防護用インナー型保護帽
【課題】 金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく頭部を守ることができ、布帛製の帽子の中に装着し、警察官や警備員が普段の巡回中でも軽量で抵抗感なく装着できる防護用インナー型保護帽を提供すること。
【解決手段】 布帛製の帽子の中に装着することができる、頭部を保護する防護用インナー型保護帽であって、繊維強化複合材料を含有してなることを特徴とする。
【解決手段】 布帛製の帽子の中に装着することができる、頭部を保護する防護用インナー型保護帽であって、繊維強化複合材料を含有してなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は警察官や警備員が普段の巡回中でも抵抗感なく装着でき、かつ、金属バットやバール等の凶器による打撃に対して陥没したり、割れたりすることのない防護用インナー型保護帽であり、軽量で装着性が良く、強度および耐衝撃性に優れる防護用インナー型保護帽に関するものである。なお、本発明では、インナー型保護帽そのものを帽体という場合と、該帽体と、クッション等のその他の層とを含んでインナー型保護帽という場合がある。
【背景技術】
【０００２】
従来、頭部を凶器から防護する保護帽としては、いわゆるヘルメットがあるが、普段の巡回や、警備の際に、常に装着するにはきわめて重く、軽量で装着性の良いものがないのが現状である。また、工場や作業現場等での軽作業時の頭部打撲から保護する樹脂製のインナー型保護帽は考案されているが、警察官や警備員が装備するには、あまりにも強度が低いため、金属バットやバール等の凶器から防護する目的には不適当なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく頭部を守ることができ、警察官や警備員が普段の巡回中でも抵抗感なく装着できる、軽量かつ強度および耐衝撃性に優れる防護用インナー型保護帽を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するため、本発明の防護用インナー型保護帽は、布帛製の帽子の中に装着することができる、頭部を保護する防護用インナー型保護帽であって、繊維強化複合材料を含有してなることを特徴とする。
【０００５】
この場合において、繊維強化複合材料を構成する強化繊維がガラス繊維及び／又は炭素繊維であることが好ましい。
【０００６】
また、この場合において、繊維強化複合材料を構成する強化繊維の体積含有率が２０〜６０％であることが好ましい。
【０００７】
また、この場合において、繊維強化複合材料を構成する樹脂が熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【０００８】
また、この場合において、繊維強化複合材料のアイゾット衝撃強度が８００Ｊ／ｍ以上であることが好ましい。
【０００９】
また、この場合において、防護用インナー型保護帽の静的圧縮破壊強度が１０００Ｎ以上であることが好ましい。
【００１０】
また、この場合において、防護用インナー型保護帽の重量が１００ｇから３００ｇの範囲であることが好ましい。
【００１１】
また、この場合において、防護用インナー型保護帽の内面にクッション性シート状物を装着してなるものであることが好ましい。
【００１２】
さらにまた、この場合において、繊維強化複合材料が、テープ状プリプレグを所定の長さに切断した短冊状物を無作為に分散、堆積させ、該分散、堆積させた短冊状物を一体化したシート状材料であり、本発明の防護用インナー型保護帽は該シート状材料を成形して得たものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の防護用インナー型保護帽によれば、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく頭部を保護することができ、しかも軽量で装着性に優れているので、警察官や警備員が普段の巡回中に大きな違和感なく常時装着でき、急に暴漢に襲われたり暴力を振るわれるような場合でも、最も重要な頭部を保護することができ、不慮の事故から身を守ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の防護用インナー型保護帽に用いる軽量で、高強度かつ耐衝撃性を有する材料は、軽量性と快適な装着性を満足させるために、強化繊維と樹脂からなる繊維強化複合材料を使用する。一般に、耐衝撃性材料としてよく用いられる鉄、アルミニウム、ステンレス、チタン等の板状金属材料やセラミックス等の板状硬質材料は、耐衝撃性能に優れている反面、重量があって硬いため、曲面に沿わせることが難しく、装着性はきわめて悪い。防護ベストやチョッキのように平面的な部分が多ければ適用できるが、頭部のように小さな曲率に沿わせる必要がある部位に使用することは困難である。繊維強化複合材料は板状金属材料や板状セラミックスに比べて任意の形状に成形する形態適合性が良く、また、肉厚を部分部分で変化させる、いわゆる偏肉構造にすることも容易にできる。従って、例えば、前面からの打撃を受けやすい前頭部分、頭頂部分は十分な強度と耐衝撃性を有するように他の部分に比べて厚くし、比較的耐衝撃性能が要求されない側面部分は肉厚を薄くするといったように偏肉構造にすることで、優れた強度および耐衝撃性と軽量化を両立させることができる。
【００１５】
