積層弾道シート
非常に優れた弾道特性を示し、ＵＨＭＷＰＥの複数の幅広いシートの積層又は角度をもった積層により作られた不織布弾道材料であって、複数の、高度に配向した超高分子量ポリエチレンのストリップにして、縦方向に部分的に重なるか又は接して、隣接するストリップの間でジョイントを規定するストリップを有してなり、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップの厚さの合計厚の約８０％未満である、上記不織布弾道材料
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層弾道(ballistic)シートに関し、更に具体的には、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のストリップ又はテープから形成されたシートの積層により作られ、該ストリップ又はテープは結合されてシートを形成しそして次に積層されている材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願第11／787,094号（特許文献１として2008年10月16日公開）は、高度に配向した超高分子量ポリエチレンの複数のストリップを含む、高度に配向した超高分子量ポリエチレンの幅広いシートを記載し、該ストリップは縦方向に部分的に重なるか又は接して、隣接するストリップの間でジョイント（接合部）を規定し、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップの厚さの合計厚の約８０％未満である。これらの材料の縦方向に重なる又は接する複数のストリップを、ＵＨＭＷＰＥの融点未満の温度及び３００ｐｌｉを越える圧力に付すことを含む、かかる材料の連続的製造方法もまた、この特許文献１に記載されている。
【０００３】
米国特許出願第11／787,260号（特許文献２として2008年10月16日公開）は、縦方向に接し又は部分的に重なって隣接するストリップ間でジョイントを規定する、中間長さの複数のポリマーストリップから、幅広いポリマーシートを連続的に作る装置を記載する。
【０００４】
特許文献３（PCT/US 08433として2008年4月3日出願）は、耐弾道性パネルであって、パネル全体又はその攻撃面部分が高モジュラスの高分子量ポリエチレンテープの複数のシートで形成された、該耐弾道性パネルを記載する。上記高モジュラスポリエチレンテープのシートはテープストリップがクロスプライして積み重ねられた層の形態又はテープストリップの織布の形態であることができる。上記ＵＨＭＷＰＥテープのストリップは、少なくとも１インチの幅、及び１４００グラム／デニールより大きいモジュラスを有する。耐弾道性パネルは、樹脂に埋め込まれた慣用の高モジュラス繊維の裏打ち層を含み得る。この開示による耐弾道性パネルを形成するために、広範囲の接着剤が、高モジュラスポリエチレンテープをクロスプライした層を結合するのに許容されることが見出された。
【０００５】
これらの特許文献の各々は高度に有用な材料、及びそれらの作成のための方法及び装置を記載するが、いずれも、高度に配向した超高分子量ポリエチレンの複数のストリップを含む、高度に配向した超高分子量ポリエチレンの幅広いシートから作られた弾道積層体であって、該ストリップは縦方向に部分的に重なるか又は接して、隣接するストリップの間でジョイントを規定し、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップの厚さの合計厚の約８０％未満である、上記弾道積層体を記載していない。
【０００６】
従って、特許文献１に記載された幅広いシート製品から作られた、弾道積層体を提供する機会が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】US 2008-0254260 Al
【特許文献２】US 2008-0251212 A
【特許文献３】米国特許出願第11／881,863号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、非常に優れた弾道特性を奏するＵＨＭＷＰＥ弾道積層体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明により、非常に優れた弾道特性を示し、ＵＨＭＷＰＥの複数の幅広いシートの積層又は角度をもった積層（ａｎｇｕｌａｒ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）により作られた不織布弾道材料であって、複数の、高度に配向した超高分子量ポリエチレンのストリップにして、縦方向に部分的に重なるか又は接して、隣接するストリップの間でジョイントを規定するストリップを有してなり、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップの厚さの合計厚の約８０％未満である、上記不織布弾道材料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の首尾よい実施に有用な幅広いシートの弾道材料の製造に有用な装置の概略側面図である。
【００１１】
【図２】本発明の首尾よい実施に有用な幅広いシートの弾道材料の製造に有用な装置の概略平面図である。
【００１２】
【図３】本発明の首尾よい実施に有用な幅広いシートの弾道材料の製造に有用な装置のカレンダーロールスタンド部分の概略側面図である。
【００１３】
【図４】本発明の首尾よい実施に有用な幅広いシートの弾道材料の製造に有用な装置の、初期及び最終の配列ガイドゾーンの一部分の概略部分平面図である。
【００１４】
【図５】特許文献１に記載された実施に従って結合する前の、高度に配向したＵＨＭＷＰＥの２つの隣接する細いストリップの間の重なった領域の断面図である。
【００１５】
【図６】特許文献１に記載された方法に従って処理した後の、２つの高度に配向したＵＨＭＷＰＥテープの間のジョイントの嵩（ｖｏｌｕｍｅ）の断面図である。
【００１６】
【図７】特許文献１のＵＨＭＷＰＥ幅広シートを該文献に記載された方法に従って加工する前の、該シートの部分的に仮想して示した平面図である。
【００１７】
【図８】特許文献１に記載されたそして本発明の首尾良い実施に有用な、幅広シートの代替品の好ましい態様を描いた平面図である。
【図９】特許文献１に記載されたそして本発明の首尾良い実施に有用な、幅広シートの代替品の好ましい態様を描いた平面図である。
【００１８】
【図１０】接着剤被覆した一方向性非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの２つのシート又は層を、本発明に従う弾道積層体の構築に使用するために熱及び圧力で融合させて、クロスプライ積層体を形成する前の、上記２つのシート又は層を斜視した概略図である。
【００１９】
【図１１】一方向性非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの２つのシートを、熱及び圧力で融合させて、クロスプライ積層体を形成する前の、上記２つのシートの側部から見た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本願で使用される用語「実質的に平らな」、「本質的に平らな」及び「実質的に純粋な」は、下記の意味を有することを意味しそして意図される：「実質的に平らな」は、本発明に従うシート材料であって、該材料の、２つの隣接するストリップの間のジョイントが隣接する／重なる／接する２つのストリップの合わせた厚さの８０％以下の厚さを有する該シート材料を云い；「本質的に平らな」は、本発明に従うシート材料であって、該材料の２つの隣接するストリップの間のジョイントの厚さが、結合される２つのストリップの厚さと本質的に同じであり、それらの間に厚さの差異があったとしてもほとんどないような該シート材料を云い；そして「実質的に純粋な」は、ＵＨＭＷＰＥ製造工程の人為的成分（ａｒｔｉｆａｃｔｓ）、例えば触媒等、以外の、ＵＨＭＷＰＥの特性に悪影響を及ぼす異質の材料又は物質を含まないＵＨＭＷＰＥを云う。
【００２１】
