(57)【要約】  【課題】成形し易く、軽量で、被弾した場合の耐衝撃性に優れた複合防弾板を提供すること。  【解決手段】高強度繊維強化プラスチック部材、その表面に隙間なく貼り付けられた複数枚のセラミック部材、同セラミック部材の全面を覆うシート部材を順次積層してなる複合防弾板であって、前記シート部材の周辺部が前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を覆うか、または前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が前記シート部材の周辺部を覆うことを特徴とする複合防弾板である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度繊維強化プラスチック部材、その表面に隙間なく貼り付けられた複数枚のセラミック部材、同セラミック部材の全面を覆うシート部材を順次積層してなる複合防弾板であって、前記シート部材の周辺部が前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を覆うか、または前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が前記シート部材の周辺部を覆うことを特徴とする複合防弾板。
【請求項２】
前記シート部材が金属箔、強化繊維布、強化繊維紙、繊維強化プラスチックシートのいずれかである請求項１に記載の複合防弾板。
【請求項３】
前記複数枚のセラミック部材が接着層を介して高強度繊維強化プラスチック部材と積層されてなる請求項１または２に記載の複合防弾板。
【請求項４】
前記シート部材が接着層を介して前記複数枚のセラミック部材と積層されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の複合防弾板。
【請求項５】
前記接着層が接着用樹脂シートである請求項３または４に記載の複合防弾板。
【請求項６】
前記接着層がエラストマーを含有する熱硬化性樹脂組成物から得られたシートである請求項３〜５のいずれかに記載の複合防弾板。
【請求項７】
前記エラストマーが常温でゴム弾性を有する合成ゴムまたはゴム変性高分子化合物である請求項６に記載の複合防弾板。
【請求項８】
前記セラミック部材がアルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニアおよびボロンカーバイドからなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、ビッカース硬度１０ＧＰａ以上、曲げ強度３００ＭＰａ以上、曲げ弾性率２００ＧＰａ以上である請求項１〜７のいずれかに記載の複合防弾板。
【請求項９】
前記セラミック部材の厚さが１〜１５ｍｍ、主表面の面積が４００〜２５０００ｍｍ2の四角形または六角形状の板状である請求項１〜８のいずれかに記載の複合防弾板。
【請求項１０】
前記高強度繊維強化プラスチック部材中に含まれる高強度繊維の比引張強度が０．１×１０6ｍ以上であり、比引張弾性率が３．０×１０6ｍ以上である高強度ガラス繊維、高強度カーボン繊維、高強度アラミド繊維、高強度芳香族ポリエステル繊維、高強度ポリエチレン繊維、高強度ナイロン繊維およびＰＢＯ繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１〜９のいずれかに記載の複合防弾板。
【請求項１１】
前記高強度繊維強化プラスチック部材が高強度繊維からなる織布に樹脂を含浸、塗布またはラミネートしたシート状プリプレグまたは前記高強度繊維を平行に引き揃えて樹脂を含浸、塗布またはラミネートしたシート状プリプレグを用いて積層成形した積層板である請求項１〜１０のいずれかに記載の複合防弾板。
【請求項１２】
前記シート部材が繊維強化プラスチックシートであって高強度繊維からなる織布に樹脂を含浸、塗布またはラミネートしたシート状プリプレグまたは前記高強度繊維を平行に引き揃えて樹脂を含浸またはラミネートしたシート状プリプレグを用いて得られたものである請求項２〜１１のいずれかに記載の複合防弾板。
【請求項１３】
前記シート部材の周辺部が前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部から、
平行する辺の全長に対して１〜１０％内側または前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が前記シート部材の周辺部から、平行する辺の全長に対して１〜１０％内側を覆うものである請求項１〜１２のいずれかに記載の複合防弾板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合防弾板に関する。さらに詳しくは、成形し易く、軽量で、被弾した場合の耐衝撃性に優れた複合防弾板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複合防弾板は、まず、高速で衝突してくるライフルや小銃等の貫通力の大きな弾丸に対し耐衝撃性に優れていることが必要であり、従来のような高強度繊維を補強材としたＦＲＰのような通常の構成では充分ではない。そのため、ＦＲＰの表面に金属を積層したり、金属材料のみで構成される防弾板で対応してきた。あるいは、金属の替わりにセラミックスやセラミックスタイルをＦＲＰの表面に並べた形状に成形して防弾板として用いられてきた。
しかしながら、金属材料のみで構成される防弾板で対応しようとした場合、防弾特性に優れた防弾鋼板は比重が大きく、ライフル銃弾を耐弾させるには鋼板を厚くする必要があるため極度に重くなり実用的ではない。そこで比重の小さいチタン合金等の適用が考えられるが、重量軽減効果という点では充分でない。
そこで、より軽量で、耐弾効果の高いものとして、ＦＲＰとセラミックスとの組み合わせが考えられている。この組み合わせは「ケブラー」等の超高強度繊維を補強材としたＦＲＰをバックプレートにして、着弾側にセラミックス部材を設けたものである。前記防弾鋼板やセラミックスとＦＲＰを固定する方法としては、ボルト・ナットやリベット等の機械的方法、あるいはＦＲＰ用に用いられる接着用樹脂シート、さらに一般的な合成ゴム系またはエポキシ系の接着剤で接着する物理化学的方法が用いられているが、簡易性の観点から後述する接着用樹脂シートや接着剤による固定の方が好ましい。