本発明のインナー型保護帽に用いる繊維強化複合材料を構成する強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、高強力ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維等の高強力有機繊維等が挙げられる。中でもガラス繊維は表面処理剤の最適化が容易であり、樹脂との接着性が良好で安価であることから最も好ましい。ガラス繊維にはＥガラス（電気用）、Ｃガラス（耐食用）、Ｓガラス、Ｔガラス（高強度・高弾性率）等があるが、Ｅガラスが機械的特性とコストのバランスに優れており好適に使用することができる。強化繊維束表面には樹脂との接着性を良好にするためにカップリング剤や、集束性を向上させるためのサイジング剤（集束剤）が塗布されていることが望ましく、樹脂の種類によって最適な成分を選択することが好ましい。また、ガラス繊維の単糸径としては１０〜２５μｍが経済的に好ましく、より好ましくは１２〜２０μｍである。
【００１６】
本発明のインナー型保護帽に用いる繊維強化複合材料を構成する強化繊維の体積含有率は１０〜６０％、好ましくは２０〜６０％、さらに好ましくは３０〜５０％である。体積含有率が１０％未満になると補強効果が少なくなり、凶器の打撃に対する強度や耐衝撃吸収性能の低下を招く。また、強化繊維の体積含有率が６０％よりも大きくなると、強化繊維の単糸の間への樹脂含浸が困難になり、ボイドが発生しやすくなり、その結果、補強効果が逆に低下すると共に、繊維強化複合材料を製造する工程でも操業性が悪化するという問題が発生する。
【００１７】
また、本発明のインナー型保護帽に用いる繊維強化複合材料を構成する樹脂としては、特に限定されるものではなく、一般に用いられているポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン４６等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。金属バットやバールによる打撃に対する防御も考慮すると、熱硬化性樹脂に比べて耐衝撃性に優れた熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。熱可塑性樹脂の中でも、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂は、耐衝撃性、耐溶剤性、耐摩耗性、耐油性等に優れ、コスト的にも他の熱可塑性樹脂に比べて有利であるため、特に好ましい。ポリオレフィン系樹脂の代表であるポリプロピレンは、成形性にも優れており、非常に扱いやすい樹脂であるが、その反面、強化繊維との接着性に乏しいことが欠点として挙げられていたが、近年、酸変性することにより接着性が改良されることが知られている。そのため、本発明の繊維強化複合材料を構成する樹脂にポリプロピレンを用いる場合は、このような酸変性がなされていることが好ましい。また、使用する樹脂の特性に応じて、加水分解防止剤、酸化劣化防止剤、熱劣化防止剤等の添加剤を目的に応じて添加することが好ましい。
【００１８】
本発明の防護用インナー型保護帽に用いる繊維強化複合材料の形態としては、テープ状プリプレグを所定の長さに切断した短冊状物を無作為に分散、堆積させ、該分散、堆積させたものを加圧下で、加熱した後冷却することにより一体化したシート状の形態が好ましい。このテープ状プリプレグは、好ましくは、実質的に無撚の強化繊維に熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を、テープ状プリプレグを構成する強化繊維の体積含有率が２０〜６０％となる範囲で含浸させることにより製造することができる。テープ状プリプレグはその製造工程で強化繊維を薄い層に開繊するため、強化繊維の含有率を飛躍的に高めることができると共に、樹脂の含浸も容易になるため、ボイドの少ない良好な繊維強化複合材料を得ることができる。また、従来の繊維強化複合材料では、強化繊維がストランド形態でかたまって存在するのに比べて、テープ状プリプレグでは強化繊維が開繊されているので、面内の強化繊維が均一に分布するため、凶器の打撃に対する強度や耐衝撃吸収性能のバラツキが少なく、性能の安定したインナー型保護帽を得ることができる。テープ状プリプレグを所定の長さに切断した短冊状物を無作為に分散、堆積させ、一体化したシート状材料を使用する場合、その短冊状物の長さは２０〜１００ｍｍであることが好ましい。２０ｍｍ未満では、強化繊維全表面積で生じる接着力よりも強化繊維の強度の方が高くなり、強化繊維の強度を十分に利用することができない。短冊状物の長さが１００ｍｍより長くなると分散性が悪くなり、強化繊維に方向性が出やすくなるため好ましくない。この短冊状物の長さ、すなわち強化繊維長の選択は保護帽の形状、大きさにより吟味される必要があるが、より好ましくは３０〜６０ｍｍである。
【００１９】
次に、本発明の防護用インナー型保護帽の成形方法としては、プレス成形機による圧縮成形を好適に用いることができる。金型は雄型及び雌型で構成され、その勘合部分（シアエッジ）でシート状材料の流出を止める。
【００２０】
前記繊維強化複合材料を構成する樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、まず、成形品であるインナー型保護帽の帽体と同体積のシート状材料を遠赤外線ヒーター等の加熱手段によって、熱可塑性樹脂の融点以上の温度にまで加熱し、溶融状態になったシート状材料を速やかに金型に投入し、プレス成形機による圧縮成形を行う。該溶融状態のシート状材料を金型内で流動させると同時に冷却することによって固化させ、成形品であるインナー型保護帽の帽体を得ることができる。シート状材料の加熱温度は使用する繊維強化複合材料を構成する熱可塑性樹脂の融点より、数十度高い温度に加熱する。例えば、ポリプロピレンの融点は約１７０℃であるので、２００℃〜２３０℃程度に加熱する。最適な加熱温度は、熱可塑性樹脂の種類によって異なる。また、この場合の金型温度は熱可塑性樹脂の融点より、かなり低い温度に保たれるのが一般的である。例えば、ポリプロピレンの場合は、５０〜１００℃程度の温度に保たれる。金型温度が低いほど、成形サイクルは短くできるが、シート状材料の流動性は悪くなるので、成形品の形状の複雑さと成形サイクルを考慮して最適な金型温度を選択する。
