(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生地のパケット上に設置され、固体粒子で被覆された担体からなる突き刺し抵抗性材料において、前記の担体上のコーティングが、直径０．１〜３ｍｍを有する研磨粒子からなる固体粒子からなり、前記研磨粒子は、接着剤のフィルムにより担体上に設置されており、該接着剤は、ビチューメン接着剤であるか、またはポリウレタン含有接着剤であり、かつ生地のパケットが１．５ｍｍよりも厚いことを特徴とする、固体粒子で被覆された担体からなる突き刺し抵抗性材料。
【請求項２】
前記の研磨粒子が、直径０．３〜０．９ｍｍを有する、請求項１記載の材料。
【請求項３】
前記の研磨粒子が、モース硬度スケールで少なくとも８の硬度を有する、請求項１または２記載の材料。
【請求項４】
研磨粒子のための材料が、炭化ケイ素、炭化チタン、アルミナ、炭化タングステン、窒化チタンおよび窒化ケイ素からなる群から選択される、請求項１から３までのいずれか１項記載の材料。
【請求項５】
前記の接着剤が、硬化後に可とう性で弾性のフィルムを形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の材料。
【請求項６】
接着剤の第二のフィルムを、被覆した担体に適用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の材料。
【請求項７】
前記の担体が、アラミド生地またはナイロン生地から作られる、請求項１から６までのいずれか１項記載の材料。
【請求項８】
前記の担体が、前記の研磨粒子と前記の接着剤との間のより良好な結合を提供するために、潤滑剤および撥水物質のような補助物質を除去した繊維から製織されたアラミド生地からなる、請求項１から７までのいずれか１項記載の材料。
【請求項９】
被覆された担体は、実質的に生地のパケットに固定されずに存在し、生地のパケットは、１０層よりも多くのアラミド生地またはナイロン生地からなる、請求項１から８までのいずれか１項記載の材料。
【請求項１０】
被覆された担体が、生地のパケット上で、ナイフの突き刺しに対する保護を必要とする箇所で固定されずに存在している、請求項９記載の材料。
【請求項１１】
被覆された複数の担体が上下に重なって存在しており、かつ被覆された担体の全体が生地のパケット上に存在している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の材料。
【請求項１２】
生地のパケットを構成している層が、実質的に固定されずに上下に重なって存在している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の材料。
【請求項１３】
請求項１から８までのいずれか１項記載のとおりに接着剤を用いて担体上に設置された研磨粒子を含む担体からなる、請求項１から１２までのいずれか１項記載の材料を製造するために使用するべき、被覆された担体材料。
【請求項１４】
請求項１から１２までのいずれか１項記載の材料が、ポリエステルライニング材料中に包囲されている、突き刺しに対する保護のためのパッド。
【請求項１５】
特に突き刺し武器に対する保護を提供する防護服において、前記の衣料に請求項１から１２までのいずれか１項および請求項１４に記載の材料が設置されていることを特徴とする防護服。
【発明の詳細な説明】
本発明は、固体粒子で被覆され、生地のパケット上に設置された担体からなる突き刺し抵抗性材料に関する。本発明はさらに該材料と共に使用される被覆された担体材料、およびこのような突き刺し抵抗性材料から作られる衣料およびこのような衣料に収納する、本発明による材料を基礎としたパッドに関する。
国際特許出願ＷＯ９４／０９６５６号から、切断に耐えることができる材料が公知である。特に外科医により使用される手袋が前記の材料から作られている。外科医は手術を実施するために自分が使用しているナイフのスリップに対して、あるいは突出している折れた骨による負傷などに対して保護されなくてはならない。このような手袋のために使用される材料は、複数の層、特に外部層、内部層および中間層から構成されている。前記の層の間に研磨材料の粒子が設置されている。使用される粒子は最大０．１５ｍｍの直径を有する。この場合、この様な材料から作られている手袋を付けている外科医は、手袋により保護される以外に、自身の手の中の触覚を保持することもまた重要である。このことは、手袋が作られている材料が薄い場合にのみ可能であり、かつ前記の国際特許出願には、該材料の全体の厚さが最大１．５ｍｍであることが指示されいている。この種の手袋は、外科医が意図する作用をもたらすことができる。しかし本発明の対象は、ナイフでの強力な突き刺しに耐えることができる材料を提供することであり、従って本発明により目的とされる材料は警察官、兵士および類似の人員のための衣料に使用することができる。
