拘束胸当て、車両防弾プレート、および防弾ヘルメット
弾道抵抗性の布帛積層物が提供される。より具体的には、耐層間剥離性で弾道抵抗性の強化複合物が提供される。耐層間剥離性で弾道抵抗性の材料と物品は、１つ以上の弾道抵抗性パネルを高強度のスレッドで縫い合わせること；弾道抵抗性パネルのエッジを溶融して、標準的なトリミング処理時に擦り切れていた可能性のある部分を補強すること；１つ以上のパネルを１つ以上の繊維ラップ織物もしくは不織繊維ラップで巻き付けること；およびこれらの手法の組み合わせ；を含めた種々の方法によって補強することができる。耐層間剥離性で弾道抵抗性のパネルはさらに、弾道抵抗性能を高めるために、パネルに貼り付けられた少なくとも１つの剛性プレートを含んでよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた弾道抵抗性を有する布帛積層体に関する。さらに詳細には、本発明は、補強された耐層間剥離性の弾道抵抗性複合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
変形可能な発射体に対して優れた抵抗性をもった高強度繊維を含有する弾道抵抗性物品が知られている。弾丸抵抗性ベスト、ヘルメット、車両パネル、軍用装備の構造部材は通常、高強度繊維から作られている。従来から使用されている高強度繊維としては、ポリエチレン繊維、パラ−アラミド繊維［例えばポリ（フェニレンジアミンテレフタルアミド）］、グラファイト繊維、ナイロン繊維、およびガラス繊維等がある。多くの用途（例えば、ベストもしくはベストの一部）に対し、繊維は、織物もしくは編物の形で使用することができる。他の用途の多くに対し、繊維は、剛性布帛または可撓性布帛を形成するよう、カプセル封入されるか、あるいは母材材料中に埋め込まれる。
【０００３】
ヘルメット、車両パネル、およびベスト等の物品を作製するのに有用な種々の弾道抵抗性構造物が知られている。例えば、米国特許第４，４０３，０１２号、第４，４５７，９８５号、第４，６１３，５３５号、第４，６２３，５７４号、第４，６５０，７１０号、第４，７３７，４０２号、第４，７４８，０６４号、第５，５５２，２０８号、第５，５８７，２３０号、第６，６４２，１５９号、第６，８４１，４９２号、第６，８４６，７５８号（これら全ての特許を参照により本明細書に援用する）は、伸びきり鎖超高分子量ポリエチレン等の材料から製造される高強度繊維を含めた弾道抵抗性複合物を開示している。これらの複合物は、発射体（例えば、銃弾、弾丸、および爆弾の破片等）からの高速度衝撃による貫通に対して種々の抵抗度を示す。
【０００４】
例えば米国特許第４，６２３，５７４号と第４，７４８，０６４号は、エラストマー母材中に埋め込まれた高強度繊維を含む単純な複合構造物を開示している。米国特許第４，６５０，７１０号は、高強度の伸びきり鎖ポリオレフィン（ＥＣＰ）繊維で構成される複数の可撓性層を含む可撓性物品を開示している。繊維網が低モジュラスのエラストマー材料でコーティングされている。米国特許第５，５５２，２０８号と第５，５８７，２３０号は、ビニルエステルとジアリルフタレートを含む母材組成物と少なくとも１つの高強度繊維網とを含む物品、および前記物品の製造法を開示している。米国特許第６，６４２，１５９号は、母材中に配列されたフィラメント網を含む複数の繊維層（エラストマー層が間に存在する）を有する、耐衝撃性の剛性複合物を開示している。徹甲発射体に対する保護を強化するため、この複合物を硬質プレートに接着する。
【０００５】
周知のとおり、先のとがった小さな発射体は、繊維を破断することなく繊維を横方向にずらすことによって、防護具を貫通することができる。したがって弾道貫通抵抗性は、繊維網の特性によって直接影響を受ける。例えば、弾道抵抗性に影響を及ぼす重要なファクターは、繊維組織の堅固さ、クロスプライ（cross-plied）一方向性複合物におけるクロスオーバーの周期性、ヤーンと繊維のデニール、繊維と繊維との摩擦、母材母材の特性、および層間の接着強さである。
【０００６】
弾道抵抗性に影響を及ぼす他の重要なファクターは、弾道抵抗性材料が層間剥離に耐える能力である。従来の複合弾道パネルにおいては、弾道布帛層に及ぼす発射体の衝撃が層の幾つかを通過する一方で、取り巻いている布帛層が応力を受けるか又は引き伸ばされ、布帛層を擦り切れさせるか又は層間剥離を生じさせる。この層間剥離は、わずかな部分に限定される場合もあるし、あるいは大きな部分にわたって広がる場合もあり、この結果、材料の弾道抵抗性が低下し、複数の発射体の衝撃に耐える能力が低下する。このような層間剥離はさらに、弾道抵抗性材料のシートを所望の形状もしくはサイズに裁断した場合に起こることが知られており、切り取られたエッジが擦り切れ、これによって材料の安定性と弾道抵抗性が損なわれる。したがって当業界においては、これらの各問題点の解決が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これらの問題点に対する解決策を提供する。本発明は、１つ以上の弾道抵抗性パネルを高強度のスレッドで縫い合わせること、弾道抵抗性パネルのエッジを溶融して、標準的なトリミング処理時において擦り切れていた可能性のある部分を補強すること、１つ以上のパネルを１つ以上の繊維ラップ織物もしくは不織繊維ラップで巻き付けること、およびこれらの手法の組み合わせを含めた種々の手法によって補強される、耐層間剥離性及び弾道抵抗性を有する材料と物品を提供する。本発明はさらに、弾道抵抗性能を高めるために取り付けられる１つ以上の剛性プレートを含む１つ以上の弾道抵抗性パネルを提供し、これらの弾道抵抗性パネルはさらに、上記手法の１つ以上を使用して補強することができる。本発明は、パネルのエッジを溶融することによって補強される材料を開示していない米国特許第５，５４５，４５５号を上回る改善をもたらす。米国特許第５，５４５，４５５号は、異なった方向で巻き付けられる２種の繊維ラップを組み込むことについても開示していない。該米国特許はさらに、パネル上に外側ポリマーフィルムを組み込んだ構造物を開示していないし、またパネルに剛性プレートを取り付けた構造物も開示していない。本明細書に記載の材料から作製される物品は、多数の衝撃によって応力を受けた後でも保持される、優れた耐層間剥離性と弾道抵抗性を有することが見出されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料を提供する。
【０００９】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルの前面に結合された少なくとも１つの剛性プレート；
ｃ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｄ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料を提供する。
【００１０】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有する少なくとも１つのパネルを作製する工程、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）パネルを物品に成形する工程；
ｃ）成形パネルの周りを第１の繊維ラップで取り巻く工程、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；および
ｄ）必要に応じて、成形パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む、弾道抵抗性材料の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネルを作製する工程、前記パネルは、ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）パネルを成形する工程；
ｃ）少なくとも１つの剛性プレートを前記成形パネルの前面に結合する工程；
ｄ）成形パネルの周りを第１の繊維ラップで取り巻く工程、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；および
ｅ）必要に応じて、成形パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む、弾道抵抗性材料の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層、このとき前記パネルの１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている任意的な第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料を提供する。
【００１３】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維が、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明の詳細な説明
本発明は、優れた弾道貫通抵抗性と優れた耐層間剥離性を有する布帛複合物を提供する。本発明の目的に適うよう、優れた弾道貫通抵抗性を有する本発明の材料は、変形可能な発射体に対する優れた抵抗性を示す材料を表わしている。
【００１５】
本発明の弾道抵抗性の材料、構造物、および物品は、少なくとも１つの弾道抵抗性パネル（好ましくは、積み重なるように配列された２つ以上のパネルを）を含む。弾道抵抗性パネルのそれぞれが、前面、後面、および１つ以上のエッジを有しており、ここで四角形のパネルは４つのエッジを有し、三角形のパネルは３つのエッジを有する、等々。各パネルが圧密化繊維網を含み、ここで前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む。本発明に使用する上での適切な繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有する高強度・高引張モジュラスの繊維である。前記繊維は、その上に母材組成物を有し、前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている。実施態様に応じて、パネルはさらに、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層を含んでよい。
【００１６】
本発明のそれぞれの個別パネルは、単層の圧密化繊維網をエラストマー組成物もしくは剛性ポリマー組成物中に含んでいる。本明細書では、このエラストマー組成物もしくは剛性ポリマー組成物を母材組成物と呼ぶ。圧密化繊維網が、一緒に積み重ねられた複数の繊維層を含み、各繊維層が、前記母材組成物でコーティングされた複数の繊維（実質的に平行に整列するように配列されているのが好ましいが、必ずしもそうである必要はない）を含み、前記繊維層が、前記単層圧密化繊維網を形成するよう圧密化されている。圧密化繊維網はさらに、このような母材組成物でコーティングされ、複数の層に作製され、そして布帛に圧密化される複数のヤーンを含んでよい。
【００１７】
本発明の目的に適うよう、“繊維”は細長い物体であって、その長さ寸法は、幅や厚さの横方向寸法よりはるかに大きい。本発明において使用するための繊維の横断面は、広範囲にわたって変わってよい。横断面は、円形であっても、フラットであっても、あるいは長円形であってもよい。したがって、繊維という用語は、規則的もしくは不規則な横断面を有するフィラメント、リボン、およびストリップを含む。横断面はさらに、繊維の直線軸または縦軸から突き出ている規則的もしくは不規則な１つ以上のローブを有する、規則的もしくは不規則なマルチローバル（ｍｕｌｔｉ−ｌｏｂａｌ）横断面であってもよい。繊維は単一ローブであって、実質的に円形の断面を有するのが好ましい。
【００１８】
本明細書で使用している“ヤーン（ｙａｒｎ）”は、絡まり合った繊維のストランドである。“整列（ａｒｒａｙ）”は、繊維またはヤーンの規則的な配置を表わしており、“平行整列”は、繊維またはヤーンの規則的な平行配置を表わしている。繊維“層（ｌａｙｅｒ）”は、不織もしくは織った繊維またはヤーンの平面的な配置を表わしている。本明細書で使用している“布帛”は、織布材料に関係していても、あるいは不織布材料に関係していてもよい。繊維“網（ｎｅｔｗｏｒｋ）”は、相互に連結した複数の繊維層もしくはヤーン層を示している。繊維網は、種々の構造を有することができる。例えば、繊維またはヤーンは、フェルトまたは他の織布材料、不織布材料、もしくは編んだ材料として作製することもできるし、あるいは他の任意の従来法によってネットワークに作製することもできる。特定の好ましい圧密化網構造によれば、複数の繊維層が組み合わされ、これにより各繊維層は、繊維層が共通の繊維方向に沿って互いに実質的に平行となるように、一定方向に整列した繊維を含む。したがって“圧密化網”とは、繊維層と前記母材組成物との圧密化された組み合わせを表わしている。本明細書で使用している“単一層”構造物とは、単一の構造物に圧密化もしくは一体化されている、１つ以上の個別繊維層で構成される構造物を表わしている。“圧密化する（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｎｇ）”とは、母材材料とそれぞれの個別繊維層とを、乾燥、冷却、加熱、圧力、またはこれらの組み合わせによって結合して前記単一層を作製する、ということを意味している。
【００１９】
本明細書で使用している“高強度・高引張モジュラスの繊維”は、約７ｇ／デニール以上の好ましいテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の好ましい引張モジュラス（どちらもＡＳＴＭ Ｄ２２５６によって測定）、および約８Ｊ／ｇ以上のエネルギー対破断（ｅｎｅｒｇｙ−ｔｏ−ｂｒｅａｋ）を有する繊維である。本明細書で使用している“デニール”とは、線密度の単位を表わしており、繊維またはヤーンの９０００メートル当たりの質量（ｇ）に等しい。本明細書で使用している“テナシティ”とは、応力を受けていない試験片の、単位線密度（デニール）当たりの力（ｇ）として表示される引張応力を表わしている。繊維の“初期モジュラス”は、ある材料の変形抵抗性を表わす特性である。“引張モジュラス”とは、テナシティの変化［１デニール当たりのグラム−力（ｇ／ｄ）で表示］と歪みの変化［元の繊維長さに対する分数として表示］との比を表わしている。
【００２０】
特に好適な高強度・高引張モジュラスの繊維材料としては、伸びきり鎖ポリオレフィン繊維（例えば高延伸・高分子量のポリエチレン繊維、特に、超高分子量ポリエチレン繊維と超高分子量ポリプロピレン繊維）がある。さらに、伸びきり鎖ポリビニルアルコール繊維、伸びきり鎖ポリアクリロニトリル繊維、パラ−アラミド繊維、ポリベンザゾール繊維［例えば、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維やポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）繊維］、および液晶コポリエステル繊維も適している。これらの種類の繊維はいずれも、当業界において従来から知られている。
【００２１】
ポリエチレンの場合、好ましい繊維は、少なくとも５００，０００（好ましくは少なくとも１００万、さらに好ましくは２００万〜５００万）の分子量を有する伸びきり鎖ポリエチレンである。このような伸びきり鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）繊維は、溶液紡糸法にて成長させることもできるし［例えば、米国特許第４，１３７，３９４号や第４，３５６，１３８号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に記載されている］、あるいはゲル構造物を形成する溶液から紡糸することもできる［例えば、米国特許第４，５５１，２９６号や第５，００６，３９０号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に記載されている］。
【００２２】
本発明において使用するための最も好ましいポリエチレン繊維は、ハネウェル・インターナショナル社からスペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ）（登録商標）の商品名で販売されているポリエチレン繊維である。スペクトラ繊維は当業界でよく知られており、例えば、Ｈａｒｐｅｌｌらの共有に係る米国特許第４，６２３，５４７号および第４，７４８，０６４号に記載されている。スペクトラ高性能繊維は、重量比ではスチールの１０倍の強度を有する一方で、水に浮くほど充分に軽い。この繊維はさらに、耐衝撃性、耐湿性、耐磨耗薬品性、および耐破壊性を含めた他の重要な特性を有する。
【００２３】
適切なポリプロピレン繊維としては、米国特許第４，４１３，１１０号（該特許を参照により本明細書に援用する）に記載の、高延伸の伸びきり鎖ポリプロピレン（ＥＣＰＰ）繊維がある。適切なポリビニルアルコール（ＰＶ−ＯＨ）繊維は、例えば米国特許第４，４４０，７１１号および第４，５９９，２６７号（該特許を参照により本明細書に援用する）に記載されている。適切なポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維は、例えば米国特許第４，５３５，０２７号（該特許を参照により本明細書に援用する）に開示されている。これら種類の繊維はいずれも従来から知られており、広く市販されている。
【００２４】
適切なアラミド（芳香族ポリアミド）繊維またはパラ−アラミド繊維は市販されており、例えば米国特許第３，６７１，５４２号に記載されている。例えば、有用なポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）フィラメントが、デュポン社からケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）の商品名で工業的に製造されている。デュポン社からノメックス（ＮＯＭＥＸ）（登録商標）の商品名で工業的に製造されているポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維も、本発明を実施する上で有用である。本発明を実施する上で適切なポリベンザゾール繊維は市販されており、例えば米国特許第５，２８６，８３３号、第５，２９６，１８５号、第５，３５６，５８４号、第５，５３４，２０５号、および第６，０４０，０５０号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に開示されている。好ましいポリベンザゾール繊維は、東洋紡（株）から市販のザイロン（ＺＹＬＯＮ）（登録商標）繊維である。本発明を実施する上で適切な液晶コポリエステル繊維は市販されており、例えば米国特許第３，９７５，４８７号、第４，１１８，３７２号、および第４，１６１，４７０号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に開示されている。
【００２５】
本発明に使用するための他の適切な繊維としては、ガラス繊維、炭素から作製される繊維、玄武岩もしくは他の鉱物から作製される繊維、Ｍ５（登録商標）繊維、およびこれらの組み合わせ（いずれも市販されている）などがある。Ｍ５繊維は、バージニア州リッチモンドのマゲラン・システムズ・インターナショナル社（Ｍａｇｅｌｌａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）によって製造されており、例えば米国特許第５，６７４，９６９号、第５，９３９，５５３号、第５，９４５，５３７号、および第６，０４０，４７８号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に記載されている。特に好ましい繊維としては、Ｍ５繊維、ポリエチレンスペクトラ繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維、およびポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）繊維がある。繊維は、高強度で高モジュラスのポリエチレンスペクトラ繊維を含むのがさらに好ましい。
【００２６】
本発明の目的に適う最も好ましい繊維は、高強度で高引張モジュラスの伸びきり鎖ポリエチレン繊維である。前述したように、高強度で高引張モジュラスの繊維は、約７ｇ／デニール以上という好ましいテナシティ、約１５０ｇ／デニール以上という好ましい引張モジュラス、および約８Ｊ／ｇ以上という好ましい破断エネルギー（いずれも、ＡＳＴＭ Ｄ２２５６に従って測定）を有する繊維である。本発明の好ましい実施態様においては、繊維のテナシティは、約１５ｇ／デニール以上でなければならず、約２０ｇ／デニール以上であるのが好ましく、約２５ｇ／デニール以上であるのがさらに好ましく、約３０ｇ／デニール以上であるのが最も好ましい。本発明の繊維はさらに、約３００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのが好ましく、約４００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのがさらに好ましく、約５００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのがさらに好ましく、約１，０００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのがさらに好ましく、そして約１，５００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのが最も好ましい。本発明の繊維はさらに、約１５Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有するのが好ましく、約２５Ｊ／ｇ以上のエネルギー対破断を有するのがさらに好ましく、約３０Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有するのがさらに好ましく、そして約４０Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有するのが最も好ましい。こうした組み合わさった高強度特性は、よく知られている溶液成長法またはゲル繊維法を使用することによって得られる。米国特許第４，４１３，１１０号、第４，４４０，７１１号、第４，５３５，０２７号、第４，４５７，９８５号、第４，６２３，５４７号、第４，６５０，７１０号、および第４，７４８，０６４号は、本発明において使用される好ましい高強度伸びきり鎖ポリエチレン繊維について一般的に説明している。