【００２１】
前記繊維強化複合材料を構成する樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、成形品である防護用インナー型保護帽の帽体とほぼ同体積のＳＭＣやＢＭＣ等の成形材料を金型に投入し、プレス機よる圧縮成形をすることにより、シート状材料を金型内で流動させると同時に、金型の熱によってシート状材料を加熱・硬化させて成形品である防護用インナー型保護帽の帽体を得ることができる。
【００２２】
熱硬化性樹脂は成形時に樹脂を反応させて硬化させるため、通常、熱可塑性樹脂の場合に比べて長い成形時間が必要である。熱可塑性樹脂の場合は、金型の外でシート状材料を加熱・溶融し、成形時は材料を流動させながら冷却・固化させるので、熱硬化性樹脂の場合に比べて、短い時間で成形できるのが特徴である。但し、シート状材料を溶融状態にまで加熱するのに時間を要するため、プレス成形のサイクルタイムに合わせて、コンベア方式の遠赤外線加熱炉によって連続的に加熱・溶融できるような加熱装置を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明の防護用インナー型保護帽の特性としては、帽体を構成する繊維強化複合材料のアイゾット衝撃強度（ノッチ付き）が８００Ｊ／ｍ以上であるものが好ましい。さらに好ましくは１０００Ｊ／ｍ以上であることが好ましい。なお、アイゾット衝撃強度が低いと、インナー型保護帽の十分な耐衝撃性が得られず、陥没したり、割れたりすることが多くなる。また、インナー型保護帽の重量が１００〜３００ｇ、より好ましくは１００〜２００ｇ、帽体の厚みが０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．７〜２．０ｍｍ程度であるのが好ましい。かかるインナー型保護帽は、普段から常時装着する用途に好適に用いることができ、不慮の事故からの防御にも効果を発揮することができる。
【００２４】
また、本発明の防護用インナー型保護帽の特性としては、インナー型保護帽の静的圧縮破壊強度が１０００Ｎ以上であることが好ましい。さらに好ましくは３０００Ｎ以上である。なお、静的圧縮破壊強度が低いと、凶器の打撃に耐えられず、陥没したり、割れたりすることが多くなる。
【００２５】
本発明の防護用インナー型保護帽の、布帛製の帽子への装着方法に関しては、容易に脱着でき、かつ、装着中は頭の周りを回転したりすることのないように安定した装着感が得られるようにすることが好ましく、例えば、防護用インナー型保護帽の下端を布帛製帽子の内側の折り返し部分に挟み込んで装着することができる。また、布帛製帽子が凶器の打撃によって容易に脱げたりしないように、顎紐が装備されていることが好ましい。快適な装着性を得るには、耐衝撃性能を有する繊維強化複合材料で形成された防護用インナー型保護帽の帽体内面に、クッション性シート状物を介在させることが好ましい。
【００２６】
クッション性シート状物としては、優れた通気性、衝撃吸収性、圧縮回復性、嵩高保持性を有するポリエステル系やポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーのモノフィラメントを立体的な網状体に構成した弾性繊維網状体（商品名：クレバルカー、呉羽テック(株)製など）あるいは立体編物（商品名：フュージョン、旭化成せんい(株)製など）、ポリスチレンやポリウレタン等の発泡体等を使用することができる。
【００２７】
次に、本発明の防護用インナー型保護帽を図面により説明する。図１は、本発明の防護用インナー型保護帽の構成の一例を示す、一部切開した状態の斜視図であり、布帛製の帽子（図示せず）の内側に装着される。かかる防護用インナー型保護帽１は、成形された繊維強化複合材料製の帽体１１と、その内面のクッション性シート状物１２とから構成されるものである。インナー型保護帽の、布帛製の帽子への取り付け構造は任意であるが、インナー型保護帽の下端を布帛製帽子の下端内側の折り返し部分に挟み込んで、布帛製の帽子に結合させることができる。また、インナー型保護帽の帽体の所々に幅５ｍｍ程度のスリットを設けることにより保護帽を広げたり縮めたりできるようになり、サイズ対応を容易にすることができる。さらには、保護帽に通気性を持たせるため、保護帽の帽体の強度が落ちない程度に、通気用の穴を開けることが好ましい。
【００２８】
このような本発明の防護用インナー型保護帽の帽体は、テープ状プリプレグを所定の長さに切断し、短冊状物を無作為に分散、堆積させ、この分散、堆積させた短冊状物を一体化してシート状材料とし、該シート状材料を頭部に沿うような形状に金型を用いて成形して得た繊維強化複合材料製である。好ましくは、成形された繊維強化複合材料製の帽体の内面側にクッション性シート状物を設けることが好ましい。クッション性シート状物は、あらかじめインナー型保護帽の帽体の内側にそった頭部形状に一体成形したものでもよく、また、平板状のクッション性シート状物を裁断して、帽体の内側に沿った頭部形状に縫製したものであってもよい。クッション性シート状物のインナー型保護帽の帽体への取り付け構造としては、帽体の内側に面ファスナーを接着しておき、クッション性シート状物に縫いつけた面ファスナーで帽体内部に結合させることができる。帽体とクッション性シート状物とが取り外し可能であると、容易に洗濯することができ、汗等による汚れに対し清潔な状態に保つことができる。