本発明の出発材料ＵＨＭＷＰＥ幅広シートは、全体を引用して本願の一部として含める前述の特許文献１（以後、'094出願と云う）に記載されたようにして、全て全体を引用して本願の一部として含める下記の米国特許第６，９５１，６８５号；第４，８７９，０７６号；第５，０９１，１３３号；第５，１０６，５５５号；第５，１０６，５５８号；及び第５，５７８，３７３号に記載された方法で製造したＵＨＭＷＰＥのストリップから作られたものである。出発材料として特に好ましいのは、前述の米国特許第６，９５１，６８５号に記載されたようにして製造されたＵＨＭＷＰＥ材料である。かかる材料は高純度の高度に配向したＵＨＭＷＰＥを含む。
【００２２】
前述の'094出願に記載の方法によると、幅広いＵＨＭＷＰＥシートは、上述の従来技術に記載されたようにして調製された中間長さのアレー状の重なった又は接する複数のストリップを、ＵＨＭＷＰＥの融点未満の温度、一般に約１２０℃と約１５５℃の間の範囲の温度（以下に記載されるように、結合中に該ストリップに加わる張力に依存する）、約３００ポンド／線形インチ（ｌｉｎｅａｌ ｉｎｃｈ）（pli）を越える圧力、及び約０．３グラム／デニールと約５グラム／デニールの間の張力下でカレンダリングすることを含む方法で製造される。これらの幅広シートの製造のためのカレンダリング装置及び方法の詳細な説明は米国特許出願第１１／７８７，２６０号（以後、'260出願と云う）に描かれそして記載されており、その全体を引用して本願に含める。
【００２３】
添付の図５−７を参照すると、本発明の幅広いＵＨＭＷＰＥシートの第１態様３００は、一連の平行で重なった中間長さのテープ又はストリップ３０２を含む。この第１の好ましい態様に関連して、本願で使用されるように、用語「ジョイント（接合部）」は、図６に描かれる、重なった領域／嵩３０４を規定し指している。図５、６、１０及び１１に描かれるように、２つの接する又は重なったストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂにおける分子は、三角形及び円形で概念的に描いて、以下の検討において区別できるようにする。
【００２４】
図５、６及び７に描かれるように、本発明の首尾良い実施に有用な幅広いシートである幅広シート３００の第１の好ましい態様は、いかなる幅でもあり得るアレー状のテープ又はストリップ３０２Ａ，３０２Ｂ等を長さ方向に平行な関係で重ね、次にそれらを本願に記載した装置での加工条件に付すことにより製造される。図５に示すように、一態様では、重ねられるストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂの各々は厚さ０．００２５インチであり、そして分子（三角形及び円形で概念的に表される）は別個のストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂの各々の中にある。図６に示されるように、重なった構造が一旦本願記載の加工条件に付されると、ジョイント３０４の合計厚さは約０．００３２インチで、合計で約３５％を越える減少であり、そしてこれらの分子は混ざっており、このケースでは、最も確からしくは絡み合って、母材よりも高い強度、並びにより高いモジュラスを示すジョイント３０４を与える。今述べたストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂの厚さは例示の目的のみに使用したもので、より厚い又はより薄いストリップ３０２Ａ及び３０２Ｂも、本願に記載のＵＨＭＷＰＥ幅広シートの製造に等しく使用できることが意図されていることは明らかである。最も具体的には、例えば約０．００１０インチと約０．０１インチの間の厚さを有するストリップが、適当なカレンダリング装置が利用可能と仮定して、本発明の幅広シートを形成するために等しく使用できる。厚さ約０．００１５インチと約０．００７インチの間の範囲のストリップが、本発明の首尾良い実施に使用するために特別に好ましい。ジョイント領域３０４のこのような厚さの減少、及び母ストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂの各々の分子の混ざり合いは、本願に記載の圧力の適用によってのみ達成できることに留意されたい。重なった構造体を、従来技術に記載されたようなより低い圧力に付しても、本発明の厚さの減少及び分子の混ざり合い、又はそれから生じる強度及びモジュラスの増加は達成されない。これらの向上及びそれらの存在の実現は、本願記載の幅広シートを従来技術の幅広シートから明確に且つはっきりと区別する。
【００２５】
図１０及び１１は、本発明の首尾良い実施に有用なＵＨＭＷＰＥ幅広シートの別の好ましい態様を示す断面図を描く。図１０に示すように、この態様によるとＵＨＭＷＰＥの２つのストリップ３０２Ａ及び３０２Ｂは突合される。この突合せ構造を、本願に記載の加工条件下で、'094出願に記載の装置で加工すると、図１１に示される構造を生じ、ここで、ストリップ３０２Ａ及び３０２Ｂの各々はある程度の「側方押出し突合せ」を受ける、即ち、各ストリップの縦方向縁部は隣接するストリップの縦方向縁部とブレンドして、これらの２つの図面で区別のために円形及び三角形で描かれた部材ストリップの各々の分子の合併により規定されるジョイント領域／嵩３０４を形成する。この生成物の幅広シートは、アレー状のＵＨＭＷＰＥからなり縦方向に隣接する複数のストリップをレイアップし（laying up）、そしてこのように形成されたアレーを本願に記載の加工条件下で、'094出願に記載の装置での加工に付すことにより組み立てられるが、但し、ＵＨＭＷＰＥの隣接するストリップどうしを重ね合わせる代わりに、これらのストリップを加工前に互いに突合せる。これらの条件下で、接するストリップは、隣り合う縁部を互いの中に押し込む側方押出しを受けて、図１１に描く構造を与える。想像できるようにそして図１１に描かれたように、この幅広シートは、ジョイント領域／嵩３０４で厚さの差異がほとんどないか全くない、本質的に平らなシートを含む。
【００２６】
今度は図１−３を参照すると、本発明に有用な幅広い弾道シートを得るための本発明に従って使用される装置は、図１に描かれるように７つの別個のゾーン１０−７０を含む。ゾーン１０は原料分配ゾーンであり、ゾーン２０は張力を発生させるのを助ける張力制御ゾーンを含み（勿論、他の手段、例えば追加のローラーを含めること、も可能である）、ゾーン３０は最初及び最終の整列ガイドゾーンであり、ゾーン４０は、材料を装置１を通って引き出すための引張りエネルギーを与えるモーター駆動ロールスタンドであり、ゾーン５０は、熱及び圧力を加えて、重なった材料のストリップ０１を結合するカレンダーロールを含み、ゾーン６０は該重なった材料を、該カレンダーから引張りそしてそれを取り出しスタンド又はゾーン７０に供給するモーター駆動ロールスタンドを含む。
【００２７】
材料０１及び０１’（図面５，６及び７に要素３０２として示される）の個々のロールは、これらのロールを支持して巻き出し、そしてそれらをずらした（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）関係に置くためのシャフト１２及び１２’の上に設けられる。個々のロール１の各々上の材料は縁部３を有し、そしてずらしたロール０１及び０１’上の縁部０３は、添付の図面に示されるように僅かに重なるように配向される。抵抗機構１４がロール１に適用されて、該ロールの巻き戻し速度を制御する。
【００２８】
材料３０２が原料分配ゾーン１０を出ると、材料３０２が次の操作のためにラインを通って引張られる際の張力を制御するのに役立つ一連のバー２０（図１に最も良く見られる）を通過する。以下により充分に説明されるように、張力制御はこの方法を首尾よく実施するために非常に重要である。
【００２９】
材料３０２がゾーン２０を出ると、ゾーン３０に入る。該ゾーン３０は、調節可能なシャフト３３及び３３’上に設けられたフランジ３２及び３２’を含む２組のずれた（オフセット）ロール３１及び３１’を含み、該シャフト３３及び３３’は、材料３０２の流れを次のゾーン４０に導きそして材料３０２がこの次のゾーンに入る際にその重なり部分量を制御するのに役立つ。
