(57)【要約】  本発明は、複合材料は、少なくとも１つの布地と、熱可塑性重合樹脂と、を含み、布地の最大容積質量（空隙容積）の８０〜９５％が樹脂で充填される程度で、樹脂が布地に含浸される複合材料に関する。布地及び熱可塑性重合樹脂は、１つ又は２つの剥離層と組み合わされて、組み立て体を形成する。複数のこれらの組み立て体は、組み合わされてスタックを形成し、これは熱プレスに供され、熱プレスは、それぞれのサイクルの間の圧力解放を伴う少なくとも２つのサイクルにおいて実行される。
2016540952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの布地と、熱可塑性重合樹脂と、を含む複合材料であって、前記布地の最大容積質量（空隙容積）の８０〜９５％が前記樹脂で充填される程度で、前記樹脂は前記布地に含浸され非連続連続体を形成する、複合材料。
【請求項２】
複数の、請求項１に記載の複合材料を含む、弾道体、ナイフ、及びピックに対して耐性のある物品。
【請求項３】
（ｉ）順番に、剥離層と、熱可塑性樹脂層と、布地と、場合により、第２の剥離層と、
を含む組み立て体を与える工程と、
（ｉｉ）工程（ａ）の複数の組み立て体を組み合わせてスタックを形成する工程と、
（ｉｉｉ）工程（ｂ）からの前記スタックを熱プレスプロセスに供する工程であって、前記プロセスが、少なくとも２つのサイクルを含み、それぞれのサイクルが、
（ｉｖ）規定された温度と圧力の下で規定された期間の間、前記スタックを熱プレスする工程と、
（ｖ）規定された期間の間、前記スタックにおける圧力を解放する工程と、
を含む工程と、
（ｖｉ）前記スタックを冷却する工程と、
（ｖｉｉ）前記スタックから前記個々の組み立て体を取り除く工程と、
（ｖｉｉｉ）それぞれの組み立て体から前記剥離層を取り除き複合材料を残す工程と、を含み、
それぞれの熱プレスサイクルの期間、温度、及び圧力は、前記複合材料が最大容積質量（空隙容積）の８０〜９５％を前記樹脂で充填された前記布地を有するように規定される、複合材料を作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化された柔軟性のある軽量のエネルギー吸収材料、及びこれを作製する方法に関する。これらの材料は、ソフトアーマー（ｓｏｆｔ  ａｒｍｏｒ）、突き刺し、スパイク、及び皮下注射針防護システムなどの、個人防護装備の製造における有用性を有する。
【背景技術】
【０００２】
アラミド繊維は、幅広い種類の工業用途において使用される耐熱性の及び強固な合成繊維の部類である。アラミド繊維の１つの顕著な使用法は、耐弾道性ベストなどの、個人防護装備（ＰＰＥ）などの、弾道定格の防護服布地にある。
【０００３】
ＰＰＥにおける製織されたアラミド布地は、弾丸などの弾道体の脅威に対して良好な防護を与える一方で、ナイフ及びアイスピックなどの、鋭利で細い武器に対してより脆弱である。これは、繊維が武器の貫通点によって押し開かれることから、細い武器が布地を構成する繊維の間を通過することができるということによって説明されることができる。ナイフ及びスパイクの攻撃に対する防護を向上させる試みにおいて、防護布地は、ここでは一般的に、熱可塑性の又は熱硬化性の性質を有し得、攻撃の場合に繊維の相対運動を制限する、合成樹脂で強化される。繊維が樹脂によって適所に部分的に又は完全に固定されることから、繊維は細い武器によって押し開かれることができない。こうした技術は、例えば、国際公開第２００１／０３７６９１号パンフレットに記載されており、これは、その他の周知の防護材料より柔軟性がある防護材料を開示しており、この場合、柔軟性の増加が、使用された繊維の低いデニール数によって主として実現される。繊維の相対運動を制限して、このようにナイフ又は針の攻撃に対する良好な防護を実現するために、繊維は、支持材料の中に更に包埋される。
【０００４】
しかしながら、例えば、重合樹脂でパラ−アラミド布地などの防護材料の繊維を包埋する場合、包埋が互いに対して移動する繊維の能力を減少させることから、又、包埋によって生じる硬直化が常に存在する。例えば、包埋された布地が曲げられる場合、包埋されていない布地とは対照的に、初期形状に急速に回復することになる。従って、包埋されていない布地と比較した場合、包埋された布地はより硬く、並行して、包埋された布地から製造された個人防護装備（ＰＰＥ）は、より多くの不快さが生じるものとして認識されている。この認識は、ＰＰＥを着用するという意志の減少をもたらし、従って、よりしなやかな及び／又は柔軟なＰＰＥを与えることによって防止される必要がある。
【０００５】
繊維の包埋は、例えば、繊維に対しての熱可塑性又は熱硬化性樹脂シートの積層化、カレンダー加工、又は熱プレスによってなどの、周知の方法で一般的に実行される。必要な装置が、周知であり、且つ、個人防護装備（ＰＰＥ）の多くの製造業者によって使用されることから、終局の新しい樹脂が同一の周知の方法で塗布されることができるように、包埋方法の変更点は最小限に抑えられることが望ましい。
【０００６】
米国特許第５，８６６，６５８号明細書では、ポリアミドとのイオノマーの配合物である熱可塑性組成物を開示している。しかしながら、配合物は、高い光沢、耐久性、及び耐引掻性を改良するために、バンパー、フェンダー延長部、及びホイールキャップなどの、自動車用途のための成形品として使用される。
【０００７】
米国特許第５，８５９，１３７号明細書では、エチレン及びカルボン酸のコポリマー並びにポリアミドとのこうしたイオノマーの組合せに基づく熱可塑性イオノマーを開示している。しかしながら、こうした組合せは、耐衝撃性及び機械的強度を改良する用途に主として有用である。
【０００８】
国際公開第０１／３７６９１号パンフレットでは、複数の別々の柔軟性のある層を含む防護材料を開示しており、それぞれの層は、ナイフ、又はアイスピック及び皮下注射針などの先のとがった物体、及び支持材料による貫通に耐えることができる複数の高強度の繊維を含み、この場合に、繊維の少なくとも一部は、その中の繊維の相対運動を制限する支持材料の中に包埋される。高強度の繊維は、６００デニール以下である。
【０００９】
国際公開第０３／０５３６７６号パンフレットでは、耐多重脅威貫通性物品を開示している。この物品は、布地層、ポリマー含浸布地層、及び織布層を含む。この物品は、物品の衝撃面を画定するきつく織られた布地層を更に含むことができる。
【００１０】
国際公開第２０１１／１５６５７７号パンフレットでは、個人防護装備を製造するための熱可塑性組成物を使用する強化された柔軟で軽量の耐弾道性、耐突き刺し性、及び耐スパイク性の材料を開示しており、この場合に、熱可塑性組成物は、第２の熱可塑性ポリマーの融点と異なる融点を有する少なくとも１つの第１の熱可塑性ポリマーを含む。
【００１１】
国際公開第２０１０／０３６４０６号パンフレットでは、突き刺し性及び弾道性複合材料構造として使用される熱可塑性樹脂で含浸された繊維複合材料を生成する方法を開示している。
【００１２】
国際公開第２００８／１０５９２９号パンフレットは、例えば、銃からの弾丸の貫通を制限する耐弾道性を向上させる、複合材料積層構造で使用される接着剤組成物に関する。複合材料積層構造は、複合材料積層構造を含み、アラミド又はオレフィン繊維層、共晶性衝撃吸収接着性樹脂、又は接着性組成物層、及びイオノマー層を含む。アラミド又はオレフィン繊維層は、共晶性衝撃吸収接着性樹脂又は接着性組成物層で、イオノマー層に接着的に結合される。更なる実施形態においては、複合材料積層構造は、オレフィン繊維層、共晶性非晶酸性機能性ポリプロピレンコポリマー接着性層、及びイオノマー層を含む。オレフィン繊維層は、共晶性非晶酸性機能性ポリプロピレンコポリマー接着性層で、イオノマー層に接着的に結合される。オレフィン繊維層は、そのマトリックス内で極性を有さず、水分への親和性を有しない。