しかしながら、この接着用樹脂シートや接着剤による固定は貫通力の高い銃弾等の衝撃に対しては信頼性が十分ではなく性能の向上が強く要求されている。
このため、金属板とアラミド繊維織布強化プラスチックシートとの間に中空層を設けて複合防護板を形成することが提案されている（特許文献１）。
また、セラミック部材に関してはその極めて割れ易い性質上、セラミックが１枚単独ものであると一発の着弾で防護板全体が大きく壊れてしまうという問題がある。このような問題に対処するためセラミック部材に溝部を設けて破損が着弾した部分以外に広く伝播しないようにしたもの（特許文献２）、補強繊維布で被覆したもの（特許文献３）や高強度化プラスチック部材で包み込んだ複合体の提案（特許文献４）がなされている。
しかしながら、それらのものも強度は満足できるレベルまで向上せず、また、セラミック部材を大型化しようとするとその製造時間が増大するだけでなく、製造すること自体が困難となるため実用的ではない。
このような観点より、現状では、小型のセラミックスタイルを製造し、それを隙間なく敷き詰めるという方法が採られている（特許文献５、６）。
この方法における基本的な考え方としては、実用上および性能面も含めて、可能性の高い方法であると考えられていた。しかしながら、セラミックスタイルを並べるという方法はセラミックスタイルの接合部分が割れ易く弱点になることがわかってきた。
このような問題に対処するため、セラミックスタイル端面の突合せ接合部分を隙間なく敷き詰めることが要求されているが、セラミックスタイル端面の突合せ接合部分は製造工程でずれて離れたり、端部からセラミックスタイルがはみ出したりするため、複合体としてのトータルの性能面においては未だ不十分であった（図３参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平１−１４４６９９号（実公平７-１７９９０号）公報
【特許文献２】実用新案登録第３１３２７７５号公報
【特許文献３】実開平１−９４７９４号（実公平７-１１３４６号）公報
【特許文献４】特開平８−７２２００号（特許３１２７９４７号）公報
【特許文献５】特開２００２−３２６８６１号公報
【特許文献６】特開２００５−２４７６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術の背景に鑑み、軽量で被弾等に対する耐衝撃性に優れた複合防弾板を提供することを目的とするものでる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、複数枚接合されたセラミック部材の端部を覆い、かつ、シート部材の周辺部が前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を覆うか、または前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が前記シート部材の周辺部を覆う構造とすることにより、軽量で被弾等に対する耐衝撃性に優れた複合防弾板が得られることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記(1)〜（13）
（1）高強度繊維強化プラスチック部材、その表面に隙間なく貼り付けられた複数枚のセラミック部材、同セラミック部材の全面を覆うシート部材を順次積層してなる複合防弾板であって、前記シート部材の周辺部が前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を覆うか、または前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が前記シート部材の周辺部を覆うことを特徴とする複合防弾板、
（2）前記シート部材が金属箔、強化繊維布、強化繊維紙、繊維強化プラスチックシートのいずれかである上記(1)に記載の複合防弾板、
（3）前記複数枚のセラミック部材が接着層を介して高強度繊維強化プラスチック部材と積層されてなる上記（1）または（2）に記載の複合防弾板、
（4）前記シート部材が接着層を介して前記複数枚のセラミック部材と積層されてなる上記（1）〜（3）のいずれかに記載の複合防弾板、
（5）前記接着層が接着用樹脂シートである上記（3）または（4）に記載の複合防弾板、
（6）前記接着層がエラストマーを含有する熱硬化性樹脂組成物から得られたシートである上記（3）〜（5）のいずれかに記載の複合防弾板、
（7）前記エラストマーが常温でゴム弾性を有する合成ゴムまたはゴム変性高分子化合物である上記（6）に記載の複合防弾板、
（8）前記セラミック部材がアルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニアおよびボロンカーバイドからなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、ビッカース硬度１０ＧＰａ以上、曲げ強度３００ＭＰａ以上、曲げ弾性率２００ＧＰａ以上である上記（1）〜（7）のいずれかに記載の複合防弾板、
（9）前記セラミック部材の厚さが１〜１５ｍｍ、主表面の面積が４００〜２５０００ｍｍ2の四角形または六角形状の板状である上記（1）〜（8）のいずれかに記載の複合防弾板、
（10）前記高強度繊維強化プラスチック部材中に含まれる高強度繊維の比引張強度が０．１×１０6ｍ以上であり、比引張弾性率が３．０×１０6ｍ以上である高強度ガラス繊維、高強度カーボン繊維、高強度アラミド繊維、高強度芳香族ポリエステル繊維、高強度ポリエチレン繊維、高強度ナイロン繊維およびＰＢＯ繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種である上記（1）〜（9）のいずれかに記載の複合防弾板、