【００３０】
ゾーン４０は原料ロール０１から材料３０２を引張りそしてゾーン２０及び３０を通過させる一連の垂直方向にずれたロール４０及び４０’を含む。モーター４２が、ロール４１及び４１’を駆動するために設けられる。
【００３１】
ゾーン５０はシャフト３３に設けられたフランジ３２を含む最終セットのガイドロール３１を含み、該フランジは、重ねられた材料３０２をカレンダーゾーン５０に最終的にガイド（案内）するのに役立つ。この工程内のこの時点でのこの態様による重ねられた材料は全体的に図４に示される。この図面に示されるように、幅Ｗ１、Ｗ２及びＷ３の３つの投入ストリップ１は長さＷＴだけ重なっている。ＷＴは１インチより短い長さから１又は２インチまでの非常に広範囲で変えてもよい。重なり部分の量は特に重要ではなく、工程又はそれにより製造された製品に実質的に影響しない。カレンダーゾーン５０内に、外の箇所に特定したように、重ねられた材料３０２に必要な圧力を供給するカレンダーロール５１及び５１’が位置し、そしてゾーン５０を出るのは、図５に示すように重ねられそして緊密に結合された材料３０２からなる複数のセクションを含む幅広い弾道シート３００である。図３に示すように、カレンダー５４により駆動されるリフトバー５５が設けられて、上部ロール５１を持ち上げて、重ねられた材料３０２がカレンダーロール５１及び５１’の間を通り抜けるのを可能にする。
【００３２】
ゾーン５０を出た後、幅広い弾道シート３００はゾーン６０に入る。該ゾーン６０は、材料が、本願の別の個所に記載したように張力下で装置１００を通るように引き抜くように働く、ずれた１組の引張りロール６１を含む。モーター６２がロール６０を駆動するために設けられる。
【００３３】
ゾーン７０で、幅広い弾道シート３００が取り出され、そしてモーター７２で駆動されるシャフト７１に再度巻かれる。
【００３４】
今度は図４を参照すると、材料０１は上記の種々のガイドロール、更に詳しくはカレンダーロール５１及び５１’に最も近いガイドロール３１に入る際に、カレンダーロール５１及び５１’の各々は特定の幅Ｗ１、Ｗ２又はＷ３を有し、該幅は好ましくは全て同じであるが、異なっていることもでき、そして図４に示すように、そして更に詳細には図７にも示すように、重なっている。
【００３５】
本願で記載する加工条件、ＵＨＭＷＰＥストリップの融点未満の温度、約０．３〜約５グラム／デニールの範囲の張力、及び約３００pliを越える圧力は、温度及び張力のそのパラメータが緊密に相互関連するオペレーションウインドウ（operation window）を規定する。ＵＨＭＷＰＥ製造の業界で良く知られたように、ＵＨＭＷＰＥの繊維又はストリップに加わる張力について、「融点」、即ち融解の開始が検出できる温度、は繊維又はストリップに加わる張力が増加するにつれて増大する。従って、０．３グラム／デニールの張力で約１２０℃の温度がＵＨＭＷＰＥストリップの融点未満であり得るとしても、５グラム／デニールの張力で約１５４℃の温度はまだ、ＵＨＭＷＰＥストリップの融点より直下の温度であり得る。このように、張力と温度の相互関係は注意深く考えなければならず、そして本発明の向上された製品を得るために維持されなければならない。加工条件の圧力要素は、上記した張力及び温度の関係から大きく独立している。本発明の加工条件の種々の好ましい態様によると、約１２５℃から１５０℃の範囲の温度及び約０．４から約４．５グラム／デニールの範囲の張力が特に好ましい。工程を首尾よく操作することができる速度は、ＵＨＭＷＰＥストリップに熱を付与することができる速度にもっぱら依存する。該ストリップを、カレンダーロールに導入する前に適正な温度にすることができる限り、該方法は効率的であろう。かかるより迅速な加熱は、予備加熱オーブンの使用、より大きいカレンダーロール、多数の組のカレンダーロールの使用、及び多数のカレンダーの使用等によることができる。
【００３６】
本願に記載した方法に従って製造されたＵＨＭＷＰＥ幅広シートは、３０％を越える顕著な透明度を示し、一方、以下に記載する従来技術により製造されたものは、母ストリップ材料の不透明性を示した。これは疑いも無く、低温では従来技術の方法は良く合体した又は緊密に混合した構造を生成せず、従って母材料の透明度を示し、一方高温では、より詳しく以下に論じるように、融解が起き、融解した領域に、光を拡散しそして増加した不透明性の結果となる空隙が存在することになる、という事実による。
【００３７】
テストされた特定の接着剤及び重要な測定された性質を以下の第１表に示す。
＜第１表＞
Tensylonテープを弾道積層体になるように結合する際の有効性についてテストされた接着剤
【００３８】
【表１】
【００３９】
テストされた接着剤はポリエチレン−ＰＯ４４０１（Ａ１）、ポリエチレン−ＰＯ４６０５（Ｂ１）、ポリエチレン−ＤＯ１８４Ｂ（Ｃ１）、ポリウレタン−ＤＯ１８７Ｈ（Ｄ１）、及びポリエチレン−ＤＯ１８８Ｑ（Ｅ１）（これらの全てはスパンファブ社、オハイオ州、カヤホガ・フォールから入手可能である）；Ｋｒａｔｏｎ Ｄ１１６１Ｐ（Ｆ１）（クラトンポリマー・ユーエス、テキサス州、ハウストンＬＬＣから入手可能である）；Ｍａｃｒｏｍｅｌｔ ６９００（Ｇ１）（ヘンケル・アドヘッシブズ、イリノイ州、エルギンから入手可能である）；及びＮｏｖｅｏｎ−Ｅｓｔａｎｅ ５７０３（Ｈ１）（ルブリゾール・アドバンスト・マテリアル社、オハイオ州、クレーブランドから入手可能である）を含む。接着剤Ａ１−Ｅ１はＴｅｎｓｙｌｏｎテープに、米国特許出願第１１／８８１，８６３号の図１に描かれたラミネーター／フューザー２０により適用された。溶媒に分散された接着剤Ｆ１−Ｈ１は、剥離フィルムにコートされそして次ぎにＵＨＭＷＰＥテープの１つの側面に転写された。
【００４０】
通常「ユニテープ」と命名されそして縁部が融合された（fused）ＵＨＭＷＰＥテープの８つのストリップから成る、接着剤被覆された一方向性非繊維状、高モジュラス、超高分子量のポリエチレンテープを、次ぎに１２インチｘ１２インチのシートに切断した。図１０及び１１は、ジョイント領域４６６で融合されたＵＨＭＷＰＥテープのストリップ４６４から成る、接着剤被覆ユニテープの２つのシート４６０及び４６２を描く。図１０において、ＵＨＭＷＰＥテープの配向方向の記述においてジョイント領域４６６を明確にするために描いたが、ＵＨＭＷＰＥテープストリップ４６４は、本願に記載するように結合する時に実質的に透明にされて、従ってジョイント領域４６６がシートと均一に見えるようにされることを理解されたい。非繊維状、高モジュラス、超高分子量のポリエチレンテープの結合は２００７年４月１３日出願の米国特許出願第１１／７８７，０９４号に詳細に記載され、該出願を引用して本願に含める。接着剤被覆ユニテープの上部シート４６０は下部シート４６２に対して９０度の角度で配向している。図１０及び１１で接着剤の透明層として示される接着剤層４６８は、上記の方法でシート４６０及び４６２の各々に結合される。接着剤は熱可塑性であるので、接着剤被覆ユニテープの２つのシート４６０及び４６２は熱及び圧力によりプレスされて、２つのシートを非繊維状、高モジュラス、超高分子量のポリエチレンＵＨＭＷＰＥのクロスプライ（即ち、方形直交、cross-plied）シートになるように結合される。該結合されたシートは０度及び９０度の方向にクロスプライされている。
【００４１】
耐弾道性パネルを形成するために、接着剤が被覆された非繊維状、高モジュラス、超高分子量ポリエチレンのクロスプライシートを、約２．０ｐｓｆ（ポンド／平方フィート）のクロスプライした非繊維状、高モジュラス、超高分子量ポリエチレンの積み重ね体が得られるまで積み重ねた。公称２．０ｐｓｆ積み重ね体の幾つかを１５０ｐｓｉの圧力でプレスし、そして幾つかは３，０００ｐｓｉの圧力でプレスした。プレスサイクルは華氏250−260度の温度で３０分、そして解放前に全圧力下で華氏120度未満への冷却を含み、これにより公称２．０ｐｓｆの面密度（areal density）の耐弾道性パネルを形成した。
【００４２】