【００２７】
本発明の布帛複合物は、低モジュラスのエラストマー母材材料と高モジュラスの剛性母材材料を含めた、種々の母材材料を使用して製造することができる。本明細書で使用している“母材”という用語は、当業界によく知られており、圧密化後に繊維を結合するバインダー材料（例えばポリマーバインダー材料）を表わすのに使用される。“複合物”という用語は、繊維と母材材料との圧密化された組み合わせを表わしている。適切な母材材料としては、約６，０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）未満の初期引張モジュラスを有する低モジュラスのエラストマー材料、および少なくとも約３００，０００ｐｓｉ（２０６８ＭＰａ）の初期引張モジュラスを有する高モジュラスの剛性材料などがあるが（引張モジュラスはいずれも、ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って３７℃にて測定）、これらに限定されない。本明細書の全体にわたって使用されている“引張モジュラス”とは、繊維の場合はＡＳＴＭ２２５６に従って、そして母材材料の場合はＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定される弾性率を表わしている。
【００２８】
エラストマー母材組成物は、種々のポリマー材料や非ポリマー材料を含んでよい。好ましいエラストマー母材組成物は低モジュラスのエラストマー材料を含む。本発明の目的に適うよう、低モジュラスのエラストマー材料は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８試験法に従って約６，０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）以下にて測定される引張モジュラスを有する。エラストマーの引張モジュラスは約４，０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）以下であるのが好ましく、約２４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）以下であるのがさらに好ましく、約１２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）以下であるのがさらに好ましく、約５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）以下であるのが最も好ましい。エラストマーのガラス転移温度（Ｔｇ）は約０℃未満であるのが好ましく、約−４０℃未満であるのがさらに好ましく、約−５０℃未満であるのが最も好ましい。エラストマーはさらに、少なくとも約５０％の破断点伸びを有するのが好ましく、少なくとも約１００％の破断点伸びを有するのがさらに好ましく、少なくとも約３００％の破断点伸びを有するのが最も好ましい。
【００２９】
低モジュラスの多種多様なエラストマー材料やエラストマー配合物を、母材として使用することができる。適切なエラストマーの代表的な例について、それらの構造、特性、および配合が、架橋方法と共に、エンサイクロペディア・オブ・ポリマーサイエンス，Ｖｏｌ．５のエラストマー−シンセティックというセクション（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ Ｉｎｃ．，１９６４）にまとめられている。好ましい低モジュラスのエラストマー母材材料としては、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、クロロスルフィネート化ポリエチレン、エチレンコポリマー、ポリプロピレン、プロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、ポリスルフィドポリマー、ポリウレタンエラストマー、ポリクロロプレン、当業界においてよく知られている１種以上の可塑剤（例えばフタル酸ジオクチル）を使用した可塑化ポリ塩化ビニル、ブタジエンアクリロニトリルエラストマー、ポリ（イソブチレン−ｃｏ−イソプレン）、ポリアクリレート、ポリエステル、不飽和ポリエステル、ポリエーテル、フルオロエラストマー、シリコーンエラストマー、エチレンのコポリマー、熱可塑性エラストマー、フェノール樹脂、ポリブチラール樹脂、エポキシポリマー、スチレンブロックコポリマー（例えば、スチレン−イソプレン−スチレンコポリマーやスチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー）、および繊維の融点より低い温度で硬化可能な他の低モジュラスポリマーと低モジュラスコポリマーがある。これら材料のブレンド、またはエラストマー材料と１種以上の熱可塑性樹脂とのブレンドも好ましい。
【００３０】
特に有用なのは、共役ジエンとビニル芳香族モノマーとのブロックコポリマーである。好ましい共役ジエンエラストマーはブタジエンとイソプレンである。好ましい共役芳香族モノマーは、スチレン、ビニルトルエン、およびｔ−ブチルスチレンである。ポリイソプレンを組み込んだブロックコポリマーを水素化して、飽和炭化水素エラストマーセグメントを有する熱可塑性エラストマーを得ることができる。これらのポリマーは、Ａ−Ｂ−Ａというタイプの単純なトリブロックコポリマーであっても、（ＡＢ）ｎ（ｎ＝２〜１０）というタイプのマルチブロックコポリマーであっても、あるいはＲ−（ＢＡ）ｘ（ｘ＝３〜１５０）というタイプのラジアル構造コポリマーであってもよく、このときＡは、ポリビニル芳香族モノマーからのブロックであり、Ｂは、共役ジエンエラストマーからのブロックである。これらのポリマーの多くは、テキサス州ヒューストンのクレイトン・ポリマーズ社によって工業的に製造されており、「“クレイトン・サーモプラスティック・ラバー”，ＳＣ−６８−８１」という公報に記載されている。最も好ましい母材ポリマーは、クレイトン・ポリマーズ社からクレイトン（Ｋｒａｔｏｎ）（登録商標）の商品名で販売されているスチレン系ブロックコポリマーを含む。
【００３１】
本発明において有用な好ましい高モジュラス・剛性母材材料としては、ビニルエステルポリマーやスチレン−ブタジエンブロックコポリマー等の材料、およびビニルエステルとジアリルフタレートとの混合物やフェノールホルムアルデヒドとポリビニルブチラールとの混合物等のポリマー混合物がある。本発明において使用するための特に好ましい剛性母材材料は、好ましくは炭素−炭素飽和溶媒（例えばメチルエチルケトン）に可溶であって、少なくとも約１×１０６ｐｓｉ（６８９５ＭＰａ）で硬化させたときに高い引張モジュラス（ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定）を有する熱硬化性ポリマーである。特に好ましい剛性母材材料は、米国特許第６，６４２，１５９号（該特許を参照により本明細書に援用する）に記載の材料である。オプションとして、母材樹脂を硬化させるための触媒を使用することもできる。適切な触媒としては、例えば、過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチル、２，５−ジメチル−２，５−ジ−２−エチルヘキサノイルペルオキシヘキサン、過酸化ベンゾイル、およびこれらの組み合わせなどがある。このような触媒は、一般には熱硬化性母材ポリマーと併せて使用される。
【００３２】
本発明の布帛複合物から作製される物品の剛性、耐衝撃性、および弾道特性は、母材ポリマーの引張モジュラスによって影響を受ける。例えば米国特許第４，６２３，５７４号は、約６０００ｐｓｉ（４１，３００ｋＰａ）未満の引張モジュラスを有するエラストマー母材で構成される繊維強化複合物のほうが、より高いモジュラスのポリマーで構成される複合物よりも、そして母材なしの同じ繊維構造物よりも優れた弾道特性を有する、ということを開示している。しかしながら、母材ポリマーの引張モジュラスが低いと、より低剛性の複合物が得られる。さらに、特定の用途［特に、複合物が、耐弾道的な面と構造面の両方に対して機能しなければならないような用途］においては、弾道抵抗性と剛性との優れた組み合わせが求められる。したがって、使用する上で最も適切なタイプの母材ポリマーは、本発明の布帛から作製される物品のタイプに応じて異なる。これら２つの特性において折り合いをつけるために、適切な母材組成物は、単一の母材組成物を形成するよう、低モジュラス材料と高モジュラス材料との両方を組み合わせてよい。前述したように、本発明の高強度繊維および圧密化繊維網の作製は当業界によく知られており、例えば米国特許第４，６２３，５７４号、第４，７４８，０６４号、および第６，６４２，１５９号に詳細に記載されている。
【００３３】
本発明の好ましい実施態様においては、弾道抵抗性材料が、複数の個別パネルのスタック［すなわち、２つ以上の単層の圧密化繊維網が一緒になって（一方がもう一方の上に）積み重なっている］を含む。本明細書において使用している“個別”パネルとは、明確に別々となっているパネルを表わしており、このときそれぞれのパネルは互いに同一であっても異なっていてもよく、一方がもう一方の上に配置された個別パネルの組み合わせがスタックを形成し、前記スタックは、上面、下面、および１つ以上のエッジを有する。本発明の好ましい実施態様においては、弾道抵抗性材料または弾道抵抗性物品は約２〜約２０個の個別パネルを含み、さらに好ましくは約４〜約１２個の個別パネルを含み、最も好ましくは約４〜約８個の個別パネルを含む。パネルの寸法は、一般には変わってよく（所望の使用法に従って決まる）、スタックにおける個々のパネルは、サイズと形状が実質的に同様であるのが好ましい。小さなパネルは約１０”×１０”（２５．４ｃｍ×２５．４ｃｍ）の寸法を有してよく、大きなパネルは約６０”×１２０”（１５２．４ｃｍ×３０４．８ｃｍ）の寸法を有してよい。これらの寸法は代表的なものであって、これらに限定されない。前記スタックの各パネルが圧密化繊維網を含み、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が実質的に平行な整列状態で配置された複数の繊維を含む。したがってパネルの厚さは一般に、任意的な外側ポリマー層の厚さ、および第１と第２の繊維ラップの厚さに加え、組み込まれている繊維層の数に応じて異なる。
【００３４】
本発明の好ましい実施態様においては、繊維は、複合物の約７０〜約９５重量％を構成するのが好ましく、複合物の約７９〜約９１重量％を構成するのがさらに好ましく、そして複合物の約８３〜約８９重量％を構成するのが最も好ましく、このとき複合物の残部は、前記母材組成物、または前記母材と前記ポリマーフィルムとの組み合わせである。母材組成物はさらに、カーボンブラックやシリカ等の充填剤を含んでもよいし、オイルで増量してもよいし、あるいはイオウ、過酸化物、金属酸化物、もしくは当業界においてよく知られている放射線硬化システムによって加硫してもよい。母材組成物はさらに、例えばスイスのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社からイルガノックス（Ｉｒｇａｎｏｘ）（登録商標）の商品名で市販されている酸化防止剤［特にイルガノックス１０１０、すなわち（（テトラキス−（メチレン−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロシンナメート）メタン））］を含んでよい。
【００３５】
一般には、本発明の弾道抵抗性材料は、高強度繊維を１つ以上の繊維層に配列することによって作製される。各層は、整列状態の個別繊維もしくは個別ヤーンを含んでよい。母材組成物は、層が作製される前、または層が作製された後に、高強度繊維に施すのが好ましく、次いで多層複合物が形成されるよう、母材材料−繊維組み合わせ物を圧密化する。本発明の繊維は、前記母材組成物でコーティングすることもできるし、前記母材組成物を含浸させることもできるし、前記母材組成物中に埋め込むこともできるし、あるいは当業界によく知られている方法によって（例えば、母材組成物の溶液を繊維の表面上に噴霧またはロール塗りし、次いで乾燥することによって）、前記母材組成物を施すこともできる。繊維から溶媒を除去する前もしくは後において、繊維を高温延伸操作にかける前に、高モジュラス前駆体でコーティングすること（ゲル繊維）を含めて（従来のゲル紡糸繊維作製法を使用する場合）、繊維にコーティングを施すための他の方法も使用することができる。このような方法は、当業界によく知られている。
【００３６】
母材材料の付与は、繊維もしくはヤーンの少なくとも１つの表面を、選定された母材組成物でコーティングする（好ましくは、個々の繊維のそれぞれを実質的にコーティングもしくはカプセル封入する）ことが好ましい。母材材料を施した後、圧密化する前に、層状の個々の繊維を互いに接着させても、接着させなくてもよい。圧密化により、一緒にプレスされることで、そしてこのようなコーティングされた繊維として融合することによって、複数の繊維層またはヤーン層が一体となる。本発明の布帛複合物は、複数の織った繊維層もしくは不織繊維層を含むのが好ましく、これらの繊維層が圧密化されて、単層の圧密化繊維網となる。本発明の好ましい実施態様においては、繊維層が不織繊維を含み、前記圧密化繊維網のそれぞれの個別繊維層が、共通の繊維方向に沿って互いに平行に配列した繊維を含むのが好ましい。このような一方向に整列した繊維の連続層を、その前の層に対して回転させることができる。複合物の個々の繊維層は、各個別層の一方向繊維の繊維方向が、隣接層の一方向繊維の繊維方向に対して回転するようクロスプライされているのが好ましい。１つの例は５層物品であって、このとき第２層、第３層、第４層、および第５層が、第１層に対して＋４５°、−４５°、９０°、および０°回転しているが、必ずしもこの順序である必要はない。本発明の目的に適うよう、隣接層は、他の層の縦繊維方向に対して約０°と約９０°との間の実質的にいかなる角度でも整列させることができる。好ましい例は、０°／９０°の配向を有する２つの層を含む。このような回転した一方向整列が、例えば米国特許第４，４５７，９８５号、第４，７４８，０６４号、第４，９１６，０００号、第４，４０３，０１２号、第４，６２３，５７３号、および第４，７３７，４０２号に記載されている。繊維網は、よく知られている種々の方法によって［例えば、米国特許第６，６４２，１５９号（該特許を参照により本明細書に含める）に記載の方法によって］作り上げることができる。理解しておかねばならないことは、本発明の単層圧密化網は一般に、いかなる数のクロスプライ層（例えば約２〜約１５００、さらに好ましくは約１０〜約１０００、さらに好ましくは約２０〜約４０以上の層；種々の用途に応じて要求される層の数が異なる）を含んでもよい、という点である。
【００３７】
本発明の特に好ましい実施態様においては、先ず本発明の繊維を、前述した方法の１つを使用してエラストマー母材組成物でコーティングし、次いで複数の繊維を不織繊維層に配置させる。個々の繊維は、互いに隣接するように並ぶのが好ましく、またシート様整列の繊維（このとき、該繊維は、共通の繊維方向に沿って実質的に互いに平行に整列されている）に配置されるのが好ましい。従来の方法を、少なくとも２つの一方向繊維層が形成されるように行うのが好ましく、これにより繊維は、全ての繊維表面が母材組成物で実質的にコーティングされる。次いで繊維層を、単層の圧密化繊維網に圧密化するのが好ましい。これは、個々の繊維層を、ある１つの層が他の層の上になるように積み重ね、次いで全体としての構造がヒートセットされるように熱と圧力をかけて接着し、母材材料が流動して残留ボイドスペースをすべて埋めるようにすることによって達成することができる。当業界において従来から知られているように、優れた弾道抵抗性は、ある１つの層の繊維配列方向が、他の層の繊維整列方向に対してある角度で回転されるように、個々の繊維層がクロスプライされている場合に達成される。例えば、好ましい構造体は、ある１つの層の縦繊維方向が、他の層の縦繊維方向に対して直角となるように配置された、本発明の２つの繊維層を有する。
【００３８】
最も好ましい実施態様においては、一方向に整列した繊維の２層が０°／９０°配置にてクロスプライされ、次いでこれを成形して前駆体を作製する。２つの繊維層の一方を、好ましくは、他方の層の幅に沿って０°／９０°配向にて連続的に配置できる長さに切断することによって、２つの繊維層を連続的にクロスプライすることができ、当業界においてユニテープとして知られているものが形成される。米国特許第５，１７３，１３８号と第５，７６６，７２５号は、連続的なクロスプライするための装置を開示している。次いで、これらの装置により得られる連続的２層構造物を、それぞれの層の間に隔離材料層を組み込んだ状態でロールに巻き取ることができる。最終用途の構造物を作製する用意ができたら、ロールから巻き出し、隔離材料を剥ぎ取る。２層のサブアセンブリーをスライスして個別のシートとし、これらを積み重ねて多層にし、次いで最終形状品を作製するために、そして必要に応じて母材ポリマーを硬化させるために、熱と圧力を加えて処理する。同様に、複数のヤーンが、単層を形成するように配列される場合は、ヤーンを一方向に配置して、同様の仕方でクロスプライし、次いで圧密化することができる。
【００３９】
繊維層を単層圧密化網もしくは布帛複合物に圧密化させるための、そして任意的なポリマーフィルム層を貼り付けるための適切な接着条件は、従来から知られている積層法を含む。一般的な積層法は、クロスプライ繊維層を、約１１０℃の温度および約２００ｐｓｉ（１３７９ｋＰａ）の圧力にて約３０分プレスすることを含む。本発明の繊維層の圧密化は、約２５ｐｓｉ（〜１７２ｋＰａ）〜約５００ｐｓｉ（３４４７ｋＰａ）の圧力またはそれ以上の圧力にて、約２００°Ｆ（〜９３℃）〜約３５０°Ｆ（〜１７７℃）の温度で行うのが好ましく、約２００°Ｆ〜約３００°Ｆ（〜１４９℃）の温度で行うのがさらに好ましく、そして約２００°Ｆ〜約２８０°Ｆ（〜１２１℃）の温度で行うのが最も好ましい。当業界において従来から知られているように、圧密化は、オートクレーブ中にて行うことができる。
【００４０】
加熱する際に、母材は、完全に溶融させることなく積み重ねたり、流動させたりすることができる。しかしながら一般には、母材材料を溶融させる場合は、複合物を作製するのに比較的小さな圧力しか必要とされないが、母材材料が粘着温度に加熱されるだけの場合は、一般にはより高い圧力が必要とされる。圧密化工程は、一般には約１０秒〜約２４時間かかる。しかしながら、温度、圧力、および時間は、一般には、ポリマーの種類、ポリマー含量、プロセス、および繊維の種類に依存する。
【００４１】
個々の布帛層の厚さは、個々の繊維の厚さに対応する。したがって、本発明の単層圧密化網は、約２５μｍ〜約５００μｍの厚さを有するのが好ましく、約７５μｍ〜約３８５μｍの厚さを有するのがさらに好ましく、約１２５μｍ〜約２５５μｍの厚さを有するのが最も好ましい。このような厚さが好ましいけれども、ここで理解しておかねばならないことは、特定のニーズを満たすために他のフィルム厚さもつくり出すことができ、これらも本発明の範囲内に含まれる、という点である。
【００４２】
繊維層を圧密化した後に、従来の方法によって、単層圧密化網の前面と後面のそれぞれにポリマー層を結合させるのが好ましい。パネルのスタックが形成されたときに、スタックの各個別パネルが、その前面と後面のそれぞれに結合されたポリマー層を有するのが好ましい。このポリマー層により、スタックのパネルの成形前に、パネルがくっつくのが防止される。前記ポリマー層に対する適切なポリマーとしては、熱可塑性ポリマーや熱硬化性ポリマーがあるが、これらに限定されない。適切な熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ビニルポリマー、フルオロポリマー、ならびにこれらのコポリマーと混合物（これらに限定されない）を含む群から選択することができる。これらのうち、好ましいのはポリオレフィン層である。好ましいポリオレフィンはポリエチレンである。ポリエチレンフィルムの例としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、線状中密度ポリエチレン（ＬＭＤＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、線状超超低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などがあるが、これらに限定されない。これらのうち、最も好ましいポリエチレンはＬＬＤＰＥである。適切な熱硬化性ポリマーとしては、熱硬化性のアリル樹脂、アミノ樹脂、シアネート（ｃｙａｎａｔｅ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、硬質ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ビニルエステル樹脂、およびこれらのコポリマーとブレンド（例えば、米国特許第６，８４６，７５８号、第６，８４１，４９２号、および第６，６４２，１５９号に記載の物質）などがあるが、これらに限定されない。本明細書に記載のように、ポリマーフィルムはポリマーコーティングを含む。
【００４３】
