してより変形しにくいような硬化層である、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１５】
前記外側層における織物生地の充填密度は、開放生地容積の約０．４０ｇ／ｃｃより大きい、請求項１４に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１６】
前記外側層は、セラミックを含む、請求項１４に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１７】
前記セラミックは、炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化アルミニウム、ケイ酸塩、又はこれらの混合物を含む、請求項１６に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１８】
前記第１パネルの厚さは、前記第２パネルの厚さと同じである、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項１９】
前記第１パネルの厚さは、前記第２パネルの厚さと異なる、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２０】
前記第１パネルの織物生地に結合した化合物の組成は、前記第２パネルの織物生地に結合した化合物の組成と異なる、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２１】
前記第１パネルは、内側層及び外側層を有し、前記内側層は、前記外側層より変形しにくいような硬化層である、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２２】
前記内側層における織物生地の充填密度は、開放生地容積の約０．４０ｇ／ｃｃより大きい、請求項２１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２３】
前記第１パネルの織物生地及び前記第２パネルの織物生地に結合した塩の充填密度は、開放生地容積の０．２ｇ／ｃｃから約０．６０ｇ／ｃｃまで変化する、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２４】
前記複数パネル複合弾道用品は、防弾チョッキ、車両装甲、又は保存容器若しくは輸送容器のためのパネルの物品を備える、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２５】
前記第１パネル若しくは前記第２パネル、又はその両方は、Ｓ−２ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの繊維を備える、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２６】
前記複数パネル複合弾道用品は、防水材料内で封止されている、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２７】
前記応力軽減パネルは、前記第１パネルの密度より低い密度を有する複合パネルを備える、請求項１に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項２８】
密度の変化する領域を有する複数層複合弾道パネルであって、
第１密度を有する、織物生地材料の少なくとも１つの第１層の第１領域であって、材料の前記少なくとも１つの第１層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第１境域と；
第２密度を有する、織物生地材料の少なくとも１つの第２層の第２領域であって、織物生地材料の前記少なくとも１つの第２層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第２領域と；
第３密度を有する、織物生地材料の少なくとも１つの第３層の第３領域であって、織物生地材料の前記少なくとも１つの第３層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第３領域と、
を備え、
前記第１領域、前記第２領域、及び前記第３領域は、異なる密度を有する、複数層複合弾道パネル。
【請求項２９】
前記第１密度は、前記第２密度又は前記第３密度より大きい、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３０】
前記第１密度は、前記第２密度又は前記第３密度より少なくとも１０％大きい、請求項２９に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３１】
前記第１密度は、前記第２密度より大きいが、前記第３密度より小さい、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３２】
前記第１密度は、前記第２密度より小さい、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３３】
第４密度を有する、織物生地材料の少なくとも１つの第４層の少なくとも１つの第４領域であって、織物生地材料の前記少なくとも１つの第４層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第４領域をさらに備える、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３４】
前記第１領域では、結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の密度が前記第２領域と異なっている、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３５】
前記第１領域では、結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の密度が前記第２領域より大きい、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３６】
前記第１領域では、前記第２領域とは異なる金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物化合物が前記織物生地材料に結合している、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３７】
前記第３領域では、前記第２領域とは異なる金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物化合物が前記織物生地材料に結合している、請求項３６に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３８】
前記第１領域は、前記第２領域とは異なる織物生地材料を有する、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項３９】
前記第１領域は、前記第２領域とは異なる、Ｓ−２ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの織物生地材料を有する、請求項３８に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項４０】
前記第３領域は、前記第２領域とは異なる織物生地材料を有する、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項４１】
前記第３領域は、前記第２領域とは異なる、Ｓ−２ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの織物生地材料を有する、請求項４０に記載の複数パネル複合弾道用品。
【請求項４２】
織物生地の前記少なくとも１つの第１層及び織物生地の前記少なくとも１つの第２層は、異なる織りパターンを有する、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項４３】
織物生地の前記少なくとも１つの第１層は、第１フィラメント径を有し、織物生地の前記少なくとも１つの第２層は、第２フィラメント径を有し、前記第１フィラメント径及び前記第２フィラメント径は、異なっている、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項４４】
織物生地材料の少なくとも１つの第１層は、材料の前記少なくとも１つの第１層に対して極性結合している第１充填密度の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有し、織物生地材料の前記少なくとも１つの第２層は、材料の前記少なくとも１つの第２層に対して極性結合している第２充填密度の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有し、前記第１充填密度及び前記第２充填密度は、異なっている、請求項２８に記載の複数層複合弾道パネル。
【請求項４５】
織物生地材料の少なくとも１つの第３層は、材料の前記少なくとも１つの第３層に対して極性結合している第３充填密度の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有し、前記第１充填密度、前記第２充填密度、及び前記第３充填密度は、異なっている、請求項４４に記載の複数層複合弾道パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
各態様は、弾道貫通に耐性のある、又は弾道発射物のスピードを低減するように構成された、複数層複合パネルに関するものである。いくつかの態様では、抗弾道用品は、圧縮性パネルを取り囲む２つの織物弾道層パネルを含む。いくつかの態様では、抗弾道用品は、１つ又は２つの織物弾道層パネルを含み、各織物弾道層は、発射の衝撃があったときの隣接する層の間での応力伝播を軽減するために、密度が変化する構成で配置される。
【背景技術】
【０００２】
耐貫通性材料のための多くの様々な用途が見出されてきた。例えば、耐貫通性材料は、保存容器、車両、及び人員を発射物による損傷から保護するために使用され得る。これらの材料はまた、一般に、飛んでくる弾丸の破片などによる貫通からの保護を行う。