国際特許出願ＷＯ９６／０３２７７号から、ナイフの突き刺しに対する保護および銃弾などの衝撃に対する保護を提供する材料が公知であり、このような材料は防弾チョッキに使用することができ、ナイフの突き刺しにも耐えることができる。該材料の芯はアラミドの担体をプラズマスパッタリングを用いてセラミックで被覆することにより得られる。従って最大１００μｍ（０．１ｍｍ以下）、有利には２０〜４０μｍの厚さを有するセラミックコーティングが、プラスチック材料の層に適用される。プラスチック材料の担体上のセラミックコーティングの存在は、衣料品を比較的堅くする。本発明の目的は、可とう性があり、かつ着やすいが、しかしそれにもかかわらずナイフの突き刺しに対して要求される抵抗性をもたらす衣料品を提供することである。
ＥＰ−Ａ−０４９９８１２号から、ナイフでの攻撃と同様に銃弾の衝撃に対して抵抗性がある衣料品が公知である。この場合、４〜１８ｍｍの直径を有するガラスまたはセラミック材料の粒子が担体上に設置されている。このような材料は、比較的重く、かつあまり可とう性がないが、銃弾による貫通の阻止において有効である。しかしナイフの突き刺しに対してはそれほど有効ではない。
ナイフの突き刺しに対して抵抗性があり、かつ着やすい材料を見いだすことを目標とした研究の結果、導入部に言及された通りの材料の開発されたが、これは担体上のコーティングが、直径０．１〜３ｍｍを有する研磨粒子からなり、かつ生地のパケットは１．５ｍｍよりも厚いことを特徴としている。
ＵＳ−Ａ−４，２９２，８８２号から、防弾チョッキを製造するための材料が公知である。該材料は複数の生地の層からなり、この場合、特に層Ｍは、セラミック粒子を含有している。前記の粒子は樹脂などにより生地に埋め込まれ、かつこれらは一緒に結合される。粒子間のあらゆる隙間は、より小さな粒子で充填される。さらに前記の粒子は、実質的に完全に結合樹脂材料により封入され、かつ種々の層は、多くの箇所で連続しており、従って積層品が得られる。前記のＵＳ特許の詳細な説明は、突き刺し武器による貫通を阻止する材料の操作に注意を払っていない。さらに該材料は堅く、かつ身につけるにはあまり可とう性がないので、着心地は満足のいくものではない。
本発明による材料は、突き刺し抵抗性の層として使用することができ、かつ特に軽量で、かつ３次元的に可とう性があり、かつ柔軟な層として使用することができるか、あるいは生地の土台となるパケットと組み合わせて使用することができる。該材料は、突き刺し武器および鋭利な、および／または先端の尖った物体、例えばナイフ、錐刀、斧、針などに対して、極めて高度に人体を保護する。従って警察官、看守またはその他の、治安に責任を負っている職員のための防護服が得られ、これらの人々は突き刺し武器に対してより良好な保護が得られる。前記のより良好な保護は、防護服の所望の着心地を提供することと組み合わせることができる。というのも該材料は可とう性であり、かつ柔軟であり、かつ軽量であるからである。より具体的には、これらの所望の特性は、従属請求項に規定された通りの材料の使用により得られる。
本発明の原理によれば、ナイフの先端および切断面は、突き刺し武器が研磨粒子と接触するときに損傷し、その後に土台となっている保護層、例えばアラミド生地のパケットが、損傷したナイフを遮るか、または速度を顕著に低下させることができるので、防護服の最終的な貫通の度合いは認容可能なものになる。前記の損傷は、接着剤を用いて担体上に設置された研磨粒子の存在により実現される。もう１つの利点は、保護の度合いが、保護層に当たるナイフの角度に依存しないという事実である。該保護層は、有利な配向を有していないので、衣料品を製造するために該材料をあらゆる可能な方向で使用することができ、かつ防護服を着る人物に合わせて切断することができることである。