【００１３】
国際公開第２００６／０６９９５０号パンフレットは、少なくとも１つの熱可塑性ポリマーに基づく少なくとも１つのキャリア層ａ）と、少なくとも１つのガスバリア層と、少なくとも１つのシール層と、を含む熱収縮性多層フィルムに関する。ガスバリア層に対向するキャリア層の全ての自由表面は、シール層のシール温度又は融解温度より少なくとも３０℃高い可塑化温度又は融解温度を有する外側の剥離層で覆われている。
【００１４】
Ａｌｂｅｒｔｏｎｅへの米国特許第６，６４５，３３６号明細書では、積層体、特に耐水性水蒸気透過性積層体の調製プロセスを記載しており、これは、その表面に、熱可塑性ポリマー樹脂被覆を有する基材を含み、且つ、基材から離れた熱可塑性ポリマー樹脂の表面と接触する剥離可能な剥離層を更に含み、且つ、基材と熱可塑性ポリマー樹脂の間に接合層を場合により更に含み、このプロセスは、基材層を形成する又は与える工程と、その表面に熱可塑性ポリマー樹脂被覆及び剥離可能な剥離層を与える工程と、場合により、基材と熱可塑性ポリマー樹脂被覆の間に接合層を与える工程と、を含み、熱可塑性ポリマー樹脂は、標準ＩＳＯ  １１４４３に従って測定される約３０００Ｐａ．ｓ未満の粘度を有することを特徴とする。
【００１５】
国際公開第２００２／２６４６３号パンフレットでは、粒状熱可塑性ポリマー及び剥離フィルム材料の１つ以上の層の間の繊維強化材からなる湿式不織マットの１つ以上の層を層状にすることを含む複数の複合材料積層体を同時に成形する工程と、この組合せを成形して複数の積層体を形成する工程とからなる効率的な方法を開示している。
【００１６】
防護物品の耐突き刺し性及び耐弾道性を更に向上させる目的で、樹脂及びアラミド布地に基づく複合材料構造は、前述で引用した国際公開第２００１／０３７６９１号パンフレットなどで開発された。これは、複数の別々の柔軟な層を含む防護材料を開示しており、それぞれの層は複数の高強度繊維、及び樹脂からなる支持材料を含む。樹脂の中に包埋されることによって、着用者に生じる衝撃の際の繊維の相対運動は減少し、結果として鈍的外傷に対する耐性の増加をもたらす。
【００１７】
こうした複合材料を製造するために用いられる従来のプロセスは、最初に積層工程、次いで樹脂溶融工程を伴う。積層工程は、樹脂を押し出してフィルムを形成することを含み、次いでこのフィルムは、フィルムと布地の間の充分な接着を有するために、且つ、複合材料組み立て体を形成するために、高強度繊維からなる布地に対して積層される。このプロセスは、こうして製造された複合材料組み立て体が加熱されたロールに粘着するのを防止するために、シリコーン紙から典型的になり、且つ、フィルムと積層ロールの間に位置する剥離層の使用を必要とする。布地が一面で又は両面で含浸されるかどうかによって、３本以上のロールを有する製造機を、これらの剥離層の使用では必要とする。これは、より複雑なテンション法及び操作手順を意味し、全体の製造速度を低下させる。
【００１８】
樹脂流動工程においては、積層工程下で得られた複合材料組み立て体は、樹脂が布地を通り流動することを可能にし、その結果、少なくとも部分的にそれを含浸するために、加熱プレス（熱プレス）における熱及び圧力を受ける。樹脂含浸物は、最終的な複合材料構造の防護効果を向上させる。典型的には、流動工程は、積層工程下で製造された複合材料組み立て体のシートが、ともにプレスされるバッチプロセスである。
【００１９】
樹脂流動工程下で生産収率を増加させるために、積層工程下で得られた複合材料組み立て体のできる限り多くの層で加熱プレスを荷重させることが知られている。こうした場合には、しかしながら、熱プレスの間、層がともに融着するのを防止するために、２つの複合材料組み立て体層のそれぞれの間に前述のもののような剥離層を入れることが必須である。この多層スタックの調製は、剥離層及び複合材料組み立て体を代わりに堆積させる従来の機械によってなされて、場合により加熱プレスのサイズに合致するためにスタックの境界を切断する。スタックをプレスし冷却した後に、それぞれのこうして含浸された複合材料構造体の間の剥離層は、最終的に取り除かれなければならない。
【００２０】
積層工程及び樹脂流動工程の間の剥離層の使用は、全体の製造プロセスの複雑さ及び費用を増加させる。更に、前述の剥離材料は高価であり、生産サイクル以外では使用されることができず、通常、特にシリコーン紙からなる場合、廃棄するのが難しい。シリコーン紙の厚さと関連したエネルギー消費量の増加は、環境懸念を更に増幅させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、例えば、国際公開第２０１１／１５６５７７号パンフレットで開示されるように、ナイフ、突き刺し、及び針による攻撃などの多重脅威に対する相当する防護を同時に提供するとともに、包埋された布地の硬さを更に減少させる必要性が存在し、又、国際公開第２０１０／０３６４０６号パンフレットで開示される方法において新規で発明された改良として、改良された生産性を有する効率的な生産プロセスにおいて予め存在する機械において実行可能な溶液を同時に与える必要性が同時に存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、
（ａ）順番に、剥離層と、熱可塑性樹脂層と、布地と、場合により、第２の剥離層と、
を含む組み立て体を与える工程と、
（ｂ）工程（ａ）の複数の組み立て体を組み合わせてスタックを形成する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）からのスタックを熱プレスプロセスに供する工程であって、プロセスは、少なくとも２つのサイクルを含み、それぞれのサイクルが、
（ｉ）規定された温度と圧力の下で規定された期間の間、スタックを熱プレスする工程と、
（ｉｉ）規定された期間の間、スタックにおける圧力を解放する工程と、
を含む工程と、
（ｄ）スタックを冷却する工程と、
（ｅ）スタックから個々の組み立て体を取り除く工程と、
（ｆ）それぞれの組み立て体から剥離層を取り除き複合材料を残す工程と、
を含み、それぞれの熱プレスサイクルの期間、温度、及び圧力は、複合材料が、空隙容積の８０〜９５％を樹脂で充填された布地を有するように規定される、複合材料を作製する方法に関する。
【００２３】
本発明は、更に、前述の方法によって作製された複数の複合材料を含む、弾道体、ナイフ、及びピックに対して耐性のある物品であって、複合材料が、少なくとも１つの布地と、熱可塑性重合樹脂と、を含み、布地の最大容積質量（空隙容積）の８０〜９５％が樹脂で充填される程度で、樹脂は布地に含浸される物品に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】熱プレスサイクルの１つの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、個人防護装備（ＰＰＥ）の使用に用いる布地−熱可塑性樹脂複合材料を与えることによって背景技術のセクションで記載される課題を解決し、この場合に、熱可塑性組成物は、繊維を有し、且つ、繊維層部分にわたる非連続連続体を形成するために、繊維に包埋される。この記載において使用される融点という用語は、ＤＩＮ  ５３７６５−８−１０に従って、１分当たり１０℃の加熱速度でＤＳＣ（示差走査熱量計）によって決定される温度を意味することが意図される。この記載において使用される繊維を有する非連続連続体という用語は、いくつかの場所はポリマーマトリックスで繊維の相対運動に対して制限されない、割込された３次元マトリックスを意味する。