次ぎに耐弾道性パネルを耐弾道性についてテストした。ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ当たり０．３口径ＦＳＰの発射体（フラグメント刺激発射体）を上記の２．０ｐｓｆテストパネルに目がけて発射し、種々の接着剤で結合した該パネルの弾道特性を得た。該発射体の５０％がターゲットを貫通しない速度（Ｖ５０）をｐｓｆ（フィート／秒）で、ＭＩＬ−ＳＴＤ−４６２Ｆ毎に測定した。以下に、１５０ｐｓｉで形成して得られた耐弾道性パネルについてのデータを第２表に、そして３，０００ｐｓｉで形成して得られた耐弾道性パネルについてのデータを第３表に示す。
＜第２表＞
種々の接着剤を用いて成形圧150 psiで形成したUHMWPEテープの耐弾道性パネルについてのデータ結果及び弾道性テスト結果：
【００４３】
【表２】
＜第３表＞
種々の接着剤を用いて成形圧3,000 psiで形成したUHMWPEテープの耐弾道性パネルについてのデータ結果及び弾道性テスト結果：
【００４４】
【表３】
【００４５】
該データの要約は、弾道性能について、接着剤Ａ１、Ｂ１及びＣ１を用いて成形した３０００ｐｓｉ耐弾道性パネルが１５０ｐｓｉパネルよりも僅かに高いと評価されたことを示唆する。接着剤Ｂ１及びＣ１は性能において本質的に同等であった。上記Ｖ５０結果は、テストパネルの全てが０．３０口径フラグメント刺激発射体の耐弾道性について許容できたことを示唆する。
【００４６】
本発明を説明したが、当業者には、本発明は本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの形で変更し得ることは明らかであろう。かかる変更のいずれか及び全てが本願特許請求の範囲内に含まれることを意図している。
【符号の説明】
【００４７】
１：ロール
１０：原料分配ゾーン
１２、１２’：シャフト
２０：張力制御ゾーン
３０：最初及び最終の整列ガイドゾーン
４０：モーター駆動ロールスタンド
５１及び５１’：カレンダーロール
６１：引張りロール
３００：幅広い弾道シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層弾道(ballistic)シートに関し、更に具体的には、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のストリップ又はテープから形成されたシートの積層により作られ、該ストリップ又はテープは結合されてシートを形成しそして次に積層されている材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願第11／787,094号（特許文献１として2008年10月16日公開）は、高度に配向した超高分子量ポリエチレンの複数のストリップを含む、高度に配向した超高分子量ポリエチレンの幅広いシートを記載し、該ストリップは縦方向に部分的に重なるか又は接して、隣接するストリップの間でジョイント（接合部）を規定し、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップの厚さの合計厚の約８０％未満である。これらの材料の縦方向に重なる又は接する複数のストリップを、ＵＨＭＷＰＥの融点未満の温度及び３００ｐｌｉを越える圧力に付すことを含む、かかる材料の連続的製造方法もまた、この特許文献１に記載されている。
【０００３】
米国特許出願第11／787,260号（特許文献２として2008年10月16日公開）は、縦方向に接し又は部分的に重なって隣接するストリップ間でジョイントを規定する、中間長さの複数のポリマーストリップから、幅広いポリマーシートを連続的に作る装置を記載する。
【０００４】
特許文献３（PCT/US 08433として2008年4月3日出願）は、耐弾道性パネルであって、パネル全体又はその攻撃面部分が高モジュラスの高分子量ポリエチレンテープの複数のシートで形成された、該耐弾道性パネルを記載する。上記高モジュラスポリエチレンテープのシートはテープストリップがクロスプライして積み重ねられた層の形態又はテープストリップの織布の形態であることができる。上記ＵＨＭＷＰＥテープのストリップは、少なくとも１インチの幅、及び１４００グラム／デニールより大きいモジュラスを有する。耐弾道性パネルは、樹脂に埋め込まれた慣用の高モジュラス繊維の裏打ち層を含み得る。この開示による耐弾道性パネルを形成するために、広範囲の接着剤が、高モジュラスポリエチレンテープをクロスプライした層を結合するのに許容されることが見出された。
【０００５】
これらの特許文献の各々は高度に有用な材料、及びそれらの作成のための方法及び装置を記載するが、いずれも、高度に配向した超高分子量ポリエチレンの複数のストリップを含む、高度に配向した超高分子量ポリエチレンの幅広いシートから作られた弾道積層体であって、該ストリップは縦方向に部分的に重なるか又は接して、隣接するストリップの間でジョイントを規定し、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップの厚さの合計厚の約８０％未満である、上記弾道積層体を記載していない。
【０００６】
従って、特許文献１に記載された幅広いシート製品から作られた、弾道積層体を提供する機会が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】US 2008-0254260 Al
【特許文献２】US 2008-0251212 A
【特許文献３】米国特許出願第11／881,863号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、非常に優れた弾道特性を奏するＵＨＭＷＰＥ弾道積層体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明により、非常に優れた弾道特性を示し、ＵＨＭＷＰＥの複数の幅広いシートの積層又は角度をもった積層（ａｎｇｕｌａｒ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）により作られた不織布弾道材料であって、複数の、高度に配向した超高分子量ポリエチレンのストリップにして、縦方向に部分的に重なるか又は接して、隣接するストリップの間でジョイントを規定するストリップを有してなり、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップの厚さの合計厚の約８０％未満である、上記不織布弾道材料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の首尾よい実施に有用な幅広いシートの弾道材料の製造に有用な装置の概略側面図である。
【００１１】
【図２】本発明の首尾よい実施に有用な幅広いシートの弾道材料の製造に有用な装置の概略平面図である。
【００１２】
【図３】本発明の首尾よい実施に有用な幅広いシートの弾道材料の製造に有用な装置のカレンダーロールスタンド部分の概略側面図である。
【００１３】
【図４】本発明の首尾よい実施に有用な幅広いシートの弾道材料の製造に有用な装置の、初期及び最終の配列ガイドゾーンの一部分の概略部分平面図である。
【００１４】
【図５】特許文献１に記載された実施に従って結合する前の、高度に配向したＵＨＭＷＰＥの２つの隣接する細いストリップの間の重なった領域の断面図である。
【００１５】
【図６】特許文献１に記載された方法に従って処理した後の、２つの高度に配向したＵＨＭＷＰＥテープの間のジョイントの嵩（ｖｏｌｕｍｅ）の断面図である。
【００１６】
【図７】特許文献１のＵＨＭＷＰＥ幅広シートを該文献に記載された方法に従って加工する前の、該シートの部分的に仮想して示した平面図である。
【００１７】
【図８】特許文献１に記載されたそして本発明の首尾良い実施に有用な、幅広シートの代替品の好ましい態様を描いた平面図である。
【図９】特許文献１に記載されたそして本発明の首尾良い実施に有用な、幅広シートの代替品の好ましい態様を描いた平面図である。
【００１８】
【図１０】接着剤被覆した一方向性非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの２つのシート又は層を、本発明に従う弾道積層体の構築に使用するために熱及び圧力で融合させて、クロスプライ積層体を形成する前の、上記２つのシート又は層を斜視した概略図である。