ポリマーフィルム層を、よく知られている積層法を使用して、単層圧密化網に結合させるのが好ましい。積層は一般に、複数の層を合わせて単一のフィルムにするに足る熱と圧力の条件下にて、個々の層を互いの上に配置することによってなされる。個々の層を互いの上に配置し、次いで、通常はこの組み合わせ物を、当業界によく知られている方法によって、加熱した一対の積層ローラーのニップに通す。積層加熱は、約９５℃〜約１７５℃（好ましくは、約１０５℃〜約１７５℃）の範囲の温度にて、約５ｐｓｉｇ（０．０３４ＭＰａ）〜約１００ｐｓｉｇ（０．６９ＭＰａ）の範囲の圧力で、約５秒〜約３６時間（好ましくは、約３０秒〜約２４時間）行うことができる。本発明の好ましい実施態様においては、ポリマーフィルム層は、パネル全体の約２重量％〜約２５重量％を構成するのが好ましく、パネル全体の約２重量％〜約１７重量％を構成するのがさらに好ましく、そしてパネル全体の約２重量％〜約１２重量％を構成するのが最も好ましい。ポリマーフィルム層の重量％は、一般には、多層フィルムを形成している布帛層の数に応じて変わる。圧密化工程と外側ポリマー積層工程が、ここでは２つの別個の工程として説明されているが、その代わりに、当業界における従来法によりこれらの工程を一体化して、単一の圧密化／積層工程にすることもできる。
【００４４】
ポリマーフィルム層は非常に薄いのが好ましい。約１μｍ〜約２５０μｍの層厚さを有するのが好ましく、約５μｍ〜約２５μｍの層厚さを有するのがさらに好ましく、約５μｍ〜約９μｍの層厚さを有するのが最も好ましい。個々の繊維層の厚さは、個々の繊維の厚さに対応する。したがって本発明の単層圧密化網は、約２５μｍ〜約５００μｍの厚さを有するのが好ましく、約７５μｍ〜約３８５μｍの厚さを有するのがさらに好ましく、約１２５μｍ〜約２５５μｍの厚さを有するのが最も好ましい。このような厚さが好ましいけれども、ここで理解しておかねばならないことは、特定のニーズを満たすために他のフィルム厚さもつくり出すことができ、これらも本発明の範囲内に含まれる、という点である。
【００４５】
本発明によれば、本明細書に記載のパネル、またはパネルのスタックが、種々の方法の少なくとも１つによって補強される。１つの好ましい実施態様においては、パネルまたはスタックを１つ以上のエッジにおいて補強することができ、このとき製造時に繊維をトリミングしたり切断したりすることができる。例えば、パネルまたはパネルのスタックは、パネルの１つ以上の少なくとも１つのエッジを高強度スレッドで縫い合わせて、あるいはパネルまたはパネルのスタックのエッジを溶融して、標準的なトリミング処理時において擦り切れていた可能性のある部位を補強することによって強化することができる。本縫い、手縫い、マルチスレッド縫い、オーバーエッジ縫い、平縫い、環縫い、およびジグザグ縫い等の方法を含めた、種々の縫い合わせ方法と縫い付け方法が業界によく知られている。本発明の好ましい実施態様において使用されるステッチを縫い合わせるのに利用されるスレッドのタイプは幅広く変更可能であるが、前述のような、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有する前記高強度・高モジュラス繊維のスレッドを含むのが好ましく、アラミド繊維もしくはポリエチレン繊維を含むのがさらに好ましく、そしてポリエチレン繊維を含むのが最も好ましい。スレッドは、モノフィラメントヤーンを含んでも、あるいはマルチフィラメントヤーンを含んでもよく、米国特許第５，５４５，４５５号（該特許の全開示内容を参照により本明細書に含める）に記載のマルチフィラメントヤーンを含むのが最も好ましい。ステッチの使用量は広い範囲で変動してよい。一般に貫通抵抗性の用途においては、ステッチの使用量は、縫い合わされた繊維層の全重量の約１０％未満を構成するような使用量である。単一パネルは、圧密化繊維網の層のそれぞれを通して縫い合わされるのが好ましい。パネルのスタックが、個別に縫い合わされた複数のパネルを含んでもよいし、あるいはスタック全体を縫い合わせて、別個のパネルを圧密化させてもよい。
【００４６】
その代わりに、パネルまたはパネルのスタックは、熱と圧力を加えた状態にて、１つ以上の個別パネルのエッジを溶融することによって、あるいはパネルのスタック全体のエッジを溶融することによって補強することができる。エッジは、例えば、エッジモールドを使用して、あるいは固体金属フレーム（例えば固体金属ピクチャーフレーム）を使用して溶融することができる。エッジモールドまたは固体金属フレームは、オーブンを使用して加熱することもできるし、あるいは加熱・冷却能力を有するプレス中に据え付けることもできる。エッジモールドまたは固体金属フレームは、エッジだけをプレスして成形する。温度、圧力、および持続時間等の溶融条件は、繊維層もしくはパネルの数、およびそれらの厚さ等のファクターに依存する。このような条件は、当業者によって容易に決定されるであろう。パネルもしくはスタックはさらに、１つ以上のエッジにて縫い合わせることも、溶融することもできる。
【００４７】
パネルもしくはスタックを縫い合わせたり及び／又は溶融したりすることのほかに、前記１つ以上のパネルを１つ以上の織った繊維ラップもしくは不織繊維ラップで巻き付けることによって、パネルもしくはパネルのスタックを補強することができる。本発明の好ましい実施態様においては、パネルもしくはパネルのスタックが、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を、あるいは前記スタックの前記上面、前記下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻く第１の繊維ラップで補強される。さらに、オプションとして、第２の繊維ラップが、第１の繊維ラップの全体にわたってパネルもしくはパネルのスタックを取り巻いてよい。本明細書で使用されているように、第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップがパネルのスタックを“取り巻く”と記載されているときは、たとえスタックの上部パネルと下部パネルの外側表面だけがラップに接触しているとしても、前記スタックの各パネルは、取り巻かれるように圧密化されている。本発明の他の実施態様においては、１つ以上の追加の繊維ラップを、パネルもしくはスタックの周りにさらに巻き付けることができ、これにより前記第１の繊維ラップと前記第２の繊維ラップが取り巻かれることになる。一般には、弾道の脅威、および／または、セラミックの厚さと種類に基づいて、２つより多い繊維ラップを使用することができる。それぞれの追加繊維ラップは、最も近い下の繊維ラップの巻き付け方向に対して横断方向の巻き付け方向に、パネルもしくはスタックを取り巻くのが好ましい。
【００４８】
第１と第２の繊維ラップのそれぞれが圧密化繊維網を含むのが好ましく、圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が、整列状態で配列された複数の繊維を含み、このとき前記繊維が、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維が、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている。繊維ラップは、パネルを形成する材料と類似していても、パネルを形成する材料と同一であっても、あるいはパネルを形成する材料とは異なっていてもよく、また互いに同一であっても、異なっていてもよい。
【００４９】
本発明の好ましい実施態様においては、第１の繊維ラップと第２の繊維ラップが存在し、それぞれが同一である。ラッピング材料は、コーティングしたスペクトラ（ＳＰＥＣＴＲＡ）（登録商標）（ＨＭＰＥ）繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、Ｍ５（登録商標）繊維、ＥタイプとＳタイプのガラス繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、天然繊維、またはこれらの組み合わせを含むのが好ましい。ラッピング材料は、スペクトラ・シールド、コーティングした布帛、コーティングしたフェルト、または布帛とフェルトの組み合わせをさらに含んでよい。繊維ラップは、多層構造物を含むのが好ましい。その代わりに、コーティングした単一層を、パネルもしくは他の物品の全ての方向に巻き付けることもできる。本発明の好ましい実施態様においては、第１と第２の繊維ラップのそれぞれが、平行整列状態にて一方向に整列した繊維の、複数のクロスプライ層を含むのが好ましく、また第１の繊維ラップの取り巻き方向が、第の繊維ラップの取り巻き方向に対してある角度をなすように、パネルもしくはスタックを取り巻くのが好ましい。第１の繊維ラップと第２の繊維ラップは、パネルもしくはスタックを直角方向に取り巻くのが最も好ましい。
【００５０】
一般に、ポリマー層が組み込まれない場合は、前記第１の繊維ラップと前記第２の繊維ラップの両方を組み込むのが好ましい。ポリマー層が組み込まれる場合は、他の形態の補強が使用される限り、ラッピングは必ずしも必要ではない。一般に、エッジが溶融されるときは、ラッピングは必要とされない。第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップが組み込まれる場合、これらの繊維ラップは、パネルもしくはスタックを所望の形状に成形した後に、パネルもしくはスタックの周りに巻き付けなければならない。一般には、単一または複数の繊維（すなわちテープの形態のもの）は、いかなる形状の物品に対しても巻き付けることができる。ラッピングは、当業者が容易に理解できる方法を使用して（例えば、フラットパイプタイプ物品と対称パイプタイプ物品に対してはフィラメント巻取り機を使用して、あるいはミサイルや他の円錐状形状物もしくは非対称形状物に対しては玉巻き機を使用して）行うのが好ましい。
【００５１】
第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップは、パネルもしくはスタックの周りに巻き付け、張力によって所定の位置に保持することもできるし、あるいは適切な結合手段によって（例えば、ポリスルフィド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびエラストマー等の接着剤を使用して）、または機械的手段（例えば、ステープル、リベット、ボルト、またはねじ等）によってパネル（またはスタックの上部パネル）に結合させることもできる。弾道抵抗性のパネルもしくはパネルのスタックは、縫い合わせることも、巻き付けることもでき、このときステッチを、第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップに通す。弾道抵抗性のパネルもしくはスタックはさらに、オプションとして、補強された溶融エッジを有してよく、引き続き前記第１のラップと前記任意的な第２のラップを巻き付けることができる。さらに、ラッピングした後に、パネル（もしくはスタック）、前記第１の繊維ラップ、および前記任意的な第２のラップを、圧密化によって一体化するのが好ましい。例えば、ラッピングした後に、４−パネルのスタックを、シール可能なバッグ中に移し、減圧にするのが好ましい。次いで減圧状態のバッグをオートクレーブに移し、ここで熱（２４０°Ｆ）と圧力（１００ｐｓｉ）（６８９．５ｋＰａ）を加え、その後に室温に冷却する。
【００５２】
別の実施態様においては、本発明はさらに、弾道抵抗特性を改良するために結合された少なくとも１つの剛性プレートを含む１つ以上の弾道抵抗性パネル（前記方法の１つ以上を使用して補強してもよい）を提供する。このような剛性プレートは、セラミック、ガラス、金属充填複合物、セラミック充填複合物、ガラス充填複合物、サーメット、高硬度鋼（ＨＨＳ）、防弾アルミニウム合金、チタン、またはこれらの組み合わせを含み、このとき剛性プレートと本発明のパネルは、対面（face-to-face）配置をとるように一緒に積み重ねられる。複数の個別パネルのスタックが形成される場合は、スタックの各個別パネルにではなくスタック全体の上面に剛性プレートを１つだけ結合させるのが好ましい。最も好ましいタイプのセラミックとしては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、および炭化ホウ素がある。本発明の弾道パネルは、一体構造の単一セラミックプレートを組み込んでもよいし、あるいは小さなタイルもしくはセラミックボールを、軟質樹脂（例えばポリウレタン）中に懸濁した状態で含んでもよい。適切な樹脂は当業界によく知られている。さらに、タイルの複数層もしくは複数段を、本発明のプレートに結合させることができる。例えば、複数の３”×３”×０．１”（７．６２ｃｍ×７．６２ｃｍ×０．２５４ｃｍ）セラミックタイルを、薄いポリウレタン接着フィルムを使用して１２”×１２”（３０．４８ｃｍ×３０．４８ｃｍ）パネル上に据え付けることができ、このときセラミックタイルは全て、タイル同士の間に隙間が存在しないようにぴったり貼り合わせるのが好ましい。次いで第２のタイル段を、接合部が分散されるよう、オフセットと共に第１のセラミック段に結合させることができる。この操作を、防護具全体を端から端まで覆うように続ける。一般に、セラミックプレートが存在する場合には、ラッピングは必要とされないが、これは好ましいことである。できるだけ少ない重量で高い性能を得るためには、パネルもしくはスタックを高圧で成形してから、剛性プレートを結合させことが好ましい。しかしながら、大きなパネル［例えば、４’×６’（１．２１９ｍ×１．８２９ｍ）や４’×８‘（１．２１９ｍ×２．４３８ｍ）］の場合は、パネルもしくはスタックと剛性プレートは、単一低圧オートクレーブ法にて成形することができる。
【００５３】
本発明の耐層間剥離性の弾道抵抗性布帛を作製した後、これらは種々の用途にて使用することができる。本発明の布帛複合物は、耐層間剥離性で弾道抵抗性の“硬質”防護具を作製するのに特に有用である。“硬質”防護具とは、ヘルメット、軍用車両用の防護プレートや防護パネル、または防護シールド等の物品を意味しており、これらの物品は、相当量の応力を受けたときに構造上の剛性を保持するよう、そして崩壊せずに自立できるよう、充分な機械的強度を有する。
【００５４】
本発明の耐層間剥離性で弾道抵抗性の材料もしくは布帛複合物は、パネルもしくはパネルのスタックを加熱及び圧力下で処理することによって物品に成形することができる。前記単層圧密化繊維網の１つ以上のシートが成形のためにさらされる温度および／または圧力は、使用される高強度繊維のタイプに応じて異なる。例えば防護パネルは、前記シートのスタックを、約１５０〜約４００ｐｓｉ（１，０３０〜２，７６０ｋＰａ）［好ましくは約１８０〜約２５０ｐｓｉ（１，２４０〜１，７２０ｋＰａ）］の圧力および約１０４℃〜約１２７℃の温度で成形することによって製造することができる。ヘルメットは、前記シートのスタックを、約１５００〜約３０００ｐｓｉ（１０．３〜２０．６ＭＰａ）の圧力および約１０４℃〜約１２７℃の温度で成形することによって製造することができる。成形温度は、一般には約２０℃〜約１７５℃の範囲であり、好ましくは約１００℃〜約１５０℃の範囲であり、さらに好ましくは約１１０℃〜約１３０℃の範囲である。例えば米国特許第４，６２３，５７４号、第４，６５０，７１０号、第４，７４８，０６４号、第５，５５２，２０８号、第５，５８７，２３０号、第６，６４２，１５９号、第６，８４１，４９２号、および第６，８４６，７５８号に記載の、物品を製造するのに適した方法も適切である。成形防護プレートも、従来から知られている方法と条件にしたがって製造することができる。
【００５５】
本発明の衣服は、当業界において従来から知られている方法によって作製することができる。衣服は、本発明の耐層間剥離性布帛と衣料品とを接合することによって作製することができる。例えば、ベストは、本発明の耐層間剥離性布帛と接合される一般的な布帛ベストを含んでよく、これにより戦力的に配置されたポケット中に本発明の布帛の１つ以上が挿入される。これによってベストの重量をできるだけ低くしつつ、弾道防護性を最大に高めることが可能となる。本明細書において使用されている“接合する（ａｄｊｏｉｎｉｎｇ）”または“接合された（ａｄｊｏｉｎｅｄ）”という用語は、耐層間剥離性で弾道抵抗性の布帛を、オプションとして、ベストや他の衣料品から簡単に取り外せるように、例えば、縫い合わせたり、または接着したりなどすることによって取り付けること、ならびに他の布帛との未結合カップリングまたは並置によって取り付けることを含むものとする。柔軟性のあるシート、ベスト、および他の衣服等のフレキシブル構造物を作製する際に使用される布帛は、低引張モジュラス母材組成物を使用した布帛から作製するのが好ましい。ヘルメットや防護具等の硬質物品は、高引張モジュラス母材組成物を使用した布帛から作製するのが好ましい。
【００５６】
弾道抵抗特性は、当業界においてよく知られている標準的な試験法を使用して決定される。例えば、弾道複合物のスクリーニング実験は通常、特定の重量、硬度、および寸法を有する、２２口径の非変形性スチールフラグメントを使用する［Ｍｉｌ−Ｓｐｅｃ．ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ（ＯＲＤ）］。試験はさらに、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って（特に、発射バレルの速度測定スクリーンを組み立て、試験用の成形パネルを据え付けるために）、軟鋼ピン・ペネトレータ（重量：１２３グレイン）を取り付けたＡＫ４７弾丸（７．６２ｍｍ×３９ｍｍ）を使用して行うこともできる。
【００５７】
ある構造物の防護力または貫通抵抗性は通常、発射体の５０％が複合物を貫通し、発射体の５０％がシールドで停止するときの衝撃速度（Ｖ５０値としても知られている）を用いて表わされる。本明細書で使用している物品の“貫通抵抗性”とは、指定された脅威（例えば、弾丸、破片、および爆弾の金属片を含めた物理的物体、ならびに爆風のような非物理的物体）による貫通に対する抵抗性である。面密度（複合物パネルの重量を表面積で除して得られる）の等しい複合物の場合、Ｖ５０が大きくなるほど、複合物の貫通抵抗性がより良好になる。本発明の布帛の弾道抵抗特性は、多くのファクター（特に、布帛を製造するのに使用される繊維の種類）によって変動する。
【００５８】
本発明の布帛はさらに、優れた剥離強度を示す。剥離強度は、繊維層間の接着強さの指標である。一般には、母材ポリマーの含量が少なくなるほど、接着強さが低くなる。しかしながら、臨界接着強さ未満になると、弾道材料は、材料の切断と物品（例えばベスト）の集成時における耐久力を失い、したがって物品の長期耐久性が低下する。好ましい実施態様においては、スペクトラ・シールド（０°，９０°）構造物におけるスペクトラ繊維材料に対する剥離強度は、少なくとも約０．１７ポンド／ｆｔ２（０．８３ｋｇ／ｍ２）の良好なフラグメント抵抗性であるのが好ましく、少なくとも約０．１８８ポンド／ｆｔ２（０．９１８ｋｇ／ｍ２）であるのがさらに好ましく、そして少なくとも約０．２０６ポンド／ｆｔ２（１．００６ｋｇ／ｍ２）であるのがさらに好ましい。
【００５９】
以下に実施例を挙げて本発明を説明する。ただし、これらの実施例によって本発明が限定されるわけではない。
【実施例】
【００６０】
実施例１
比較対照物である１２”×１２”（３０．４８ｃｍ×３０．４８ｃｍ）の試験パネルを、６８層のスペクトラ・シールドを０°，９０°の交互繊維配向に従って加熱圧力下にて積み重ねることによって成形した。成形プロセスは、材料のスタックを２４０°Ｆ（１１５．６℃）で１０分予備加熱すること、次いで２４０°Ｆに保持したモールド中にて５００ｐｓｉ（３４４７ｋＰａ）の成形圧力を１０分加えることを含んでいた。１０分後、冷却サイクルを開始し、パネルが１５０°Ｆ（６５．５６℃）に達したところで、モールドから成形パネルを引っ張り出した。外部から成形圧力を加えることなく、パネルをさらに室温に冷却した。
【００６１】
試験のために、発射バレルの速度測定スクリーンの組み立て及び試験用成形パネルの据え付けを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って行った。パネルの弾道抵抗性を測定するために、軟鋼ピン・ペネトレータ（重量：１２３グレイン）を取り付けたＡＫ４７弾丸（７．６２ｍｍ×３９ｍｍ）を選択した。パネルに向けて幾つかのＡＫ４７弾丸を発射してＶ５０を測定した。Ｖ５０は、１２５ｆｐｓ（フィート／秒）（３８．１ｍ／秒）の速度広がり（ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｐｒｅａｄ）以内に、弾丸の５０％が停止し、弾丸の５０％がパネルを貫通する速度である。クランプ止めしたエッジの全てから２インチ以上でパネルを撃たないように注意した。
【００６２】
最初の弾丸がパネルに発射された後、パネルは、かなりの層間剥離と層分離を示し始めた。層間剥離していない領域に次の弾丸を撃つように注意した。試験が完了した後、パネルを、破損と層間剥離の状態に関して調べた。
【００６３】
実施例２
１２”×１２”の４つのパネルを加熱圧力下にて成形した。各パネルは１７層のスペクトラ・シールド（これらを積み重ね、０°，９０°交互繊維配向に従ってＬＬＤＰＥフィルムの薄いシート間にサンドイッチ状にはさんだ）からなった。成形プロセスは、材料の各スタックを２４０°Ｆで１０分予熱すること、次いで２４０°Ｆに保持したモールド中にて５００ｐｓｉの成形圧力を１０分間加えることを含んでいた。１０分後、冷却サイクルを開始し、パネルが１５０°Ｆに達したところで、モールドから成形パネルを引っ張り出した。外部から成形圧力を加えることなく、パネルをさらに室温に冷却した。
【００６４】
４つの成形パネルを互いに積み重ね、４層のスペクトラ・シールドを巻き付けた。第１の層を左から右まで巻き付け、次いでパネルの底部方向に対して横断方向の頂部において別の層を巻き付け、次いで再び左から右まで別の層を巻き付け、次いでパネルの頂部から底部まで別の層を巻き付けた。巻き付けた後、４−パネルのスタックをシール可能なバッグ中に移し、減圧にした。減圧状態のバッグをオートクレーブに移し、ここで熱（２４０°Ｆ）と圧力（１００ｐｓｉ）を３０分加え、次いで冷却サイクルを施した。４−パネルのスタックが室温に達したところで、スタックをオートクレーブから引っ張り出し、バッグから取り出した。