【００２６】
複合材料
本発明の複合材料は、少なくとも１つの布地と、熱可塑性重合樹脂と、を含み、最大容積質量の８０〜９５％の程度で、樹脂は布地に含浸される。最大容積質量は、ポリマーでの布地の総含浸に対応する。最大容積質量は、３０分間、ポリマー融解温度を超える約６０℃の温度、及び、２０バールの圧力で、ポリマーを有する布地をプレスした後に得られる密度によって定義されることができる。
【００２７】
空隙は、繊維及び樹脂でない繊維樹脂マトリックスにおける任意の自由空間である。容積質量が最大容積質量の９５％を超えるような程度で、布地の空隙容積が樹脂で充填される場合、得られた複合材料は剛性が大き過ぎ、３００ｍＮｍより低い曲げ剛性を有することはない。布地の空隙容積が、不十分に、即ち、最大容積質量の８０％未満の量で、樹脂で充填される場合、ナイフ又はスパイク貫通を防止する複数の複合材料を含む物品の能力は、損なわれる。
【００２８】
熱可塑性樹脂
本発明による熱可塑性ポリマーは、ポリビニル、ポリオレフィン及び／又は重縮合物、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンコポリマー、ポリプロピレン、ポリプロピレンコポリマー、ポリブチレン、ポリブチレンコポリマー、ポリアミド、ポリアミドコポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリウレタンコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、熱可塑性シリコーンコポリマー、熱可塑性エラストマーブロックコポリマー、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリイソプロペン−ポリエチレン−ブチレンポリスチレン又はポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマー、ポリエーテル−エステルブロックコポリマー、及び／又はそれらの組合せであることができる。好ましくは、熱可塑性ポリマーは、６０℃〜２５０℃の、より好ましくは、６０℃〜１５０℃の範囲での融点を有する前述のポリマーの中から選択される。
【００２９】
好ましくは、本発明による熱可塑性ポリマーは、ポリマー、例えば熱可塑性エラストマーブロックコポリマー、例えば、これらに限定されるものではないが、ポリイソプロペン−ポリエチレン−ブチレン−ポリスチレン又はポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマー、或いは、例えばポリオレフィン、例えば、これらに限定されるものではないが、ポリエチレン、例えば、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、メタロセンポリエチレン、及び／又はポリエチレンコポリマー、例えば、エチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマー、及び／又は金属塩で部分的に中和されエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマーの中から選択されることができる。
【００３０】
より好ましくは、本発明による熱可塑性ポリマーは、例えば、エチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマー、及び／又は金属塩で部分的に中和されたエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマーなどの、ポリエチレンコポリマーの中から選択されることができる。
【００３１】
熱可塑性ポリマーが、エチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマーである場合に、α，β不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸は、アクリル酸及び／又はメタアクリル酸から選択されることができる。
【００３２】
エチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマーは、好ましくは、エチレン、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸、及びα，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸のターポリマーである。
【００３３】
α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸は、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸のＣ１〜Ｃ４アルキル半エステル、フマル酸、イタコン酸、及び無水イタコン酸から選択されることができる。
【００３４】
好ましくは、α，β不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸は、無水マレイン酸、マレイン酸水素エチル、及びマレイン酸水素メチルから選択される。
【００３５】
最も好ましくは、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸は、無水マレイン酸、マレイン酸水素メチル、及び／又はそれらの組み合わせである。
【００３６】
エチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸ポリマーは、４０重量パーセント以下のＣ１〜Ｃ８アルキルアクリレート軟化コモノマーを更に含むことができ、これは、好ましくは、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、又はｎ−ブチル（メタ）アクリレート、より好ましくは、ｎ−ブチルアクリレート又はエチル（メタ）アクリレートから選択される。
【００３７】
この記載で述べた軟化コモノマーという用語は、当業者に周知であり、前述のＣ１〜Ｃ８アルキルアクリレートなどのコモノマーを意味する。
【００３８】
この記載で述べた（メタ）アクリレートという用語は、アクリレート及びメタクリレートをそれぞれ意味することを意図する。
【００３９】
エチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸ポリマーにおいては、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸は、２〜２５重量パーセントの範囲で存在することができ、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸は、０．１〜１５重量パーセントの範囲で存在することができ、但し、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸及びα，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸は、４〜２６重量パーセントで存在するという条件であり、且つ、Ｃ１〜Ｃ８アルキルアクリレート軟化コモノマーを含む総コモノマー含有量は、５０重量パーセントを超えないという更なる条件である。