【０００３】
Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）など、多くの種類の耐貫通性材料は、高強度繊維から作られる。これらの繊維は、ベスト又はベストの一部などの衣類物品に一体化されるか又は層として重ねられる。加えて、当該繊維は、織物生地又はニット生地の一部として使用され得る。その他の用途としては、当該繊維は、複合材料に封入され、又は組み込まれる。
【０００４】
重量と弾道貫通耐性とのトレードオフがあるので、特定の重量を持つ多くの材料は、弾道発射物を止めたり大きく減速させたりすることができない。また、スタックされた複数層の抗弾道複合材は、一般に弾道貫通に対する耐性を増加させることが知られている。しかしながら、複数層の場合、完成したパネルの全重量も増加することになる。パネルの全重量は、例えば装着可能な抗弾道装甲に使用されるパネルでは、ますます重要となっている。重量は、トラックや船舶、航空機などの大型車両にとっても、重量が増えると燃料効率及びスピードが低下するので、重要なファクターであり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の各態様は、耐貫通性材料内部のスタックされたパネルの数と発射物が抗弾道用品を進む際の当該発射物の速度の減少との間の非線形的な関係の発見に関するものである。本発明はいかなる具体的な理論によっても限定されるものではないが、発射物が複数層パネル中の１つ以上の材料層を通過すると、その力は、弾道用品内の後続のパネルに「プレストレス」を与え得る応力伝播をもたらすものと考えられている。後続のパネルに対するこのプレストレス力は、外部パネルと比較すると、隣接する内部パネルの弾道発射物を減速させる能力を低減することがある。例えば、弾道発射物が外側第１パネルに接触すると、当該発射物は、当該パネル中の１つ以上の層を変形させることがある。この変形は、衝撃波をもたらしたり第１パネルを砕いたりする場合があり、隣接パネル中の（１つ又は複数の）隣接層に衝撃を与え又は亀裂を生じさせ、弱化させる。隣接パネルの層に対するこのプレストレスにより、隣接パネルが弾道保護の全潜在能力を発揮することができなくなる場合がある。
【０００６】
これは、複合材料の隣接層の間の結晶のかみ合い（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ）が各層の展延性を低減し得る複数層複合パネルについて、特に当てはまり得る。このため、第１層の変形は、パネルの隣接層のプレストレスをより容易にもたらす。従って、１つの複合弾道パネルが衝突した発射物の入射速度を１秒あたりｘフィート（ｆｔ／ｓ）だけ減少させるとすると、隣接する２つのパネルによる減速は２ｘｆｔ／ｓよりも小さくなり得る。
【０００７】
場合によっては、大きな発射物は、８、０００ｆｔ／ｓを超える衝突速度で進み得る。このような発射物を完全に停止させるのは実現不可能であるかもしれないが、いくつかの実施形態では、速度を所定の閾値未満に減速させるだけで足る。この減速により、抗弾道材料により保護された設備の損傷や爆発の可能性が低減され得る。例えば、いくつかの実施形態は、ミサイルその他のエネルギー材料やその他の兵器のための耐衝撃性貨物容器に関する。本明細書に記載の各実施形態の抗弾道用品を使用する抗弾道容器は、弾道発射物が当該容器の外殻を貫通するのを完全に防ぐことはできない場合もあるが、当該物品は、発射物のスピードを衝突時に兵器の爆発を引き起こす閾値を下回るように低減することができる。上述のように、抗弾道用品内のパネルの重量とパネルが貫通を防ぐ能力との間には関係がある。いくつかの実施形態では、特定の弾道発射物を所定の閾値を下回るまで減速させるのみの、重量が低減された容器を設けることがより望ましい場合がある。別の実施形態では、容器は、より重い一方で、弾道発射物が容器の内部まで貫入するのを防ぐのに十分な数及び／又は構成のパネルを有するように設計され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つには、抗弾道用品における複合パネルの数と各パネルの発射物減速能力との間の非線形的な関係、また、抗弾道用品におけるパネルの数と当該用品の発射物減速能力との間の非線形的な関係のために、抗弾道装甲の重量制限を満たしつつ必要な減速を実現するのは非常に困難な場合がある。上述の問題を解決するために、本発明の各実施形態は、隣接又は近接した耐貫通性複合パネルの間での衝突の応力の伝達を軽減するパネル構成及び／又は内部パネル層構成を有する、複数層パネルの耐貫通性物品に関する。例えば、密度の低い領域が、隣接する複合パネルの間に位置する中間応力軽減領域（又はパネル）と複合パネル内の複合層の密度変化との一方又は両方により提供され、隣接又は近接した複合パネルの間での応力の伝達を軽減することができる。
【０００９】
一実施形態では、最初に衝突される層から次に衝突される層への応力の伝播を軽減又は除去するために、中間層が２つの耐貫通性複合層の間に位置し得る。このため、２つの耐貫通性複合層及び中間層の積層体は、互いに直接隣接するように配置された２つの耐貫通性複合層の積層体と比較すると、衝突する発射物に対する耐性を増加させることができる。いくつかの実施例では、このような構成を取ると、耐貫通性複合層の数と発射物減速能力との間の関係が線形関係に近づく。
【００１０】
複数の耐貫通性複合層を備えるいくつかの実施形態では、１つ以上の中間層が、隣接する複合層の各対の間に設けられ得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の硬化層がさらに設けられ得る。この硬化層は、衝突される複合層の変形を低減し、及び／又は、飛んでくる発射物を単に減速させるのではなく停止させることができる。中間層（複数可）は、単一の複合パネル又は２つの近接した複合パネルへの応力を隔離するように、衝突の応力を吸収したり、その方向を変えたり、又はその他の方法でこれを軽減することができる。
【００１１】
本明細書に記載の耐貫通性複合材は、織物、層状繊維、又は撚り合わせたストランドであって、ガラス、ポリアミド、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、ポリフェニレン硫化物、炭素、若しくはグラファイトの繊維の表面に、選択された金属、塩、酸化物、水酸化物、若しくは金属水素化物が極性結合した分極ストランド、及び／又は、隣接する基材ストランド及び／又は基材繊維の間に塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の架橋を形成するのに十分な濃度のストランドから成る基材材料を備える。いくつかの実施形態では、塩は、ハロゲン化物であり得る。単一層又は複数層の、塩又は水素化物が結合した繊維は、実質的に水不透過性のコーティング材料でコーティングされる。パネルその他の形状の耐貫通性製品が、複合層を使用して生成され得る。
【００１２】
様々な実施例において、中間層は、圧縮性材料、延性材料、スペーシングマトリックス、気体若しくは液体で充填されたギャップ、発射物の衝突スピードで粉砕されるように構成された脆い材料、又は応力又は力を発射物の進む方向から（例えばそれに直交する方向に）逸らすように構成されたその他の材料であり得る。中間層の材料は、抗弾道用品に重量制約がある実施例では、応力を単離することができ、かつ軽量のであるように選択され得る。
【００１３】
従って、一態様は、第１パネルと；第１パネルに隣接して配置された応力軽減パネルと；第２パネルに隣接して配置された第２パネルであって、応力軽減パネルは、第１パネルの変形により生じる第２パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成されており、第１パネル及び第２パネルはそれぞれ、複数層の分極弾道繊維の織物生地を備え、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が、分極弾道繊維に極性結合している、第２パネルと、を備える複数パネル複合弾道用品に関する。
【００１４】
いくつかの実施形態では、応力軽減パネルは、第２パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成された圧縮性材料を備える。圧縮性材料は、発泡材料、布、又は織物材料を含み得る。いくつかの実施形態では、応力軽減パネルは、第２パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成されたフレーム又はグリッド構造を備える。いくつかの実施形態では、応力軽減パネルは、第１パネルの変形により生じる力を液体の全表面積にわたって分散させることにより第２パネルへの応力伝播を軽減する非圧縮性液体を備える。いくつかの実施形態では、応力軽減パネルは、第２パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように、衝撃を受けて粉砕されるように構成された材料を備える。粉砕されるように構成された上記材料は、セラミック材料を含み得る。いくつかの実施形態では、応力軽減パネルは、第１パネルの密度より低い密度を有する複合パネルを備える。
【００１５】
第２パネルの厚さは、複数パネル複合弾道用品の全厚さの１０％〜５０％であり得る。
【００１６】
いくつかの実施形態では、第２パネルに隣接して配置された第３パネルと；第３パネルに隣接して配置された第４パネルと、をさらに含み、第３パネルは、第３パネルの変形により生じる第４パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成されており、第４パネルは、複数層の分極弾道繊維の織物生地を備え、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が分極弾道繊維に極性結合している。第３パネルは、第４パネルへの応力伝播を実質的に軽減するように構成された圧縮性材料を備え得る。圧縮性材料は、発泡材料、布、又は織物材料を含み得る。第４パネルは、内側層及び外側層を有し得る。外側層は、内側層と比較してより変形しにくいような硬化層であり得る。
【００１７】
金属塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、亜鉛、カドミウム、スズ、アルミニウム、又は二重金属塩のうち１つ以上を含み得る。