（11）前記高強度繊維強化プラスチック部材が高強度繊維からなる織布に樹脂を含浸、塗布またはラミネートしたシート状プリプレグまたは前記高強度繊維を平行に引き揃えて樹脂を含浸、塗布またはラミネートしたシート状プリプレグを用いて積層成形した積層板である上記（1）〜（10）のいずれかに記載の複合防弾板、
（12）前記シート部材が繊維強化プラスチックシートであって高強度繊維からなる織布に樹脂を含浸、塗布またはラミネートしたシート状プリプレグまたは前記高強度繊維を平行に引き揃えて樹脂を含浸またはラミネートしたシート状プリプレグを用いて得られたものである上記（2）〜（11）のいずれかに記載の複合防弾板、および
（13）前記シート部材の周辺部が前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部から、平行する辺の全長に対して１〜１０％内側または前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が前記シート部材の周辺部から、平行する辺の全長に対して１〜１０％内側を覆うものである上記（1）〜（12）のいずれかに記載の複合防弾板を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、軽量で、被弾等に対する耐衝撃性に優れた新規な複合防弾板を提供することができる。本発明の複合防弾板においては、セラミック部材の端面が剥がれたり欠けたりするのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の複合防弾板は、隙間無く貼りつけられた複数のセラミック部材の両面にそれぞれ積層されたシート部材または高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が折り返されて高強度繊維強化プラスチック部材またはシート部材の周辺部を覆うことが必要である（図５および６参照）。
セラミック部材の両面にそれぞれ積層されたシート部材または高強度繊維強化プラスチック部材のそれぞれの周辺部が折り曲げられてセラミック部材の端面を覆った後、折り返されて高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部またはシート部材の周辺部まで覆う構造とすることにより、複合防弾板成形時に印加される圧力（０．５〜４ＭＰａ程度）によりセラミック部材がずれるのを押さえて、端部からはみ出すのを防止することができる。このため、複数のセラミック部材端面の突合せ接合部分に隙間のない複合防弾板を得ることができる。
面積４００ｃｍ2〜１００００ｃｍ2程度の通常使用される防弾板であれば折り返される長さはそれぞれの周辺部から１ｃｍ〜１０ｃｍ内側であれば充分である（平行する辺の全長に対して１〜１０％内側）。１ｃｍ未満では成形時にセラミック部材のはみ出しを防止するには不十分であり、１０ｃｍを超えると折り返し部分が重なって生じる表面の膨らみ部分が大きくなり、１０ｃｍを超える長さに折り返して包み込むことは材料のロス、生産性の低下を招くため好ましくない。
なお、周辺部は４辺すべてを覆う必要がある（図１および２参照）。たとえば、対向する２辺のみを覆った場合には、たとえ２辺全面を包み込んでも他の対向する２辺からセラミック部材がずれてはみ出るからである（図４参照、セラミック部材のはみ出しに関しては図３の拡大図参照）。
【０００９】
シート部材または高強度繊維強化プラスチック部材のそれぞれの周辺部折り返し部分の隣り合う２辺の端部を斜めに切断して両切断面を突合せた状態にすれば２辺の折り返し部分の重なり部分がなくなるので表面の膨らみが小さくなり、平滑性がさらに良くなるので好ましい（図２参照）。折り返し部分はアイロンなどの加熱により、セラミック部材面に仮接着すると、作業時のズレを防止することができる。端面にホチキスなどで仮り留めしてもよい。
使用するシート部材は金属箔、強化繊維布、強化繊維紙、繊維強化プラスチックシートのいずれかが使用できる。
【００１０】
金属箔としては、アルミ箔、銅箔、ステンレス箔などが使用できる。金属箔を使用する場合はとくに高耐水性の複合防弾板を得ることができる。
金属箔は片面に接着層を有していてもよい。金属箔が接着層を有していない場合は別途準備する接着層（後で詳細に述べる）を介してセラミック部材（後で詳細に述べる）に積層される。
強化繊維布としては、アラミド繊維布、ガラス繊維布、高延伸・高強度ポリエチレン繊維布、カーボン繊維布、ザイロン布、ポリアリレート繊維布、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）繊維布などが使用できる。繊維強化紙としては、成形時に引っ張り強度を維持できる程度の耐熱温度を有するものであれば良く、アラミドペーパー、ポリアリレートペーパー等が使用できる。
【００１１】
金属箔、強化繊維布および繊維強化紙はセラミック部材（後で詳細に述べる）に、通常、接着層（後で詳細に述べる）を介して積層される。金属箔、強化繊維布および強化繊維紙の厚さは通常、０．０５〜０．４ｍｍ、好ましくは０．１〜０．２ｍｍである。０．０５ｍｍ以上とすることにより、周辺部からセラミック部材がずれてはみ出すのを防止し、かつ、複合防弾板が被弾してセラミック部材の一部が割れてもそれが飛散するのを防止することができる。０．４ｍｍ以下とすることにより、軽量性および折り返し易さを確保し、かつ、折り返されて高強度繊維強化プラスチック部材の周辺を覆った部分のふくらみが軽減され、複合防弾板の全体的な平滑性が確保される。
【００１２】
シート部材として繊維強化プラスチックシートを用いる場合は、高強度繊維強化プラスチック部材（後で詳細に述べる）と基本的な材料は同じものであっても良いが、通常、厚さが異なる。具体的には、繊維強化プラスチックシート周辺部を高強度繊維強化プラスチック部材周辺部側に折り返す場合は、高強度繊維強化プラスチック部材より厚さが薄いことが好ましい。高強度繊維強化プラスチック部材周辺部を繊維強化プラスチックシート周辺部側に折り返す場合は高強度繊維強化プラスチック部材の方が薄いことが好ましい。