【００４０】
最も好ましくは、本発明による熱可塑性ポリマーは、金属イオンで部分的に中和されたエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマーであり、一般的に「イオノマー」と称される。総中和率は、イオノマーの５〜９０パーセント、好ましくは１０〜７０パーセント、最も好ましくは２５〜６０パーセントである。
【００４１】
熱可塑性ポリマーが、金属イオンで部分的に中和されたエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマーである場合、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸は、アクリル酸及び／又はメタアクリル酸から選択されることができる。
【００４２】
金属イオンで部分的に中和されたエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマーは、好ましくは、金属イオンで部分的に中和された、エチレン、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸、及びα，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸のターポリマーである。
【００４３】
α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸は、すでに前述された同一の成分から選択されることができる。
【００４４】
金属イオンで部分的に中和されたエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸ポリマーは、４０重量パーセント以下のＣ１〜Ｃ８アルキルアクリレート軟化コモノマーを更に含むことができ、これは好ましくはすでに前述された同一の成分から選択される。
【００４５】
金属イオンで部分的に中和されたエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸ポリマーにおいては、ポリマーにおける５〜９０パーセントのα，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸単位の総数が、金属イオンによって中和され、且つ、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸及びα，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸は、前述の通り同一の量で存在することができ、但し、前述の通り、α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸及びα，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸に関するという同一の条件で、且つ、Ｃ１〜Ｃ８アルキルアクリレート軟化コモノマーを含む、総コモノマー含有量に更に関するという同一の更なる条件である。
【００４６】
金属イオンで部分的に中和されるエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８ジカルボン酸コポリマーは、周期表の第Ｉ族又は第ＩＩ族の任意の金属イオンであることができる金属イオンで部分的に中和される。しかしながら実際には、好ましい金属イオンは、ナトリウム、亜鉛、リチウム、マグネシウム、カルシウム、又はこれらの任意の混合物である。ナトリウム、亜鉛、リチウム、及びマグネシウムが、より好ましい。最も好ましくは、イオンは、亜鉛、リチウム、及び／又はそれらの組合せである。
【００４７】
本発明による部分的に中和されたエチレン／α，β−不飽和Ｃ３〜Ｃ８カルボン酸コポリマーは、米国特許第３２６４２７２号明細書にて開示されるように、標準的な中和技術によって調製されることができる。
【００４８】
得られたイオノマーは、ＡＳＴＭ  ０−１２３８、条件Ｅ（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｅ）（１９０℃、２１６０グラム重量）を用いて測定される、０．０１〜１００グラム／１０分、好ましくは０．１〜３０グラム／１０分のメルトインデックス（ＭＩ）を有することができる。
【００４９】
前述のイオノマーは、高圧を使用して、フリーラジカル共重合方法によって調製されることができ、米国特許第４，３５１，９３１号明細書、米国特許第５，０２８，６７４号明細書、米国特許第５，０５７，５９３号明細書、及び米国特許第５，８５９，１３７号明細書に記載のように、当技術分野において周知の連続方式で行われる。
【００５０】
本発明による熱可塑性組成物の成功した使用法は、熱可塑性ポリマーは非連続連続体において分散されるということに主として基づく。
【００５１】
更に、熱可塑性組成物は、これらに限定されるものではないが、着色剤、希釈剤、加工剤、ＵＶ添加剤、難燃剤、鉱物充填剤、有機充填剤、結合添加剤、界面活性剤、アラミドパルプ、抗酸化剤、帯電防止剤、スリップ剤、粘着付与剤、可塑剤、及び／又は当技術分野において周知のそれらの組合せなどの、反応性又は非反応性の添加剤を場合により含むことができ、これは、周知の方法によって組み込まれることができる。
【００５２】
難燃剤は、臭素化難燃剤、赤リン、アスベスト、三酸化アンチモン、ホウ酸、金属水和物、金属水酸化物、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウム塩、フルオロカーボン、及び／又はそれらの組み合わせから選択されることができる。
【００５３】
布地
適切な布地は、少なくとも１５ｇ／ｄｔｅｘの糸条の引張り強さ、及び少なくとも４０ｇ／ｄｔｅｘの引張り弾性率を有する繊維糸条を含むものである。好ましくは、糸条は、少なくとも２０ｇ／ｄｔｅｘの引張り強さ、及び少なくとも５００ｇ／ｄｔｅｘの引張り弾性率を有する。いくつかの実施形態においては、糸条は、２２０〜３３００ｄｔｅｘの線密度、又は更に、４４０〜１４００ｄｔｅｘの線密度を有する。別の実施形態においては、糸条は、１１００ｄｔｅｘの線密度を有する。
【００５４】
本発明の耐弾道性布地は、織布、ニット、一方向性布地、多軸布地、不織布、３次元（３Ｄ）布地、又はそれらの組合せであることができる。織布、一方向性布地、及び多軸布地は、連続フィラメントの糸条を含む。又、多軸布地は、不織布を含むことができる。本発明の文脈において、不織布は、不規則に配向した短繊維を含む布地である。不織布の例は、縫われた又は水流絡合されたフェルト、メルトブロー及び／又はスパンボンド布地である。織布の例は、平織り、朱子織り、千鳥綾織り、リップストップ織り、バスケット織り、絡み織り、及び綾織りである。
【００５５】
一方向性布地は、布地の１つの層の中のすべての糸条が一方向に整列される布地である。多軸布地は、連続した層の間の糸条方向は、異なる方向にある、複数の一方向性布地層を含む非波形型布地である。一般的な多軸布地は、２つ、４つ、又は６つの層を含む。Ｃｉｔｔｅｒｉｏへの米国特許第６，０００，０５５号明細書は、耐弾道性物品への使用に適する多軸層を記載している。
【００５６】
複数の隣接する一方向性布地層は、一方向性層の平面を通って横方向における縫い目によって、又は、隣接層の間に配置される重合性結合基材から、ともに維持される。いくつかの実施形態においては、横糸縫い目及び重合性結合基材の両方の組合せが、使用されることができる。