【００６５】
試験に際しては、発射バレルの速度測定スクリーンの組み立て、及び、巻き付けた試験用４−パネルスタックの据え付けを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って行った。実施例１の場合と同様に、充分に巻き付けた４−パネルスタックの弾道抵抗性を測定するために、ＡＫ４７弾丸（７．６２ｍｍ×３９ｍｍ）を選択した。幾つかの弾丸をパネルに向けて発射してＶ５０を測定した。クランプ止めしたエッジの全てから２インチ以上でパネルを撃たないように注意した。
【００６６】
幾つかの弾丸をパネルに向けて発射した後、パネルは、かなりの層間剥離と層分離を示した。
実施例３
４０層のスペクトラ・シールドを、０°，９０°交互繊維配向に従って積み重ねることによって、比較対照物としての１２”×１２”試験パネルを加熱圧力下にて成形した。成形プロセスは、材料の各スタックを２４０°Ｆで１０分予熱すること、次いで２４０°Ｆに保持したモールド中にて５００ｐｓｉの成形圧力を１０分間加えることを含んでいた。１０分後、冷却サイクルを開始し、パネルが１５０°Ｆに達したところで、モールドから成形パネルを引っ張り出した。外部から成形圧力を加えることなく、パネルをさらに室温に冷却した。
【００６７】
次いで、３”×３”×０．１”（７．６２ｃｍ×７．６２ｃｍ×０．２５４ｃｍ）のセラミックタイルを、薄いポリウレタン接着フィルムを使用してパネル上に据え付けた。全てのセラミックタイルが互いに一列に並ぶ（タイル間の隙間がない状態で、隣接したタイルが完全に接触する）ように注意を払った。次いで、一列のタイルを同様のやり方で据え付けた。但し、このとき、それまでのセラミックタイルの列と比較して接合部が分散するよう１．５”のオフセットを設けた。
【００６８】
試験に際しては、発射バレルの速度測定スクリーンの組み立て、及び、試験用成形パネルの据え付けを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って行った。実施例１の場合と同様に、パネルの弾道抵抗性を測定するために、ＡＫ４７弾丸を選択した。セラミックタイルを弾丸に対向させた状態で、幾つかの弾丸をパネルに向けて発射した。該パネルに関してＶ５０を測定した。クランプ止めしたエッジの全てから２インチ以上でパネルを撃たないように注意した。
【００６９】
最初の弾丸がパネルに発射された後、パネルは、かなりの層間剥離と層分離を示し始めた。層間剥離していない領域において次の弾丸を撃つように注意した。試験が完了した後、パネルを、破損と層間剥離の状態に関して調べた。
【００７０】
実施例４
１２”×１２”の４つのパネルを加熱圧力下にて成形した。各パネルは１０層のスペクトラ・シールド（これらを積み重ね、０°，９０°交互繊維配向に従ってＬＬＤＰＥフィルムの薄いシート間にサンドイッチ状にはさんだ）からなった。成形プロセスは、材料の各スタックを２４０°Ｆで１０分予熱すること、次いで２４０°Ｆに保持したモールド中にて５００ｐｓｉの成形圧力を１０分間加えることを含んていた。１０分後、冷却サイクルを開始し、パネルが１５０°Ｆに達したところで、モールドから成形パネルを引っ張り出した。外部から成形圧力を加えることなく、パネルをさらに室温に冷却した。
【００７１】
４つの成形パネルを互いに積み重ね、３”×３”×０．１”のセラミックタイルを、薄いポリウレタン接着フィルムを使用して集成パネル上に据え付けた。全てのセラミックタイルが互いに一列に並ぶ（タイル間の隙間がない状態で、隣接したタイルが完全に接触する）ように注意を払った。次いで、一列のタイルを同様のやり方で据え付けた。但し、このとき、それまでの列のセラミックタイルと比較して接合部が分散するよう１．５”（３．８１ｃｍ）のオフセットを設けた。
【００７２】
セラミックを含む集成パネルに、４層のスペクトラ・シールドを巻き付けた。第１の層を左から右まで巻き付け、次いでパネルの底部方向に対して横断方向の頂部において別の層を巻き付け、次いで再び左から右まで別の層を巻き付け、次いでパネルの頂部から底部まで別の層を巻き付けた。巻き付けた後、４−パネルのスタックをシール可能なバッグ中に移し、減圧にした。減圧状態のバッグをオートクレーブに移し、ここで熱（２４０°Ｆ）と圧力（１００ｐｓｉ）を３０分加え、次いで冷却サイクルを実施した。４−パネルのスタックが室温に達したところで、スタックをオートクレーブから引っ張り出し、バッグから取り出した。
【００７３】
試験に際しては、発射バレルの速度測定スクリーンの組み立て、及び、巻き付けた試験用４−パネルスタックの据え付けを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って行った。実施例１の場合と同様に、充分に巻き付けたパネルの弾道抵抗性を測定するために、ＡＫ４７弾丸を選択した。セラミックが弾丸に対向した状態で、幾つかの弾丸をパネルに向けて発射し、Ｖ５０を測定した。クランプ止めしたエッジの全てから２インチ以上でパネルを撃たないように注意した。
【００７４】
幾つかのＡＫ４７弾丸をパネルに向けて発射した後、パネルは層の分離を示さなかった。
上記実施例からの結果を下記の表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
好ましい実施態様を挙げて本発明を説明してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を行ってよいことは当業者にとって自明のことである。特許請求の範囲は、開示されている実施態様、上記にて説明されている代替態様、およびこれらの実施態様に対するあらゆる等価な態様を含む、と解釈すべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた弾道抵抗性を有する布帛積層体に関する。さらに詳細には、本発明は、補強された耐層間剥離性の弾道抵抗性複合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
変形可能な発射体に対して優れた抵抗性をもった高強度繊維を含有する弾道抵抗性物品が知られている。弾丸抵抗性ベスト、ヘルメット、車両パネル、軍用装備の構造部材は通常、高強度繊維から作られている。従来から使用されている高強度繊維としては、ポリエチレン繊維、パラ−アラミド繊維［例えばポリ（フェニレンジアミンテレフタルアミド）］、グラファイト繊維、ナイロン繊維、およびガラス繊維等がある。多くの用途（例えば、ベストもしくはベストの一部）に対し、繊維は、織物もしくは編物の形で使用することができる。他の用途の多くに対し、繊維は、剛性布帛または可撓性布帛を形成するよう、カプセル封入されるか、あるいは母材材料中に埋め込まれる。
【０００３】
ヘルメット、車両パネル、およびベスト等の物品を作製するのに有用な種々の弾道抵抗性構造物が知られている。例えば、米国特許第４，４０３，０１２号、第４，４５７，９８５号、第４，６１３，５３５号、第４，６２３，５７４号、第４，６５０，７１０号、第４，７３７，４０２号、第４，７４８，０６４号、第５，５５２，２０８号、第５，５８７，２３０号、第６，６４２，１５９号、第６，８４１，４９２号、第６，８４６，７５８号（これら全ての特許を参照により本明細書に援用する）は、伸びきり鎖超高分子量ポリエチレン等の材料から製造される高強度繊維を含めた弾道抵抗性複合物を開示している。これらの複合物は、発射体（例えば、銃弾、弾丸、および爆弾の破片等）からの高速度衝撃による貫通に対して種々の抵抗度を示す。
【０００４】
例えば米国特許第４，６２３，５７４号と第４，７４８，０６４号は、エラストマー母材中に埋め込まれた高強度繊維を含む単純な複合構造物を開示している。米国特許第４，６５０，７１０号は、高強度の伸びきり鎖ポリオレフィン（ＥＣＰ）繊維で構成される複数の可撓性層を含む可撓性物品を開示している。繊維網が低モジュラスのエラストマー材料でコーティングされている。米国特許第５，５５２，２０８号と第５，５８７，２３０号は、ビニルエステルとジアリルフタレートを含む母材組成物と少なくとも１つの高強度繊維網とを含む物品、および前記物品の製造法を開示している。米国特許第６，６４２，１５９号は、母材中に配列されたフィラメント網を含む複数の繊維層（エラストマー層が間に存在する）を有する、耐衝撃性の剛性複合物を開示している。徹甲発射体に対する保護を強化するため、この複合物を硬質プレートに接着する。
【０００５】
周知のとおり、先のとがった小さな発射体は、繊維を破断することなく繊維を横方向にずらすことによって、防護具を貫通することができる。したがって弾道貫通抵抗性は、繊維網の特性によって直接影響を受ける。例えば、弾道抵抗性に影響を及ぼす重要なファクターは、繊維組織の堅固さ、クロスプライ（cross-plied）一方向性複合物におけるクロスオーバーの周期性、ヤーンと繊維のデニール、繊維と繊維との摩擦、母材母材の特性、および層間の接着強さである。
【０００６】
弾道抵抗性に影響を及ぼす他の重要なファクターは、弾道抵抗性材料が層間剥離に耐える能力である。従来の複合弾道パネルにおいては、弾道布帛層に及ぼす発射体の衝撃が層の幾つかを通過する一方で、取り巻いている布帛層が応力を受けるか又は引き伸ばされ、布帛層を擦り切れさせるか又は層間剥離を生じさせる。この層間剥離は、わずかな部分に限定される場合もあるし、あるいは大きな部分にわたって広がる場合もあり、この結果、材料の弾道抵抗性が低下し、複数の発射体の衝撃に耐える能力が低下する。このような層間剥離はさらに、弾道抵抗性材料のシートを所望の形状もしくはサイズに裁断した場合に起こることが知られており、切り取られたエッジが擦り切れ、これによって材料の安定性と弾道抵抗性が損なわれる。したがって当業界においては、これらの各問題点の解決が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これらの問題点に対する解決策を提供する。本発明は、１つ以上の弾道抵抗性パネルを高強度のスレッドで縫い合わせること、弾道抵抗性パネルのエッジを溶融して、標準的なトリミング処理時において擦り切れていた可能性のある部分を補強すること、１つ以上のパネルを１つ以上の繊維ラップ織物もしくは不織繊維ラップで巻き付けること、およびこれらの手法の組み合わせを含めた種々の手法によって補強される、耐層間剥離性及び弾道抵抗性を有する材料と物品を提供する。本発明はさらに、弾道抵抗性能を高めるために取り付けられる１つ以上の剛性プレートを含む１つ以上の弾道抵抗性パネルを提供し、これらの弾道抵抗性パネルはさらに、上記手法の１つ以上を使用して補強することができる。本発明は、パネルのエッジを溶融することによって補強される材料を開示していない米国特許第５，５４５，４５５号を上回る改善をもたらす。米国特許第５，５４５，４５５号は、異なった方向で巻き付けられる２種の繊維ラップを組み込むことについても開示していない。該米国特許はさらに、パネル上に外側ポリマーフィルムを組み込んだ構造物を開示していないし、またパネルに剛性プレートを取り付けた構造物も開示していない。本明細書に記載の材料から作製される物品は、多数の衝撃によって応力を受けた後でも保持される、優れた耐層間剥離性と弾道抵抗性を有することが見出されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料を提供する。
【０００９】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルの前面に結合された少なくとも１つの剛性プレート；
ｃ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｄ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料を提供する。
【００１０】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有する少なくとも１つのパネルを作製する工程、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）パネルを物品に成形する工程；
ｃ）成形パネルの周りを第１の繊維ラップで取り巻く工程、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；および
ｄ）必要に応じて、成形パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む、弾道抵抗性材料の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネルを作製する工程、前記パネルは、ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）パネルを成形する工程；
ｃ）少なくとも１つの剛性プレートを前記成形パネルの前面に結合する工程；
ｄ）成形パネルの周りを第１の繊維ラップで取り巻く工程、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；および
ｅ）必要に応じて、成形パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む、弾道抵抗性材料の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層、このとき前記パネルの１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている任意的な第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料を提供する。
【００１３】
本発明はさらに、
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維が、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明の詳細な説明
本発明は、優れた弾道貫通抵抗性と優れた耐層間剥離性を有する布帛複合物を提供する。本発明の目的に適うよう、優れた弾道貫通抵抗性を有する本発明の材料は、変形可能な発射体に対する優れた抵抗性を示す材料を表わしている。
【００１５】
本発明の弾道抵抗性の材料、構造物、および物品は、少なくとも１つの弾道抵抗性パネル（好ましくは、積み重なるように配列された２つ以上のパネルを）を含む。弾道抵抗性パネルのそれぞれが、前面、後面、および１つ以上のエッジを有しており、ここで四角形のパネルは４つのエッジを有し、三角形のパネルは３つのエッジを有する、等々。各パネルが圧密化繊維網を含み、ここで前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む。本発明に使用する上での適切な繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有する高強度・高引張モジュラスの繊維である。前記繊維は、その上に母材組成物を有し、前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている。実施態様に応じて、パネルはさらに、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層を含んでよい。
【００１６】
本発明のそれぞれの個別パネルは、単層の圧密化繊維網をエラストマー組成物もしくは剛性ポリマー組成物中に含んでいる。本明細書では、このエラストマー組成物もしくは剛性ポリマー組成物を母材組成物と呼ぶ。圧密化繊維網が、一緒に積み重ねられた複数の繊維層を含み、各繊維層が、前記母材組成物でコーティングされた複数の繊維（実質的に平行に整列するように配列されているのが好ましいが、必ずしもそうである必要はない）を含み、前記繊維層が、前記単層圧密化繊維網を形成するよう圧密化されている。圧密化繊維網はさらに、このような母材組成物でコーティングされ、複数の層に作製され、そして布帛に圧密化される複数のヤーンを含んでよい。
【００１７】
本発明の目的に適うよう、“繊維”は細長い物体であって、その長さ寸法は、幅や厚さの横方向寸法よりはるかに大きい。本発明において使用するための繊維の横断面は、広範囲にわたって変わってよい。横断面は、円形であっても、フラットであっても、あるいは長円形であってもよい。したがって、繊維という用語は、規則的もしくは不規則な横断面を有するフィラメント、リボン、およびストリップを含む。横断面はさらに、繊維の直線軸または縦軸から突き出ている規則的もしくは不規則な１つ以上のローブを有する、規則的もしくは不規則なマルチローバル（ｍｕｌｔｉ−ｌｏｂａｌ）横断面であってもよい。繊維は単一ローブであって、実質的に円形の断面を有するのが好ましい。
【００１８】
本明細書で使用している“ヤーン（ｙａｒｎ）”は、絡まり合った繊維のストランドである。“整列（ａｒｒａｙ）”は、繊維またはヤーンの規則的な配置を表わしており、“平行整列”は、繊維またはヤーンの規則的な平行配置を表わしている。繊維“層（ｌａｙｅｒ）”は、不織もしくは織った繊維またはヤーンの平面的な配置を表わしている。本明細書で使用している“布帛”は、織布材料に関係していても、あるいは不織布材料に関係していてもよい。繊維“網（ｎｅｔｗｏｒｋ）”は、相互に連結した複数の繊維層もしくはヤーン層を示している。繊維網は、種々の構造を有することができる。例えば、繊維またはヤーンは、フェルトまたは他の織布材料、不織布材料、もしくは編んだ材料として作製することもできるし、あるいは他の任意の従来法によってネットワークに作製することもできる。特定の好ましい圧密化網構造によれば、複数の繊維層が組み合わされ、これにより各繊維層は、繊維層が共通の繊維方向に沿って互いに実質的に平行となるように、一定方向に整列した繊維を含む。したがって“圧密化網”とは、繊維層と前記母材組成物との圧密化された組み合わせを表わしている。本明細書で使用している“単一層”構造物とは、単一の構造物に圧密化もしくは一体化されている、１つ以上の個別繊維層で構成される構造物を表わしている。“圧密化する（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｎｇ）”とは、母材材料とそれぞれの個別繊維層とを、乾燥、冷却、加熱、圧力、またはこれらの組み合わせによって結合して前記単一層を作製する、ということを意味している。
【００１９】
本明細書で使用している“高強度・高引張モジュラスの繊維”は、約７ｇ／デニール以上の好ましいテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の好ましい引張モジュラス（どちらもＡＳＴＭ Ｄ２２５６によって測定）、および約８Ｊ／ｇ以上のエネルギー対破断（ｅｎｅｒｇｙ−ｔｏ−ｂｒｅａｋ）を有する繊維である。本明細書で使用している“デニール”とは、線密度の単位を表わしており、繊維またはヤーンの９０００メートル当たりの質量（ｇ）に等しい。本明細書で使用している“テナシティ”とは、応力を受けていない試験片の、単位線密度（デニール）当たりの力（ｇ）として表示される引張応力を表わしている。繊維の“初期モジュラス”は、ある材料の変形抵抗性を表わす特性である。“引張モジュラス”とは、テナシティの変化［１デニール当たりのグラム−力（ｇ／ｄ）で表示］と歪みの変化［元の繊維長さに対する分数として表示］との比を表わしている。
【００２０】
特に好適な高強度・高引張モジュラスの繊維材料としては、伸びきり鎖ポリオレフィン繊維（例えば高延伸・高分子量のポリエチレン繊維、特に、超高分子量ポリエチレン繊維と超高分子量ポリプロピレン繊維）がある。さらに、伸びきり鎖ポリビニルアルコール繊維、伸びきり鎖ポリアクリロニトリル繊維、パラ−アラミド繊維、ポリベンザゾール繊維［例えば、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維やポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）繊維］、および液晶コポリエステル繊維も適している。これらの種類の繊維はいずれも、当業界において従来から知られている。
【００２１】
ポリエチレンの場合、好ましい繊維は、少なくとも５００，０００（好ましくは少なくとも１００万、さらに好ましくは２００万〜５００万）の分子量を有する伸びきり鎖ポリエチレンである。このような伸びきり鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）繊維は、溶液紡糸法にて成長させることもできるし［例えば、米国特許第４，１３７，３９４号や第４，３５６，１３８号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に記載されている］、あるいはゲル構造物を形成する溶液から紡糸することもできる［例えば、米国特許第４，５５１，２９６号や第５，００６，３９０号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に記載されている］。
【００２２】
本発明において使用するための最も好ましいポリエチレン繊維は、ハネウェル・インターナショナル社からスペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ）（登録商標）の商品名で販売されているポリエチレン繊維である。スペクトラ繊維は当業界でよく知られており、例えば、Ｈａｒｐｅｌｌらの共有に係る米国特許第４，６２３，５４７号および第４，７４８，０６４号に記載されている。スペクトラ高性能繊維は、重量比ではスチールの１０倍の強度を有する一方で、水に浮くほど充分に軽い。この繊維はさらに、耐衝撃性、耐湿性、耐磨耗薬品性、および耐破壊性を含めた他の重要な特性を有する。
【００２３】