さらに、繊維強化プラスチックシート周辺部側を高強度繊維強化プラスチック部材周辺部側に折り返す場合、製造段階の初期で高強度繊維強化プラスチック部材が既に硬化（熱可塑性樹脂の場合は固化、以下同じ）されているのに対して繊維強化プラスチックシートはまだ完全には硬化されていない。繊維強化プラスチックシートの周辺部は高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部側に折り返す必要があるので、製造段階の初期では柔軟性または可とう性を有している必要がある（後記する実施例２におけるプリプレグ２がシート部材である繊維強化プラスチックシートに対応し、プリプレグ２を５０枚積層して硬化させた積層板２が高強度繊維強化プラスチック部材に対応する）。
この繊維強化プラスチックシートも高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部側に折り返された後、製造段階の後期では加熱硬化されて高強度繊維強化プラスチック部材とは厚みが異なる同じような硬化物（熱可塑性樹脂の場合は固化物、以下同じ）となる。
繊維強化プラスチックシートにおける繊維の素材およびそれに含浸、塗布又はコーティングする樹脂および加熱硬化条件等については、高強度繊維強化プラスチック部材の場合と同様であるので、その説明の箇所で詳しく述べる。
繊維強化プラスチックシートの厚さは同じ理由により金属箔、強化繊維布や繊維強化紙と同程度でよい。
【００１３】
次に、本発明の複合防弾板におけるセラミック部材について述べる。
セラミック部材は、一般にファインセラミックと称されているもので、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア、及びボロンカーバイド、窒化ホウ素、アルミニウムナイトライド等の少なくとも１種を含み、そのビッカース硬度が１０ＧＰａ以上であり、曲げ強度が３００ＭＰａ以上であり、曲げ弾性率が２００ＧＰａ以上であることが好ましい。
このような機械的特性を有していることにより、目的とする複合防弾板の防弾特性を十分に向上させることができる。一方、上述した機械的特性を有していない場合は、防弾性に対する信頼性を損なう場合がある。このような機械的特性を満たすセラミック部材の具体例としては、以下に挙げるような製品がある。
１．アルミナ：商品名Ａ−４７１（京セラ社製）：ビッカース硬度１１．８ＧＰａ、曲げ強度３９０ＭＰａ、曲げ弾性率２８０ＧＰａ
２．炭化珪素：商品名ＳＣ１０００（京セラ社製）：ビッカース硬度２３．０ＧＰａ、曲げ強度４５０ＭＰａ、曲げ弾性率４４０ＧＰａ
３．窒化珪素：商品名ＳＮ２２０（京セラ社製）：ビッカース硬度１３．９ＧＰａ、曲げ強度６１０ＭＰａ、曲げ弾性率２９０ＧＰａ
なお、ビッカース硬度、曲げ強度、曲げ弾性率はＪＩＳ−Ｒ１６１０に準じて測定されたものである。
【００１４】
接合前の単一（一枚）のセラミック部材は、厚さが、通常、１〜１５ｍｍ程度、好ましくは、３〜１０ｍｍ程度である。主表面の面積は４００〜２５０００ｍｍ2で４角形又は６角形の板状を呈することが好ましい。前記厚さは、防弾強度と、厚さの増大に伴う重量増大とをバランスさせるために要求されるものである。また、主表面の面積が４００〜２５０００ｍｍ2なる条件は、複合防弾板を構成するセラミック部材の個数と、着弾したことに起因する、セラミック部材の部分的な破壊が他の部分に伝播することによる損壊面積の拡大が生じないように考慮したものである。
すなわち、本発明の複合防弾板を製造する際には、単一のセラミック部材からではなく、複数枚のセラミック部材を平面方向に配列して端面を突合せて接合することにより製造するが、単一のセラミック部材の主表面の面積が上述した範囲よりも小さいと、使用するセラミック部材（タイル）の数が極端に多くなり、複合防弾板を製造する際の作業性が極めて悪くなる。一方、単一のセラミック部材の主表面の面積が上述した範囲よりも大きくなると、１発目の着弾でセラミック部材の１つが破壊されて欠損してしまった場合、その欠損部分の面積が極めて大きくなってしまい、続く銃弾が前記欠損部分に着弾した際、複合防弾板がその防弾性という特性を奏することができない場合が生じやすいからである。
なお、単一のセラミック部材が４角形又は６角形を呈するという要件は、単一のセラミック部材を上述したように、タイル壁状に複数枚配列して用いる場合、簡易に最密充填の状態とすることができるためである。すなわち、前記セラミック部材の不存在部がなくなり、目的とする複合防弾板の耐弾性を損なうことがなくなるためである。但し、複数のセラミック部材を配列させて用いる場合、最密充填させた場合でも隣接するセラミック部材間の隙間を皆無にすることは事実上困難であり、例えば最大で０．８ｍｍ程度の隙間が生じてしまう。この隙間を０．３ｍｍ程度、またはそれ以下にするのが好ましい。
配列されたセラミック部材の一部がずれてはみ出すのを防止することにより、この隙間を可能な限り最小にすることが本発明の目的であり、そのための手段として、シート部材の周辺部が前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を覆うか、または前記高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が前記シート部材の周辺部を覆うように折り返しが行なわれる。
また、単一のセラミック部材を６角形とした場合、最密充填にするための配列形態は１種類しかないが、４角形とした場合、最密充填にするための配列形態は、「十字」状交差部が形成される格子状配列とすることもできるし、「十字」状交差部が形成されないように少しずらした、例えば、「Ｔ字」状交差部が形成されるような配列とすることもできる。さらに、４角形を長方形とした場合、モザイク模様のように交点が一直線上に連続して形成されないように配列することもできる。
また、複合防弾板の使用上の観点から、前記セラミック部材は、表面粗さが３〜１０μｍであり、後で述べる接着層との非接合面の角部が、０．１〜０．５のＣ面又はＲ面であることが好ましい。
【００１５】