【００５７】
すべての前述の布地タイプは、繊維製品分野では周知である。
【００５８】
布地の繊維材料は、これらに限定されるものではないが、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ（以下ＤｕＰｏｎｔ）からのＫｅｖｌａｒ（登録商標）として市販されるポリ−パラ−フェニレンテレフタルアミド（ｐ−アラミド）、又、ＤｕＰｏｎｔからのＮｏｍｅｘ（登録商標）として市販されるポリ−メタフェニレンテレフタルアミド（ｍ−アラミド）などの芳香族ポリアミド繊維、及び、例えば、ポリベンゾイミダゾール又はポリベンゾキサゾール、特にポリ−パラ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）、５−アミノ−２−（ｐ−アミノフェニル）−ベンズイミダゾール、又はポリ（２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ−４，５−ｅ］ピリジニレン−１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）繊維などの、液晶性ポリマー及びはしご状ポリマー繊維、例えば、高分子量ポリエチレン（ＨＭＰＥ）繊維、ポリプロピレン繊維などの、高配向ポリオレフィン繊維、弾道性ナイロン、例えば、ガラス繊維、バサルト繊維材などの、高強度鉱物繊維、及び／又はそれらの組合せから選択されることができ、但し、当業者に周知のように、弾道性布地は、弾道性性能要求を満たすという条件である。
【００５９】
好ましくは、繊維材料は、高配向ポリオレフィン繊維、芳香族ポリアミド繊維、ＰＢＯ繊維、又はガラス繊維、及び／又はそれらの組合せから選択されることができる。より好ましくは、繊維材料は、ポリ−パラフェニレンテレフタルアミド又はポリ−メタフェニレンテレフタルアミドである。好ましい芳香族ポリアミドは、パラ−アラミドである。本明細書において使用される場合、パラ−アラミドフィラメントという用語は、パラ−アラミドポリマーからなるフィラメントを意味する。アラミドという用語は、少なくとも８５％のアミド（−ＣＯＮＨ−）結合が、直接２つの芳香環に結合しているポリアミドを意味する。適切なアラミド繊維は、Ｆｉｂｅｒ−Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ，ｐａｇｅ２９７，Ｗ．Ｂｌａｃｋ  ｅｔ  ａｌ．，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９６８と題したセクションにおける、Ｍａｎ−Ｍａｄｅ  Ｆｉｂｅｒｓ−Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌｕｍｅ  ２に記載されている。又、アラミド繊維及びそれらの製造は、米国特許第３，７６７，７５６号明細書、米国特許第４，１７２，９３８号明細書、米国特許第３，８６９，４２９号明細書、米国特許第３，８６９，４３０号明細書、米国特許第３，８１９，５８７号明細書、米国特許第３，６７３，１４３号明細書、米国特許第３，３５４，１２７号明細書、及び米国特許第３，０９４，５１１号明細書に開示されている。
【００６０】
ＰＰＥにおける本発明による熱可塑性組成物を使用することの利点は、制限された品質保持期間を有する、弾道性防護システムの当技術分野において広く使われる硬化型熱硬化樹脂によって予備含浸された布地とは対照的に、品質保持期間は、熱可塑性ポリマーによって予備含浸された布地においてほとんど無制限であることである。硬化型熱硬化樹脂で予備含浸された布地は、冷温で保存される場合でさえもゆっくりと硬化し、これは、それらが予備含浸の後に急速に処理されることが必要である理由である。更に、フェノール樹脂などの分野で非常に使用される熱硬化樹脂は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を遊離させ、処理の間、保存空間の更なる排出及び更なる安全対策を必要とする。
【００６１】
又、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂などの硬化型材料は、本発明による熱可塑性組成物より非常に堅く、このことは着用者によって感じられる不快さを増す。特定の理論に束縛されるものではないが、熱可塑性ポリマーの他の連続相を中断することによって、非連続空隙は、柔軟剤として作用する。連続熱可塑性ポリマーで繊維を包埋する代わりに、本発明によるプロセスは、他の均一な複合材料構造における遮断を作り出すことになる。従って、これは、繊維表面の全体に接触することのない空隙のネットワーク状の相を作り出し、このことは、本発明による強化された布地層の柔軟性の増加の予想外の利益をもたらす。層部にわたる部分的であるが連続及び均質な含浸が生じることになり、驚くべきことに、層及び得られたパック組み立て体の柔軟性の能力に有利に働く。本発明は、熱可塑性樹脂で強化される弾道性布地を更に与え、これは、女性の身体に適する熱成形された個人防護装備を製造することに特に役立つことができる。
【００６２】
布地への含浸の前の熱可塑性樹脂層の厚さは、最終用途に応じて選択されることができる。熱可塑性樹脂層の最適な厚さは、熱可塑性樹脂で含浸されなければならない布地の数及び厚さに依る。布地層の片側のみが含浸される必要がある場合、少なくとも１つの熱可塑性層の厚さは、好ましくは１０〜２００μｍである。布地層の両側が含浸される必要がある場合、それぞれの少なくとも１つの熱可塑性樹脂層の厚さは、好ましくは５〜１５０マイクロメートル、より好ましくは１５〜１００マイクロメートルである。少なくとも１つの熱可塑性樹脂層の厚さのこの好ましい違いの主な理由は、熱可塑性樹脂によって実質的に囲まれる繊維の相互貫通ネットワーク構造を形成するために、充分な熱可塑性樹脂がアラミド布地層の適切な含浸に利用できなければならないということである。複合材料においては、熱可塑性樹脂層は、布地層に含浸されており、別の層の形態でもはや存在せず、むしろ、布地層の表面、及び、布地層の中における熱可塑性樹脂連続体として存在する。
【００６３】
本発明によれば、布地は、熱可塑性組成物で強化される。
【００６４】
防護物品
本発明の複数の複合材料は、防護物品に組み立てられることができる。防護物品は、フォーム、金属、ガラス、又はセラミックなどのその他の成分を含むことができる。好ましくは、本発明による防護物品の個々の複合材料は、互いに対してそれらの運動を制限する方法で互いに接続していないが、遊離の個々の複合材料の密着した束を含むスタックを形成する方法でのみ接続している。これは、例えば、複合材料の表面の非常に小さいパーセンテージ、例えば、１０％又は５％未満のみが、縫い合わせられるこうした方法において複合材料の組み立て体を縫うことによって、これは行われることができる。これは、例えば、端又は角縫いによって行われることができ、これらの技術は、当技術分野において周知である。或いは、布地層は、互いの上端で積み重なることができ、ポーチ又はバッグに使用されることができる。このように、それぞれの個々の強化された布地層によって画定される平面の中で、本発明のそれぞれの個々の強化された布地層は、その他の布地層に対して移動することが可能である。或いは、スタックは、端に沿ってテープで貼られることができる。
【００６５】
例えば、ナイフ及びスパイクの脅威、更に、例えば、弾道定格の防護服などの、衣類又は物品における、弾道体の脅威などの、多重脅威に対して防護が求められる、様々な用途に防護物品は有用であることができる。