適切なポリプロピレン繊維としては、米国特許第４，４１３，１１０号（該特許を参照により本明細書に援用する）に記載の、高延伸の伸びきり鎖ポリプロピレン（ＥＣＰＰ）繊維がある。適切なポリビニルアルコール（ＰＶ−ＯＨ）繊維は、例えば米国特許第４，４４０，７１１号および第４，５９９，２６７号（該特許を参照により本明細書に援用する）に記載されている。適切なポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維は、例えば米国特許第４，５３５，０２７号（該特許を参照により本明細書に援用する）に開示されている。これら種類の繊維はいずれも従来から知られており、広く市販されている。
【００２４】
適切なアラミド（芳香族ポリアミド）繊維またはパラ−アラミド繊維は市販されており、例えば米国特許第３，６７１，５４２号に記載されている。例えば、有用なポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）フィラメントが、デュポン社からケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）の商品名で工業的に製造されている。デュポン社からノメックス（ＮＯＭＥＸ）（登録商標）の商品名で工業的に製造されているポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維も、本発明を実施する上で有用である。本発明を実施する上で適切なポリベンザゾール繊維は市販されており、例えば米国特許第５，２８６，８３３号、第５，２９６，１８５号、第５，３５６，５８４号、第５，５３４，２０５号、および第６，０４０，０５０号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に開示されている。好ましいポリベンザゾール繊維は、東洋紡（株）から市販のザイロン（ＺＹＬＯＮ）（登録商標）繊維である。本発明を実施する上で適切な液晶コポリエステル繊維は市販されており、例えば米国特許第３，９７５，４８７号、第４，１１８，３７２号、および第４，１６１，４７０号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に開示されている。
【００２５】
本発明に使用するための他の適切な繊維としては、ガラス繊維、炭素から作製される繊維、玄武岩もしくは他の鉱物から作製される繊維、Ｍ５（登録商標）繊維、およびこれらの組み合わせ（いずれも市販されている）などがある。Ｍ５繊維は、バージニア州リッチモンドのマゲラン・システムズ・インターナショナル社（Ｍａｇｅｌｌａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）によって製造されており、例えば米国特許第５，６７４，９６９号、第５，９３９，５５３号、第５，９４５，５３７号、および第６，０４０，４７８号（これらの特許を参照により本明細書に援用する）に記載されている。特に好ましい繊維としては、Ｍ５繊維、ポリエチレンスペクトラ繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維、およびポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）繊維がある。繊維は、高強度で高モジュラスのポリエチレンスペクトラ繊維を含むのがさらに好ましい。
【００２６】
本発明の目的に適う最も好ましい繊維は、高強度で高引張モジュラスの伸びきり鎖ポリエチレン繊維である。前述したように、高強度で高引張モジュラスの繊維は、約７ｇ／デニール以上という好ましいテナシティ、約１５０ｇ／デニール以上という好ましい引張モジュラス、および約８Ｊ／ｇ以上という好ましい破断エネルギー（いずれも、ＡＳＴＭ Ｄ２２５６に従って測定）を有する繊維である。本発明の好ましい実施態様においては、繊維のテナシティは、約１５ｇ／デニール以上でなければならず、約２０ｇ／デニール以上であるのが好ましく、約２５ｇ／デニール以上であるのがさらに好ましく、約３０ｇ／デニール以上であるのが最も好ましい。本発明の繊維はさらに、約３００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのが好ましく、約４００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのがさらに好ましく、約５００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのがさらに好ましく、約１，０００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのがさらに好ましく、そして約１，５００ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有するのが最も好ましい。本発明の繊維はさらに、約１５Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有するのが好ましく、約２５Ｊ／ｇ以上のエネルギー対破断を有するのがさらに好ましく、約３０Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有するのがさらに好ましく、そして約４０Ｊ／ｇ以上の破断エネルギーを有するのが最も好ましい。こうした組み合わさった高強度特性は、よく知られている溶液成長法またはゲル繊維法を使用することによって得られる。米国特許第４，４１３，１１０号、第４，４４０，７１１号、第４，５３５，０２７号、第４，４５７，９８５号、第４，６２３，５４７号、第４，６５０，７１０号、および第４，７４８，０６４号は、本発明において使用される好ましい高強度伸びきり鎖ポリエチレン繊維について一般的に説明している。
【００２７】
本発明の布帛複合物は、低モジュラスのエラストマー母材材料と高モジュラスの剛性母材材料を含めた、種々の母材材料を使用して製造することができる。本明細書で使用している“母材”という用語は、当業界によく知られており、圧密化後に繊維を結合するバインダー材料（例えばポリマーバインダー材料）を表わすのに使用される。“複合物”という用語は、繊維と母材材料との圧密化された組み合わせを表わしている。適切な母材材料としては、約６，０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）未満の初期引張モジュラスを有する低モジュラスのエラストマー材料、および少なくとも約３００，０００ｐｓｉ（２０６８ＭＰａ）の初期引張モジュラスを有する高モジュラスの剛性材料などがあるが（引張モジュラスはいずれも、ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って３７℃にて測定）、これらに限定されない。本明細書の全体にわたって使用されている“引張モジュラス”とは、繊維の場合はＡＳＴＭ２２５６に従って、そして母材材料の場合はＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定される弾性率を表わしている。
【００２８】
エラストマー母材組成物は、種々のポリマー材料や非ポリマー材料を含んでよい。好ましいエラストマー母材組成物は低モジュラスのエラストマー材料を含む。本発明の目的に適うよう、低モジュラスのエラストマー材料は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８試験法に従って約６，０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）以下にて測定される引張モジュラスを有する。エラストマーの引張モジュラスは約４，０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）以下であるのが好ましく、約２４００ｐｓｉ（１６．５ＭＰａ）以下であるのがさらに好ましく、約１２００ｐｓｉ（８．２３ＭＰａ）以下であるのがさらに好ましく、約５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）以下であるのが最も好ましい。エラストマーのガラス転移温度（Ｔｇ）は約０℃未満であるのが好ましく、約−４０℃未満であるのがさらに好ましく、約−５０℃未満であるのが最も好ましい。エラストマーはさらに、少なくとも約５０％の破断点伸びを有するのが好ましく、少なくとも約１００％の破断点伸びを有するのがさらに好ましく、少なくとも約３００％の破断点伸びを有するのが最も好ましい。
【００２９】
低モジュラスの多種多様なエラストマー材料やエラストマー配合物を、母材として使用することができる。適切なエラストマーの代表的な例について、それらの構造、特性、および配合が、架橋方法と共に、エンサイクロペディア・オブ・ポリマーサイエンス，Ｖｏｌ．５のエラストマー−シンセティックというセクション（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ Ｉｎｃ．，１９６４）にまとめられている。好ましい低モジュラスのエラストマー母材材料としては、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、クロロスルフィネート化ポリエチレン、エチレンコポリマー、ポリプロピレン、プロピレンコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、ポリスルフィドポリマー、ポリウレタンエラストマー、ポリクロロプレン、当業界においてよく知られている１種以上の可塑剤（例えばフタル酸ジオクチル）を使用した可塑化ポリ塩化ビニル、ブタジエンアクリロニトリルエラストマー、ポリ（イソブチレン−ｃｏ−イソプレン）、ポリアクリレート、ポリエステル、不飽和ポリエステル、ポリエーテル、フルオロエラストマー、シリコーンエラストマー、エチレンのコポリマー、熱可塑性エラストマー、フェノール樹脂、ポリブチラール樹脂、エポキシポリマー、スチレンブロックコポリマー（例えば、スチレン−イソプレン−スチレンコポリマーやスチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー）、および繊維の融点より低い温度で硬化可能な他の低モジュラスポリマーと低モジュラスコポリマーがある。これら材料のブレンド、またはエラストマー材料と１種以上の熱可塑性樹脂とのブレンドも好ましい。
【００３０】
特に有用なのは、共役ジエンとビニル芳香族モノマーとのブロックコポリマーである。好ましい共役ジエンエラストマーはブタジエンとイソプレンである。好ましい共役芳香族モノマーは、スチレン、ビニルトルエン、およびｔ−ブチルスチレンである。ポリイソプレンを組み込んだブロックコポリマーを水素化して、飽和炭化水素エラストマーセグメントを有する熱可塑性エラストマーを得ることができる。これらのポリマーは、Ａ−Ｂ−Ａというタイプの単純なトリブロックコポリマーであっても、（ＡＢ）ｎ（ｎ＝２〜１０）というタイプのマルチブロックコポリマーであっても、あるいはＲ−（ＢＡ）ｘ（ｘ＝３〜１５０）というタイプのラジアル構造コポリマーであってもよく、このときＡは、ポリビニル芳香族モノマーからのブロックであり、Ｂは、共役ジエンエラストマーからのブロックである。これらのポリマーの多くは、テキサス州ヒューストンのクレイトン・ポリマーズ社によって工業的に製造されており、「“クレイトン・サーモプラスティック・ラバー”，ＳＣ−６８−８１」という公報に記載されている。最も好ましい母材ポリマーは、クレイトン・ポリマーズ社からクレイトン（Ｋｒａｔｏｎ）（登録商標）の商品名で販売されているスチレン系ブロックコポリマーを含む。
【００３１】
本発明において有用な好ましい高モジュラス・剛性母材材料としては、ビニルエステルポリマーやスチレン−ブタジエンブロックコポリマー等の材料、およびビニルエステルとジアリルフタレートとの混合物やフェノールホルムアルデヒドとポリビニルブチラールとの混合物等のポリマー混合物がある。本発明において使用するための特に好ましい剛性母材材料は、好ましくは炭素−炭素飽和溶媒（例えばメチルエチルケトン）に可溶であって、少なくとも約１×１０６ｐｓｉ（６８９５ＭＰａ）で硬化させたときに高い引張モジュラス（ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定）を有する熱硬化性ポリマーである。特に好ましい剛性母材材料は、米国特許第６，６４２，１５９号（該特許を参照により本明細書に援用する）に記載の材料である。オプションとして、母材樹脂を硬化させるための触媒を使用することもできる。適切な触媒としては、例えば、過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチル、２，５−ジメチル−２，５−ジ−２−エチルヘキサノイルペルオキシヘキサン、過酸化ベンゾイル、およびこれらの組み合わせなどがある。このような触媒は、一般には熱硬化性母材ポリマーと併せて使用される。
【００３２】
本発明の布帛複合物から作製される物品の剛性、耐衝撃性、および弾道特性は、母材ポリマーの引張モジュラスによって影響を受ける。例えば米国特許第４，６２３，５７４号は、約６０００ｐｓｉ（４１，３００ｋＰａ）未満の引張モジュラスを有するエラストマー母材で構成される繊維強化複合物のほうが、より高いモジュラスのポリマーで構成される複合物よりも、そして母材なしの同じ繊維構造物よりも優れた弾道特性を有する、ということを開示している。しかしながら、母材ポリマーの引張モジュラスが低いと、より低剛性の複合物が得られる。さらに、特定の用途［特に、複合物が、耐弾道的な面と構造面の両方に対して機能しなければならないような用途］においては、弾道抵抗性と剛性との優れた組み合わせが求められる。したがって、使用する上で最も適切なタイプの母材ポリマーは、本発明の布帛から作製される物品のタイプに応じて異なる。これら２つの特性において折り合いをつけるために、適切な母材組成物は、単一の母材組成物を形成するよう、低モジュラス材料と高モジュラス材料との両方を組み合わせてよい。前述したように、本発明の高強度繊維および圧密化繊維網の作製は当業界によく知られており、例えば米国特許第４，６２３，５７４号、第４，７４８，０６４号、および第６，６４２，１５９号に詳細に記載されている。
【００３３】
本発明の好ましい実施態様においては、弾道抵抗性材料が、複数の個別パネルのスタック［すなわち、２つ以上の単層の圧密化繊維網が一緒になって（一方がもう一方の上に）積み重なっている］を含む。本明細書において使用している“個別”パネルとは、明確に別々となっているパネルを表わしており、このときそれぞれのパネルは互いに同一であっても異なっていてもよく、一方がもう一方の上に配置された個別パネルの組み合わせがスタックを形成し、前記スタックは、上面、下面、および１つ以上のエッジを有する。本発明の好ましい実施態様においては、弾道抵抗性材料または弾道抵抗性物品は約２〜約２０個の個別パネルを含み、さらに好ましくは約４〜約１２個の個別パネルを含み、最も好ましくは約４〜約８個の個別パネルを含む。パネルの寸法は、一般には変わってよく（所望の使用法に従って決まる）、スタックにおける個々のパネルは、サイズと形状が実質的に同様であるのが好ましい。小さなパネルは約１０”×１０”（２５．４ｃｍ×２５．４ｃｍ）の寸法を有してよく、大きなパネルは約６０”×１２０”（１５２．４ｃｍ×３０４．８ｃｍ）の寸法を有してよい。これらの寸法は代表的なものであって、これらに限定されない。前記スタックの各パネルが圧密化繊維網を含み、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が実質的に平行な整列状態で配置された複数の繊維を含む。したがってパネルの厚さは一般に、任意的な外側ポリマー層の厚さ、および第１と第２の繊維ラップの厚さに加え、組み込まれている繊維層の数に応じて異なる。
【００３４】
本発明の好ましい実施態様においては、繊維は、複合物の約７０〜約９５重量％を構成するのが好ましく、複合物の約７９〜約９１重量％を構成するのがさらに好ましく、そして複合物の約８３〜約８９重量％を構成するのが最も好ましく、このとき複合物の残部は、前記母材組成物、または前記母材と前記ポリマーフィルムとの組み合わせである。母材組成物はさらに、カーボンブラックやシリカ等の充填剤を含んでもよいし、オイルで増量してもよいし、あるいはイオウ、過酸化物、金属酸化物、もしくは当業界においてよく知られている放射線硬化システムによって加硫してもよい。母材組成物はさらに、例えばスイスのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社からイルガノックス（Ｉｒｇａｎｏｘ）（登録商標）の商品名で市販されている酸化防止剤［特にイルガノックス１０１０、すなわち（（テトラキス−（メチレン−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロシンナメート）メタン））］を含んでよい。
【００３５】
一般には、本発明の弾道抵抗性材料は、高強度繊維を１つ以上の繊維層に配列することによって作製される。各層は、整列状態の個別繊維もしくは個別ヤーンを含んでよい。母材組成物は、層が作製される前、または層が作製された後に、高強度繊維に施すのが好ましく、次いで多層複合物が形成されるよう、母材材料−繊維組み合わせ物を圧密化する。本発明の繊維は、前記母材組成物でコーティングすることもできるし、前記母材組成物を含浸させることもできるし、前記母材組成物中に埋め込むこともできるし、あるいは当業界によく知られている方法によって（例えば、母材組成物の溶液を繊維の表面上に噴霧またはロール塗りし、次いで乾燥することによって）、前記母材組成物を施すこともできる。繊維から溶媒を除去する前もしくは後において、繊維を高温延伸操作にかける前に、高モジュラス前駆体でコーティングすること（ゲル繊維）を含めて（従来のゲル紡糸繊維作製法を使用する場合）、繊維にコーティングを施すための他の方法も使用することができる。このような方法は、当業界によく知られている。
【００３６】
母材材料の付与は、繊維もしくはヤーンの少なくとも１つの表面を、選定された母材組成物でコーティングする（好ましくは、個々の繊維のそれぞれを実質的にコーティングもしくはカプセル封入する）ことが好ましい。母材材料を施した後、圧密化する前に、層状の個々の繊維を互いに接着させても、接着させなくてもよい。圧密化により、一緒にプレスされることで、そしてこのようなコーティングされた繊維として融合することによって、複数の繊維層またはヤーン層が一体となる。本発明の布帛複合物は、複数の織った繊維層もしくは不織繊維層を含むのが好ましく、これらの繊維層が圧密化されて、単層の圧密化繊維網となる。本発明の好ましい実施態様においては、繊維層が不織繊維を含み、前記圧密化繊維網のそれぞれの個別繊維層が、共通の繊維方向に沿って互いに平行に配列した繊維を含むのが好ましい。このような一方向に整列した繊維の連続層を、その前の層に対して回転させることができる。複合物の個々の繊維層は、各個別層の一方向繊維の繊維方向が、隣接層の一方向繊維の繊維方向に対して回転するようクロスプライされているのが好ましい。１つの例は５層物品であって、このとき第２層、第３層、第４層、および第５層が、第１層に対して＋４５°、−４５°、９０°、および０°回転しているが、必ずしもこの順序である必要はない。本発明の目的に適うよう、隣接層は、他の層の縦繊維方向に対して約０°と約９０°との間の実質的にいかなる角度でも整列させることができる。好ましい例は、０°／９０°の配向を有する２つの層を含む。このような回転した一方向整列が、例えば米国特許第４，４５７，９８５号、第４，７４８，０６４号、第４，９１６，０００号、第４，４０３，０１２号、第４，６２３，５７３号、および第４，７３７，４０２号に記載されている。繊維網は、よく知られている種々の方法によって［例えば、米国特許第６，６４２，１５９号（該特許を参照により本明細書に含める）に記載の方法によって］作り上げることができる。理解しておかねばならないことは、本発明の単層圧密化網は一般に、いかなる数のクロスプライ層（例えば約２〜約１５００、さらに好ましくは約１０〜約１０００、さらに好ましくは約２０〜約４０以上の層；種々の用途に応じて要求される層の数が異なる）を含んでもよい、という点である。
【００３７】
本発明の特に好ましい実施態様においては、先ず本発明の繊維を、前述した方法の１つを使用してエラストマー母材組成物でコーティングし、次いで複数の繊維を不織繊維層に配置させる。個々の繊維は、互いに隣接するように並ぶのが好ましく、またシート様整列の繊維（このとき、該繊維は、共通の繊維方向に沿って実質的に互いに平行に整列されている）に配置されるのが好ましい。従来の方法を、少なくとも２つの一方向繊維層が形成されるように行うのが好ましく、これにより繊維は、全ての繊維表面が母材組成物で実質的にコーティングされる。次いで繊維層を、単層の圧密化繊維網に圧密化するのが好ましい。これは、個々の繊維層を、ある１つの層が他の層の上になるように積み重ね、次いで全体としての構造がヒートセットされるように熱と圧力をかけて接着し、母材材料が流動して残留ボイドスペースをすべて埋めるようにすることによって達成することができる。当業界において従来から知られているように、優れた弾道抵抗性は、ある１つの層の繊維配列方向が、他の層の繊維整列方向に対してある角度で回転されるように、個々の繊維層がクロスプライされている場合に達成される。例えば、好ましい構造体は、ある１つの層の縦繊維方向が、他の層の縦繊維方向に対して直角となるように配置された、本発明の２つの繊維層を有する。
【００３８】
最も好ましい実施態様においては、一方向に整列した繊維の２層が０°／９０°配置にてクロスプライされ、次いでこれを成形して前駆体を作製する。２つの繊維層の一方を、好ましくは、他方の層の幅に沿って０°／９０°配向にて連続的に配置できる長さに切断することによって、２つの繊維層を連続的にクロスプライすることができ、当業界においてユニテープとして知られているものが形成される。米国特許第５，１７３，１３８号と第５，７６６，７２５号は、連続的なクロスプライするための装置を開示している。次いで、これらの装置により得られる連続的２層構造物を、それぞれの層の間に隔離材料層を組み込んだ状態でロールに巻き取ることができる。最終用途の構造物を作製する用意ができたら、ロールから巻き出し、隔離材料を剥ぎ取る。２層のサブアセンブリーをスライスして個別のシートとし、これらを積み重ねて多層にし、次いで最終形状品を作製するために、そして必要に応じて母材ポリマーを硬化させるために、熱と圧力を加えて処理する。同様に、複数のヤーンが、単層を形成するように配列される場合は、ヤーンを一方向に配置して、同様の仕方でクロスプライし、次いで圧密化することができる。