【００１８】
第２パネルは、内側層及び外側層を有し得る。外側層は、内側層と比較してより変形しにくいような硬化層であり得る。外側層における織物生地の充填密度は、開放生地容積の約０．４０ｇ／ｃｃより大きいものであり得る。外側層は、セラミック、例えば炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化アルミニウム、ケイ酸塩、又はこれらの混合物を含み得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、第１パネルの厚さは、第２パネルの厚さと同じである。いくつかの実施形態では、第１パネルの厚さは、第２パネルの厚さと異なる。いくつかの実施形態では、第１パネルの織物生地に結合した化合物の組成は、第２パネルの織物生地に結合した化合物の組成と異なる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、第１パネルは、内側層及び外側層を有し、内側層は、外側層より変形しにくいような硬化層である。内側層における織物生地の充填密度は、開放生地容積の約０．４０ｇ／ｃｃより大きいものであり得る。
【００２１】
第１パネル及び第２パネルの織物生地に結合した塩の充填密度は、開放生地容積の０．２ｇ／ｃｃから約０．６０ｇ／ｃｃまで変化し得る。第１パネル若しくは第２パネル、又はその両方が、Ｓ−２ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの繊維を含み得る。物品は、防水材料内で封止され得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、複合物品は、防弾チョッキ、車両装甲、又は保存容器若しくは輸送容器のためのパネルの物品を備える。
【００２３】
別の態様は、密度の変化する領域を有する複数層複合弾道パネルであって、第１密度を有する、織物生地材料の少なくとも１つの第１層の第１領域であって、材料の少なくとも１つの第１層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第１領域と；第２密度を有する、織物生地材料の少なくとも１つの第２層の第２領域であって、織物生地材料の少なくとも１つの第２層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第２領域と；第３密度を有する、織物生地材料の少なくとも１つの第３層の第３領域であって、織物生地材料の少なくとも１つの第３層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第３領域と、を備え、第１領域、第２領域、及び第３領域は、異なる密度を有する、複数層複合弾道パネルに関する。
【００２４】
いくつかの実施形態では、第１密度は、第２密度又は第３密度より大きい。第１密度は、第２密度又は第３密度より少なくとも１０％大きいものであり得る。第１密度は、第２密度より大きいが、第３密度より小さいものであり得る。いくつかの実施形態では、第１密度は、第２密度より小さい。
【００２５】
いくつかの実施形態は、第４密度を有する、織物生地材料の少なくとも１つの第４層の少なくとも１つの第４領域であって、織物生地材料の少なくとも１つの第４層に対して極性結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を備える第４領域をさらに備える。
【００２６】
いくつかの実施形態では、第１領域では、結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の密度が第２領域と異なっている。第１領域では、結合している金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の密度が第２領域より大きいものであり得る。第１領域では、第２領域とは異なる金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物化合物が織物生地材料に結合しており、いくつかの実施形態においては、第３領域でも、第２領域とは異なる金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物化合物が織物生地材料に結合していてよい。
【００２７】
いくつかの実施形態では、第１領域は、第２領域と異なる織物生地材料を有する。第１領域は、第２領域とは異なる、Ｓ−２ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの織物生地材料を有し得る。第３領域は、第２領域と異なる織物生地材料を有し得る。例えば、第３領域は、第２領域とは異なる、Ｓ−２ガラス、ポリアミド、ポリフェニレン硫化物、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、炭素、又はグラファイトの織物生地材料を有し得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、織物生地の少なくとも１つの第１層及び織物生地の少なくとも１つの第２層は、異なる織りパターンを有する。織物生地の少なくとも１つの第１層は、第１フィラメント径を有することができ、織物生地の少なくとも１つの第２層第２フィラメント径を有し、第１フィラメント径及び第２フィラメント径は、異なっている。
【００２９】
いくつかの実施形態では、織物生地材料の少なくとも１つの第１層は、材料の少なくとも１つの第１層に対して極性結合している第１充填密度の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有し、織物生地材料の少なくとも１つの第２層は、材料の少なくとも１つの第２層に対して極性結合している第２充填密度の属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有し、第１充填密度及び第２充填密度は、異なっている。例えば、織物生地材料の少なくとも１つの第３層は、材料の少なくとも１つの第３層に対して極性結合している第３充填密度の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を有することができ、第１充填密度、第２充填密度、及び第３充填密度は、異なっている。
【００３０】
以下、開示される各態様について、添付図面を参照しながら説明する。図面は図示説明のために提供され、開示される態様を限定するものではない。図面中、類似の符号は類似の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】本明細書に記載される耐貫通性複合物品を備える壁部を有する発射物耐性を持つエンクロージャの一例を図示する。
【図１Ｂ】図１Ａのエンクロージャの壁部の一実施形態の断面図を図示する。
【図２Ａ】耐貫通性複合物品及び圧縮性中間パネルに発射物が衝突する一実施形態の断面の模式図を図示する。
【図２Ｂ】耐貫通性複合物品及び力分散中間パネルに発射物が衝突する一実施形態の断面の模式図を図示する。
【図３Ａ】複数層の耐貫通性複合材積層体のための様々な実施形態のパネル構成の例を図示する。
【図３Ｂ】複数層の耐貫通性複合材積層体のための様々な実施形態のパネル構成の例を図示する。
【図３Ｃ】複数層の耐貫通性複合材積層体のための様々な実施形態のパネル構成の例を図示する。
【図４】密度が変化する層を備える複合パネルを有する複数層パネルの複合物品の一実施形態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
１．イントロダクション
本発明の各実施形態は、物品内の異なる層の間での衝突の応力の伝達を軽減する混合層構成を有する、複数層耐貫通性物品又は耐貫通性構造に関する。例えば、複数層の物品は、第１耐貫通性層と第２耐貫通性層との間に位置する応力軽減領域を有し得る。物品の第１層又は複数層との発射物の衝突により生じる変形又は応力は、応力軽減領域により軽減されるので、第１層での発射物の衝突は、第２層を実質的に弱化させない。このため、各実施形態は、耐貫通性層から成り、弾道パネル内又は弾道パネル間に１つ以上の中間応力軽減領域を有する混合積層体を有する弾道パネルを含む。これにより、応力軽減領域を有しない物品と比較して、衝突する発射物のスピードをより効果的に低減するか又は耐貫通性層を突き抜ける発射物の能力を妨げる物品が提供され得る。
【００３３】
〔パネル間応力軽減〕
弾道用品は、１つ以上の弾道パネルを含むことができ、各パネルは、本明細書に記載されるように、織物繊維及び結合粒子を有する１つ以上の複合層を含む。各パネルは、任意の数の織物生地層を含み得る。例えば、各パネルは、１枚〜３０枚の織物生地層を有し得る。別の実施形態では、５枚、１０枚、１５枚、２０枚、２５枚、又はそれ以上の数の層を有し得る。一実施形態では、各パネルは、５枚〜１５枚の織物材料層を有する。
【００３４】
弾道用品は、任意の数のパネルを含むことができる。例えば、当該物品は、いくつかの実施形態では、１枚、２枚、３枚、４枚、５枚、６枚、７枚、８枚、９枚、１０枚、１１枚、１２枚、１３枚、１４枚、１５枚、又はそれ以上の数のパネルを有し得る。本明細書で使用される場合、パネルは平面構造に限定されず、「パネル」との語は、平面構造及び非平面構造（例えば、曲線形状、円筒状、円形状、縁が尖った形状など）の両方を包含し得る。
【００３５】
一実施形態では、中間応力低減（又は軽減）領域は、第１パネルから第２パネルへの応力の伝播を軽減し又は取り除くように、２つの隣接する耐貫通性複合パネルの間に位置する。このため、２つ以上の耐貫通性複合パネル及び応力軽減領域の積層体は、互いに直接隣接して配置された２つ以上の耐貫通性複合パネルの積層体と比較すると、衝突する発射物に対する耐性が増加し得る。いくつかの実施例では、このような構成は、耐貫通性複合パネルの数と、当該物品の物品中を進む発射物の速度を低減する能力との間の関係は線形関係に近づく。
【００３６】