【００６６】
複合材料作製方法
複合材料作製方法は、
（ａ）順番に、剥離層と、熱可塑性樹脂層と、布地と、場合により、第２の剥離層と、を含む組み立て体を与える工程と、
（ｂ）工程（ａ）の複数の組み立て体を組み合わせてスタックを形成する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）からのスタックを熱プレスプロセスに供する工程であって、プロセスが、少なくとも２つのサイクルを含み、それぞれのサイクルは、
（ｉ）規定された温度と圧力の下で規定された期間の間、スタックを熱プレスする工程と、
（ｉｉ）規定された期間の間、スタックにおける圧力を解放する工程と、
を含む工程と、
（ｄ）スタックを冷却する工程と、
（ｅ）スタックから個々の組み立て体を取り除く工程と、
（ｆ）それぞれの組み立て体から剥離層を取り除き複合材料を残す工程と、
を含み、それぞれの熱プレスサイクルの期間、温度、及び圧力は、複合材料が、空隙容積の８０〜９５％を樹脂で充填された布地を有するように規定される。
【００６７】
これらに限定されるものではないが、積層化、カレンダー加工、熱プレス、粉末含浸、液体含浸、押し出し塗工、及び／又はそれらの組合せなどの、当技術分野において周知の方法を使用して、布地に熱可塑性組成物を塗布することによって、複合材料は作製可能である。好ましくは、布地の強化は、熱可塑性組成物での熱プレスによって実現される。
【００６８】
熱可塑性組成物は、これらに限定されるものではないが、シート、布地、ホットメルト、粉末、液体、及び／又はそれらの組合せなどの、様々な形態で塗布されることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂は、１０〜２００マイクロメートルの厚さを有するシートとして塗布される。より好ましくは、熱可塑性樹脂は、３０〜１５０マイクロメートルの厚さを有するシートとして塗布される。最も好ましくは、熱可塑性組成物は、４０〜１００マイクロメートルの厚さを有するシートとして塗布される。
【００６９】
布地が熱可塑性組成物で強化される温度は、少なくとも熱可塑性ポリマーの融点、又はそれを超えなければならならず、但し、布地が熱可塑性組成物で強化される温度は、布地繊維に悪影響を与える温度を超えないという条件である。これらの温度は、例えば、アラミドの２３０℃、高分子量ポリエチレン（ＨＭＰＥ）の１４０℃、ＰＢＯの３００℃、及びガラス繊維の４５０℃である。
【００７０】
いくつかの実施形態においては、樹脂及び剥離層は、積層化又は押し出しによって予め組み合わされることができる、或いは、それらが同時に押し出されることができる。
【００７１】
剥離層は、例えば、インフレーションフィルム押し出し、キャストフィルム押し出し、又はキャストシート押し出しなどの従来の方法によって調製される。好ましくは、剥離層は、剥離層がその後の処理の間に物理的及び化学的にそのままに留まり、最終的に含浸された布地層から容易に剥ぎ取られるために、熱可塑性樹脂層のものより実質的に高い融解温度を有する。好ましくは、剥離層の融解温度は、熱可塑性樹脂層の融解温度より、少なくとも２０℃、更により好ましくは少なくとも５０℃高い。
【００７２】
剥離層としての使用に適するポリマーの例としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、及びそれらの混合物が挙げられる。好ましくは、剥離層において使用される材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、又はポリナフタレンテレフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステルであり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。少なくとも１つの剥離層は、例えば、滑剤、アンチブロック添加剤、色素、又は着色剤、炭酸カルシウム又は滑石などの無機充填剤、及び起泡剤などの、様々な添加剤を更に含むことができる。剥離層を可視化する目的で、これは、色素又は着色剤を含むことができる。
【００７３】
剥離層の厚さは、熱可塑性樹脂層の厚さに依ることとなる。熱可塑性樹脂層から剥ぎ取られることができるように、且つ、流動プロセスの間、機械的に損傷を受けないように、剥離層は十分に厚くなければならない。典型的には、剥離層は、約１〜約７０マイクロメートルの範囲、好ましくは約５〜約５０マイクロメートルの範囲の厚さを有する。
【００７４】
国際公開第２０１０／０３６４０６号パンフレットによるプロセスにおいては、樹脂流動の間、一定の温度を維持するために、典型的には、様々な層のヒーターを含む加熱プレスを用いて、スタックは、熱及び圧力（熱プレス）を受ける。スタックは、アラミド布地層と物理的に接触する多層構造の熱可塑性樹脂層を有する交互の配列において互いに位置する少なくとも１つの布地層及び少なくとも１つの多層構造からなる組み立て体である。例えば、アラミド布地層及び１つ以上の多層構造を交互に与える２つの機械によって、スタックの調製を行うことができる。又、こうした機械は、加熱プレスのサイズに合うためにこうした異なる層を切断するシステムを含むことができる。スタックの異なる層は、熱可塑性樹脂が、剥離層の化学的及び物理的特性を実質的に変更することなく、アラミド布地層の繊維を、流動、飽和、及び封入させることを保証するのに十分な、時間、並びに、圧力及び温度で、プレスにおいて同時に加熱される。典型的には、スタックは、２〜１００バール、より好ましくは１０〜４０バールの圧力でプレスされる。典型的には、温度は、熱可塑性樹脂の適切な相転移を可能にする熱可塑性樹脂層の融点を越える少なくとも約３０℃である。熱プレス時間は、好ましくは２０〜６０分であり、スタックの異なる層の数に依る。含浸された複合材料構造は、圧力を一定に保持しながら、典型的には５０℃まで冷却され、次いで、周囲条件の下で室温まで冷却される。最終的に、含浸された複合材料構造から剥離層を剥ぎ取ることによって、最終生成物は、スタックから回収される。
【００７５】
好ましくは、本発明の熱プレスプロセス段階は、複数の工程で実行される。熱プレス工程の数は、２、３、４、又はそれより多い場合がある。好ましい実施形態においては、それぞれの熱プレス工程の長さは、５〜３００、又は、１０〜３００秒であり、約２０秒の長さが特に有用である。それぞれの熱プレス工程の持続期間は、同一又は異なることができる。好ましくは、熱プレス圧力は、１０〜３０バール、より好ましくは１２〜２０バールであり、約１５バールの圧力が最も好ましい。それぞれの熱プレス工程の圧力は、同一又は異なることができる。少なくとも２つの熱プレス工程は、異なる温度で実行されなければならない。第１の熱プレス工程の温度は、最終の熱プレス工程の温度より高くなければならない。好ましくは、第１の熱プレス工程の温度は、１１０〜１８０℃、又は、１３０〜１８０℃の範囲であり、且つ、最終の熱プレス工程の温度は、２０〜６０、又は、４０〜６０℃である。３つの熱プレス工程を伴うプロセスでは、第２の工程は、１１０〜１８０℃の範囲の温度で実行されることができる。２つ以上の熱プレス工程が存在するプロセスにおいては、第１及び第２の工程は、同一温度で実行されることができる。４つの熱プレス工程を伴うプロセスにおいては、第３の工程は、６０〜１１０℃の温度範囲において実行されることができる。いくつかの実施形態においては、第２の熱プレス温度は、第１の熱プレス温度のものの８０〜１２０パーセントである。いくつかの実施形態においては、第３の熱プレス温度は、第１の熱プレス温度のものの４０〜７０％パーセントである。それぞれの熱プレス工程の間に、スタックにおける圧力は、例えば、５〜３００秒間の期間の間、解放される。約２０秒の期間が、有用であることが判明した。複数の圧力解放工程が存在する場合、圧力解放の期間は、同一又は異なることができる。