【００３９】
繊維層を単層圧密化網もしくは布帛複合物に圧密化させるための、そして任意的なポリマーフィルム層を貼り付けるための適切な接着条件は、従来から知られている積層法を含む。一般的な積層法は、クロスプライ繊維層を、約１１０℃の温度および約２００ｐｓｉ（１３７９ｋＰａ）の圧力にて約３０分プレスすることを含む。本発明の繊維層の圧密化は、約２５ｐｓｉ（〜１７２ｋＰａ）〜約５００ｐｓｉ（３４４７ｋＰａ）の圧力またはそれ以上の圧力にて、約２００°Ｆ（〜９３℃）〜約３５０°Ｆ（〜１７７℃）の温度で行うのが好ましく、約２００°Ｆ〜約３００°Ｆ（〜１４９℃）の温度で行うのがさらに好ましく、そして約２００°Ｆ〜約２８０°Ｆ（〜１２１℃）の温度で行うのが最も好ましい。当業界において従来から知られているように、圧密化は、オートクレーブ中にて行うことができる。
【００４０】
加熱する際に、母材は、完全に溶融させることなく積み重ねたり、流動させたりすることができる。しかしながら一般には、母材材料を溶融させる場合は、複合物を作製するのに比較的小さな圧力しか必要とされないが、母材材料が粘着温度に加熱されるだけの場合は、一般にはより高い圧力が必要とされる。圧密化工程は、一般には約１０秒〜約２４時間かかる。しかしながら、温度、圧力、および時間は、一般には、ポリマーの種類、ポリマー含量、プロセス、および繊維の種類に依存する。
【００４１】
個々の布帛層の厚さは、個々の繊維の厚さに対応する。したがって、本発明の単層圧密化網は、約２５μｍ〜約５００μｍの厚さを有するのが好ましく、約７５μｍ〜約３８５μｍの厚さを有するのがさらに好ましく、約１２５μｍ〜約２５５μｍの厚さを有するのが最も好ましい。このような厚さが好ましいけれども、ここで理解しておかねばならないことは、特定のニーズを満たすために他のフィルム厚さもつくり出すことができ、これらも本発明の範囲内に含まれる、という点である。
【００４２】
繊維層を圧密化した後に、従来の方法によって、単層圧密化網の前面と後面のそれぞれにポリマー層を結合させるのが好ましい。パネルのスタックが形成されたときに、スタックの各個別パネルが、その前面と後面のそれぞれに結合されたポリマー層を有するのが好ましい。このポリマー層により、スタックのパネルの成形前に、パネルがくっつくのが防止される。前記ポリマー層に対する適切なポリマーとしては、熱可塑性ポリマーや熱硬化性ポリマーがあるが、これらに限定されない。適切な熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ビニルポリマー、フルオロポリマー、ならびにこれらのコポリマーと混合物（これらに限定されない）を含む群から選択することができる。これらのうち、好ましいのはポリオレフィン層である。好ましいポリオレフィンはポリエチレンである。ポリエチレンフィルムの例としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、線状中密度ポリエチレン（ＬＭＤＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、線状超超低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などがあるが、これらに限定されない。これらのうち、最も好ましいポリエチレンはＬＬＤＰＥである。適切な熱硬化性ポリマーとしては、熱硬化性のアリル樹脂、アミノ樹脂、シアネート（ｃｙａｎａｔｅ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、硬質ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ビニルエステル樹脂、およびこれらのコポリマーとブレンド（例えば、米国特許第６，８４６，７５８号、第６，８４１，４９２号、および第６，６４２，１５９号に記載の物質）などがあるが、これらに限定されない。本明細書に記載のように、ポリマーフィルムはポリマーコーティングを含む。
【００４３】
ポリマーフィルム層を、よく知られている積層法を使用して、単層圧密化網に結合させるのが好ましい。積層は一般に、複数の層を合わせて単一のフィルムにするに足る熱と圧力の条件下にて、個々の層を互いの上に配置することによってなされる。個々の層を互いの上に配置し、次いで、通常はこの組み合わせ物を、当業界によく知られている方法によって、加熱した一対の積層ローラーのニップに通す。積層加熱は、約９５℃〜約１７５℃（好ましくは、約１０５℃〜約１７５℃）の範囲の温度にて、約５ｐｓｉｇ（０．０３４ＭＰａ）〜約１００ｐｓｉｇ（０．６９ＭＰａ）の範囲の圧力で、約５秒〜約３６時間（好ましくは、約３０秒〜約２４時間）行うことができる。本発明の好ましい実施態様においては、ポリマーフィルム層は、パネル全体の約２重量％〜約２５重量％を構成するのが好ましく、パネル全体の約２重量％〜約１７重量％を構成するのがさらに好ましく、そしてパネル全体の約２重量％〜約１２重量％を構成するのが最も好ましい。ポリマーフィルム層の重量％は、一般には、多層フィルムを形成している布帛層の数に応じて変わる。圧密化工程と外側ポリマー積層工程が、ここでは２つの別個の工程として説明されているが、その代わりに、当業界における従来法によりこれらの工程を一体化して、単一の圧密化／積層工程にすることもできる。
【００４４】
ポリマーフィルム層は非常に薄いのが好ましい。約１μｍ〜約２５０μｍの層厚さを有するのが好ましく、約５μｍ〜約２５μｍの層厚さを有するのがさらに好ましく、約５μｍ〜約９μｍの層厚さを有するのが最も好ましい。個々の繊維層の厚さは、個々の繊維の厚さに対応する。したがって本発明の単層圧密化網は、約２５μｍ〜約５００μｍの厚さを有するのが好ましく、約７５μｍ〜約３８５μｍの厚さを有するのがさらに好ましく、約１２５μｍ〜約２５５μｍの厚さを有するのが最も好ましい。このような厚さが好ましいけれども、ここで理解しておかねばならないことは、特定のニーズを満たすために他のフィルム厚さもつくり出すことができ、これらも本発明の範囲内に含まれる、という点である。
【００４５】
本発明によれば、本明細書に記載のパネル、またはパネルのスタックが、種々の方法の少なくとも１つによって補強される。１つの好ましい実施態様においては、パネルまたはスタックを１つ以上のエッジにおいて補強することができ、このとき製造時に繊維をトリミングしたり切断したりすることができる。例えば、パネルまたはパネルのスタックは、パネルの１つ以上の少なくとも１つのエッジを高強度スレッドで縫い合わせて、あるいはパネルまたはパネルのスタックのエッジを溶融して、標準的なトリミング処理時において擦り切れていた可能性のある部位を補強することによって強化することができる。本縫い、手縫い、マルチスレッド縫い、オーバーエッジ縫い、平縫い、環縫い、およびジグザグ縫い等の方法を含めた、種々の縫い合わせ方法と縫い付け方法が業界によく知られている。本発明の好ましい実施態様において使用されるステッチを縫い合わせるのに利用されるスレッドのタイプは幅広く変更可能であるが、前述のような、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有する前記高強度・高モジュラス繊維のスレッドを含むのが好ましく、アラミド繊維もしくはポリエチレン繊維を含むのがさらに好ましく、そしてポリエチレン繊維を含むのが最も好ましい。スレッドは、モノフィラメントヤーンを含んでも、あるいはマルチフィラメントヤーンを含んでもよく、米国特許第５，５４５，４５５号（該特許の全開示内容を参照により本明細書に含める）に記載のマルチフィラメントヤーンを含むのが最も好ましい。ステッチの使用量は広い範囲で変動してよい。一般に貫通抵抗性の用途においては、ステッチの使用量は、縫い合わされた繊維層の全重量の約１０％未満を構成するような使用量である。単一パネルは、圧密化繊維網の層のそれぞれを通して縫い合わされるのが好ましい。パネルのスタックが、個別に縫い合わされた複数のパネルを含んでもよいし、あるいはスタック全体を縫い合わせて、別個のパネルを圧密化させてもよい。
【００４６】
その代わりに、パネルまたはパネルのスタックは、熱と圧力を加えた状態にて、１つ以上の個別パネルのエッジを溶融することによって、あるいはパネルのスタック全体のエッジを溶融することによって補強することができる。エッジは、例えば、エッジモールドを使用して、あるいは固体金属フレーム（例えば固体金属ピクチャーフレーム）を使用して溶融することができる。エッジモールドまたは固体金属フレームは、オーブンを使用して加熱することもできるし、あるいは加熱・冷却能力を有するプレス中に据え付けることもできる。エッジモールドまたは固体金属フレームは、エッジだけをプレスして成形する。温度、圧力、および持続時間等の溶融条件は、繊維層もしくはパネルの数、およびそれらの厚さ等のファクターに依存する。このような条件は、当業者によって容易に決定されるであろう。パネルもしくはスタックはさらに、１つ以上のエッジにて縫い合わせることも、溶融することもできる。
【００４７】
パネルもしくはスタックを縫い合わせたり及び／又は溶融したりすることのほかに、前記１つ以上のパネルを１つ以上の織った繊維ラップもしくは不織繊維ラップで巻き付けることによって、パネルもしくはパネルのスタックを補強することができる。本発明の好ましい実施態様においては、パネルもしくはパネルのスタックが、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を、あるいは前記スタックの前記上面、前記下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻く第１の繊維ラップで補強される。さらに、オプションとして、第２の繊維ラップが、第１の繊維ラップの全体にわたってパネルもしくはパネルのスタックを取り巻いてよい。本明細書で使用されているように、第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップがパネルのスタックを“取り巻く”と記載されているときは、たとえスタックの上部パネルと下部パネルの外側表面だけがラップに接触しているとしても、前記スタックの各パネルは、取り巻かれるように圧密化されている。本発明の他の実施態様においては、１つ以上の追加の繊維ラップを、パネルもしくはスタックの周りにさらに巻き付けることができ、これにより前記第１の繊維ラップと前記第２の繊維ラップが取り巻かれることになる。一般には、弾道の脅威、および／または、セラミックの厚さと種類に基づいて、２つより多い繊維ラップを使用することができる。それぞれの追加繊維ラップは、最も近い下の繊維ラップの巻き付け方向に対して横断方向の巻き付け方向に、パネルもしくはスタックを取り巻くのが好ましい。
【００４８】
第１と第２の繊維ラップのそれぞれが圧密化繊維網を含むのが好ましく、圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が、整列状態で配列された複数の繊維を含み、このとき前記繊維が、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維が、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている。繊維ラップは、パネルを形成する材料と類似していても、パネルを形成する材料と同一であっても、あるいはパネルを形成する材料とは異なっていてもよく、また互いに同一であっても、異なっていてもよい。
【００４９】
本発明の好ましい実施態様においては、第１の繊維ラップと第２の繊維ラップが存在し、それぞれが同一である。ラッピング材料は、コーティングしたスペクトラ（ＳＰＥＣＴＲＡ）（登録商標）（ＨＭＰＥ）繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、Ｍ５（登録商標）繊維、ＥタイプとＳタイプのガラス繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、天然繊維、またはこれらの組み合わせを含むのが好ましい。ラッピング材料は、スペクトラ・シールド、コーティングした布帛、コーティングしたフェルト、または布帛とフェルトの組み合わせをさらに含んでよい。繊維ラップは、多層構造物を含むのが好ましい。その代わりに、コーティングした単一層を、パネルもしくは他の物品の全ての方向に巻き付けることもできる。本発明の好ましい実施態様においては、第１と第２の繊維ラップのそれぞれが、平行整列状態にて一方向に整列した繊維の、複数のクロスプライ層を含むのが好ましく、また第１の繊維ラップの取り巻き方向が、第の繊維ラップの取り巻き方向に対してある角度をなすように、パネルもしくはスタックを取り巻くのが好ましい。第１の繊維ラップと第２の繊維ラップは、パネルもしくはスタックを直角方向に取り巻くのが最も好ましい。
【００５０】
一般に、ポリマー層が組み込まれない場合は、前記第１の繊維ラップと前記第２の繊維ラップの両方を組み込むのが好ましい。ポリマー層が組み込まれる場合は、他の形態の補強が使用される限り、ラッピングは必ずしも必要ではない。一般に、エッジが溶融されるときは、ラッピングは必要とされない。第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップが組み込まれる場合、これらの繊維ラップは、パネルもしくはスタックを所望の形状に成形した後に、パネルもしくはスタックの周りに巻き付けなければならない。一般には、単一または複数の繊維（すなわちテープの形態のもの）は、いかなる形状の物品に対しても巻き付けることができる。ラッピングは、当業者が容易に理解できる方法を使用して（例えば、フラットパイプタイプ物品と対称パイプタイプ物品に対してはフィラメント巻取り機を使用して、あるいはミサイルや他の円錐状形状物もしくは非対称形状物に対しては玉巻き機を使用して）行うのが好ましい。
【００５１】
第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップは、パネルもしくはスタックの周りに巻き付け、張力によって所定の位置に保持することもできるし、あるいは適切な結合手段によって（例えば、ポリスルフィド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびエラストマー等の接着剤を使用して）、または機械的手段（例えば、ステープル、リベット、ボルト、またはねじ等）によってパネル（またはスタックの上部パネル）に結合させることもできる。弾道抵抗性のパネルもしくはパネルのスタックは、縫い合わせることも、巻き付けることもでき、このときステッチを、第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップに通す。弾道抵抗性のパネルもしくはスタックはさらに、オプションとして、補強された溶融エッジを有してよく、引き続き前記第１のラップと前記任意的な第２のラップを巻き付けることができる。さらに、ラッピングした後に、パネル（もしくはスタック）、前記第１の繊維ラップ、および前記任意的な第２のラップを、圧密化によって一体化するのが好ましい。例えば、ラッピングした後に、４−パネルのスタックを、シール可能なバッグ中に移し、減圧にするのが好ましい。次いで減圧状態のバッグをオートクレーブに移し、ここで熱（２４０°Ｆ）と圧力（１００ｐｓｉ）（６８９．５ｋＰａ）を加え、その後に室温に冷却する。
【００５２】
別の実施態様においては、本発明はさらに、弾道抵抗特性を改良するために結合された少なくとも１つの剛性プレートを含む１つ以上の弾道抵抗性パネル（前記方法の１つ以上を使用して補強してもよい）を提供する。このような剛性プレートは、セラミック、ガラス、金属充填複合物、セラミック充填複合物、ガラス充填複合物、サーメット、高硬度鋼（ＨＨＳ）、防弾アルミニウム合金、チタン、またはこれらの組み合わせを含み、このとき剛性プレートと本発明のパネルは、対面（face-to-face）配置をとるように一緒に積み重ねられる。複数の個別パネルのスタックが形成される場合は、スタックの各個別パネルにではなくスタック全体の上面に剛性プレートを１つだけ結合させるのが好ましい。最も好ましいタイプのセラミックとしては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、および炭化ホウ素がある。本発明の弾道パネルは、一体構造の単一セラミックプレートを組み込んでもよいし、あるいは小さなタイルもしくはセラミックボールを、軟質樹脂（例えばポリウレタン）中に懸濁した状態で含んでもよい。適切な樹脂は当業界によく知られている。さらに、タイルの複数層もしくは複数段を、本発明のプレートに結合させることができる。例えば、複数の３”×３”×０．１”（７．６２ｃｍ×７．６２ｃｍ×０．２５４ｃｍ）セラミックタイルを、薄いポリウレタン接着フィルムを使用して１２”×１２”（３０．４８ｃｍ×３０．４８ｃｍ）パネル上に据え付けることができ、このときセラミックタイルは全て、タイル同士の間に隙間が存在しないようにぴったり貼り合わせるのが好ましい。次いで第２のタイル段を、接合部が分散されるよう、オフセットと共に第１のセラミック段に結合させることができる。この操作を、防護具全体を端から端まで覆うように続ける。一般に、セラミックプレートが存在する場合には、ラッピングは必要とされないが、これは好ましいことである。できるだけ少ない重量で高い性能を得るためには、パネルもしくはスタックを高圧で成形してから、剛性プレートを結合させことが好ましい。しかしながら、大きなパネル［例えば、４’×６’（１．２１９ｍ×１．８２９ｍ）や４’×８‘（１．２１９ｍ×２．４３８ｍ）］の場合は、パネルもしくはスタックと剛性プレートは、単一低圧オートクレーブ法にて成形することができる。
【００５３】
本発明の耐層間剥離性の弾道抵抗性布帛を作製した後、これらは種々の用途にて使用することができる。本発明の布帛複合物は、耐層間剥離性で弾道抵抗性の“硬質”防護具を作製するのに特に有用である。“硬質”防護具とは、ヘルメット、軍用車両用の防護プレートや防護パネル、または防護シールド等の物品を意味しており、これらの物品は、相当量の応力を受けたときに構造上の剛性を保持するよう、そして崩壊せずに自立できるよう、充分な機械的強度を有する。
【００５４】
本発明の耐層間剥離性で弾道抵抗性の材料もしくは布帛複合物は、パネルもしくはパネルのスタックを加熱及び圧力下で処理することによって物品に成形することができる。前記単層圧密化繊維網の１つ以上のシートが成形のためにさらされる温度および／または圧力は、使用される高強度繊維のタイプに応じて異なる。例えば防護パネルは、前記シートのスタックを、約１５０〜約４００ｐｓｉ（１，０３０〜２，７６０ｋＰａ）［好ましくは約１８０〜約２５０ｐｓｉ（１，２４０〜１，７２０ｋＰａ）］の圧力および約１０４℃〜約１２７℃の温度で成形することによって製造することができる。ヘルメットは、前記シートのスタックを、約１５００〜約３０００ｐｓｉ（１０．３〜２０．６ＭＰａ）の圧力および約１０４℃〜約１２７℃の温度で成形することによって製造することができる。成形温度は、一般には約２０℃〜約１７５℃の範囲であり、好ましくは約１００℃〜約１５０℃の範囲であり、さらに好ましくは約１１０℃〜約１３０℃の範囲である。例えば米国特許第４，６２３，５７４号、第４，６５０，７１０号、第４，７４８，０６４号、第５，５５２，２０８号、第５，５８７，２３０号、第６，６４２，１５９号、第６，８４１，４９２号、および第６，８４６，７５８号に記載の、物品を製造するのに適した方法も適切である。成形防護プレートも、従来から知られている方法と条件にしたがって製造することができる。
【００５５】
本発明の衣服は、当業界において従来から知られている方法によって作製することができる。衣服は、本発明の耐層間剥離性布帛と衣料品とを接合することによって作製することができる。例えば、ベストは、本発明の耐層間剥離性布帛と接合される一般的な布帛ベストを含んでよく、これにより戦力的に配置されたポケット中に本発明の布帛の１つ以上が挿入される。これによってベストの重量をできるだけ低くしつつ、弾道防護性を最大に高めることが可能となる。本明細書において使用されている“接合する（ａｄｊｏｉｎｉｎｇ）”または“接合された（ａｄｊｏｉｎｅｄ）”という用語は、耐層間剥離性で弾道抵抗性の布帛を、オプションとして、ベストや他の衣料品から簡単に取り外せるように、例えば、縫い合わせたり、または接着したりなどすることによって取り付けること、ならびに他の布帛との未結合カップリングまたは並置によって取り付けることを含むものとする。柔軟性のあるシート、ベスト、および他の衣服等のフレキシブル構造物を作製する際に使用される布帛は、低引張モジュラス母材組成物を使用した布帛から作製するのが好ましい。ヘルメットや防護具等の硬質物品は、高引張モジュラス母材組成物を使用した布帛から作製するのが好ましい。
【００５６】
弾道抵抗特性は、当業界においてよく知られている標準的な試験法を使用して決定される。例えば、弾道複合物のスクリーニング実験は通常、特定の重量、硬度、および寸法を有する、２２口径の非変形性スチールフラグメントを使用する［Ｍｉｌ−Ｓｐｅｃ．ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ（ＯＲＤ）］。試験はさらに、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って（特に、発射バレルの速度測定スクリーンを組み立て、試験用の成形パネルを据え付けるために）、軟鋼ピン・ペネトレータ（重量：１２３グレイン）を取り付けたＡＫ４７弾丸（７．６２ｍｍ×３９ｍｍ）を使用して行うこともできる。