応力軽減領域は、応力軽減パネルであってよく、特に抗弾道用品に重量的な制約がある実施例では、応力隔離性及び軽量性の両方を有するように選択された材料から成るものとすることができる。いくつかの実施例では、応力軽減パネルは、圧縮性材料及び／又は延性材料を備える。例えば、１つの適切な材料としては、発泡材料、例えばオープンセル発泡材料／網状発泡材料などがあり得る。応力軽減パネルにおいて使用される他の適切な材料としては、多孔質又は低密度の固体、軽量の圧縮性材料、アラミド布地、ポリエチレン布地、非含浸ガラス繊維布地、炭素繊維などがあり得る。別の実施例では、応力軽減パネルは、物品中の隣接する複合パネルの間に空隙が形成された構造化フレームから成るものとすることができる。物品内での１つの保護層から別の保護層への衝突の応力の伝達を軽減するために、スペーシンググリッド、マトリックス、又は軽量の３Ｄスペーシングニット生地が応力軽減パネルにおいて使用されてもよい。いくつかの実施形態では、弾道用品内の隣接するパネルの間で衝突の応力を軽減するために、隣接する複合パネルの間のギャップが気体（例えば空気）又は液体で充填され得る。
【００３７】
いくつかの実施形態では、応力軽減領域は、隣接する複合パネルの間に配置された１つ以上の硬化パネルを備える。この硬化パネルは、衝突される複合パネルの変形を低減することができ、及び／又は飛んでくる弾道発射物を単に減速するのではなく停止させることができる。本実施形態では、飛んでくる弾道発射物が硬化パネルに接触すると、当該発射物の力が軽減され得る。発射物が硬化パネルにぶつかると、発射物の力は、その進む方向に対して垂直な方向に分散される。中間硬化パネル（複数可）は、単一の複合層又は２つ以上の近接した複合層への応力を隔離するように、衝突の応力を吸収したり、その方向を変えたり、又はその他の方法でこれを軽減することができる。
【００３８】
硬化パネルは、発射物の衝突に対して亀裂又は粉砕を生じる脆い材料から成るものであってよい。この種類の脆いパネルは、発射物が物品を突き抜ける際に、当該発射物の力の伝播の方向を変え、及び／又はこれを吸収することができる。硬くて脆い材料は、衝突される複合層又はパネルの変形を軽減するのにも役立ち得る。例えば、硬化パネルは、炭化ホウ素や炭化ケイ素などのセラミック材料から成るものであってよい。硬化パネルは、酸化アルミニウム、ケイ酸塩、これらの混合物など、その他の材料から作られてもよい。
【００３９】
一実施形態では、硬化パネルは、装甲貫通発射物の有効性を低減するために、最初に発射物により衝突される弾道用品の最外面に設けられ得る。いくつかの装甲貫通発射物は、ドリルビットの形状に形成されるとともに発射物を回転させるように構成されたバレルを通して発射されることにより機能する。これにより、発射物が弾道材料を切削して貫通するのに役立つ回転ドリル式の動きで発射物が弾道材料にぶつかることになる。しかしながら、物品上の硬化外側パネル、例えばセラミックパネルや外側パネルの硬化外側複合層は、装甲貫通発射物の先端を削り取り又は破壊することにより、当該発射物が後続の層及び／又はパネルをドリル式に貫通する能力を低減することができる。
【００４０】
別の実施形態では、耐貫通性物品は、複合パネルの背面（すなわち、衝突面と反対側の面）上に硬化複合層を備え得る。これにより、物品の最後の複合層の変形が軽減され得るとともに、発射物が耐貫通性物品を飛び出る際に発射物の残った運動力も拡散され得る。
【００４１】
本明細書に記載の耐貫通性物品は、代替構成において、応力軽減パネルとともに複数の複合パネルを有し得る。複数の複合パネル中の各複合層は、同じ基材及び結合粒子を備えてもよく、異なる基材及び／又は結合粒子を備えてもよい。複数の複合パネルは、互いに等しい厚さを有してもよく、互いに異なる厚さを有してもよい。複数層パネルの耐貫通性物品は、衝突する発射物の衝突スピードを所望の速度まで低減するために必要な任意の数の複合パネルを含み得る。
【００４２】
〔パネル内応力軽減〕
以下でより詳細に説明されるように、複合材料の各パネルは、織物、層状繊維、又は撚り合わせた繊維から成る基材材料で作ることができ、この基材材料には、選択された金属、塩（ハロゲン化物が多い）、酸化物、水酸化物、又は金属水素化物が極性結合している。各実施形態はまた、パネル内に、複合材料密度の異なる領域により形成された応力軽減領域を含む。例えば、応力軽減領域は、パネル内の１つ以上の領域であって、複数層複合パネル内の他の領域とは異なる密度を有する生地の複合層を有する領域であり得る。一実施形態では、低い複合材密度を有するパネル内の領域は、衝突する発射物により生じるプレストレス力を低減することができる。
【００４３】
後述するように、複合パネル内の領域は、所定量だけ密度が異なり得る。パネルの１つの領域は、別の領域と比べて、１％、３％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、５０％、又はそれ以上に異なる密度であり得る。例えば、複数層パネルは、発射物による接触を受ける織物生地層の第１領域であって発射物を減速させるように比較的高密度である第１領域を有するように構築され得る。しかしながら、パネル内の生地層の第２領域は、全体的な弾道用品内で、発射物が隣接する領域又はパネルに対して加えるプレストレス力を低減するように、さらに幾分低い密度で作られ得る。一例として、８つの織物生地層を持つパネルは、４つの生地層から成る全体的に比較的高密度の第１領域を有し得る。その隣の４つの生地層から成る領域は、弾道用品内の他のパネルへの応力を軽減するように、比較的低密度を有し得る。
【００４４】
複合パネル内の領域の密度を変えるには様々な方法がある。例えば、繊維の表面に極性結合する金属、塩、酸化物、水酸化物、又は金属水素化物の充填密度を変化させるのが、最終的な織物生地層の密度を変えるための１つの方法である。一般に、高い充填密度の複雑な化合物を使用することによって、より密度の大きな繊維複合層が作成されることになる。一例として、充填密度が０．６ｇ／ｃｍのものを使用すると、比較的密度の高い複合層が作成され、充填密度が例えば０．２ｇ／ｃｍのものを使用すると、パネル内で比較的密度の低い複合材料が作成される。このように、充填密度が０．８ｇ／ｃｍ、０．７ｇ／ｃｍ、０．６ｇ／ｃｍ、又は０．５ｇ／ｃｍのものを使用して織物繊維を充填することにより、高密度複合層が作成され得る。低密度生地層は、充填密度が０．４ｇ／ｃｍ、０．３ｇ／ｃｍ、０．２ｇ／ｃｍ、又は０．１ｇ／ｃｍのものを使用することにより作成され得る。
【００４５】
パネルの複数層領域内の層の密度は、各層又は各領域に対して異なる織物生地材料を選ぶによっても決定され得る。加えて、様々な生地層に対する充填のために異なる金属、塩、酸化物、水酸化物、又は金属水素化物の各組成物を選択することによっても、パネル内の各層の密度を変えることができる。密度の変化は、基材又は基材組成物の織り方、織りパターン、又はフィラメントの幾何学的構造が異なる様々な生地を使用することによっても実現され得る。
【００４６】
従って、いくつかの実施形態では、複合パネルは、各層の織物生地を塩の充填密度が変化するように充填することにより生成される生地層領域を有し得る。例えば、パネルは、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の充填密度が０．６ｇ／ｃｃとなるように１つ以上の生地層を充填することにより生成される第１領域と、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物の密度が０．２ｇ／ｃｃとより低くなるように１つ以上の生地層を充填することにより生成される第２領域と、を有し得る。当然ながら、その他の密度で複合パネル領域を作成することも本発明の範囲内に想定されている。変形例では、パネル内にいくつかの異なる密度領域であって各領域が異なる密度と複合材料の層を有するものを有することができる。いくつかの実施形態では、パネルは、密度の変化する領域を２領域〜１０領域有してもよく、好ましくは密度の変化する領域を２領域〜６領域有してもよい。
【００４７】
例えば、一実施形態は、物品の各壁部内に２つの複合パネルを備える弾道用品であり得る。第１パネルは、１０枚の生地層を有することができ、最初の５枚の生地層は充填密度が０．６ｇ／ｃｍの塩を有して生成され、次の５つの生地層は充填密度が０．２ｇ／ｃｍの塩を有して生成される。第２パネルは、層の対がそれぞれ隣接する層の対とは異なる密度である２０層の生地を有し得る。このため、第２パネルは、層の対を１０対有することができ、これらの層の対は、充填密度がそれぞれ０．６ｇ／ｃｍ、０．５ｇ／ｃｍ、０．２ｇ／ｃｍ、０．３ｇ／ｃｍ、０．６ｇ／ｃｍ、０．３ｇ／ｃｍ、０．５ｇ／ｃｍ、０．６ｇ／ｃｍ、０．２ｇ／ｃｍ、０．６ｇ／ｃｍの塩を有して生成される。
【００４８】
各パネル内の複合材密度をその他の組合せとする場合も、本発明の範囲内に想定されている。従って、第１パネルは、各パネル内の最終的な複合材料の５、１０、１５、２０、又はそれ以上の異なる密度を有し得る。第１パネルに隣接して比較的低密度の応力軽減領域が配置されてよく、応力軽減領域に隣接して５、１０、１５、又は２０の異なる生地密度を有する第２パネルが配置され得る。代替的な実施形態では、第１パネル及び第２パネルは、互いに直接隣接し、密度の変化する２つのパネルの間に配置される分離応力軽減パネルは存在しない。
【００４９】
別の関連する実施形態は、単一パネルのみが物品の壁部を形成している弾道用品である。本実施形態では、パネルは、１０、２０、３０、又はそれ以上の織物生地層を有し得る。１つ以上の織物生地層の各領域は、異なる密度を有することができ、また、飛んでくる弾道発射物により生じる応力を軽減するように構成され得る。発射物が単一パネルに入射すると、当該発射物は、第１密度を有する１つ以上の層の第１領域を突き抜け、次いで比較的低密度を有する１つ以上の層の第２領域を突き抜け得る。弾道発射物が１つ以上の層の第２領域を突き抜けると、低密度領域は、パネル中のさらなる層に対する発射物のプレストレス力を軽減することにより応力を低減させることができる。
【００５０】
この単一パネルの実施形態では、パネルは、多数の異なる領域を有することができ、各領域が異なる密度を有する。各領域における密度は、異なる塩充填密度の複合層の生成により実現されたものであってよい。各領域における異なる密度はまた、織り方、織りパターン、フィラメントの幾何学的構造、又は基材組成物を変えた異なる生地材料を選ぶことにより実現されたものであってもよい。例えば、弾道パネル内で、織物生地の少なくとも１つの第１層は、第１フィラメント径を有することができ、織物生地の少なくとも１つの第２層は、これと異なる第２フィラメント径を有することができる。異なるフィラメント径を使用することにより、材料層は、密度の変化を有するように作成され得る。同様に、パネル内の各層は、生地の織り方が異なるパターンであってもよく、各織りパターンによって異なる密度の複合層が形成されてよい。いくつかの実施形態において、異なる織りパターンには、平織、綾織、サテン、バスケット、絡み織、模擬絡み織などが含まれ得る。