【００７６】
処理パラメーターは、布地の空隙容積の８０〜９５％が樹脂で充填される程度で、樹脂が布地を含浸するものでなければならない。
【００７７】
驚くべきことに、国際公開第２０１０／０３６４０６号パンフレットに記載のように、複数の短い熱プレス工程を含むプロセスは、単一処理工程によるその可能性より非常に短い全体の総熱プレス時間をもたらすことができることが判明した。
【００７８】
任意の適切な装置を使用して、熱プレスプロセスを実行することができる。又、振動及び超音波の手段を、潜在的熱源として使用することができる。複数のプレスを使用して、熱プレス工程の必要な数を実現することができる。４つの工程プロセスのための処理プロファイルは、下記に記載され、又、図１に示される：
（１）第１工程では、１０〜６０秒間、１０〜３０バール及び１２０℃〜１７０℃の温度でスタックは熱プレスされ、その後、圧力解放期間が続く。
（２）第２工程では、２０秒間、１５バール、１４３℃の温度でスタックは熱プレスされ、その後、圧力解放期間が続く。
（３）第３工程では、２０秒間、１５バール、８４℃の温度でスタックは熱プレスされ、その後、圧力解放期間が続く。
（４）第４工程では、２０秒間、１５バール、４３℃の温度でスタックは熱プレスされ、その後、圧力解放期間が続く。
【００７９】
これが好ましい実施形態であるが、圧力、時間、及び温度の値と同様に、工程の数は低減、又は、増加することができる。
【００８０】
熱プレス工程の数が低減するにつれて、これらの工程の期間はより長く、且つ、その温度はより高くなる必要がある場合がある。対照的に、熱プレス工程の数が増加する場合、それぞれの工程の期間はより短く、且つ、その温度はより低くなる場合がある。
【００８１】
本発明による方法は、国際公開第２０１０／０３６４０６号パンフレットに記載のものより、非常に大きな利点及び利益を有する。国際公開第２０１０／０３６４０６号パンフレットにおけるように、組み立てられた層のバッチを処理するのではなく、例えば、ロールからなどの連続形態でもたらされる層において使用可能である。これは、材料のより簡易な取扱い及びより少ない損失を可能にする。
【００８２】
又、これは、例えば、異なる温度帯を有する１つのプレス（１つのパスにおけるすべての所望の熱プレス工程の実現を可能にする）、又は、１つの単一温度帯を有するが、すべての工程を次々と実行するプレス（主に温度の変化を伴う）、又は、平行して１つの工程をそれぞれ実行する連続したプレスなどの、従来のプレスの使用を可能にする。プレスは、直接的な接触によって生じることができる、又は間接的に発生することができる、又は液体又はガスからの流体圧力などの非接触のプレス効果によって誘導されることができる。
【００８３】
試験方法
Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ  ａｎｄ  Ｗｅｔｔｒｅ，Ｋｉｓｔａ，Ｓｗｅｄｅｎによって供給されたＬ＆Ｗ  ｂｅｎｄｉｎｇ  ｔｅｓｔｅｒ  ｃｏｄｅ  １６０において、複合材料の曲げ剛性を試験した。製造業者によって定められた試験方法を使用した。
【００８４】
Ｐ１Ｂ試験ブレード（ｔｅｓｔ  ｂｌａｄｅ）を使用したｔｈｅ  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ  Ｈｏｍｅ  Ｏｆｆｉｃｅ，Ｐｏｌｉｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｂｒａｎｃｈ（ＰＳＤＢ）ＨＯＳＤＢ  ０７  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ「ＰＳＤＢ  Ｂｏｄｙ  Ａｒｍｏｒ  ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  ＵＫ  Ｐｏｌｉｃｅ，Ｐａｒｔ  ３，Ｋｎｉｆｅ  ａｎｄ  Ｓｐｉｋｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」からのＨＯＳＤＢ  ０７  Ｓｔａｎｄａｒｄに従って、本発明の複数の複合材料を含む物品のナイフ及びスパイク耐性を試験した。
【００８５】
複合材料の屈曲試験を、以下の通りに試験した。ズウィック（Ｚｗｉｃｋ）圧縮試験機は、１５ｃｍの直径孔を有する厚さ５ｃｍのポリエチレンプレートを備えた。孔が機械の軸でもある負荷の軸によって中央に置かれた方法において、プラグを試験機の底部に保持する支援を受けて、プレートを固定した。５ｃｍの直径を有する半球状のポリエチレンパンチを、巻上機の可動部に固定した。３０枚の層の樹脂を含浸させた複合材料を含む組み立て体を、パック柔軟性について試験した。試料寸法は、４０ｃｍ×４０ｃｍであった。試験は、孔を介して組み立て体を２０ｍｍ押し下げる必要があるパンチにおける力を測定することからなった。
【００８６】
もう一方の５０％の非貫通に対して、弾丸又は断片が５０％の発射において装甲装置を貫通する平均速度を同定する統計的な尺度であるＶ５０として、弾道抵抗値は報告される。測定されるパラメーターは、配向角度は、目標に対する発射体の傾斜を意味するゼロ度でのＶ５０である。報告された値は、それぞれの実施例において放たれた発射の数の平均値である。９ｍｍ完全被甲（ＦＭＪ）レミントン（Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ）弾及び４４マグナムＳＪＨＰレミントン（Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ）発射体に対するＶ５０抵抗をＳＴＡＮＡＧ  ２９２０．Ｅｄｉｔｉｏｎ  ２に対して試験した。
【００８７】
面積重量を、ＩＳＯ  ３８０１に従って決定した。厚さを、ＩＳＯ  ５０８４に従って測定した。
【実施例】
【００８８】
本発明は、以下の実施例において更に定義される。これらの実施例は、単に例示的なものであることを理解すべきである。特に明記しない限り、すべての部及び百分率は重量によるものである。本発明のプロセスに従って調製された実施例は、数値によって示される。対照又は比較例は、文字によって示される。比較例及び本発明の実施例に関連するデータ及び試験結果を、表１に示す。
【００８９】
比較例Ａ及び実施例１においては、布地は、商標名Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ｍｅｒｇｅ  １Ｋ１５３３でＤｕＰｏｎｔより市販されている、１１００ｄｔｅｘのポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド糸条を含む平織り布地であった。布地は、縦糸及び横糸方向ともにおいて８．５エンド／ｃｍを有し、１８５ｇｓｍの面積重量を有した。
【００９０】