【００２９】
本発明の防護用インナー型保護帽は頭部を保護することを目的とするインナー型保護帽であって、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく、また、布帛製の帽子の中に装着することで周囲の第三者には気づかれることがなく頭部を保護することができ、しかも軽量で装着性に優れる。
【００３０】
このように、本発明の防護用インナー型保護帽は、金属バットやバール、木材等の凶器の打撃による攻撃からの防御に用いることを想定しており、危険を予測できない事態での攻撃、例えば、普段の巡回中に急に暴漢に襲われたり暴力を振るわれるような場合に、相手が狙いやすい頭部を保護することで、初期攻撃による大きな事故からの防御効果を奏することを使用目的にしている。このような考えから、少なくとも頭部を保護するインナー型保護帽であって、常時装着しても大きな違和感がなく、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく、また、布帛製の帽子の中に装着することで周囲の第三者には気づかれることがなく頭部を保護することができ、しかも軽量で装着性に優れる。
【００３１】
このため、普段の巡回や警備の際に装着したままでも気にならない程度の軽量性と快適な装着性を兼ね備えている防護用インナー型保護帽である。また、着用する人の頭の大きさに対応できるように、保護帽の帽体の所々に幅５ｍｍ程度のスリットを設けることにより保護帽を広げたり縮めたりできるようになり、サイズ対応を容易にすることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、特性値の評価は、下記の方法により行った。
【００３３】
（１）アイゾット衝撃強度（Ｊ／ｍ）
作製したシート状の繊維強化複合材料から、ＡＳＴＭ Ｄ ２５６のＴｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ Ａ（Ｉｚｏｄ ｔｙｐｅ）に準拠して測定した繊維強化複合材料のエッジワイズ衝撃強度（ノッチ付き）をいう。
【００３４】
（２）静的圧縮破壊強度（Ｎ）
インストロン型万能試験機を用いて、インナー型保護帽の投影面積より大きい面で圧縮試験を行い、破壊に至る最大荷重を測定した。インナー型保護帽の頭部から、直径３００ｍｍの円盤を用いて、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮した。
【００３５】
（３）衝撃吸収試験（人頭模型に加わる衝撃加速度Ｇ）
インナー型保護帽の金属バットや鉄パイプに対する耐打撃性について実用評価を行うことは、打撃力に個人差があり、また、どのような力が加わるかは予測できないため、定量化が困難であると考えられる。また、作業用ヘルメットの試験規格は、ハンモックにより宙に浮いた状態の帽体に加わる衝撃力であるために衝撃力が大き過ぎ、本発明のインナー型保護帽の試験では、人頭模型に直接衝撃力が伝わるため、試験装置を破壊してしまう恐れがあるので使用できない。
そのため、野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５（いわゆる製品安全協会のＳＧマークの認定基準及び基準確認方法）の規格に準じ、人頭模型に装着した保護帽に投球機によって３０ｍ／秒の速度で硬式野球ボールの衝撃を加えた場合の、人頭模型に加わる加速度（Ｇ）を測定することで、衝撃吸収性能のレベルを把握した。
評価Ａ ２００（Ｇ）以下
評価Ｂ ２０１〜２５０（Ｇ）
評価Ｃ ２５１〜３００（Ｇ）
評価Ｄ ３０１〜３５０（Ｇ）
評価Ｅ ３５１（Ｇ）以上
【００３６】
実施例１
Ｅガラスロービングにポリプロピレンを含浸させたテープ状プリプレグ（強化繊維の体積含有率５０％、比重１．７２）を長さ３５ｍｍに切断した短冊状物を作製し、４５０×４５０ｍｍの金型に無作為に分散、堆積させ、金型温度２２０℃で加熱・溶融した後、１００℃まで冷却することにより、厚さ４．５ｍｍのシート状材料を得た。このシート状材料から、１４０×１４０ｍｍのサイズにシート状材料を切断し、遠赤外線ヒーターによって２２０℃まで加熱した後、速やかに保護帽帽体成形用の金型にチャージし、プレス成形を行い、防護用インナー型保護帽の帽体を得た。帽体は６個成形し、その内３個を静的圧縮破壊試験に、別の３個を衝撃吸収試験に用いた。
帽体成形用の金型温度は１００℃、プレス成形の圧力は２０ＭＰａ、保圧時間は３０秒で成形を行った。また、得られたインナー型保護帽の帽体平均重量は１５１ｇであった。
上記のシート状材料から、アイゾット衝撃強度測定用試験片を切り出し、試験を行った結果、アイゾット衝撃強度は１９２０Ｊ／ｍであった。
得られた防護用インナー型保護帽の帽体をインストロン型万能試験機に設置し、インナー型保護帽の投影面積より大きい、直径３００ｍｍの円盤を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で静的圧縮試験を行い、破壊に至る最大荷重を測定した。３個の平均の静的圧縮破壊強度は、７９４０Ｎであった。