次に、本発明の複合防弾板における高強度繊維強化プラスチック部材について述べる。この高強度繊維強化プラスチック部材中の個々の材料は、前記シート部材のひとつとして用いられる繊維強化プラスチックシートにおける個々の材料と同じであっても良いが厚さが異なる。折り返す方が薄いことが好ましい。
本発明で使用する前記高強度繊維強化プラスチック部材中に含まれる高強度繊維は、その比引張強度が０．１×１０6ｍ以上であり、比引張弾性率が３．０×１０6ｍ以上であることが好ましい。高強度繊維の素材としては、特に限定されるものではなく、例えば、高強度ガラス繊維、高強度カーボン繊維、高強度アラミド（芳香族ポリアミド）繊維、高強度芳香族ポリエステル繊維、高強度芳香族ポリエーテルアミド繊維、高強度ポリエチレン（超高分子量ポリエチレン）繊維、及び高強度ナイロン繊維、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトンなどからなる繊維等からなる群より選ばれる少なくとも１種があげられ、高強度ガラス繊維、高強度カーボン繊維、高強度アラミド繊維、高強度芳香族ポリエステル繊維、高強度ポリエチレン繊維、高強度ナイロン繊維および高強度ＰＢＯ繊維が好ましい。
これらの高強度繊維を使用することによって、高強度繊維強化プラスチック部材が使用されている本発明の複合防弾板の耐衝撃性を向上させることができ、耐防弾性能を向上させることができる。なお、特に上述した数値の機械的特性を満足しない場合においては、十分な耐防弾性能を得ることができない場合がある。
【００１６】
本発明において用いられる高強度繊維の製品としては、
１）アラミド繊維：デュポン社製商品名ケブラー２９、比引張強度０．２２×１０6ｍ、比引張弾性率５．３×１０6ｍ
２）カーボン繊維：東レ社製商品名トレカＴ３００、比引張強度０．２２×１０6ｍ、比引張弾性率１４．２×１０6ｍ
３）高強度ポリエチレン繊維：東洋紡社製ダイニーマ、比引張強度０．２９×１０6ｍ、比引張弾性率１３．５×１０6ｍ
などを挙げることができる。
なお、比引張強度および比引張弾性率はＪＩＳＫ７０７３に基づいて測定したものである。
【００１７】
さらに、本発明において用いられる、これら高強度繊維に含浸、コーティングまたはラミネートする樹脂の中で熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂及びポリイミド樹脂等であり、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ポリエーテルサルファイド、ポリフェニルサルファイド、ポリエーテル、エーテルケトン等、さらには熱可塑性ポリウレタン、スチレン、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂、ネオプレン等の合成ゴム又はエラストマーなどである。
【００１８】
熱硬化性樹脂である場合、硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミンのようなポリアミン系硬化剤、ベンジルジメチルアミンや２−（ジメチルアミノメチル）フェノールのような第三アミン化合物系硬化剤、無水フタル酸やテトラヒドロ無水フタル酸のような酸無水物系硬化剤、２−メチルイミダゾールや２−フェニルイミダゾールのようなイミダゾール化合物系硬化剤、ベンゾイルパーオキサイドやジクミルパーオキサイドのような過酸化物、フェノールノボラック、トリオキサントリメチレンメルカプタン、トリレンジイソシアネートやヘキサメチレンジイソシアネートのようなイソシアネート基を有する化合物、フェノールやクレゾールのようなフェノール基を有する化合物、ヒドラジド基を有する化合物、又はカルボキシル基を有する化合物等が挙げられる。
高強度繊維強化プラスチック部材は、高強度繊維からなる織布または不織布に前記樹脂を含浸、塗布またはラミネートし、シート状プリプレグ、または前記高強度繊維を平行に引き揃えて樹脂を含浸又はラミネートしたシート状プリプレグを用い、積層成形した積層板とすることができる。この際、積層板は、プリプレグを内部に含まれる高強度繊維の向きが互いに直交するようにして積層して構成することができる。
【００１９】
前記高強度繊維強化プラスチック部材を製造するための方法としては、熱硬化性樹脂の場合、前記高強度繊維に熱硬化性樹脂を溶剤に溶解した樹脂組成物を調製し、それを含浸又は塗布後、バーコーターやクリアランスロールなどを用いて余分な樹脂組成物を掻き取ってプリプレグを作製し、このプリプレグを複数枚重ねて積層板とし、加熱加圧する圧縮成形法、あるいはプリプレグを作らないハンドレイアップ法などがある。
一方、熱可塑性樹脂の場合、高強度繊維と熱可塑性樹脂フィルム或いは織布などのシート状物とを交互に複数枚重ね合わせて加熱、加圧する圧縮成形法や、樹脂を予め溶融しておき、その樹脂を高強度繊維に付着させる方法もある。熱可塑性樹脂の含有率も上記熱硬化性樹脂の場合と同じである。
樹脂含有率は部材中、通常は５〜８０％（質量％、以下同じ）の範囲であるが、好ましくは５〜５０％、より好ましくは８〜３０％である。
樹脂含有率を５％以上とすることにより、高速の飛来物が衝突した際でも剛性が高く形態保持性に優れており、８０％以下とすることにより、繊維の隙間が適度な間隔となり必要な強度を確保することができる。
シート部材に関して説明したように、各種シート部材の中で繊維強化プラスチックシートが用いられる場合は、高強度繊維強化プラスチック部材は繊維強化プラスチックシートと基本的には材料は同じものであってもよいが厚さが異なる。
したがって、シート部材として用いられる繊維強化プラスチックシート（たとえば、後記する実施例で用いられているようなプリプレグ）を最初に加熱硬化させ、次いで、セラミック部材を細密充填状態で貼り付け、次にセラミック部材にまだ加熱硬化させていない可とう性のある高強度繊維強化プラスチック部材を貼り付けて高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を繊維強化プラスチックシートの周辺部側に折り返して覆い、全体を後で述べるように、加熱硬化させてもよい。このように、高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を繊維強化プラスチックシートの周辺部側に折り返す場合は、折り返し部分で生じる表面の膨らみ部分が大きくならないようにするため、高強度繊維強化プラスチック部材の厚みを繊維強化プラスチックシートのそれより薄くするほうが好ましい。