【００１９】
【図１１】一方向性非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの２つのシートを、熱及び圧力で融合させて、クロスプライ積層体を形成する前の、上記２つのシートの側部から見た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本願で使用される用語「実質的に平らな」、「本質的に平らな」及び「実質的に純粋な」は、下記の意味を有することを意味しそして意図される：「実質的に平らな」は、本発明に従うシート材料であって、該材料の、２つの隣接するストリップの間のジョイントが隣接する／重なる／接する２つのストリップの合わせた厚さの８０％以下の厚さを有する該シート材料を云い；「本質的に平らな」は、本発明に従うシート材料であって、該材料の２つの隣接するストリップの間のジョイントの厚さが、結合される２つのストリップの厚さと本質的に同じであり、それらの間に厚さの差異があったとしてもほとんどないような該シート材料を云い；そして「実質的に純粋な」は、ＵＨＭＷＰＥ製造工程の人為的成分（ａｒｔｉｆａｃｔｓ）、例えば触媒等、以外の、ＵＨＭＷＰＥの特性に悪影響を及ぼす異質の材料又は物質を含まないＵＨＭＷＰＥを云う。
【００２１】
本発明の出発材料ＵＨＭＷＰＥ幅広シートは、全体を引用して本願の一部として含める前述の特許文献１（以後、'094出願と云う）に記載されたようにして、全て全体を引用して本願の一部として含める下記の米国特許第６，９５１，６８５号；第４，８７９，０７６号；第５，０９１，１３３号；第５，１０６，５５５号；第５，１０６，５５８号；及び第５，５７８，３７３号に記載された方法で製造したＵＨＭＷＰＥのストリップから作られたものである。出発材料として特に好ましいのは、前述の米国特許第６，９５１，６８５号に記載されたようにして製造されたＵＨＭＷＰＥ材料である。かかる材料は高純度の高度に配向したＵＨＭＷＰＥを含む。
【００２２】
前述の'094出願に記載の方法によると、幅広いＵＨＭＷＰＥシートは、上述の従来技術に記載されたようにして調製された中間長さのアレー状の重なった又は接する複数のストリップを、ＵＨＭＷＰＥの融点未満の温度、一般に約１２０℃と約１５５℃の間の範囲の温度（以下に記載されるように、結合中に該ストリップに加わる張力に依存する）、約３００ポンド／線形インチ（ｌｉｎｅａｌ ｉｎｃｈ）（pli）を越える圧力、及び約０．３グラム／デニールと約５グラム／デニールの間の張力下でカレンダリングすることを含む方法で製造される。これらの幅広シートの製造のためのカレンダリング装置及び方法の詳細な説明は米国特許出願第１１／７８７，２６０号（以後、'260出願と云う）に描かれそして記載されており、その全体を引用して本願に含める。
【００２３】
添付の図５−７を参照すると、本発明の幅広いＵＨＭＷＰＥシートの第１態様３００は、一連の平行で重なった中間長さのテープ又はストリップ３０２を含む。この第１の好ましい態様に関連して、本願で使用されるように、用語「ジョイント（接合部）」は、図６に描かれる、重なった領域／嵩３０４を規定し指している。図５、６、１０及び１１に描かれるように、２つの接する又は重なったストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂにおける分子は、三角形及び円形で概念的に描いて、以下の検討において区別できるようにする。
【００２４】
図５、６及び７に描かれるように、本発明の首尾良い実施に有用な幅広いシートである幅広シート３００の第１の好ましい態様は、いかなる幅でもあり得るアレー状のテープ又はストリップ３０２Ａ，３０２Ｂ等を長さ方向に平行な関係で重ね、次にそれらを本願に記載した装置での加工条件に付すことにより製造される。図５に示すように、一態様では、重ねられるストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂの各々は厚さ０．００２５インチであり、そして分子（三角形及び円形で概念的に表される）は別個のストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂの各々の中にある。図６に示されるように、重なった構造が一旦本願記載の加工条件に付されると、ジョイント３０４の合計厚さは約０．００３２インチで、合計で約３５％を越える減少であり、そしてこれらの分子は混ざっており、このケースでは、最も確からしくは絡み合って、母材よりも高い強度、並びにより高いモジュラスを示すジョイント３０４を与える。今述べたストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂの厚さは例示の目的のみに使用したもので、より厚い又はより薄いストリップ３０２Ａ及び３０２Ｂも、本願に記載のＵＨＭＷＰＥ幅広シートの製造に等しく使用できることが意図されていることは明らかである。最も具体的には、例えば約０．００１０インチと約０．０１インチの間の厚さを有するストリップが、適当なカレンダリング装置が利用可能と仮定して、本発明の幅広シートを形成するために等しく使用できる。厚さ約０．００１５インチと約０．００７インチの間の範囲のストリップが、本発明の首尾良い実施に使用するために特別に好ましい。ジョイント領域３０４のこのような厚さの減少、及び母ストリップ又はテープ３０２Ａ及び３０２Ｂの各々の分子の混ざり合いは、本願に記載の圧力の適用によってのみ達成できることに留意されたい。重なった構造体を、従来技術に記載されたようなより低い圧力に付しても、本発明の厚さの減少及び分子の混ざり合い、又はそれから生じる強度及びモジュラスの増加は達成されない。これらの向上及びそれらの存在の実現は、本願記載の幅広シートを従来技術の幅広シートから明確に且つはっきりと区別する。
【００２５】
図１０及び１１は、本発明の首尾良い実施に有用なＵＨＭＷＰＥ幅広シートの別の好ましい態様を示す断面図を描く。図１０に示すように、この態様によるとＵＨＭＷＰＥの２つのストリップ３０２Ａ及び３０２Ｂは突合される。この突合せ構造を、本願に記載の加工条件下で、'094出願に記載の装置で加工すると、図１１に示される構造を生じ、ここで、ストリップ３０２Ａ及び３０２Ｂの各々はある程度の「側方押出し突合せ」を受ける、即ち、各ストリップの縦方向縁部は隣接するストリップの縦方向縁部とブレンドして、これらの２つの図面で区別のために円形及び三角形で描かれた部材ストリップの各々の分子の合併により規定されるジョイント領域／嵩３０４を形成する。この生成物の幅広シートは、アレー状のＵＨＭＷＰＥからなり縦方向に隣接する複数のストリップをレイアップし（laying up）、そしてこのように形成されたアレーを本願に記載の加工条件下で、'094出願に記載の装置での加工に付すことにより組み立てられるが、但し、ＵＨＭＷＰＥの隣接するストリップどうしを重ね合わせる代わりに、これらのストリップを加工前に互いに突合せる。これらの条件下で、接するストリップは、隣り合う縁部を互いの中に押し込む側方押出しを受けて、図１１に描く構造を与える。想像できるようにそして図１１に描かれたように、この幅広シートは、ジョイント領域／嵩３０４で厚さの差異がほとんどないか全くない、本質的に平らなシートを含む。
【００２６】
今度は図１−３を参照すると、本発明に有用な幅広い弾道シートを得るための本発明に従って使用される装置は、図１に描かれるように７つの別個のゾーン１０−７０を含む。ゾーン１０は原料分配ゾーンであり、ゾーン２０は張力を発生させるのを助ける張力制御ゾーンを含み（勿論、他の手段、例えば追加のローラーを含めること、も可能である）、ゾーン３０は最初及び最終の整列ガイドゾーンであり、ゾーン４０は、材料を装置１を通って引き出すための引張りエネルギーを与えるモーター駆動ロールスタンドであり、ゾーン５０は、熱及び圧力を加えて、重なった材料のストリップ０１を結合するカレンダーロールを含み、ゾーン６０は該重なった材料を、該カレンダーから引張りそしてそれを取り出しスタンド又はゾーン７０に供給するモーター駆動ロールスタンドを含む。
【００２７】