得られたインナー型保護帽の帽体の内側に、厚さ８ｍｍのクッション性シート状物（立体編物、商品名：フュージョン、旭化成せんい社製）を裁断して、面状ファスナーにて装着し、図１に示すインナー型保護帽を得た。クッション性シート状物を含んだインナー型保護帽の総重量は、１７６ｇであった。クッション性シート状物を内部に装着したインナー型保護帽を用い、野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５に準拠して、衝撃吸収性能のレベルを把握した。評価を行った結果を表１に示す。
かかる防護用インナー型保護帽を布帛製の帽子内に装着したところ、軽量で装着性に優れた保護帽であった。
【００３７】
実施例２
実施例１における、Ｅガラスロービングにポリプロピレンを含浸させたテープ状プリプレグの強化繊維の体積含有率を３５％、比重１．４７にした他は、実施例１と同様に厚さ４．５ｍｍのシート状材料を得た。このシート状材料から、１４０×１４０ｍｍのサイズにシート状材料を切断し、遠赤外線ヒーターによって２２０℃まで加熱した後、速やかに保護帽帽体成形用の金型にチャージし、プレス成形を行い、インナー型保護帽の帽体を得た。実施例１と同様に、帽体は６個成形し、その内３個を静的圧縮破壊試験に、別の３個を衝撃吸収試験に用いた。得られたインナー型保護帽の帽体平均重量は１２９ｇであった。
上記のシート状材料から、アイゾット衝撃強度測定用試験片を切り出し、試験を行った結果、アイゾット衝撃強度は１３６０Ｊ／ｍであった。
得られたインナー型保護帽の帽体をインストロン型万能試験機に設置し、インナー型保護帽の投影面積より大きい、直径３００ｍｍの円盤を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で静的圧縮試験を行い、破壊に至る最大荷重を測定した。３個の平均の静的圧縮破壊強度は、３７５０Ｎであった。
得られたインナー型保護帽の帽体の内側に、厚さ８ｍｍのクッション性シート状物（立体編物、商品名：フュージョン、旭化成せんい社製）を裁断して、面状ファスナーにて装着しインナー型保護帽を得た。クッション性シート状物を含んだインナー型保護帽の総重量は、１５４ｇであった。
実施例１と同様に、クッション性シート状物を内部に装着したインナー型保護帽を用い、野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５に準拠して、衝撃吸収性能のレベルを把握した。評価を行った結果を表１に示す。
かかるインナー型保護帽を布帛製の帽子内に装着したところ、さらに軽量で装着性に優れた保護帽であった。
【００３８】
実施例３〜６
実施例１における、プレス成形して得たインナー型保護帽の帽体の内側に装着するクッション性シート状物を下記のものに変更した他は実施例１と同様にして、クッション性シート状物を装着したインナー型保護帽を得た。
クッション性シート状物を装着したインナー型保護帽について、実施例１と同様に野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５に準拠して、衝撃吸収性能のレベルを把握した。評価を行った結果を表１に示す。
かかるインナー型保護帽を布帛製の帽子内に装着したところ、軽量で装着性に優れた保護帽であった。
実施例３：厚さ５ｍｍのクッション性シート状物（立体編物、商品名：フュージョン、旭化成せんい(株)製）
実施例４：厚さ３ｍｍのクッション性シート状物（立体編物、商品名：フュージョン、旭化成せんい(株)製）
実施例５：厚さ１０ｍｍのクッション性シート状物（立体網状体、商品名：クレバルカー、呉羽テック(株)製）
実施例６：厚さ５ｍｍのクッション性シート状物（ウレタンゲル、商品名：ＥＸＰＥＲ−Ｕ、イイダ産業社製）
【００３９】
比較例１
市販のポリエチレン樹脂製インナー型保護帽（商品名：バンピーノ１４５１、谷沢製作所製）を準備し、実施例１と同様にインストロン型万能試験機に設置し、インナー型保護帽の投影面積より大きい、直径３００ｍｍの円盤を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で静的圧縮試験を行い、破壊に至る最大荷重を測定した。静的圧縮破壊強度は、２３５Ｎであった。また、野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５に準拠して、衝撃吸収性能のレベルを把握した。評価を行った結果を表１に示す。その結果、市販品は極めて軽量ではあるが、ほとんど衝撃エネルギーを吸収できず、本発明の使用目的には、着用しても全く効果のないものであることが明らかとなった。
【００４０】
対照例１
人頭模型に何も装着せずに実施例１と同様に、硬式野球ボールを所定の速度で衝突させた場合の加速度を測定して、対照とする衝撃加速度のレベルを把握した。その結果を表１に併記する。
【００４１】
参考例１
何も装着しない人頭模型に金属バットで打撃を与えたときの加速度を測定して、対照とする衝撃加速度のレベルを把握した。その結果を表１に併記する。
【００４２】
【表１】
【００４３】
以上、本発明の防護用インナー型保護帽について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の防護用インナー型保護帽は、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく頭部を守ることができ、布帛製の帽子の中に装着することで周囲の第三者には気付かれることがなく、しかも軽量で装着性に優れているという特性を有していることから、警察官や警備員が普段の巡回中に装着するという用途に好適に用いることができる他、例えば、不慮の事故から身を守る用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の防護用インナー型保護帽の構成の一例の、一部切開した状態の斜視図。