【００５１】
本実施形態の単一パネルは、単一の材料充填密度又は単一の材料組成を有するパネルに比べて、より高レベルの耐衝突性を提供するように設計され得る。いくつかの実施形態では、パネルは、複合材密度がより高い又はより低い代替層を有してもよい。いくつかの実施形態では、パネルは、層の第１領域が比較的高密度を有し、層の続くいくつかの領域で密度が徐々に低減し、層のさらに続くいくつかの領域では密度が徐々に増加するという、異なる密度領域から成る漸進的な層を有し得る。
【００５２】
いくつかの実施形態では、パネル内の異なる生地層において、異なる組成の化合物が繊維に結合し得るということを理解すべきである。例えば、パネル内の１つの領域は、金属塩の結合を有する生地層から成る物であり得る。別の領域は、繊維層に結合した異なる金属塩又は金属酸化物を有する者であってよい。他の領域は、さらに別の金属塩、水酸化物、又は金属水素化物化合物で充填された繊維を有してもよい。これにより、１組の層で他の層とは異なる組成を実現することができ、これら異なる組成は、複数層弾道パネル内で異なる密度を提供するように選択され得る。
【００５３】
いくつかの実施形態は、例えば隣接するパネルの間の応力伝播を妨げるのに必要とされる、又は物品全体の抗弾道性の有効性を増加させるのに必要とされる応力軽減パネルの厚さを低減するために、中間応力軽減領域を複合パネル内の複合層の密度変化と組み合わせることができる。
【００５４】
本発明の範囲内の物品は、パネル内に形成された応力軽減領域、を有することができ、異なるパネルの間に配置された応力軽減領域をさらに有することができるということを理解すべきである。
【００５５】
２．耐貫通性複合材の例の概説
本明細書に記載の耐貫通性層及び複合材用品は、基材の織られた又は撚り合わされた分極ストランド又は層状ストランドを備える基材材料から作製され得る。このような織られた又は撚り合わされた基材材料は、生地や布などの細長い又は連続した繊維、又は、ヤーン、ロープなどの織られず撚り合わされた繊維材料であって、繊維又は繊維のストランドがねじれられているか、若しくはヤーンやストランド織物のように揃った形態で形成されているものを組み込むか又は利用する。様々な又は異なる織りパターンをすることができ、好ましくは、異方性強度特性を有する２次元的な織り方と比較して多次元的な強度特性が得られる３次元的な織り方が使用され得る。また、基材は、繊維状基材に対してかみ合いパターン又は構造的パターンが形成されないような細かく分割された又は緩んだ繊維又はストランドとは対照的な、細長い及び／又は連続した繊維又はフィラメントを利用する。適切な材料には、基材繊維ストランドの針織層も含まれる。代わりに、３次元的な織り方で織られていない、細長く実質的に連続した繊維ストランドの層が使用されてもよい。連続した繊維の層は、好ましくは、複数の方向に基材強度を与えるように、異なる複数の軸に沿って位置する。また、このような非織物繊維の層は、織物繊維の層の間に位置し得る。
【００５６】
繊維ストランドが形成された基材材料としては、ガラス、ポリアミド、ポリエチレン、高弾性ポリエチレン、ポリフェニレン硫化物、炭素、又はグラファイトの繊維などが挙げられる。ガラス繊維は好ましい繊維材料である。織られたガラス繊維は比較的安価であり、織られたガラス繊維生地は、複合材を調製する際の取扱い及び処理が容易である。ガラス繊維は、Ｅ−ガラス及び／又はＳ−ガラスとすることができ、後者はより高い引張強度を有する。また、ガラス繊維生地は、多数の異なる織りパターンが入手可能であり、この点でもガラス繊維材料は複合材の良好な候補である。また、炭素及び／又はグラファイト繊維ストランドが使用されてもよい。ポリアミド材料又はナイロンポリマー繊維ストランドもまた有用であり、良好な機械的性質を有する。芳香族ポリアミド樹脂（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）及びＮｏｍｅｘ（登録商標）として市販されているアラミド樹脂繊維ストランド）もまた有用である。さらに別の有用な繊維ストランド材料は、ポリエチレン、Ｒｙｔｏｎ（登録商標）として市販されているポリフェニレン硫化物、又はＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）（ニュージャージー州のＭｏｒｒｉｓ  ＴｏｗｎｓｈｉｐのＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社）として市販されている高弾性ポリエチレンから成る。上記の材料のうち２つ以上の組合せが基材形成に使用されてもよく、各材料の特徴的性質の利点を活かすように具体的な層材料が選択され得る。基材材料は、好ましくは少なくとも約３０％、より好ましくは５０％以上で約９０％以下の開放容積を有する。
【００５７】
上記の基材材料の繊維及び繊維ストランドの表面は、分極したものであり得る。分極した繊維は、一般に、市販の生地、織物、その他の上述した形態の基材に存在している。そうでない場合は、繊維及びストランドの表面を分極させるように基材を処理してもよい。繊維の表面分極の要件、すなわち、製造業者により基材上に与えられているか、又は繊維が分極するように処理されているかは、一実施形態では、繊維上の塩の充填密度を開放基材容積（ｏｐｅｎ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｖｏｌｕｍｅ）の少なくとも約０．３グラム／ｃｃとすることでのに十分なものであるべきである。これにより、結合した金属塩は、基材の隣接する繊維及び／又は隣接するストランドに架橋を形成する。基材材料の極性（ｐｏｌａｌｉｔｙ）は、基材を塩の溶液に浸すかその他の方法で基材を塩の溶液で処理し、材料を乾燥させ、基材に極性結合した塩の重量を決定することにより、容易に決定され得る。あるいは、極性結合は、乾燥させた基材材料の試料を光学的に試験して、隣接する繊維及び／又はストランドの表面に対する塩の架橋の程度を観測することにより決定され得る。このような塩結合性決定の前にも、油や潤滑剤が表面上に存在するか否かを見るために基材を試験してもよい。油コート材料は、状況によって、基材繊維表面が金属塩又は水素化物とイオン性、極性結合を形成する能力に対して実質的に悪影響を及ぼす場合がある。表面の油が存在する場合、基材は、例えば、好ましくない潤滑剤を熱で飛ばし切るか又は蒸発させるのに十分な温度まで材料を加熱することにより、容易に処理され得る。また、油又は潤滑剤は、基材を溶媒で処理し、その後材料を適切に乾燥させて溶媒及び溶解した潤滑剤を除去することにより取り除かれてもよい。基材が水やアルコール、無機酸（例えば硫酸）などの極性液体で処理されてもよい。
【００５８】
基材は、表面極性を向上させるために材料を放電又は「コロナ」に曝すことにより、静電的に帯電させられ得る。このような処理により、放電領域内の酸素分子が基材材料中の分子の端に結合し、その結果、化学的に活性化された極性結合面が得られる。繰り返すが、いくつかの実施形態では、基材材料は、静電処理前には、実質的に油が存在しない状態とすべきである。
【００５９】
一実施形態では、含浸させたり、浸漬させたり、スプレーしたり、流したり、浸したり、又はその他の方法で金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物に対して基材表面を効果的に曝すことにより、金属塩、金属酸化物、水酸化物、又は金属水素化物などの１つ以上の粒子が、分極基材材料の表面に結合する。塩を基材に結合させる好ましい方法は、金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物を含む溶液、スラリー、若しくは懸濁液、又は混合物で材料を含浸させ、浸漬させ、又はスプレーし、その後乾燥、加熱、及び／又は真空引きにより溶媒又はキャリアを除去することによるものである。塩懸濁液、スラリー、若しくは溶液、又は液体−塩混合物を材料中へ材料を通してポンピングすることにより、基材に対する含浸が行われてもよい。液体キャリアが塩に対する溶媒である場合には、基材を含浸させるために塩の飽和溶液を使用することが好ましいことがある。しかしながら、場合によっては、例えば許容可能な充填密度に従う必要がある場合やそのように指示されている場合には、低濃度の塩が使用されてもよい。液体キャリアにおける塩の溶解度が現実的なものでない場合や溶解不可能である場合には、実質的に均質な分散液が使用され得る。静電的に帯電した基材が使用される場合、乾燥した塩又は水素化物の粒子を材料に吹き付け又はまぶすことにより、塩を結合させることができる。
【００６０】
上述のように、いくつかの実施形態では、塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物結晶構造を隣接する繊維及び／又はストランドの間に実質的に架橋させるためには、十分な量の金属塩、ハロゲン化物、酸化物、水酸化物、又は水素化物を基材上に結合させることが必要であり得る。ガラス、アラミド、又は炭素から成る基材については少なくとも約０．３グラム／ｃｃの開放基材容積、好ましくは少なくとも約０．４グラム／ｃｃ、最も好ましくは少なくとも約０．５グラム／ｃｃの開放基材容積とすることにより（ポリエチレン系織物についてはより小さくすることが多い（例えば０．２グラム／ｃｃ〜０．３グラム／ｃｃ））、十分な量の金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が提供される。これは、微細ポリエチレン系織物のいくつかを除くほとんどの材料について、処理されていない基材容積の約２５％〜約９５％、好ましくは処理されていない基材容積の約５０％〜約９０％である。上記の処理の後、金型又は型枠を使用して平坦な層その他の所望の大きさ及び形状が形成されるように、設備内で所定条件下、材料が乾燥される。乾燥した基材は、その形状を容易に保持する。一実施形態では、基材は、溶媒、キャリア流体その他の液体を実質的に取り除くために乾燥させられる。ただし、少量の流体、例えば１％〜２％以下の溶媒は、材料の強度を低下させることがなく、許容可能である。このような溶媒除去のための乾燥技術及び取扱い技術は、当業者には理解されよう。