シート部材として繊維強化プラスチックシート以外の前記材料のものが用いられる場合は、それらの周辺部が高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を覆う構造とすることが好ましい。
【００２０】
次に、接着層について述べる。
本発明の複合防弾板において、端面をつき合わせるように配列されて接合された複数のセラミック部材は接着層を介して高強度繊維強化プラスチック部材に貼り付けられ、次いで、貼り付けられた複数枚のセラミック部材の上に接着層を介してシート部材を積層するのが好ましい（シート部材として繊維強化プラスチックシートが用いられる場合は、貼り付けの順序が逆になる場合もある）。ただし、シート部材が前記のような接着層を有する金属箔の場合は新たに接着層を積層する必要はない。
接着層は加工性または生産性の観点から、接着用樹脂シート（すなわち、シート状の樹脂組成物）であることが好ましく、樹脂組成物（接着剤組成物）としては、エラストマーを含有する熱硬化性樹脂組成物が好ましい。接着用樹脂シートは硬化状態において、弾性変形率が２０〜６０％、圧縮弾性率が１０7〜１０8Ｐａであることが好ましい。弾性変形率および圧縮弾性率が上記範囲であることにより、接着強度が損なわれることがなく、防弾性およびセラミック部材の接合部の信頼性が確保される。セラミック部材との接着強度は１．０ｋＮ/ｍ以上であることが好ましい。
弾性変形率および圧縮弾性率は、例えば、微小硬度計を用いて測定される。微小硬度計としては、例えば、島津製作所製、ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２０１等が例示される。
接着強度は１．０ｋＮ/ｍ以上であることにより、被弾した際、セラミック部材が大きく飛散することが緩和される。接着強度はＪＩＳＣ６４７１に準じて測定される。
【００２１】
熱硬化性樹脂組成物としては、高強度繊維強化プラスチック部材に用いられる樹脂を含む組成物、すなわち、エポキシ樹脂組成物、フェノール樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂組成物などが用いられるが、接着性および耐熱性の観点からエポキシ樹脂組成物が好ましい。
特に、少なくとも一種のエポキシ化合物、エポキシ用硬化剤（各種アミン類、酸無水物等）、エポキシ用硬化促進剤（三フッ化ホウ素モノエチルアミン、各種イミダゾール類等）、エラストマー及び無機充填剤（水酸化アルミニウム等）を含み、前記エラストマーの含有量が、全樹脂組成物に対して４０〜８０質量％であるような熱硬化性エポキシ樹脂組成物が好ましい。エラストマーの含有量が上記範囲外では、砲弾に対する耐衝撃性を損ない、接着強度不足によって砲弾によるセラミック部材の飛散が生じてしまう場合がある。この場合、特に前記エラストマーの含有量が、全樹脂組成物中４０〜８０質量％なる要件を満足することが肝要である。
エポキシ化合物としては、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等制限なく用いることができるが、成膜性、成形性および経済性等の観点からビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。
【００２２】
エラストマーとしては、特に限定されるものではなく、アクリル系ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンメチルアクリレートアクリロニトリルゴム、ブタジエンゴム、カルボキシル基含有アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ポリビニルブチラール、天然ゴムおよびイソプレン系ゴム、クロロプレン系ゴム、水素化ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢酸ビニルゴム、ポリエーテルウレタンゴム、ポリエステルウレタンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴム、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、エポキシ変性のブタジエン−アクリロニトリル共重合体の架橋物などが挙げられる。中でも、エラストマーとしては、ガラス転移温度が−３０〜２０℃、重量平均分子量が２０万〜７０万、酸価が５〜１２ＫＯＨｍｇ/ｇのものが好ましく、０℃付近から１００℃付近の比較的広い温度範囲で安定して使用できることからアクリロニトリルブタジエン系ゴム、水素化ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムから選ばれる少なくとも１種類が好ましく用いられる。
上記のような樹脂組成物を不活性な溶媒（たとえば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルエチルケトン等）に溶解した溶液を調製し、それを離型紙や離型フィルム（キャリアフィルム）に塗布して溶媒を蒸発させて厚さ１０〜５０μｍ程度、好ましくは２０μｍ程度の接着層として用いられる接着用樹脂シートを得ることができる。
接着層の厚さを１０μｍ以上とすることにより、セラミック部材の接着を確実にすることができ、５０μｍ以下とすることにより、各部材を積層した後、加圧して最終的に仕上げる際に生じるセラミック部材の動きを抑制することができる。
【００２３】