材料０１及び０１’（図面５，６及び７に要素３０２として示される）の個々のロールは、これらのロールを支持して巻き出し、そしてそれらをずらした（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）関係に置くためのシャフト１２及び１２’の上に設けられる。個々のロール１の各々上の材料は縁部３を有し、そしてずらしたロール０１及び０１’上の縁部０３は、添付の図面に示されるように僅かに重なるように配向される。抵抗機構１４がロール１に適用されて、該ロールの巻き戻し速度を制御する。
【００２８】
材料３０２が原料分配ゾーン１０を出ると、材料３０２が次の操作のためにラインを通って引張られる際の張力を制御するのに役立つ一連のバー２０（図１に最も良く見られる）を通過する。以下により充分に説明されるように、張力制御はこの方法を首尾よく実施するために非常に重要である。
【００２９】
材料３０２がゾーン２０を出ると、ゾーン３０に入る。該ゾーン３０は、調節可能なシャフト３３及び３３’上に設けられたフランジ３２及び３２’を含む２組のずれた（オフセット）ロール３１及び３１’を含み、該シャフト３３及び３３’は、材料３０２の流れを次のゾーン４０に導きそして材料３０２がこの次のゾーンに入る際にその重なり部分量を制御するのに役立つ。
【００３０】
ゾーン４０は原料ロール０１から材料３０２を引張りそしてゾーン２０及び３０を通過させる一連の垂直方向にずれたロール４０及び４０’を含む。モーター４２が、ロール４１及び４１’を駆動するために設けられる。
【００３１】
ゾーン５０はシャフト３３に設けられたフランジ３２を含む最終セットのガイドロール３１を含み、該フランジは、重ねられた材料３０２をカレンダーゾーン５０に最終的にガイド（案内）するのに役立つ。この工程内のこの時点でのこの態様による重ねられた材料は全体的に図４に示される。この図面に示されるように、幅Ｗ１、Ｗ２及びＷ３の３つの投入ストリップ１は長さＷＴだけ重なっている。ＷＴは１インチより短い長さから１又は２インチまでの非常に広範囲で変えてもよい。重なり部分の量は特に重要ではなく、工程又はそれにより製造された製品に実質的に影響しない。カレンダーゾーン５０内に、外の箇所に特定したように、重ねられた材料３０２に必要な圧力を供給するカレンダーロール５１及び５１’が位置し、そしてゾーン５０を出るのは、図５に示すように重ねられそして緊密に結合された材料３０２からなる複数のセクションを含む幅広い弾道シート３００である。図３に示すように、カレンダー５４により駆動されるリフトバー５５が設けられて、上部ロール５１を持ち上げて、重ねられた材料３０２がカレンダーロール５１及び５１’の間を通り抜けるのを可能にする。
【００３２】
ゾーン５０を出た後、幅広い弾道シート３００はゾーン６０に入る。該ゾーン６０は、材料が、本願の別の個所に記載したように張力下で装置１００を通るように引き抜くように働く、ずれた１組の引張りロール６１を含む。モーター６２がロール６０を駆動するために設けられる。
【００３３】
ゾーン７０で、幅広い弾道シート３００が取り出され、そしてモーター７２で駆動されるシャフト７１に再度巻かれる。
【００３４】
今度は図４を参照すると、材料０１は上記の種々のガイドロール、更に詳しくはカレンダーロール５１及び５１’に最も近いガイドロール３１に入る際に、カレンダーロール５１及び５１’の各々は特定の幅Ｗ１、Ｗ２又はＷ３を有し、該幅は好ましくは全て同じであるが、異なっていることもでき、そして図４に示すように、そして更に詳細には図７にも示すように、重なっている。
【００３５】
本願で記載する加工条件、ＵＨＭＷＰＥストリップの融点未満の温度、約０．３〜約５グラム／デニールの範囲の張力、及び約３００pliを越える圧力は、温度及び張力のそのパラメータが緊密に相互関連するオペレーションウインドウ（operation window）を規定する。ＵＨＭＷＰＥ製造の業界で良く知られたように、ＵＨＭＷＰＥの繊維又はストリップに加わる張力について、「融点」、即ち融解の開始が検出できる温度、は繊維又はストリップに加わる張力が増加するにつれて増大する。従って、０．３グラム／デニールの張力で約１２０℃の温度がＵＨＭＷＰＥストリップの融点未満であり得るとしても、５グラム／デニールの張力で約１５４℃の温度はまだ、ＵＨＭＷＰＥストリップの融点より直下の温度であり得る。このように、張力と温度の相互関係は注意深く考えなければならず、そして本発明の向上された製品を得るために維持されなければならない。加工条件の圧力要素は、上記した張力及び温度の関係から大きく独立している。本発明の加工条件の種々の好ましい態様によると、約１２５℃から１５０℃の範囲の温度及び約０．４から約４．５グラム／デニールの範囲の張力が特に好ましい。工程を首尾よく操作することができる速度は、ＵＨＭＷＰＥストリップに熱を付与することができる速度にもっぱら依存する。該ストリップを、カレンダーロールに導入する前に適正な温度にすることができる限り、該方法は効率的であろう。かかるより迅速な加熱は、予備加熱オーブンの使用、より大きいカレンダーロール、多数の組のカレンダーロールの使用、及び多数のカレンダーの使用等によることができる。
【００３６】
本願に記載した方法に従って製造されたＵＨＭＷＰＥ幅広シートは、３０％を越える顕著な透明度を示し、一方、以下に記載する従来技術により製造されたものは、母ストリップ材料の不透明性を示した。これは疑いも無く、低温では従来技術の方法は良く合体した又は緊密に混合した構造を生成せず、従って母材料の透明度を示し、一方高温では、より詳しく以下に論じるように、融解が起き、融解した領域に、光を拡散しそして増加した不透明性の結果となる空隙が存在することになる、という事実による。
【００３７】
テストされた特定の接着剤及び重要な測定された性質を以下の第１表に示す。
＜第１表＞
Tensylonテープを弾道積層体になるように結合する際の有効性についてテストされた接着剤
【００３８】
【表１】
【００３９】
テストされた接着剤はポリエチレン−ＰＯ４４０１（Ａ１）、ポリエチレン−ＰＯ４６０５（Ｂ１）、ポリエチレン−ＤＯ１８４Ｂ（Ｃ１）、ポリウレタン−ＤＯ１８７Ｈ（Ｄ１）、及びポリエチレン−ＤＯ１８８Ｑ（Ｅ１）（これらの全てはスパンファブ社、オハイオ州、カヤホガ・フォールから入手可能である）；Ｋｒａｔｏｎ Ｄ１１６１Ｐ（Ｆ１）（クラトンポリマー・ユーエス、テキサス州、ハウストンＬＬＣから入手可能である）；Ｍａｃｒｏｍｅｌｔ ６９００（Ｇ１）（ヘンケル・アドヘッシブズ、イリノイ州、エルギンから入手可能である）；及びＮｏｖｅｏｎ−Ｅｓｔａｎｅ ５７０３（Ｈ１）（ルブリゾール・アドバンスト・マテリアル社、オハイオ州、クレーブランドから入手可能である）を含む。接着剤Ａ１−Ｅ１はＴｅｎｓｙｌｏｎテープに、米国特許出願第１１／８８１，８６３号の図１に描かれたラミネーター／フューザー２０により適用された。溶媒に分散された接着剤Ｆ１−Ｈ１は、剥離フィルムにコートされそして次ぎにＵＨＭＷＰＥテープの１つの側面に転写された。
【００４０】
通常「ユニテープ」と命名されそして縁部が融合された（fused）ＵＨＭＷＰＥテープの８つのストリップから成る、接着剤被覆された一方向性非繊維状、高モジュラス、超高分子量のポリエチレンテープを、次ぎに１２インチｘ１２インチのシートに切断した。図１０及び１１は、ジョイント領域４６６で融合されたＵＨＭＷＰＥテープのストリップ４６４から成る、接着剤被覆ユニテープの２つのシート４６０及び４６２を描く。図１０において、ＵＨＭＷＰＥテープの配向方向の記述においてジョイント領域４６６を明確にするために描いたが、ＵＨＭＷＰＥテープストリップ４６４は、本願に記載するように結合する時に実質的に透明にされて、従ってジョイント領域４６６がシートと均一に見えるようにされることを理解されたい。非繊維状、高モジュラス、超高分子量のポリエチレンテープの結合は２００７年４月１３日出願の米国特許出願第１１／７８７，０９４号に詳細に記載され、該出願を引用して本願に含める。接着剤被覆ユニテープの上部シート４６０は下部シート４６２に対して９０度の角度で配向している。図１０及び１１で接着剤の透明層として示される接着剤層４６８は、上記の方法でシート４６０及び４６２の各々に結合される。接着剤は熱可塑性であるので、接着剤被覆ユニテープの２つのシート４６０及び４６２は熱及び圧力によりプレスされて、２つのシートを非繊維状、高モジュラス、超高分子量のポリエチレンＵＨＭＷＰＥのクロスプライ（即ち、方形直交、cross-plied）シートになるように結合される。該結合されたシートは０度及び９０度の方向にクロスプライされている。