【００６１】
基材に結合した金属塩（主にはハロゲン化物）、酸化物、又は水酸化物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、亜鉛、カドミウム、スズ、アルミニウム、上記の金属の二重金属塩、及び／又は金属塩のうち２つ以上の混合物である。上記金属の塩は、ハロゲン化物、亜硝酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、過塩素酸塩、硫酸塩、又は亜硫酸塩であってよい。好ましい塩としてはハロゲン化物が挙げられ、好ましい金属としてはストロンチウム、マグネシウム、マンガン、鉄、コバルト、カルシウム、バリウム、及びリチウムが挙げられる。上記の好ましい金属塩は、分子性結合／イオン価（イオン性）結合の比が約４０〜約２５０となる。上述の金属の水素化物もまた有用であり得る。一例が、その全体が参照により本明細書に組み込まれた米国特許第４５２３６３５号明細書及び米国特許第４６２３０１８号明細書に開示されている。
【００６２】
乾燥ステップ後、又は乾燥し静電的に帯電した基材に塩が結合している場合において、基材が事前に定寸されていないときは、当該材料は、所望の大きさ及び／又は形状の層を形成するように切断され、金属塩又は水素化物が結合した基材材料の各層又は複数の層が、実質的に水不透過性の組成物でコーティングすることにより封止される。このコーティングステップは、複合材を実質的に封止することにより金属塩又は水素化物が水分、蒸気、外気などにより水和する（これにより材料強度の劣化がもたらされ得る）のを妨げるように、所定条件下又は所定時間内に実行されるべきである。このコーティングを実行するタイミング及び条件は、基材に結合した具体的な塩にある程度依存するであろう。例えば、ハロゲン化カルシウム、特に塩化カルシウム及び臭化カルシウムは、大気条件に曝されると水を急速に吸収するので、塩の液状化がもたらされ、及び／又は塩の結合及び製品との構造的一体性が失われる。実質的に水不透過性のコーティング組成物としては、エポキシ樹脂、フェノール性樹脂、ネオプレン、ＰＢＣやＰＢＣビニルアセテート、ビニルブチラールコポリマーといったビニルポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンやポリテトラフルオロエチレン、ＦＥＰフッ素樹脂、ポリフッ化ビニリデンといったフッ素樹脂、塩素化ゴム、アルミニウムコーティング及び亜鉛コーティングといった金属フィルムなどが挙げられる。上記のリストは例示であり、網羅的なものとして記載されたものではない。繰り返すが、基材の個々の層及び／又は複数の層に対してコーティングが付与されてよく、複数の基材層の積層体の露出した外側表面に対してコーティングが付与されてもよい。
【００６３】
ラミネートなどの上述のコーティングされた基材複合材の、パネルその他の形態及び凹状や凸状、ラウンド形状などの幾何学的形状は、上述の複合材との組合せで所望の又は必要な性能特性をさらに実現するために想定される所望の弾道保護性能に応じて、所望の厚さに形成される。例えば、このような塩が結合した織物基材から成る有用なパネル又はラミネートは、１インチの厚さにつき１０層〜５０層を備え得る。このようなパネル又はラミネートは、装甲及び発射物に対する保護を提供するために、車両のドア、側面、底部、又は上部に設置され得る。また、パネルは、多くの種類の軍需品その他の弾薬や燃料、ミサイルなどの貴重かつ／又は壊れやすい材料、及び人員を保護するために、ケース、シリンダー、箱、又は容器の形態で組み立てられ得る。ラミネートは、鋼又は炭素繊維複合材やアラミド複合材、金属合金など他の耐弾道性材料から成る層を含み得る。
【００６４】
上述の複合材は、起伏のある形状及び円筒形状を有する物品へと容易に成形され得る。具体的な例としては、ヘルメット、ヘルメットパネル又はヘルメット構成要素、ベスト、ベストパネル、また、車両保護パネル、車両本体の構成要素、ロケット又はミサイルのハウジング、ＮＬＯＳ（ｎｏｎ−ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｓｉｇｈｔ：非直接照準）システムを含むロケット又はミサイルの収容ユニットなどが挙げられる。このようなハウジング及び収容ユニットは、ロケット又はミサイルを収容及び保護し、ミサイル又はロケットを貯蔵及び／又は発射するために使用され、また、本明細書に記載の複合材を使用して銃弾又は爆弾の破片などの外的物体から収容物を保護するように構築され得る。様々な大きさ及び形状のベストパネルが、既存の又は伝統的な軍事用ベスト又はその裏地に配置されたポケットに入れられるように形成され得る。このようなパネルをより伝統的な防弾ベストと組み合わせて使用すると、各個人に対して多様な大きさを収容できる、より軽量かつ柔軟でより容易に順応可能なベストを得ることができる。同様に、一実施形態は、伝統的なヘルメットのための裏張りとして内部にフィットするような輪郭とされたヘルメットパネルである。別の実施形態では、保護複合パネルは、柔軟かつ／又は弾力性のあるヘルメットカバーや網などで、ヘルメットの外側に固定される。別の実施形態では、ヘルメットは、銃弾又は爆弾の破片から着用者を保護するために、本明細書に記載されるような１つ以上の輪郭付けられ又は成形された複合材を含み得る。
【００６５】
耐貫通性車両装甲のために、多数の様々な大きさ及び形状の保護パネルが、床、ドア、側部、及び上部の各パネル、並びに緩衝装置、気体タンク、エンジン・車輪保護具、ボンネットなどの形状に輪郭付けられた車両本体の構成要素を含む複合材で形成され得る。本明細書で使用される場合、「車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）」との語は、自動車、タンク、トラック、ヘリコプター、航空機などの様々な機械を含む。このため、耐貫通性車両装甲は、搭乗者又は任意の種類の車両の重要な部分を保護するために使用され得る。
【００６６】
上述の複合物品は、他の様々な形状及び大きさの耐弾道性・耐貫通性パネルと組み合わせられてよい。例えば、上述の複合材は、鋼、アラミド樹脂、炭素繊維複合材、炭化ホウ素、その他の当業者に知られた耐貫通性材料などの材料から成る１つ以上の層又はパネルと対にされてもよい。これは、所望の耐貫通性物品の装甲条件に応じて、上述の材料を２つ以上使用することも含む。
【００６７】
例として、開放基材容積の０．５グラム／ｃｃの塩濃度で、上述の工程に従い、塩化ストロンチウムが結合した、織られたガラス繊維基材を形成した。基材の層をエポキシ樹脂でコーティングし、１２．５インチ×１２．５インチ×０．５インチ厚のパネルとして形成した。パネルの重量は４．７１ポンドであり、炭素鋼の密度の２２％と比較して、その材料密度は０．０６ポンド／立方インチであった。９ｍｍ・１２４グレイン・ＦＭＧ銃弾（９ｇ・ＰＭＣストック数、フルメタルジャケット）を発射する軍事用バレッタガンから発射された銃弾は、２０ヤードのところで、パネルを完全には貫通しなかった。
【００６８】
３．抗弾道用品の例の概説
図１Ａは、本明細書に記載される抗弾道用品を備える壁部２０を有する、発射物耐性を持つエンクロージャ１０の一例を図示する。図示されるように、壁部２０は、３つのパネル、すなわち、第１複合パネル２５、第２複合パネル３０、及び外部複合パネル２５と内部複合パネル３０との間に配置された応力軽減パネル２８を含み得る。エンクロージャ１０は、例えば船舶や航空機の機内の部屋として設備又は人員を保護するために使用することができ、保存容器又は輸送容器とすることもできる。場合によっては、エンクロージャ１０のサイズが大きいことにより、本明細書に記載される軽量のパネル状の耐貫通性複合材は、車両上又は車両内でエンクロージャ１０の使用することにより課され得る重量制限に従いつつ弾道保護を実現するのに有益であり得る。
【００６９】
図１Ｂは、図１Ａのエンクロージャの壁部の一実施形態の断面図を図示する。図示されるように、壁部２０は、上述の３つのパネル、すなわち、第１複合パネル２５、第２複合パネル３０、及び複合パネル２５、３０の間に配置された応力軽減パネル２８を含み得る。別の実施形態では、壁部２０は、より多くの複合パネル及び中間応力軽減パネルを含み得る。複合パネル２５、３０は、１つ以上の耐貫通性織物複合材の層（例えば上述のもの）を含みうる。パネルの各層は、用途に応じて、互いに、また他のパネルの層に対して、同じ組成を有してもよく、異なる組成を有してもよい。
【００７０】
応力軽減パネル２８は、複合パネル２５、３０及び応力軽減パネル２８の混合積層体の重量が、複合パネルのみを含む積層体の重量よりも軽くなるように、軽量材料を備え得る。いくつかの実施例では、応力軽減パネル２８は、圧縮性材料及び／又は延性材料を含む。例えば、１つの適切な材料としては、発泡材料、例えばオープンセル発泡材料／網状発泡材料などがあり得る。
【００７１】
別の実施例では、応力軽減パネル２８は、近接した複合パネルの間のギャップを形成するように構成された、フレーム、スペーシンググリッド若しくはマトリックス、又は軽量の３Ｄスペーシングニット生地とすることができる。例えば、フレームは、近接した複合パネルの間に所望のスペーシングギャップを維持するように、少なくとも複合パネルのエッジ周辺で延在することができる。複合パネルの間のギャップは、いくつかの実施形態では、気体（例えば空気）又は液体で充填され得る。
【００７２】
別の実施例では、応力軽減パネル２８は、発射物が進む方向へ伝播する力／応力の方向を変え、及び／若しくはこれを吸収するために、又は衝突される複合パネルの変形を軽減するために、発射物の衝突スピードで亀裂を生じるか粉砕される硬くて脆い材料を備え得る。
【００７３】
図示されるように、各複合パネル２８、３０は、厚さｂを有することができ、応力軽減パネル２８は、厚さａを有することができ、全厚ｃは、３つのパネル２５、２８、３０すべてが１つに積層されたものを表す。いくつかの実施例では、複合パネル２８、３０は、互いに異なる厚さを有し得る。複合パネル２８、３０のいくつかの例では、０．２インチ〜１．０インチの厚さを有し得る。一例では、応力軽減パネル２８と２つの複合パネル２５、３０及び応力軽減パネル２８の全厚との比率ａ：ｃの望ましい値は１：１０〜１：２であり得る。別の例では、応力軽減パネル２８の厚さは、複数パネル複合弾道用品の全厚さｃの１０％〜５０％である。当然ながら、各実施形態が２つの保護パネルの間に配置された単一の応力軽減パネルを有するもののみに限定されないことは理解すべきである。例えば、耐貫通性物品は、３枚、４枚、５枚、６枚、７枚、又はそれ以上の数の保護パネルを含むことができ、各保護パネルの間に応力軽減パネルが配置される。