上述したシート部材、セラミック部材及び高強度繊維強化プラスチック部材を用いて製造された本発明の複合防弾板は、通常、着弾側（前面）にシート部材が配置され、その内側に接着層を介して前記セラミック部材が配置され、その後面に接着層である前記接着用樹脂シートを介して積層された前記高強度繊維強化プラスチック部材が密着配置された状態で用いられることが好ましい。これによって、本発明の複合防弾板の防弾性能を向上させることができる。また、シート部材は着弾時に飛散するセラミック部材の破片による２次災害を防止する役割も有する。
上述のような各部材から構成される複合防弾板を最終的に仕上げるためには、前記のような順序で積層して、シート部材の周辺部が高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を覆うか、または高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部がシート部材の周辺部を覆うように折り返して定法により加熱下で圧縮成形させる。好ましい圧縮成形条件は以下に示すようなものである。
成形温度：１００〜２００℃
成形圧：０．５〜４ＭＰａ
成形時間：１〜２００分
【実施例】
【００２４】
以下、本発明を実施例にて具体的に説明する。
［接着用樹脂シート（接着層）の製造］
２３４．９３質量部のアクリル系合成ゴム〔ＳＧ−７０８−６Ｔ、ガラス転移温度６℃、重量平均分子量７０万、酸価８．０ＫＯＨｍｇ/ｇ、ナガセケムテックス社製〕、３９．１５質量部のアクリロニトリルブタジエン系合成ゴム〔ニポール１０７２、ガラス転移温度−２４℃、重量平均分子量３４万、酸価１２．０ＫＯＨｍｇ/ｇ、日本ゼオン社製〕、１００質量部のビフェニル型エポキシ樹脂〔ＮＣ−３０００−Ｈ、日本化薬社製〕、３４．２６質量部の難燃剤〔フェノキシホスファゼンオリゴマー、融点１００℃、大塚化学社製〕、硬化剤として芳香族ジアミン〔４，４’−ＤＤＳ（４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン）、和光純薬社製〕１７．１６質量部、硬化促進剤として、三フッ化ホウ素モノエチルアミン〔橋本化成社製〕０．３質量部、無機充填剤である水酸化アルミニウム〔ハイジライトＨ−４２１、昭和電工社製〕９７．８９質量部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル及びメチルエチルケトンの1/1（質量比）混合溶媒を加えて固形分濃度４０質量％の接着剤組成物を調製した。この接着剤組成物を厚さ３０μｍの離型紙にロールコーターで乾燥後の厚さが２０μｍになるように塗布乾燥し、「接着用樹脂シート１（接着層）」を得た。
【００２５】
［実施例１］
アラミド繊維−ポリウレタン樹脂系のＵＤプリプレグ〔面積約５０００ｃｍ2、厚さ約０．２ｍｍ、ハネウエル社製、ＵＤシート（商品名：ＲＳシート）、目付量２２２ｇ／ｍ2、樹脂量３０質量％、アラミド繊維の比引張強度０．２２×１０6ｍ、比引張り弾性率５．３×１０6ｍ〕を繊維束の長さ方向が０度と９０度になるように１枚毎に直交配列させて５０枚を重ね合わせ、１３０℃、３０分、成形圧１３ＭＰａという成形条件下、硬化させながら成形して、面積約５０００ｃｍ2、厚さ約８．７ｍｍの「積層板１（高強度繊維強化プラスチック部材）」を作製した。
次いで、「積層板１」の片面（表面）に「積層板１」と同じ面積、形状を有する「接着用樹脂シート１」を積層し、その上に、アルミナセラミック板（セラミック部材）〔Ａ−４７１（京セラ製）、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ８ｍｍ、積層板との接合面平均粗さ４．５μｍ、コーナー仕上げ有り〕を縦横それぞれ１０枚と５枚合計５０枚の間隙が可能な限り狭く、かつ、「十字」状交差部が形成されるように端面をつき合わせて配列して貼り付け、さらに貼り付けたアルミナセラミック板の上面に面積８０２４ｃｍ2、接着層付０．１ｍｍ厚の「アルミシート（シート部材）」の接着層側を積層し、「アルミシート」の周辺部をそれぞれの辺から７０ｍｍづつ折り返して「積層板１」の裏面周辺部４辺全てを覆い、成形条件、１６０℃、６０分、成形圧４ＭＰａでプレス成形して面積約５０００ｃｍ2×厚さ約１７ｍｍの「複合防弾板」を作製した。なお、「アルミシート」の周辺部４隅は折り返し部が図２で示される形状になるように切り取った。
【００２６】
［実施例２］
アラミド繊維織布〔面積約８０２４ｃｍ2、厚さ約０．２５ｍｍ、繊維：デュポン社製、商品名ケブラー２９、比引張り強度０．２２×１０6ｍ、比引張り弾性率５．３×１０6ｍ〕に、エポキシ樹脂系含浸ワニス〔京セラケミカル社製、ＴＶＢ−２６３８、固形分濃度８０質量％〕を含浸、乾燥させ、「プリプレグ２」〔厚さ約０．２ｍｍ、目付量２２０ｇ／ｍ2、樹脂量３０質量％〕を作製した。この「プリプレグ２」を面積約５０００ｃｍ2にカットして５０枚重ね合わせて、１６０℃、６０分、成形圧４ＭＰａという成形条件下、硬化させながらプレス成形して、面積約５０００ｃｍ2、厚さ約８．６ｍｍの「積層板２（高強度繊維強化プラスチック部材）」を作製した。
次いで、「積層板２」の片面（表面）に「積層板２」と同じ面積を有する「接着用樹脂シート１（接着層）」を積層し、その上にアルミナセラミック板（セラミック部材）〔Ａ−４７１（京セラ社製）、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ８ｍｍ、積層板との接合面平均粗さ４．５μｍ、コーナー仕上げ有り〕を縦横それぞれ１０枚および５枚合計５０枚を実施例１と同じように貼り付け、さらにその貼り付けたアルミナセラミック板の上面を、面積約８０２４ｃｍ2の「プリプレグ２（シート部材）」で覆い、裏面側にそれぞれの辺から７０ｍｍづつ折り返して「積層板２」の裏面周辺部４辺全てを覆い、１６０℃、６０分、成形圧４ＭＰａという成形条件で硬化させながらプレス成形して面積約５０００ｃｍ2×厚さ約１７ｍｍの「複合防弾板」を作製した。
【００２７】
［実施例３］