【００４１】
耐弾道性パネルを形成するために、接着剤が被覆された非繊維状、高モジュラス、超高分子量ポリエチレンのクロスプライシートを、約２．０ｐｓｆ（ポンド／平方フィート）のクロスプライした非繊維状、高モジュラス、超高分子量ポリエチレンの積み重ね体が得られるまで積み重ねた。公称２．０ｐｓｆ積み重ね体の幾つかを１５０ｐｓｉの圧力でプレスし、そして幾つかは３，０００ｐｓｉの圧力でプレスした。プレスサイクルは華氏250−260度の温度で３０分、そして解放前に全圧力下で華氏120度未満への冷却を含み、これにより公称２．０ｐｓｆの面密度（areal density）の耐弾道性パネルを形成した。
【００４２】
次ぎに耐弾道性パネルを耐弾道性についてテストした。ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ当たり０．３口径ＦＳＰの発射体（フラグメント刺激発射体）を上記の２．０ｐｓｆテストパネルに目がけて発射し、種々の接着剤で結合した該パネルの弾道特性を得た。該発射体の５０％がターゲットを貫通しない速度（Ｖ５０）をｐｓｆ（フィート／秒）で、ＭＩＬ−ＳＴＤ−４６２Ｆ毎に測定した。以下に、１５０ｐｓｉで形成して得られた耐弾道性パネルについてのデータを第２表に、そして３，０００ｐｓｉで形成して得られた耐弾道性パネルについてのデータを第３表に示す。
＜第２表＞
種々の接着剤を用いて成形圧150 psiで形成したUHMWPEテープの耐弾道性パネルについてのデータ結果及び弾道性テスト結果：
【００４３】
【表２】
＜第３表＞
種々の接着剤を用いて成形圧3,000 psiで形成したUHMWPEテープの耐弾道性パネルについてのデータ結果及び弾道性テスト結果：
【００４４】
【表３】
【００４５】
該データの要約は、弾道性能について、接着剤Ａ１、Ｂ１及びＣ１を用いて成形した３０００ｐｓｉ耐弾道性パネルが１５０ｐｓｉパネルよりも僅かに高いと評価されたことを示唆する。接着剤Ｂ１及びＣ１は性能において本質的に同等であった。上記Ｖ５０結果は、テストパネルの全てが０．３０口径フラグメント刺激発射体の耐弾道性について許容できたことを示唆する。
【００４６】
本発明を説明したが、当業者には、本発明は本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多くの形で変更し得ることは明らかであろう。かかる変更のいずれか及び全てが本願特許請求の範囲内に含まれることを意図している。
【符号の説明】
【００４７】
１：ロール
１０：原料分配ゾーン
１２、１２’：シャフト
２０：張力制御ゾーン
３０：最初及び最終の整列ガイドゾーン
４０：モーター駆動ロールスタンド
５１及び５１’：カレンダーロール
６１：引張りロール
３００：幅広い弾道シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合され、交互にそして角度をもって配置された、非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなる複数の層を含む耐弾道性パネルであって、
該非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープの該層の各々は、シート構造に縦方向に接合された複数のテープストリップを含む、上記耐弾道性パネル。
【請求項２】
上記の結合され、交互にそして角度をもって配置された非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープの複数の層が、熱及び圧力の適用により結合された、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項３】
上記の結合の熱が少なくとも華氏１５０度、そして上記の結合の圧力が少なくとも１５０ｐｓｉである、請求項２に記載の耐弾道性パネル。
【請求項４】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、隣接するストリップとストリップの間でジョイントを規定する、非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープの、部分的に重なった又は突合された複数のストリップを含み、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップとストリップの厚さの合計厚さの約８０％未満である、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項５】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、アレー状の、側側で(side to side)突合せジョイント状に配置されそして熱及び圧力で結合された複数のテープストリップを含む、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項６】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、アレー状の、重なったストリップとストリップの間のジョイントを規定する非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなり、縦方向に部分的に重なった複数のストリップを含み、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接する複数のストリップの厚さの合計厚さの約８０％未満である、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項７】
更に、上記の非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープの層と層との間に接着剤の層を含む、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項８】
上記接着剤が、ポリアミド接着剤、エチレン−酢酸ビニル接着剤、ポリウレタン接着剤、エチレン−アクリル酸接着剤、ポリオレフィン接着剤及びポリスチレン−イソプレンコポリマー接着剤から成る群から選ばれる、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項９】
上記の結合され、交互にそして角度をもって配置された、非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなる複数の層が、熱及び圧力の適用により結合された、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１０】
上記の結合の熱が少なくとも華氏１５０度、そして上記の結合の圧力が少なくとも１５０ｐｓｉである、請求項９に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１１】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、隣接するストリップとストリップとの間でジョイントを規定する、非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなる部分的に重なった又は突合された複数のストリップを含み、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップとストリップの厚さの合計厚さの約８０％未満である、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１２】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、アレー状の、側側で(side to side)突合せジョイント状に配置されそして熱及び圧力で結合された複数のテープストリップを含む、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１３】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、アレー状の、重なったストリップとストリップの間のジョイントを規定する非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなり、縦方向に部分的に重なった複数のストリップを含み、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接する複数のストリップの厚さの合計厚さの約８０％未満である、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１】