【符号の説明】
【００４６】
１ インナー型保護帽
１１ 成形された繊維強化複合材料製の帽体
１２ クッション性シート状物
【技術分野】
【０００１】
本発明は警察官や警備員が普段の巡回中でも抵抗感なく装着でき、かつ、金属バットやバール等の凶器による打撃に対して陥没したり、割れたりすることのない防護用インナー型保護帽であり、軽量で装着性が良く、強度および耐衝撃性に優れる防護用インナー型保護帽に関するものである。なお、本発明では、インナー型保護帽そのものを帽体という場合と、該帽体と、クッション等のその他の層とを含んでインナー型保護帽という場合がある。
【背景技術】
【０００２】
従来、頭部を凶器から防護する保護帽としては、いわゆるヘルメットがあるが、普段の巡回や、警備の際に、常に装着するにはきわめて重く、軽量で装着性の良いものがないのが現状である。また、工場や作業現場等での軽作業時の頭部打撲から保護する樹脂製のインナー型保護帽は考案されているが、警察官や警備員が装備するには、あまりにも強度が低いため、金属バットやバール等の凶器から防護する目的には不適当なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく頭部を守ることができ、警察官や警備員が普段の巡回中でも抵抗感なく装着できる、軽量かつ強度および耐衝撃性に優れる防護用インナー型保護帽を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するため、本発明の防護用インナー型保護帽は、布帛製の帽子の中に装着することができる、頭部を保護する防護用インナー型保護帽であって、繊維強化複合材料を含有してなることを特徴とする。
【０００５】
この場合において、繊維強化複合材料を構成する強化繊維がガラス繊維及び／又は炭素繊維であることが好ましい。
【０００６】
また、この場合において、繊維強化複合材料を構成する強化繊維の体積含有率が２０〜６０％であることが好ましい。
【０００７】
また、この場合において、繊維強化複合材料を構成する樹脂が熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【０００８】
また、この場合において、繊維強化複合材料のアイゾット衝撃強度が８００Ｊ／ｍ以上であることが好ましい。
【０００９】
また、この場合において、防護用インナー型保護帽の静的圧縮破壊強度が１０００Ｎ以上であることが好ましい。
【００１０】
また、この場合において、防護用インナー型保護帽の重量が１００ｇから３００ｇの範囲であることが好ましい。
【００１１】
また、この場合において、防護用インナー型保護帽の内面にクッション性シート状物を装着してなるものであることが好ましい。
【００１２】
さらにまた、この場合において、繊維強化複合材料が、テープ状プリプレグを所定の長さに切断した短冊状物を無作為に分散、堆積させ、該分散、堆積させた短冊状物を一体化したシート状材料であり、本発明の防護用インナー型保護帽は該シート状材料を成形して得たものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の防護用インナー型保護帽によれば、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく頭部を保護することができ、しかも軽量で装着性に優れているので、警察官や警備員が普段の巡回中に大きな違和感なく常時装着でき、急に暴漢に襲われたり暴力を振るわれるような場合でも、最も重要な頭部を保護することができ、不慮の事故から身を守ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の防護用インナー型保護帽に用いる軽量で、高強度かつ耐衝撃性を有する材料は、軽量性と快適な装着性を満足させるために、強化繊維と樹脂からなる繊維強化複合材料を使用する。一般に、耐衝撃性材料としてよく用いられる鉄、アルミニウム、ステンレス、チタン等の板状金属材料やセラミックス等の板状硬質材料は、耐衝撃性能に優れている反面、重量があって硬いため、曲面に沿わせることが難しく、装着性はきわめて悪い。防護ベストやチョッキのように平面的な部分が多ければ適用できるが、頭部のように小さな曲率に沿わせる必要がある部位に使用することは困難である。繊維強化複合材料は板状金属材料や板状セラミックスに比べて任意の形状に成形する形態適合性が良く、また、肉厚を部分部分で変化させる、いわゆる偏肉構造にすることも容易にできる。従って、例えば、前面からの打撃を受けやすい前頭部分、頭頂部分は十分な強度と耐衝撃性を有するように他の部分に比べて厚くし、比較的耐衝撃性能が要求されない側面部分は肉厚を薄くするといったように偏肉構造にすることで、優れた強度および耐衝撃性と軽量化を両立させることができる。
【００１５】
本発明のインナー型保護帽に用いる繊維強化複合材料を構成する強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、高強力ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維等の高強力有機繊維等が挙げられる。中でもガラス繊維は表面処理剤の最適化が容易であり、樹脂との接着性が良好で安価であることから最も好ましい。ガラス繊維にはＥガラス（電気用）、Ｃガラス（耐食用）、Ｓガラス、Ｔガラス（高強度・高弾性率）等があるが、Ｅガラスが機械的特性とコストのバランスに優れており好適に使用することができる。強化繊維束表面には樹脂との接着性を良好にするためにカップリング剤や、集束性を向上させるためのサイジング剤（集束剤）が塗布されていることが望ましく、樹脂の種類によって最適な成分を選択することが好ましい。また、ガラス繊維の単糸径としては１０〜２５μｍが経済的に好ましく、より好ましくは１２〜２０μｍである。