【００７４】
別の実施形態では、エンクロージャ１０の複合パネル２５、３０は、図４について以下でより詳細に説明するように、密度が変化する領域を有し得る。このような実施形態では、応力軽減パネル２８は、層の密度変化の応力軽減能力により、厚さが小さくてもよく、省略されてもよい。あるいは、応力軽減パネル２８は、複合パネル２５、３０内の層の密度変化を有しながら、上記の幅であってもよい。
【００７５】
従って、エンクロージャ１０は、接近する発射物の衝突速度を、同じ厚さで応力軽減パネルを有しないエンクロージャよりも効果的に停止させるか又は少なくとも低減することができる。例えば、いくつかの実施例では、壁部２０は、衝突速度約８、３００ｆｔ／ｓで進む衝突発射物のスピードを約半分低減するように、十分な複合パネル及び中間応力軽減パネルを有して構成され得る。耐貫通性複合パネル及び複合パネルの間に配置され応力軽減パネルの両方を有する抗弾道用品を含む壁部２０を備えるエンクロージャ１０は、複合パネルのみを有する複数層パネルの耐貫通性物品の重量の一部のみで、より少ない複合パネルを使用して、このような減速を実現することができる。
【００７６】
図２Ａは、圧縮性応力軽減パネル２１０とともに積層された耐貫通性複合物品２００Ａに衝突する発射物２３０の一実施形態の断面の模式図を示す。示されるように、圧縮性応力軽減パネル２１０は、第１耐貫通性複合パネル２０５と第２耐貫通性複合パネル２１５との間に配置される。各複合パネル２０５、２１５は、それぞれ複数の複合層２０６、２１６から成る。パネル２０５が３つの層２０６を有するものとして図示され、パネル２１５が３つの層２１６を有するものとして図示されているが、これらのパネルは、より多くの層又はより少ない層を有してもよく、互いに異なる数の層を有してもよい。いくつかの実施形態では、パネル層２０５、２１５は、互いに異なる密度を有し得る。耐貫通性複合パネル２０５、２１５は、上述の複合材、例えば複数層の分極弾道繊維の織物生地であって金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が分極弾道繊維に極性結合しているものを有する複合材を備え得る。
【００７７】
圧縮性応力軽減パネル２１０が１つだけ示されているが、いくつかの実施形態では、第１複合パネル２０５と第２複合パネル２１５との間の応力伝播を軽減するために複数の圧縮性応力軽減パネルを使用してもよい。
【００７８】
圧縮性応力軽減パネル２１０は、複合パネル２０５、２１５の間のギャップに対応する非圧縮幅ａ１を有する。しかしながら、発射物２３０が第１複合パネル２０５に衝突して（ここでは、「第１」は耐貫通性複合材２００Ａの衝突面側を指す）衝突部位２３５の周りの第１複合パネル２０５の一部分２２０を変形させると、圧縮性応力軽減パネル２１０は、第１複合パネル２０５の変形に起因して発射物の進む方向に圧縮された幅ａ２を有することになる。この圧縮された幅ａ２は、第１複合パネル２０５の変形を隔離するのに十分なものであるので、第２複合パネル２１５は、第１複合パネル２０５の変形２２０によって弱化されず、このため耐貫通性能を保持する。
【００７９】
理解されるように、もし第１複合パネル２０５及び第２複合パネル２１５が応力軽減パネル２１０なしで互いに直接隣接していたとすると、第１複合パネル２０５の変形２２０は、第２複合パネル２１５を圧迫して変形させ、これにより、発射物２３０が第２複合パネル２１５に衝突する前に第２複合パネル２１５を弱化させる（例えば、複合結晶のかみ合いを弱化させる）。従って、応力軽減パネル２１０は、第１パネル２０５の変形を隔離する（又は実質的に隔離する）ことにより、発射物の衝突の前に第２パネル２１５にプレストレスが加わるのを回避する（又は実質的に回避する）ように機能する。
【００８０】
図２Ｂは、力分散応力軽減パネル２４０とともに積層された耐貫通性複合材２００Ｂに発射物２６０が衝突する一実施形態の断面の模式図を図示する。示されているように、力分散応力軽減パネル２４０は、第１耐貫通性複合パネル２６５と第２耐貫通性複合パネル２６８との間に配置され、複合パネル２６５、２６８の各々は、複数の層２６６、２６９を備える。パネル２６５が３つの層２６６を有するものとして図示され、パネル２６８が３つの層２６９を有するものとして図示されているが、これらのパネルは、より多くの層又はより少ない層を有してもよく、互いに異なる数の層を有してもよい。いくつかの実施形態では、パネル層２６５、２６８は、互いに異なる密度を有し得る。力分散応力軽減パネル２４０は、いくつかの実施形態において、複合パネル２６８への応力伝播を実質的に軽減するために、衝撃を受けた際に変形するというよりむしろ粉砕されるように構成された脆い材料を備える。例えば、力分散応力軽減パネル２４０は、発射物の進む方向における発射物の運動力の方向を変え、及び／若しくはこれを吸収することができ、又は複合パネル２６８の変形を軽減する。いくつかの例では、力分散応力軽減パネル２４０は、炭化ホウ素や炭化ケイ素などのセラミックとすることができる。
【００８１】
発射物２６０が衝突部位２７０で第１複合パネル２６５に衝突すると、力分散応力軽減パネル２４０は、衝突による力を横方向（すなわち、発射物の進む方向に直交する方法）へ分散させる代わりに、第１パネル２６５の変形に対して抵抗することができ、これにより、力を領域２５０にわたって拡散させることができる。この結果、力分散応力軽減パネル２４０に亀裂２４５が形成され得る。このようにして、力分散応力軽減パネル２４０は、第１複合パネル２６５から第２複合パネル２６８への応力伝播を軽減することができる。
【００８２】
別の実施形態では、衝突時に粉砕されるように構成された材料を備える代わりに、応力軽減パネルは、第１パネルの変形により生じる力を液体の表面積の一部又は全部にわたって分散させることにより第１複合パネルから第２複合パネルへの応力伝播を軽減する、非圧縮性液体を備え得る。いくつかの実施形態では、耐貫通性複合物品２００Ａ、２００Ｂは、防水性を有するように封止され得る。例えば、耐貫通性複合物品２００Ａ、２００Ｂは、ホイル、ラップ、コーティング、若しくは包み箱の形状の防水材料、又はエポキシ、プラスチック、若しくは金属を含む防水材料の内部で封止され得る。
【００８３】
図３Ａ〜図３Ｃは、複数パネル耐貫通性物品のための様々な実施形態のパネル構成の例３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃを図示する。図３Ａ〜図３Ｃでは、耐貫通性複合パネル３１０、４１０、５１０は、上述の組成物のうち任意のものとすることができ、例えば分極弾道繊維の織物生地の複数の層３１１、４１１、５１１であって金属塩、酸化物、水酸化物、又は水素化物が分極弾道繊維に極性結合しているものを有することができる。いくつかの実施形態においては、パネル３１０、４１０、５１０内の層３１１、４１１、５１１では、密度が変化し得る。
【００８４】
図３Ａ〜図３Ｃの応力軽減パネルは、上述のような任意の種類の応力軽減パネルとすることができ、例えば、圧縮性パネル、脆いパネル、空隙、フレーム、マトリックス、その他のギャップ形成構造、又は液体パネルである。いくつかの実施形態では、応力軽減パネル３０５、４０５、５０５は、上述の応力軽減パネルの組合せとすることができる。例えば、応力軽減パネル３０５、４０５、５０５は、飛んできた発射物の第１複合パネルとの衝突後の衝突の応力を吸収するように位置する力分散パネルと、力分散パネルとその隣の複合パネルとの間に配置されて当該隣の複合パネルを力分散パネルの応力による亀裂から守る圧縮性パネルと、の両方を含み得る。応力軽減パネルの別の例は、力分散パネル及び圧縮性パネルの両方を含むことができ、圧縮性パネルは、最初に衝突される複合パネルに隣接して位置し、力分散パネルは、圧縮性パネルとその隣の複合パネルとの間に位置し、第１複合パネルの過剰な変形により当該隣の複合パネルにプレストレスが加わることを妨げる。
【００８５】
いくつかの実施形態では、耐貫通性複合材３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃは、防水性を有するように封止され得る。例えば、耐貫通性複合材３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃは、ホイル、ラップ、コーティング、若しくは包み箱の形状の防水材料、又はエポキシ、プラスチック、若しくは金属を含む防水材料の内部で封止され得る。
【００８６】
図３Ａは、複合層３１１から成る３つの耐貫通性複合パネル３１０を有するとともに複合パネル３１０の間に配置された応力軽減パネル３０５を有する、混合パネル耐貫通性複合物品３００Ａのためのパネル構成の一例を図示する。別の実施形態では、耐貫通性複合パネル３１０の数は、耐貫通性複合物品３００Ａの所望の発射物衝突速度低減特性を実現するように、対応する中間応力軽減パネル３０５を有しながら、必要に応じてより多くても少なくてもよい。示されているように、耐貫通性複合物品３００Ａは、最初に発射物３１５により衝突される衝突面３２０と、耐貫通性複合物品３００Ａの配置により保護される人又は設備に近接する反対側の面３２５と、を有する。中間応力軽減パネル３０５により、混合パネル耐貫通性複合物品３００Ａは、直接隣接する複合パネルを対応する数だけ含む物品に比べて、発射物３１５の衝突速度をより低減することができる。応力軽減パネル３０５に軽量材料が選択された場合、混合パネル耐貫通性複合物品３００Ａは、同様の耐貫通性能を発揮する、直接隣接する複合パネルを有する複合材のみの物品に比べて軽量であり得る。
【００８７】