結合され、交互にそして角度をもって配置された、非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなる複数の層を含む耐弾道性パネルであって、
該非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープの該層の各々は、シート構造に縦方向に接合された複数のテープストリップを含む、上記耐弾道性パネル。
【請求項２】
上記の結合され、交互にそして角度をもって配置された非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープの複数の層が、熱及び圧力の適用により結合された、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項３】
上記の結合の熱が少なくとも華氏１５０度、そして上記の結合の圧力が少なくとも１５０ｐｓｉである、請求項２に記載の耐弾道性パネル。
【請求項４】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、隣接するストリップとストリップの間でジョイントを規定する、非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープの、部分的に重なった又は突合された複数のストリップを含み、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップとストリップの厚さの合計厚さの約８０％未満である、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項５】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、アレー状の、側側で(side to side)突合せジョイント状に配置されそして熱及び圧力で結合された複数のテープストリップを含む、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項６】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、アレー状の、重なったストリップとストリップの間のジョイントを規定する非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなり、縦方向に部分的に重なった複数のストリップを含み、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接する複数のストリップの厚さの合計厚さの約８０％未満である、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項７】
更に、上記の非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープの層と層との間に接着剤の層を含む、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
【請求項８】
上記接着剤が、ポリアミド接着剤、エチレン−酢酸ビニル接着剤、ポリウレタン接着剤、エチレン−アクリル酸接着剤、ポリオレフィン接着剤及びポリスチレン−イソプレンコポリマー接着剤から成る群から選ばれる、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項９】
上記の結合され、交互にそして角度をもって配置された、非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなる複数の層が、熱及び圧力の適用により結合された、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１０】
上記の結合の熱が少なくとも華氏１５０度、そして上記の結合の圧力が少なくとも１５０ｐｓｉである、請求項９に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１１】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、隣接するストリップとストリップとの間でジョイントを規定する、非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなる部分的に重なった又は突合された複数のストリップを含み、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接するストリップとストリップの厚さの合計厚さの約８０％未満である、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１２】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、アレー状の、側側で(side to side)突合せジョイント状に配置されそして熱及び圧力で結合された複数のテープストリップを含む、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【請求項１３】
シート構造に接合された上記複数のテープストリップが、アレー状の、重なったストリップとストリップの間のジョイントを規定する非繊維性、高モジュラスの超高分子量ポリエチレンテープからなり、縦方向に部分的に重なった複数のストリップを含み、ここで、該ジョイントの厚さは、該ジョイントを作る隣接する複数のストリップの厚さの合計厚さの約８０％未満である、請求項７に記載の耐弾道性パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１２−５０９７８２（Ｐ２０１２−５０９７８２Ａ）
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３７４２６（Ｐ２０１１−５３７４２６）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００６２２５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９０６２７
【国際公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（５０９２７８０３６）ビ−エ−イ−・システムズ・テンシロン・ハイ・パフォーマンス・マテリアルズ，インコーポレイテッド (5)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００６２２５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９０６２７
【国際公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（５０９２７８０３６）ビ−エ−イ−・システムズ・テンシロン・ハイ・パフォーマンス・マテリアルズ，インコーポレイテッド (5)
【Ｆターム（参考）】
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