【００１６】
本発明のインナー型保護帽に用いる繊維強化複合材料を構成する強化繊維の体積含有率は１０〜６０％、好ましくは２０〜６０％、さらに好ましくは３０〜５０％である。体積含有率が１０％未満になると補強効果が少なくなり、凶器の打撃に対する強度や耐衝撃吸収性能の低下を招く。また、強化繊維の体積含有率が６０％よりも大きくなると、強化繊維の単糸の間への樹脂含浸が困難になり、ボイドが発生しやすくなり、その結果、補強効果が逆に低下すると共に、繊維強化複合材料を製造する工程でも操業性が悪化するという問題が発生する。
【００１７】
また、本発明のインナー型保護帽に用いる繊維強化複合材料を構成する樹脂としては、特に限定されるものではなく、一般に用いられているポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン４６等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。金属バットやバールによる打撃に対する防御も考慮すると、熱硬化性樹脂に比べて耐衝撃性に優れた熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。熱可塑性樹脂の中でも、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂は、耐衝撃性、耐溶剤性、耐摩耗性、耐油性等に優れ、コスト的にも他の熱可塑性樹脂に比べて有利であるため、特に好ましい。ポリオレフィン系樹脂の代表であるポリプロピレンは、成形性にも優れており、非常に扱いやすい樹脂であるが、その反面、強化繊維との接着性に乏しいことが欠点として挙げられていたが、近年、酸変性することにより接着性が改良されることが知られている。そのため、本発明の繊維強化複合材料を構成する樹脂にポリプロピレンを用いる場合は、このような酸変性がなされていることが好ましい。また、使用する樹脂の特性に応じて、加水分解防止剤、酸化劣化防止剤、熱劣化防止剤等の添加剤を目的に応じて添加することが好ましい。
【００１８】
本発明の防護用インナー型保護帽に用いる繊維強化複合材料の形態としては、テープ状プリプレグを所定の長さに切断した短冊状物を無作為に分散、堆積させ、該分散、堆積させたものを加圧下で、加熱した後冷却することにより一体化したシート状の形態が好ましい。このテープ状プリプレグは、好ましくは、実質的に無撚の強化繊維に熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を、テープ状プリプレグを構成する強化繊維の体積含有率が２０〜６０％となる範囲で含浸させることにより製造することができる。テープ状プリプレグはその製造工程で強化繊維を薄い層に開繊するため、強化繊維の含有率を飛躍的に高めることができると共に、樹脂の含浸も容易になるため、ボイドの少ない良好な繊維強化複合材料を得ることができる。また、従来の繊維強化複合材料では、強化繊維がストランド形態でかたまって存在するのに比べて、テープ状プリプレグでは強化繊維が開繊されているので、面内の強化繊維が均一に分布するため、凶器の打撃に対する強度や耐衝撃吸収性能のバラツキが少なく、性能の安定したインナー型保護帽を得ることができる。テープ状プリプレグを所定の長さに切断した短冊状物を無作為に分散、堆積させ、一体化したシート状材料を使用する場合、その短冊状物の長さは２０〜１００ｍｍであることが好ましい。２０ｍｍ未満では、強化繊維全表面積で生じる接着力よりも強化繊維の強度の方が高くなり、強化繊維の強度を十分に利用することができない。短冊状物の長さが１００ｍｍより長くなると分散性が悪くなり、強化繊維に方向性が出やすくなるため好ましくない。この短冊状物の長さ、すなわち強化繊維長の選択は保護帽の形状、大きさにより吟味される必要があるが、より好ましくは３０〜６０ｍｍである。
【００１９】
次に、本発明の防護用インナー型保護帽の成形方法としては、プレス成形機による圧縮成形を好適に用いることができる。金型は雄型及び雌型で構成され、その勘合部分（シアエッジ）でシート状材料の流出を止める。
【００２０】
前記繊維強化複合材料を構成する樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、まず、成形品であるインナー型保護帽の帽体と同体積のシート状材料を遠赤外線ヒーター等の加熱手段によって、熱可塑性樹脂の融点以上の温度にまで加熱し、溶融状態になったシート状材料を速やかに金型に投入し、プレス成形機による圧縮成形を行う。該溶融状態のシート状材料を金型内で流動させると同時に冷却することによって固化させ、成形品であるインナー型保護帽の帽体を得ることができる。シート状材料の加熱温度は使用する繊維強化複合材料を構成する熱可塑性樹脂の融点より、数十度高い温度に加熱する。例えば、ポリプロピレンの融点は約１７０℃であるので、２００℃〜２３０℃程度に加熱する。最適な加熱温度は、熱可塑性樹脂の種類によって異なる。また、この場合の金型温度は熱可塑性樹脂の融点より、かなり低い温度に保たれるのが一般的である。例えば、ポリプロピレンの場合は、５０〜１００℃程度の温度に保たれる。金型温度が低いほど、成形サイクルは短くできるが、シート状材料の流動性は悪くなるので、成形品の形状の複雑さと成形サイクルを考慮して最適な金型温度を選択する。