実施例１で作製した「積層板１（高強度繊維強化プラスチック部材）」の片面（表面）に「積層板１」と同じ面積を有する「接着用樹脂シート１（接着層）」を積層し、その上に、炭化珪素セラミック板（セラミック部材）〔ＳＣ１０００（京セラ製）、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ５ｍｍ、積層板との接合面平均粗さ４．５μｍ、コーナー仕上げ有り〕を縦横それぞれ１０枚および５枚合計５０枚を実施例１と同じように貼り付け、さらにその上を面積約７２９６ｃｍ2、厚さ０．２ｍｍの「アラミド繊維織布（シート部材）」で覆い、裏面側に４辺それぞれの辺から約５０ｍｍづつ折り返して「積層板１」の裏面を覆った後、１６０℃、６０分、成形圧４ＭＰａという成形条件で硬化させながらプレス成形して面積約５０００ｃｍ2×厚さ約１４ｍｍの「複合防弾板」を作製した。「アラミド繊維織布」と炭化珪素セラミック板との間には「アラミド繊維織布」と同じ面積を有する「接着用樹脂シート１（接着層）」を積層した。
【００２８】
［比較例１］
実施例１で用いた「アルミシート」を「積層板１」と同じサイズ、形状になるように切断して折り返し部がない状態（図３参照）で成形すること以外は、実施例１と同様にして、比較用の「複合防弾板」を作製した。
【００２９】
［比較例２］
実施例２で用いた「プリプレグ２」を「積層板２」と同じサイズ、形状になるように切断して折り返し部がない状態（図３参照）で成形すること以外は、実施例２と同様にして、比較用の「複合防弾板」を作製した。
【００３０】
［比較例３］
実施例３で用いたアラミド繊維織布を「積層板１」と同じサイズ、形状になるように切断して折り返し部がない状態（図３参照）で成形すること以外は、実施例３と同様にして、比較用の「複合防弾板」を作製した。
【００３１】
［比較例４］
幅５０ｃｍ、長さ３０４ｃｍのプリプレグを用い、１方面の周辺部を包んで成形すること以外は実施例２と同様にして、比較用の「複合防弾板」を作製した。
【００３２】
［比較例５］
幅１５４ｃｍ、長さ３０４ｃｍであること以外は実施例２と同じプリプレグ２を用いて４方全面折り返した以外は実施例１と同様にして比較用の「複合防弾板」を作製した。
上記実施例で得た「複合防弾板」及び比較例で得た比較用の「複合防弾板」の部材構成、生産性、外観、耐防弾試験の結果を表１に示した。
【００３３】
なお、各特性は下記の試験方法にて測定した。
（1）生産性
仕込み時間は積層板（高強度繊維強化プラスチック部材）、接着用樹脂シート（接着層）、５０枚のセラミック部材およびシート部材を積層して「複合防弾板」１００枚を成形プレス各段の中に１段あたり１０枚ずつ１０段の製品を仕込み終わるまでの時間とした。
シート部材使用量は上記実施例及び比較例に記載（表１）した通りであり、使用する部材の全面積とした（単位ｃｍ2）。
（2）外観
セラミック部材の最大はみ出し長さは、成形後の「複合防弾板」の側面においてセラミック部材が積層板に対してはみ出した最大長さを測定した（単位ｍｍ）。
シート部材折り返し側表面外観は成形後の積層板面の平滑性を目視にて下記の判定基準で評価した。
○：なめらか、△：若干段差有り
（3）耐防弾試験
「複合防弾板」のシート部材側より、NTJ Standard 0108.01に従って、９．７ｇ弾を用い、５．０ｍ離れたところから８３８±１５ｍ／ｓｅｃの速度で発射して耐貫通衝撃試験を行った。セラミック部材の中央部とセラミック部材の接合部に銃弾を命中させて評価した。
評価項目および評価基準は、下記の通りである。
ａ）セラミック部材と積層板（高強度繊維強化プラスチック部材）との剥離
○：剥離無し、△：剥離若干あり、×：剥離発生が多い
ｂ）積層板表面の膨らみ
○：膨らみ無し、△：膨らみ若干あり、×：膨らみ発生が多い
ｃ）積層板側表面外観（成形後の積層板裏面の平滑性を目視にて評価）
○：なめらか、△：やや段差あり
ｄ）貫通の有無
○：貫通無し、△：一部貫通
【００３４】
【表１】
2009121774.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の複合防弾板は、軽量で、被弾等に対する耐衝撃性に優れており、表面外観も美麗で、高所から落下又は高速で飛来する爆弾の破片や銃弾のような物体に対する防護体として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】シート部材の周辺部４辺が折り返されて高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部４辺を覆っていることを示す複合防弾板の斜視図である。
【図２】折り返されたシート部材の隣り合う２辺の端部が斜めに切断されて両切断面を突合せた状態を示す複合防弾板の斜視図である。
【図３】高強度繊維強化プラスチック部材、セラミック部材およびシート部材が積層されただけで折り返しのない状態を示す斜視図である（矢印４と５の拡大図はセラミック部材がはみ出している状態を示す）。
【図４】シート部材の２辺のみが折り返されて高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部２辺を覆っていることを示す斜視図である。
【図５】シート部材の周辺部が折り返されて高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部を覆っている状態を示す複合防弾板の断面摸式図である。
【図６】高強度繊維強化プラスチック部材の周辺部が折り返されてシート部材の周辺部を覆っている状態を示す複合防弾板の断面摸式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：シート部材
２：セラミック部材
３：高強度繊維強化プラスチック部材
４：セラミック部材のはみ出し
５：セラミック部材のはみ出し
【図１】
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【図２】
2009121774.tif 000005
【図３】
2009121774.tif 000006
【図４】
2009121774.tif 000007
【図５】
2009121774.tif 000008
【図６】
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