【００５７】
ある構造物の防護力または貫通抵抗性は通常、発射体の５０％が複合物を貫通し、発射体の５０％がシールドで停止するときの衝撃速度（Ｖ５０値としても知られている）を用いて表わされる。本明細書で使用している物品の“貫通抵抗性”とは、指定された脅威（例えば、弾丸、破片、および爆弾の金属片を含めた物理的物体、ならびに爆風のような非物理的物体）による貫通に対する抵抗性である。面密度（複合物パネルの重量を表面積で除して得られる）の等しい複合物の場合、Ｖ５０が大きくなるほど、複合物の貫通抵抗性がより良好になる。本発明の布帛の弾道抵抗特性は、多くのファクター（特に、布帛を製造するのに使用される繊維の種類）によって変動する。
【００５８】
本発明の布帛はさらに、優れた剥離強度を示す。剥離強度は、繊維層間の接着強さの指標である。一般には、母材ポリマーの含量が少なくなるほど、接着強さが低くなる。しかしながら、臨界接着強さ未満になると、弾道材料は、材料の切断と物品（例えばベスト）の集成時における耐久力を失い、したがって物品の長期耐久性が低下する。好ましい実施態様においては、スペクトラ・シールド（０°，９０°）構造物におけるスペクトラ繊維材料に対する剥離強度は、少なくとも約０．１７ポンド／ｆｔ２（０．８３ｋｇ／ｍ２）の良好なフラグメント抵抗性であるのが好ましく、少なくとも約０．１８８ポンド／ｆｔ２（０．９１８ｋｇ／ｍ２）であるのがさらに好ましく、そして少なくとも約０．２０６ポンド／ｆｔ２（１．００６ｋｇ／ｍ２）であるのがさらに好ましい。
【００５９】
以下に実施例を挙げて本発明を説明する。ただし、これらの実施例によって本発明が限定されるわけではない。
【実施例】
【００６０】
実施例１
比較対照物である１２”×１２”（３０．４８ｃｍ×３０．４８ｃｍ）の試験パネルを、６８層のスペクトラ・シールドを０°，９０°の交互繊維配向に従って加熱圧力下にて積み重ねることによって成形した。成形プロセスは、材料のスタックを２４０°Ｆ（１１５．６℃）で１０分予備加熱すること、次いで２４０°Ｆに保持したモールド中にて５００ｐｓｉ（３４４７ｋＰａ）の成形圧力を１０分加えることを含んでいた。１０分後、冷却サイクルを開始し、パネルが１５０°Ｆ（６５．５６℃）に達したところで、モールドから成形パネルを引っ張り出した。外部から成形圧力を加えることなく、パネルをさらに室温に冷却した。
【００６１】
試験のために、発射バレルの速度測定スクリーンの組み立て及び試験用成形パネルの据え付けを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って行った。パネルの弾道抵抗性を測定するために、軟鋼ピン・ペネトレータ（重量：１２３グレイン）を取り付けたＡＫ４７弾丸（７．６２ｍｍ×３９ｍｍ）を選択した。パネルに向けて幾つかのＡＫ４７弾丸を発射してＶ５０を測定した。Ｖ５０は、１２５ｆｐｓ（フィート／秒）（３８．１ｍ／秒）の速度広がり（ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｐｒｅａｄ）以内に、弾丸の５０％が停止し、弾丸の５０％がパネルを貫通する速度である。クランプ止めしたエッジの全てから２インチ以上でパネルを撃たないように注意した。
【００６２】
最初の弾丸がパネルに発射された後、パネルは、かなりの層間剥離と層分離を示し始めた。層間剥離していない領域に次の弾丸を撃つように注意した。試験が完了した後、パネルを、破損と層間剥離の状態に関して調べた。
【００６３】
実施例２
１２”×１２”の４つのパネルを加熱圧力下にて成形した。各パネルは１７層のスペクトラ・シールド（これらを積み重ね、０°，９０°交互繊維配向に従ってＬＬＤＰＥフィルムの薄いシート間にサンドイッチ状にはさんだ）からなった。成形プロセスは、材料の各スタックを２４０°Ｆで１０分予熱すること、次いで２４０°Ｆに保持したモールド中にて５００ｐｓｉの成形圧力を１０分間加えることを含んでいた。１０分後、冷却サイクルを開始し、パネルが１５０°Ｆに達したところで、モールドから成形パネルを引っ張り出した。外部から成形圧力を加えることなく、パネルをさらに室温に冷却した。
【００６４】
４つの成形パネルを互いに積み重ね、４層のスペクトラ・シールドを巻き付けた。第１の層を左から右まで巻き付け、次いでパネルの底部方向に対して横断方向の頂部において別の層を巻き付け、次いで再び左から右まで別の層を巻き付け、次いでパネルの頂部から底部まで別の層を巻き付けた。巻き付けた後、４−パネルのスタックをシール可能なバッグ中に移し、減圧にした。減圧状態のバッグをオートクレーブに移し、ここで熱（２４０°Ｆ）と圧力（１００ｐｓｉ）を３０分加え、次いで冷却サイクルを施した。４−パネルのスタックが室温に達したところで、スタックをオートクレーブから引っ張り出し、バッグから取り出した。
【００６５】
試験に際しては、発射バレルの速度測定スクリーンの組み立て、及び、巻き付けた試験用４−パネルスタックの据え付けを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って行った。実施例１の場合と同様に、充分に巻き付けた４−パネルスタックの弾道抵抗性を測定するために、ＡＫ４７弾丸（７．６２ｍｍ×３９ｍｍ）を選択した。幾つかの弾丸をパネルに向けて発射してＶ５０を測定した。クランプ止めしたエッジの全てから２インチ以上でパネルを撃たないように注意した。
【００６６】
幾つかの弾丸をパネルに向けて発射した後、パネルは、かなりの層間剥離と層分離を示した。
実施例３
４０層のスペクトラ・シールドを、０°，９０°交互繊維配向に従って積み重ねることによって、比較対照物としての１２”×１２”試験パネルを加熱圧力下にて成形した。成形プロセスは、材料の各スタックを２４０°Ｆで１０分予熱すること、次いで２４０°Ｆに保持したモールド中にて５００ｐｓｉの成形圧力を１０分間加えることを含んでいた。１０分後、冷却サイクルを開始し、パネルが１５０°Ｆに達したところで、モールドから成形パネルを引っ張り出した。外部から成形圧力を加えることなく、パネルをさらに室温に冷却した。
【００６７】
次いで、３”×３”×０．１”（７．６２ｃｍ×７．６２ｃｍ×０．２５４ｃｍ）のセラミックタイルを、薄いポリウレタン接着フィルムを使用してパネル上に据え付けた。全てのセラミックタイルが互いに一列に並ぶ（タイル間の隙間がない状態で、隣接したタイルが完全に接触する）ように注意を払った。次いで、一列のタイルを同様のやり方で据え付けた。但し、このとき、それまでのセラミックタイルの列と比較して接合部が分散するよう１．５”のオフセットを設けた。
【００６８】
試験に際しては、発射バレルの速度測定スクリーンの組み立て、及び、試験用成形パネルの据え付けを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って行った。実施例１の場合と同様に、パネルの弾道抵抗性を測定するために、ＡＫ４７弾丸を選択した。セラミックタイルを弾丸に対向させた状態で、幾つかの弾丸をパネルに向けて発射した。該パネルに関してＶ５０を測定した。クランプ止めしたエッジの全てから２インチ以上でパネルを撃たないように注意した。
【００６９】
最初の弾丸がパネルに発射された後、パネルは、かなりの層間剥離と層分離を示し始めた。層間剥離していない領域において次の弾丸を撃つように注意した。試験が完了した後、パネルを、破損と層間剥離の状態に関して調べた。
【００７０】
実施例４
１２”×１２”の４つのパネルを加熱圧力下にて成形した。各パネルは１０層のスペクトラ・シールド（これらを積み重ね、０°，９０°交互繊維配向に従ってＬＬＤＰＥフィルムの薄いシート間にサンドイッチ状にはさんだ）からなった。成形プロセスは、材料の各スタックを２４０°Ｆで１０分予熱すること、次いで２４０°Ｆに保持したモールド中にて５００ｐｓｉの成形圧力を１０分間加えることを含んていた。１０分後、冷却サイクルを開始し、パネルが１５０°Ｆに達したところで、モールドから成形パネルを引っ張り出した。外部から成形圧力を加えることなく、パネルをさらに室温に冷却した。
【００７１】
４つの成形パネルを互いに積み重ね、３”×３”×０．１”のセラミックタイルを、薄いポリウレタン接着フィルムを使用して集成パネル上に据え付けた。全てのセラミックタイルが互いに一列に並ぶ（タイル間の隙間がない状態で、隣接したタイルが完全に接触する）ように注意を払った。次いで、一列のタイルを同様のやり方で据え付けた。但し、このとき、それまでの列のセラミックタイルと比較して接合部が分散するよう１．５”（３．８１ｃｍ）のオフセットを設けた。
【００７２】
セラミックを含む集成パネルに、４層のスペクトラ・シールドを巻き付けた。第１の層を左から右まで巻き付け、次いでパネルの底部方向に対して横断方向の頂部において別の層を巻き付け、次いで再び左から右まで別の層を巻き付け、次いでパネルの頂部から底部まで別の層を巻き付けた。巻き付けた後、４−パネルのスタックをシール可能なバッグ中に移し、減圧にした。減圧状態のバッグをオートクレーブに移し、ここで熱（２４０°Ｆ）と圧力（１００ｐｓｉ）を３０分加え、次いで冷却サイクルを実施した。４−パネルのスタックが室温に達したところで、スタックをオートクレーブから引っ張り出し、バッグから取り出した。
【００７３】
試験に際しては、発射バレルの速度測定スクリーンの組み立て、及び、巻き付けた試験用４−パネルスタックの据え付けを、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ標準法に従って行った。実施例１の場合と同様に、充分に巻き付けたパネルの弾道抵抗性を測定するために、ＡＫ４７弾丸を選択した。セラミックが弾丸に対向した状態で、幾つかの弾丸をパネルに向けて発射し、Ｖ５０を測定した。クランプ止めしたエッジの全てから２インチ以上でパネルを撃たないように注意した。
【００７４】
幾つかのＡＫ４７弾丸をパネルに向けて発射した後、パネルは層の分離を示さなかった。
上記実施例からの結果を下記の表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
好ましい実施態様を挙げて本発明を説明してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を行ってよいことは当業者にとって自明のことである。特許請求の範囲は、開示されている実施態様、上記にて説明されている代替態様、およびこれらの実施態様に対するあらゆる等価な態様を含む、と解釈すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向にて第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料。
【請求項２】
パネルを取り巻いている第２の繊維ラップを含み、前記第２の繊維ラップが、前記第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向にてパネルを取り巻いている、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項３】
前記第１の繊維ラップと前記第２の繊維ラップがそれぞれ圧密化繊維網を含み、圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含み；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項４】
前記パネルが圧密化繊維網を含み、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が、実質的に平行の整列状態で配列された複数の繊維を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項５】
スタックにて配列された複数の個別パネルを含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有し、第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップが、前記スタックの上面、下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項６】
前記パネルの１つ以上のエッジが補強される、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項７】
前記パネルの各エッジが、少なくとも１本のスレッドを使用して前記パネルの各エッジを縫い合わせることによって補強され、前記スレッドが、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有する高強度繊維を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項８】
前記スタックの１つ以上のエッジが補強される、請求項５に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項９】
前記スタックの各エッジが、少なくとも１本のスレッドを使用して前記スタックの各エッジを縫い合わせることによって補強され、前記スレッドが、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有する高強度繊維を含む、請求項５に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１０】
前記スタックの前記１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにてスタックの一部を溶融することによって補強される、請求項５に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１１】
前記繊維が、伸びきり鎖ポリオレフィン繊維、アラミド繊維、ポリベンザゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリアクリロニトリル繊維、液晶コポリエステル繊維、ガラス繊維、および炭素繊維からなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１２】
前記繊維がポリエチレン繊維を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１３】
前記母材組成物がエラストマー組成物を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１４】
前記母材組成物が熱硬化性組成物を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１５】
前記母材組成物がポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマーを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１６】
前記繊維層のそれぞれが、各隣接繊維層の縦繊維方向に対して９０°の角度でクロスプライされる、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１７】
請求項１に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項１８】
請求項５に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項１９】
請求項６に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項２０】
請求項８に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項２１】
前記ポリマーフィルム層が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ビニルポリマー、フルオロポリマー、又はこれらのコポリマー若しくは組み合わせを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２２】
前記ポリマーフィルム層が線状低密度ポリエチレンを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２３】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルの前面に結合された少なくとも１つの剛性プレート；
ｃ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｄ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料。
【請求項２４】
前記圧密化繊維層の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層をさらに含む、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２５】
前記パネルを取り巻いている第２の繊維ラップをさらに含み、前記第２の繊維ラップが、前記第１の繊維ラップの方向に対して横断方向にパネルを取り巻いている、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２６】
スタックにて配列された複数の個別パネルを含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有し；少なくとも１つの剛性プレートが、前記スタックの上面に結合されており、第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップが、前記スタックの上面、下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２７】
前記パネルの１つ以上のエッジが補強される、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２８】
前記パネルの１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルを縫い合わせることによって補強される、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２９】
前記パネルの１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項３０】
請求項２３に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項３１】
請求項２６に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの剛性プレートが、セラミック、ガラス、金属充填複合物、セラミック充填複合物、ガラス充填複合物、サーメット、高硬度鋼、防護アルミニウム合金、チタン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項３３】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有する少なくとも１つのパネルを作製する工程、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維が、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維が、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）パネルを物品に成形する工程；
ｃ）成形パネルの周りを第１の繊維ラップで取り巻く工程、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；および
ｄ）必要に応じて、成形パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む、弾道抵抗性材料の製造方法。
【請求項３４】
パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程をさらに含み、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている、請求項３３に記載の製造方法。
【請求項３５】
前記パネルの１つ以上のエッジを補強する工程をさらに含む、請求項３３に記載の製造方法。
【請求項３６】
複数の個別パネルのスタックを作製することをさらに含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有しており；前記スタックが成形されていて、前記スタックは、その前記上面、前記下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部が、前記第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップで取り巻かれている、請求項３３に記載の製造方法。
【請求項３７】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネルを作製する工程、前記パネルは、ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）パネルを成形する工程；
ｃ）少なくとも１つの剛性プレートを前記成形パネルの前面に結合する工程；
ｄ）成形パネルの周りを第１の繊維ラップで取り巻く工程、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；および
ｅ）必要に応じて、成形パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；を含む、弾道抵抗性材料の製造方法。
【請求項３８】
前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層をさらに含む、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項３９】