比較例Ａ及び実施例１においては、ポリマーフィルムは、インフレーションフィルム押し出しによって調製された。フィルムは、（ｉ）利用できるカルボン酸部位の４５％が、ナトリウムカチオンによって中和され、コポリマーは、商標名Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）でＤｕＰｏｎｔより得られる、エチレンと１９重量％のＭＡＡ（メタアクリル酸）のコポリマーと、（ｉｉ）文献番号Ｍ１９７３２８で、Ｅｌｉａｎ，Ｏｙｏｎｎａｘ，Ｆｒａｎｃｅによって供給されたＥＶＡマトリックスに基づく１．１重量％のカラーマスターバッチと、を含む、青い着色したイオノマー組成物であった。押し出し機温度を、１７６℃、１９９℃、２２１℃、２４０℃、及び２５９℃の温度プロファイルに従い、同一の長さの５つの押し出し機ゾーンにおいて設定した。ダイ（６３ｃｍ幅）及び導圧管を２６０℃に設定した。冷却ロールを、１２℃に設定した。ライン速度は、３０ｍ／分であった。押し出しフィルムは、青い着色したイオノマー押し出しの５５マイクロメートル厚の層であった。
【００９１】
比較例Ａ
組み立て体を、順番に、シリコーン紙剥離層、押し出し熱可塑性フィルム層、布地層、押し出し熱可塑性フィルム層、及びシリコーン紙剥離層を、手動で積み重ねることによって作製した。３０の組み立て体を、互いの上端に配置してスタックを形成した。
【００９２】
スタックを、加熱プレス（ＳＡＴＩＭからの５０トンプレス（５０  Ｔｏｎ  ｐｒｅｓｓ））に置き、以下のサイクルによって熱プレスした：
（ａ）２１分間、１０５℃でプレスを加熱する工程、
（ｂ）スタックを挿入する工程、
（ｃ）１３５℃及び１０バールで１０分間、スタックを熱プレスする工程、
（ｄ）１３５℃及び２０バールで２０分間、スタックを熱プレスする工程、
（ｅ）２０バールの圧力の下で２０分間、５０℃までスタックを冷却する工程、
（ｆ）スタックからそれぞれの組み立て体を回収する工程、
（ｇ）それぞれの組み立て体を室温まで冷却し、それぞれの組み立て体からシリコーン紙剥離層を取り除いて、樹脂注入布地複合材料を残す工程。
【００９３】
複合材料は、２９０ｇｓｍの面積重量、及び２６５マイクロメートルの平均厚さを有した。容積質量は、１０９４ｋｇ／ｃｕ．ｍであった。曲げ剛性は、機械方向における４７１．９ｍＮｍ、及び横方向における４５８．６ｍＮｍであった。
【００９４】
２５枚の層の複合材料及び１つの閉鎖セル発泡層を含む、突き刺し耐性試験に用いた試験パックを調製した。試験パックの後ろに配置された発泡層は、厚さ３ｍｍであり、１００ｇｓｍの面積重量を有した。試験パックは、ＨＯＳＤＢ  ０７  ｓｔａｎｄａｒｄに従って試験される前に、２４時間、室温で維持した。Ｐ１８試験ブレードを使用した。試験表面（ｗｉｔｎｅｓｓ  ｐｌａｔｅ）は、泡状であった。それぞれの試験は、２４ジュールの攻撃（入射）エネルギー（ａｔｔａｃｋｉｎｇ（ｉｎｃｉｄｅｎｔ）ｅｎｅｒｇｙ）で、１０ドロップの新しいブレードを含んだ。試験表面へのブレードの貫通はなく、即ち、ブレードは、試験パック物品を通過しなかった。３６ジュールの攻撃エネルギー以外での繰り返し試験は、１３．８ｍｍの試験表面への平均ブレード貫通をもたらした。
【００９５】
前述の試験を繰り返したが、今回は、ＳＰＢ試験スパイクを使用した。２４ジュールの攻撃エネルギーで、スパイクの試験表面への貫通はなかった。曲げ試験を実現するのに必要な力は、２５７４Ｎであった。
【００９６】
弾道抵抗試験のために、閉鎖セル発泡層に隣接する３０枚の層の複合材料を含む試験パックを調製した。試験パックの後ろに配置された発泡層は、厚さ３ｍｍであり、１００ｇｓｍの面積重量を有した。弾道抵抗を、２４時間の間、室温で調整した乾燥した試料について測定した。９ｍｍＦＭＪ弾に対するＶ５０抵抗は、５２２ｍ／秒であった。４４Ｍａｇ  ＳＪＨＰ弾に対するＶ５０抵抗は、４８１ｍ／秒であった。
【００９７】
実施例１
比較例Ａの通り、組み立て体を、順番に、シリコーン紙剥離層、押し出し熱可塑性フィルム層、布地層、押し出し熱可塑性フィルム層、及びシリコーン紙剥離層を、手動で積み重ねることによって作製した。これらの組み立て体の２つを、スタックに形成した。スタックを、加熱プレス（ＳＡＴＩＭからの５０トンプレス（５０  Ｔｏｎ  ｐｒｅｓｓ））に置き、以下のサイクルを有する以下の熱プレスサイクルに供した：
（ａ）１５０℃でプレスを加熱する工程、
（ｂ）スタックを挿入する工程、
（ｃ）１５０℃及び１５バールで２０秒間、スタックを熱プレスする工程、
（ｄ）プレスを開放することによって、２０秒間、スタックにおける圧力を解放する工程、
（ｅ）１５０℃及び１５バールで２０秒間、スタックを熱プレスする工程、
（ｆ）プレスを開放することによって２０秒間、スタックにおける圧力を解放する工程、
（ｇ）プレスを８４℃まで加熱する工程、
（ｈ）８４℃及び１５バールで２０秒間、スタックを熱プレスする工程、
（ｉ）プレスを開放することによって２０秒間、スタックにおける圧力を解放する工程、
（ｊ）プレスを４３℃まで加熱する工程、
（ｋ）４３℃で２０秒間、スタックを熱プレスする工程、
（ｌ）プレスを開放して、プレスからスタックを取り除き、スタックから組み立て体を取り除く工程、無圧力下で１０分間、室温で組み立て体を冷却する工程、並びに、
（ｍ）それぞれの組み立て体からシリコーン紙剥離層を取り除き、樹脂注入布地複合材料を得る工程。
【００９８】
複合材料は、２９０ｇｓｍの面積重量及び２９５マイクロメートルの平均厚さを有した。算出した容積質量は、９８３ｋｇ／ｃｕ．Ｍであった。
【００９９】
複合材料の曲げ剛性は、機械方向における１５２．１ｍＮｍ及び横方向における１５４．７ｍＮｍであった。これは、同一面積密度及び同一組成において、比較例に対する柔軟性の約３倍の改良を表している。
【０１００】
比較例Ａにおけるものと同様のブレード及びスパイク試験を実行した。ブレード試験は、２４ジュールの攻撃エネルギーにおける試験表面の貫通を示さず、３６ジュールの攻撃エネルギーにおける試験表面への１１．３ｍｍの平均ブレード貫通を示した。これらの結果は、比較例Ａのものと同等である。
【０１０１】
ＳＰＢ試験スパイクを用いたスパイク試験では、２４ジュールの攻撃エネルギーで貫通は再度なく、比較例との同等性を示した。
【０１０２】
曲げ試験を実現するのに必要な力は、１２０９Ｎであった。
【０１０３】
弾道試験では、５０７ｍ／秒の９ｍｍＦＭＪ弾に対するＶ５０抵抗、及び４７９ｍ／秒の４４Ｍａｇ  ＳＪＨＰ弾に対するＶ５０抵抗を得た。これらの結果は、本発明の複合材料を含む物品の弾道性能は、国際公開第２０１１／１５６５７７号パンフレットにて開示される技術の代表的例である比較例１の弾道性能とほとんど同等であることを示している。しかしながら、比較例と比較して、本発明の実施例の同一面積重量での優れた柔軟性は、使用者にとって非常に魅力的である。結果を表１に要約する。
【０１０４】
【表１】
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【０１０５】
単一であるがより長い熱プレス工程に供される著しくより大きい数の複合材料成分を含むスタックと比較して、複合材料成分のほんの少数の層を含むスタックを、一連の非常に短い熱プレスサイクルに供することによって、より大きな柔軟性を有するその結果として得られた複合材料を得、より短い総熱プレス時間が可能になることを、この結果は実証している。本発明のプロセスによって作製された複数の複合材料を含む物品の個人防護特性は、満足できるものと考えられた。
【図１】
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【国際調査報告】
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