本発明により、合成基布または担体に、接着剤のフィルムを用いて結合された直径０．１〜３ｍｍ、有利には０．３〜０．９ｍｍを有する微粒子状の研磨粒子から構成される材料を製造する。前記の被覆された担体材料の１層または２層を生地のパケット上に設置する。このようにして得られた材料は、突き刺し抵抗性を有する。接着剤は、研磨粒子をその上に散布する前に担体に適用する。次いで、担体を逆さまにするか、または叩いて、結合していない過剰の研磨粒子を除去し、かつ最終的に接着剤を硬化または乾燥させる。担体は、有利にはアラミド生地（９３０ｄＴｅｘヤーン、例えば質量２００ｇ／ｍ2を有するＴｗａｒｏｎ  ＣＴまたはＫｅｖｌａｒ１２９）である。生地のパケットは、有利には担体と同一のアラミド生地から製造される。
原則的に担体のために合成生地を使用することが可能である。しかし実験によれば、バリスティックナイロンまたはアラミド生地から作られる生地を使用することにより最良の結果が得られることが判明した。通常、アラミド繊維はオイルまたはその他の潤滑剤で部分的に被覆して製織を促進する。アラミド生地はしばしば撥水物質で処理される。というのも湿分はアラミドのバリスティック性能に不利な影響を与えるからである。本発明によれば、製織前にこれらの補助物質を除去し、かつ撥水処理を施していないアラミド生地を使用することが有利である。これにより、接着剤のフィルムとアラミド担体とのより良好な密着性に基づいて研磨粒子と担体生地との間の結合が改善される。
ＥＰ−Ａ−０４９９８１２号から、比較的大きな粒子が複合材料のバリスティック特性に有利な影響を与えることは公知である。弾丸、例えば銃弾は、前記の研磨粒子により損傷し、かつ破片になり、その結果として該銃弾はほとんど被害を与えない。しかし試験から、その周囲に可能な限りわずかな量の樹脂または接着剤が存在する比較的小さな研磨粒子が、突き刺し抵抗性をもたらすことが明らかになった。最後に特にモース硬度スケールで８以上の硬度を有する研磨粒子、例えば炭化ケイ素、炭化チタン、アルミナ、炭化タングステン、窒化チタン、窒化ケイ素、硬質ガラスまたはその他の材料を使用することが可能である。所望の特性は、特に粒径０．３〜０．９ｍｍを有する炭化ケイ素粒子を使用することにより得られる。研磨粒子の硬度は、突き刺し武器の硬度よりも高くなくてはならず、かつ研磨粒子は、突き刺し武器の鋭利な先端を、突き刺し武器の「衝撃」で鈍らせ、従って突き刺し武器の貫通力、および特に切断力を、防護服の土台となっている層（生地のパケット）が、ナイフを止め、かつ衝撃のエネルギーを吸収するほどまでに、極めて短い時間で低下させることを保証しなくてはならない。研磨粒子は突き刺し武器の衝撃の瞬間に担体から分離すること、あるいは前記の突き刺しの間に強制的に脇へ押しのけられることを防止しなくてはならない。このことは特に適切な接着系を用いて実現される。
接着剤のフィルムは、研磨粒子を突き刺しの間に適切な場所に保持し、かつ該粒子が移動するか、または脇へ押しのけられることを防止する働きをするので、これらはその「鈍化」作用を実施することができる。これに加えて、接着剤のフィルムは、研磨粒子が担体から分離することを防止する機能を果たす。従って前記の接着剤フィルムの組成は、研磨粒子と生地様の担体との両方の適切な結合が得られるようなものでなくてはならない。さらに接着剤のフィルムは、柔らかすぎたり、または緩衝性がありすぎてもいけない。一般に接着剤の熱硬化性フィルムの硬度と剛性は、相伴うものなので、研磨粒子をその上に散布する前に、接着剤のフィルムをできる限り薄く適用することを保証しなくてはならない。調査により、接着剤は、可とう性で、硬化後に弾性を有するフィルムにならなくてはいけない。この目的のために、特にポリウレタン含有接着剤またはビチューメン接着剤を首尾良く使用することができる。実地では、Ｕｉｔｈｏｏｒｎ（ＮＬ）のＣｉｎｄｕ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から商品名Ｃｉｎｄｕｃｏａｔで市販されている接着剤をこの目的のために使用することができる。この接着剤は、ビチューメンエマルジョンである。粒子がさらに移動することを防止するために、接着剤の第二のフィルムを、粒子で被覆した担体に適用することが有利な場合がある。このようにして被覆した担体を、単層または２層で生地のパケット上に配置する。