図３Ｂは、図３Ａのパネル構成の変形例である耐貫通性複合物品３００Ｂを図示する。耐貫通性複合物品３００Ｂは、複合層４１１から成る３つの耐貫通性複合パネル４１０を有し、複合パネル４１０の間には応力軽減パネル４０５が配置され、耐貫通性複合物品３００Ｂの反対側の面４２５には硬化パネル４３０が配置されている。図示された構成は、例示の目的で提供される、図示されたものとは別の実施形態では、耐貫通性複合パネル４１０の数は、対応する中間応力軽減パネル４０５を有しながら、所望の発射物衝突速度低減を実現するために必要に応じて、より多くても少なくてもよい。硬化パネル４３０は、複合パネル４１０及び応力軽減パネル４０５を通過したことにより発射物４１５が十分に減速された後、発射物４１５を停止させるために、セラミック、金属、その他の適切に硬質な材料を備え得る。
【００８８】
反対側の面４２５に硬化パネル４３０を有する耐貫通性複合物品３００Ｂは、いくつかの例では、ウェアラブル装甲その他の、発射物を減速させるのに留まらずこれを停止されるのが望ましい抗弾道の目的に適するものであり得る。図示されていないが、いくつかのウェアラブルな実施形態では、耐貫通性複合物品３００Ｂは、硬化パネル４３０に衝突する発射物４１５の力から使用者を守るために、硬化パネル４３０と使用者の身体との間に力吸収パネルをさらに含んでもよい。
【００８９】
硬化パネル４３０は、分離した構造として示されているが、いくつかの実施形態では、例えばパネル４１０の反対側の面４２５における層４１１のうちの１つ又は複数の硬化織物層として、隣接する複合パネル４１０に一体化され得る。
【００９０】
図３Ｃは、図３Ａのパネル構成の変形例である耐貫通性複合物品３００Ｃを図示する。耐貫通性複合物品３００Ｃは、層５１１を備える３つの耐貫通性複合パネル５１０を有し、複合パネル５１０の間には応力軽減パネル５０５が配置され、耐貫通性複合物品３００Ｃの衝突面５２０には硬化パネル５３５が配置されている。図示された構成は、例示の目的で提供される、図示されたものとは別の実施形態では、耐貫通性複合パネル５１０の数は、対応する中間応力軽減パネル５０５を有しながら、所望の発射物衝突速度低減を実現するために必要に応じて、より多くても少なくてもよい。硬化パネル５３５は、いくつかの装甲貫通発射物のドリルビットを折り取るために、セラミック、金属、その他の適切に硬質な材料を備え得る。従って、衝突面５２０に硬化パネル５３５を有する耐貫通性複合物品３００Ｃは、いくつかの例では、複合パネル５１０への貫入前にドリルビットが折り取られなければ複合パネル５１０を貫通して断裂させるおそれのある装甲貫通発射物に抵抗するために適切なものであり得る。
【００９１】
硬化パネル５３５は、分離した構造として示されているが、いくつかの実施形態では、例えばパネル５１０の反対側の面５２０における層５１１のうち１つ又は複数の硬化織物層として、隣接する複合層５１０に一体化され得る。
【００９２】
図４は、密度が変化する層を含む複合パネル６１０、６２０及び応力軽減パネル６０５を有する複数層パネルの複合物品６００の一実施形態を図示する。応力軽減パネル６０５は、上述の応力軽減パネルのうち任意のもの、例えば圧縮性材料や脆い材料、ギャップなどであってよい。
【００９３】
図示されるように、外側第１パネル６１０は、３つの密度領域、すなわち、高密度を有する第１領域６１１、中密度を有する第２領域６１２、及び低密度を有する第３領域６１３を含む。例えば、第１領域６１１は、塩充填密度０．６ｇ／ｃｍで形成され得る。第２領域６１２は、塩充填密度０．４ｇ／ｃｍで形成され得る。第３領域６１３は、応力軽減領域として働くことができ、塩充填密度０．２ｇ／ｃｍで形成され得る。各領域６１１、６１２、６１３は、１つ以上の複合層又は織物生地を含み得る。同様に、内側の第２パネル６２０は、３つの充填密度領域、すなわち、高密度を有する第１領域６２１、中密度を有する第２領域６２２、及び低密度を有する第３領域６２３を含む。単純化するために、各領域６１１、６１２、６１３、６２１、６２２、６２３は、単一層として図示されているが、各領域は、１つ以上の複合層を含んでもよい。パネル６１０、６２０の複合層は、基材及び上述の結合材料のうち任意のものから成るものとすることができる。３つの密度領域が示されているが、パネル６１０、６２０の別の実施形態は、２つ若しくは４つ、又はそれより多くの異なる密度領域を有してもよい。密度領域は、図示されるように、高密度から低密度へ配置され得るが、２つ以上の異なる密度領域の繰り返しパターンで配置されてもよい。
【００９４】
いくつかの実施形態では、高密度領域６１１は、物品６００の衝突面に位置し得る。弾道発射物がパネル６１０の高密度領域６１１に接触すると、当該発射物は、領域６１１内の当該領域又は第１層を変形させ得る。この変形は、衝撃波をもたらしたり、衝突された層を貫通したりして、パネル６１０の隣接する領域６１２、６１３の層に衝撃を与える。これらの比較的低密度の領域６１２、６１３は、第２パネル６２０に到達する前に衝撃波又は破片を放散させ得る。
【００９５】
物品６００は、応力軽減パネル６０５を有するように図示されているが、いくつかの実施形態では、物品６００において、応力軽減パネル６０５全体が省略されてもよい。このため、本実施形態では、異なる密度を有する各パネルが互いに隣接して配置され、各パネル内の密度の低い領域は、その密度の低さにより、応力軽減層として働く。別の実施形態では、応力軽減パネル６０５が含まれ得るが、均質な密度の複合パネルを有する物品と比較すると比較的小さな厚さを有することができる。
【００９６】
一実施形態では、弾道用品は、各パネルが高密度の第１領域及び密度の低い応力軽減第２領域を有する複数のパネルで構成される。本実施形態では、パネルが互いに直接隣接して配置され、各パネル内の密度の低い第２領域は、応力軽減領域として働き、発射物が各パネルを突き抜ける際に発射物のプレストレスを加える力を低減する。
【００９７】
別の実施形態では、物品６００全体が、上述のようにパネル内で複合材の密度が変化する生地領域を含む単一パネルから形成される。
【００９８】
４．その他の実施形態
本明細書では主にエンクロージャという文脈で説明しているが、上述の混合複数層パネル耐貫通性複合物品は、その他の様々な状況でも利用可能であることが理解されよう。耐貫通性複合物品はまた、ウェアラブルな防弾チョッキ又は車両装甲として（例えばヘリコプターの底部を覆う保護層として）利用され得る。
【００９９】
５．専門用語
特定の態様、実施形態、又は例に関連付けて説明された特徴、材料、特性、又は群は、別段の記載がない限り、本明細書で説明されたもの以外の任意の態様、実施形態、又は例に対しても適用可能であると理解されよう。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む）において開示された全特徴、及び／又は同様に開示された任意の方法又はプロセスの全ステップは、このような特徴及び／又はステップの少なくとも一部が互いに排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。本願に係る保護は、前述の任意の実施形態の詳細に限定されるものではない。本願に係る保護は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む）において開示された特徴のうち任意の新規なもの若しくは任意の新規な組合せ、又は同様に開示された任意の方法若しくはプロセスのステップのうち任意の新規なもの若しくは任意の新規な組合せに及ぶ。
【０１００】
特定の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、単に例示のために提供されたものであり、保護範囲を限定することを想定したものではない。実際、本明細書に記載の新規な方法及びシステムは、その他の様々な形で具現化され得る。さらに、本明細書に記載の方法及びシステムの形で様々な省略、置換、及び変更が可能である。当業者であれば、いくつかの実施形態において、図示及び／又は開示されたプロセスに取り込まれる実際のステップは、図に示されたものと異なってもよいということを理解するであろう。実施形態に応じて、上述のステップのうち特定のものが省かれてよく、別のステップが追加されてもよい。さらに、上記の具体的な実施形態の特徴及び特性が様々に組み合わされることにより、本開示の範囲に含まれるさらなる実施形態が実現されてよい。
【０１０１】
本開示は、特定の実施形態、例、及び応用例を含むが、当業者であれば、本開示は、具体的に開示された実施形態を超えて、他の代替的な実施形態及び／又はその使用、並びに自明な修正例及びその均等例（本明細書に記載された全特徴及び全利点を提供するものではない実施形態も含む）に及ぶことを理解するであろう。従って、本開示の範囲は、本明細書における好ましい実施形態の具体的な開示により限定されることは想定されておらず、現在および将来の特許請求の範囲の記載により規定され得るものである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  エンクロージャ
２０  壁部
２５  第１複合パネル
２８  応力軽減パネル
３０  第２複合パネル
２００Ａ  耐貫通性複合物品
２００Ｂ  耐貫通性複合物品
２０５  第１複合パネル
２１０  応力軽減パネル
２１５  第２複合パネル
２４０  力分散応力軽減パネル
２６５  第１複合パネル
２６８  第２複合パネル
３００Ａ  耐貫通性複合物品
３００Ｂ  耐貫通性複合物品
３００Ｃ  耐貫通性複合物品
３０５  応力軽減パネル
３１０  耐貫通性複合パネル
４０５  応力軽減パネル
４１０  耐貫通性複合パネル
４３０  硬化パネル
５０５  応力軽減パネル
５１０  耐貫通性複合パネル
５３５  硬化パネル
６００  複合物品
６０５  応力軽減パネル
６１０  第１パネル
６１１  第１領域、高密度領域
６１２  第２領域、中密度領域
６１３  第３領域、低密度領域
６２０  第２パネル
６２１  第１領域、高密度領域
６２２  第２領域、中密度領域
６２３  第３領域、低密度領域
【図１Ａ】
2018523083.tif 000003
【図１Ｂ】
2018523083.tif 000004
【図２Ａ】
2018523083.tif 000005
【図２Ｂ】
2018523083.tif 000006
【図３Ａ】
2018523083.tif 000007
【図３Ｂ】
2018523083.tif 000008
【図３Ｃ】
2018523083.tif 000009
【図４】
2018523083.tif 000010
【国際調査報告】
2018523083.tif 000011
2018523083.tif 000012
2018523083.tif 000013