前記パネルを第２の繊維ラップで取り巻く工程をさらに含み、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項４０】
前記パネルの１つ以上のエッジを補強する工程をさらに含む、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項４１】
複数の個別パネルのスタックを作製する工程、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有している；ならびに、
前記スタックの前記上面、前記下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を、前記第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップで取り巻く工程；
をさらに含む、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの剛性プレートが、セラミック、ガラス、金属充填複合物、セラミック充填複合物、ガラス充填複合物、サーメット、高硬度鋼、防護アルミニウム合金、チタン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項４３】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層、このとき前記パネルの１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている任意的な第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料。
【請求項４４】
スタックにて配列された複数の個別パネルを含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有し、このとき前記パネルの前記１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される、請求項４３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項４５】
請求項４３に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項４６】
請求項４４に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項４７】
前記少なくとも１つのポリマーフィルム層が存在する、請求項４３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項４８】
前記第２の繊維ラップが存在する、請求項４３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項４９】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料。
【請求項５０】
スタックにて配列された複数の個別パネルを含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有し、このとき前記パネルの前記１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される、請求項４９に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項５１】
請求項４９に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項５２】
請求項５０に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項５３】
前記少なくとも１つのポリマーフィルム層が存在する、請求項４９に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向にて第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料。
【請求項２】
パネルを取り巻いている第２の繊維ラップを含み、前記第２の繊維ラップが、前記第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向にてパネルを取り巻いている、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項３】
前記第１の繊維ラップと前記第２の繊維ラップがそれぞれ圧密化繊維網を含み、圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含み；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項４】
前記パネルが圧密化繊維網を含み、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が、実質的に平行の整列状態で配列された複数の繊維を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項５】
スタックにて配列された複数の個別パネルを含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有し、第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップが、前記スタックの上面、下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項６】
前記パネルの１つ以上のエッジが補強される、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項７】
前記パネルの各エッジが、少なくとも１本のスレッドを使用して前記パネルの各エッジを縫い合わせることによって補強され、前記スレッドが、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有する高強度繊維を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項８】
前記スタックの１つ以上のエッジが補強される、請求項５に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項９】
前記スタックの各エッジが、少なくとも１本のスレッドを使用して前記スタックの各エッジを縫い合わせることによって補強され、前記スレッドが、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有する高強度繊維を含む、請求項５に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１０】
前記スタックの前記１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにてスタックの一部を溶融することによって補強される、請求項５に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１１】
前記繊維が、伸びきり鎖ポリオレフィン繊維、アラミド繊維、ポリベンザゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリアクリロニトリル繊維、液晶コポリエステル繊維、ガラス繊維、および炭素繊維からなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１２】
前記繊維がポリエチレン繊維を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１３】
前記母材組成物がエラストマー組成物を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１４】
前記母材組成物が熱硬化性組成物を含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１５】
前記母材組成物がポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマーを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１６】
前記繊維層のそれぞれが、各隣接繊維層の縦繊維方向に対して９０°の角度でクロスプライされる、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項１７】
請求項１に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項１８】
請求項５に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項１９】
請求項６に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項２０】
請求項８に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項２１】
前記ポリマーフィルム層が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ビニルポリマー、フルオロポリマー、又はこれらのコポリマー若しくは組み合わせを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２２】
前記ポリマーフィルム層が線状低密度ポリエチレンを含む、請求項１に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２３】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルの前面に結合された少なくとも１つの剛性プレート；
ｃ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｄ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料。
【請求項２４】
前記圧密化繊維層の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層をさらに含む、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２５】
前記パネルを取り巻いている第２の繊維ラップをさらに含み、前記第２の繊維ラップが、前記第１の繊維ラップの方向に対して横断方向にパネルを取り巻いている、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２６】
スタックにて配列された複数の個別パネルを含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有し；少なくとも１つの剛性プレートが、前記スタックの上面に結合されており、第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップが、前記スタックの上面、下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２７】
前記パネルの１つ以上のエッジが補強される、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２８】
前記パネルの１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルを縫い合わせることによって補強される、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項２９】
前記パネルの１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項３０】
請求項２３に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項３１】
請求項２６に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの剛性プレートが、セラミック、ガラス、金属充填複合物、セラミック充填複合物、ガラス充填複合物、サーメット、高硬度鋼、防護アルミニウム合金、チタン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項２３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項３３】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有する少なくとも１つのパネルを作製する工程、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維が、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維が、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層が、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）パネルを物品に成形する工程；
ｃ）成形パネルの周りを第１の繊維ラップで取り巻く工程、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；および
ｄ）必要に応じて、成形パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む、弾道抵抗性材料の製造方法。
【請求項３４】
パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程をさらに含み、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている、請求項３３に記載の製造方法。
【請求項３５】
前記パネルの１つ以上のエッジを補強する工程をさらに含む、請求項３３に記載の製造方法。
【請求項３６】
複数の個別パネルのスタックを作製することをさらに含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有しており；前記スタックが成形されていて、前記スタックは、その前記上面、前記下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部が、前記第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップで取り巻かれている、請求項３３に記載の製造方法。
【請求項３７】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネルを作製する工程、前記パネルは、ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網は複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層が整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するよう、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）パネルを成形する工程；
ｃ）少なくとも１つの剛性プレートを前記成形パネルの前面に結合する工程；
ｄ）成形パネルの周りを第１の繊維ラップで取り巻く工程、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；および
ｅ）必要に応じて、成形パネルの周りを第２の繊維ラップで取り巻く工程、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；を含む、弾道抵抗性材料の製造方法。
【請求項３８】
前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層をさらに含む、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項３９】
前記パネルを第２の繊維ラップで取り巻く工程をさらに含み、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項４０】
前記パネルの１つ以上のエッジを補強する工程をさらに含む、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項４１】
複数の個別パネルのスタックを作製する工程、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有している；ならびに、
前記スタックの前記上面、前記下面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を、前記第１の繊維ラップと任意的な第２の繊維ラップで取り巻く工程；
をさらに含む、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの剛性プレートが、セラミック、ガラス、金属充填複合物、セラミック充填複合物、ガラス充填複合物、サーメット、高硬度鋼、防護アルミニウム合金、チタン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項３７に記載の製造方法。
【請求項４３】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層、このとき前記パネルの１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている任意的な第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている任意的な第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料。
【請求項４４】
スタックにて配列された複数の個別パネルを含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有し、このとき前記パネルの前記１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される、請求項４３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項４５】
請求項４３に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項４６】
請求項４４に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項４７】
前記少なくとも１つのポリマーフィルム層が存在する、請求項４３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項４８】
前記第２の繊維ラップが存在する、請求項４３に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項４９】
ａ）前面、後面、および１つ以上のエッジを有するパネル、前記パネルは、
ｉ）圧密化繊維網、前記圧密化繊維網が複数のクロスプライ繊維層を含み、各繊維層は整列状態で配列された複数の繊維を含む；このとき前記繊維は、約７ｇ／デニール以上のテナシティと約１５０ｇ／デニール以上の引張モジュラスを有し；前記繊維は、その上に母材組成物を有し；前記複数のクロスプライ繊維層は、圧密化繊維網を形成するように、前記母材組成物で圧密化されている；および
ｉｉ）必要に応じて、前記圧密化繊維網の前記前面と前記後面のそれぞれに結合された少なくとも１つのポリマーフィルム層；
を含む；
ｂ）前記パネルを取り巻いている第１の繊維ラップ、前記第１の繊維ラップは、前記パネルの前記前面、前記後面、および１つ以上のエッジの少なくとも一部を取り巻いている；ならびに
ｃ）前記パネルを取り巻いている第２の繊維ラップ、前記第２の繊維ラップは、第１の繊維ラップの取り巻き方向に対して横断方向に第１の繊維ラップを取り巻いている；
を含む弾道抵抗性材料。
【請求項５０】
スタックにて配列された複数の個別パネルを含み、前記スタックが、上面、下面、および１つ以上のエッジを有し、このとき前記パネルの前記１つ以上のエッジが、前記１つ以上のエッジにて前記パネルの一部を溶融することによって補強される、請求項４９に記載の弾道抵抗性材料。
【請求項５１】
請求項４９に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項５２】
請求項５０に記載の弾道抵抗性材料から作製される弾道抵抗性物品。
【請求項５３】
前記少なくとも１つのポリマーフィルム層が存在する、請求項４９に記載の弾道抵抗性材料。
【公表番号】特表２００９−５２４００５（Ｐ２００９−５２４００５Ａ）
【公表日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０１４０９（Ｐ２００９−５０１４０９）
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４６８６９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０５７５４
【国際公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４６８６９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０５７５４
【国際公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
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