原則的には被覆した担体は生地のパケット上で固定されずに存在している。衣料への適合を容易にし、かつ前記の衣料の内部への移動を防止するために、被覆した担体を、角の地点近くまたは端部に沿って生地のパケットに固定しても良い。原則として生地のパケット自体は、アラミド生地などの層からなり、これは上下に固定されることなく配置されている。前記の層が移動することを防止するために、生地のパケットを構成している層を、数カ所で結合させることもまた可能である。しかし、構造をできる限り固定しないで保持するためには、生地のパケットを構成している層を、できる限り少ない箇所で結合させることが有利である。生地のパケット全体およびその上に設置された担体を容易に衣料に適合させることを可能にするために、全体をライニング材料、特にポリエステルライニング材料からなるカバーで包囲することは有利である。
以下の実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
例１
ビチューメン接着剤を、９３０ｄＴｅｘ  Ｔｗａｒｏｎ  ＣＴヤーンから構成される重さ２００ｇ／ｍ2を有する担体生地にブラシを用いて適用する。該接着剤は、「Ｃｉｎｄｕｃｏａｔ」接着剤である（Ｕｉｔｈｏｏｒｎ（ＮＬ）のＣｉｎｄｕ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓからの市販品）。該接着剤を生地に１３０ｇ／ｍ2の量で適用する。接着剤で湿らせたフィルムに研磨粒子を散布する。この目的のために、粒径約０．４ｍｍを有する炭化ケイ素７５０ｇ／ｍ2を使用する。前記のような粒径は実地ではＦ４０という等級で公知である。該粒子はＯｒｋａｎｇｅｒ（ノルウェイ）のＯｒｋｌａ  Ｅｘｏｌｏｎ社から市販されている。７５０ｇ／ｍ2の量は、結合していない過剰の粒子を除去した後の接着剤のフィルム上に残った量である。過剰の炭化ケイ素粒子を除去した後、接着剤を室温で乾燥させる。約４．５時間後に該接着剤は十分に乾燥している。
こうして、被覆した担体が得られる。粒子が両面に適切に固定されるように、被覆した担体に第二の接着剤のフィルムを適用することが可能である。最後に、接着剤のフィルムを第一の製造工程で適用した接着剤の量の約半分の量で、できる限り薄く適用する。
例２
例１で得られた被覆した担体を、２４層のアラミド生地からなる生地のパケット上に配置する。被覆した担体は常に、生地のパケット上でナイフが担体と接触する前にまず研磨粒子に当たるように配置する。生地のパケット中のアラミド生地の種々の層は、例１で使用される担体材料と一致する。この上に存在する被覆した担体を有する生地のパケットは、ポリエステルライニング材料で包囲されているので、全体をより容易に取り扱うことが可能である。本発明による材料は、生地のパケットとその上に設置された被覆された担体からなり、従ってパッドとして容易に衣料品の中に入れることができる。
例３
例１を繰り返したが、その際にポリウレタン含有接着剤をビチューメン接着剤の代わりに使用する。ポリウレタン含有接着剤として、Ｓｉｋａｆｌｅｘ  ２２１を使用する。この接着剤は、ＭａａｒｓｓｅｎのＳｉｋａ  Ｂ．Ｖ．から市販されている。このポリウレタン接着剤を使用すると、被覆した担体に接着剤の第二のフィルムを適用する必要がなくなる。
例４
例２を繰り返したが、その際に本発明の材料は、担体上に存在する例１に記載の研磨粒子で被覆した２枚の担体を有する生地のパケットから構成され、その際前記の被覆した担体を上下に重ねて配置するので、第二の被覆担体の担体材料は、研磨粒子の第一の層の上に存在する。
試験
例２により得られた材料を試験した。最後に本発明による材料を粘土のブロックの上に置いた。立下り管を本発明による材料の上に置き、かつ重さ２．６ｋｇのナイフを１．８ｍの高さから立下り管を通して落下させた。これにより４６ジュールの衝撃エネルギーが生じる。該ナイフはＳｈｅｆｆｉｅｌｄ（ＵＫ）のＨ．Ｍ．Ｓｌａｔｅｒ社から製品Ｌ−１１３として市販されている。このナイフはまたＰＳＤＢに従ったＵＫ突き刺し抵抗性試験(UK stab-resistance test)において指定されている。試験の際に落下後に該ナイフは生地のパケットを貫通しておらず、かつ粘土に窪みを生じさせたのみである。従って粘土における明確なナイフの痕跡は観察することができなかった。