【００２１】
前記繊維強化複合材料を構成する樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、成形品である防護用インナー型保護帽の帽体とほぼ同体積のＳＭＣやＢＭＣ等の成形材料を金型に投入し、プレス機よる圧縮成形をすることにより、シート状材料を金型内で流動させると同時に、金型の熱によってシート状材料を加熱・硬化させて成形品である防護用インナー型保護帽の帽体を得ることができる。
【００２２】
熱硬化性樹脂は成形時に樹脂を反応させて硬化させるため、通常、熱可塑性樹脂の場合に比べて長い成形時間が必要である。熱可塑性樹脂の場合は、金型の外でシート状材料を加熱・溶融し、成形時は材料を流動させながら冷却・固化させるので、熱硬化性樹脂の場合に比べて、短い時間で成形できるのが特徴である。但し、シート状材料を溶融状態にまで加熱するのに時間を要するため、プレス成形のサイクルタイムに合わせて、コンベア方式の遠赤外線加熱炉によって連続的に加熱・溶融できるような加熱装置を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明の防護用インナー型保護帽の特性としては、帽体を構成する繊維強化複合材料のアイゾット衝撃強度（ノッチ付き）が８００Ｊ／ｍ以上であるものが好ましい。さらに好ましくは１０００Ｊ／ｍ以上であることが好ましい。なお、アイゾット衝撃強度が低いと、インナー型保護帽の十分な耐衝撃性が得られず、陥没したり、割れたりすることが多くなる。また、インナー型保護帽の重量が１００〜３００ｇ、より好ましくは１００〜２００ｇ、帽体の厚みが０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．７〜２．０ｍｍ程度であるのが好ましい。かかるインナー型保護帽は、普段から常時装着する用途に好適に用いることができ、不慮の事故からの防御にも効果を発揮することができる。
【００２４】
また、本発明の防護用インナー型保護帽の特性としては、インナー型保護帽の静的圧縮破壊強度が１０００Ｎ以上であることが好ましい。さらに好ましくは３０００Ｎ以上である。なお、静的圧縮破壊強度が低いと、凶器の打撃に耐えられず、陥没したり、割れたりすることが多くなる。
【００２５】
本発明の防護用インナー型保護帽の、布帛製の帽子への装着方法に関しては、容易に脱着でき、かつ、装着中は頭の周りを回転したりすることのないように安定した装着感が得られるようにすることが好ましく、例えば、防護用インナー型保護帽の下端を布帛製帽子の内側の折り返し部分に挟み込んで装着することができる。また、布帛製帽子が凶器の打撃によって容易に脱げたりしないように、顎紐が装備されていることが好ましい。快適な装着性を得るには、耐衝撃性能を有する繊維強化複合材料で形成された防護用インナー型保護帽の帽体内面に、クッション性シート状物を介在させることが好ましい。
【００２６】
クッション性シート状物としては、優れた通気性、衝撃吸収性、圧縮回復性、嵩高保持性を有するポリエステル系やポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーのモノフィラメントを立体的な網状体に構成した弾性繊維網状体（商品名：クレバルカー、呉羽テック(株)製など）あるいは立体編物（商品名：フュージョン、旭化成せんい(株)製など）、ポリスチレンやポリウレタン等の発泡体等を使用することができる。
【００２７】
次に、本発明の防護用インナー型保護帽を図面により説明する。図１は、本発明の防護用インナー型保護帽の構成の一例を示す、一部切開した状態の斜視図であり、布帛製の帽子（図示せず）の内側に装着される。かかる防護用インナー型保護帽１は、成形された繊維強化複合材料製の帽体１１と、その内面のクッション性シート状物１２とから構成されるものである。インナー型保護帽の、布帛製の帽子への取り付け構造は任意であるが、インナー型保護帽の下端を布帛製帽子の下端内側の折り返し部分に挟み込んで、布帛製の帽子に結合させることができる。また、インナー型保護帽の帽体の所々に幅５ｍｍ程度のスリットを設けることにより保護帽を広げたり縮めたりできるようになり、サイズ対応を容易にすることができる。さらには、保護帽に通気性を持たせるため、保護帽の帽体の強度が落ちない程度に、通気用の穴を開けることが好ましい。
【００２８】
このような本発明の防護用インナー型保護帽の帽体は、テープ状プリプレグを所定の長さに切断し、短冊状物を無作為に分散、堆積させ、この分散、堆積させた短冊状物を一体化してシート状材料とし、該シート状材料を頭部に沿うような形状に金型を用いて成形して得た繊維強化複合材料製である。好ましくは、成形された繊維強化複合材料製の帽体の内面側にクッション性シート状物を設けることが好ましい。クッション性シート状物は、あらかじめインナー型保護帽の帽体の内側にそった頭部形状に一体成形したものでもよく、また、平板状のクッション性シート状物を裁断して、帽体の内側に沿った頭部形状に縫製したものであってもよい。クッション性シート状物のインナー型保護帽の帽体への取り付け構造としては、帽体の内側に面ファスナーを接着しておき、クッション性シート状物に縫いつけた面ファスナーで帽体内部に結合させることができる。帽体とクッション性シート状物とが取り外し可能であると、容易に洗濯することができ、汗等による汚れに対し清潔な状態に保つことができる。
【００２９】
本発明の防護用インナー型保護帽は頭部を保護することを目的とするインナー型保護帽であって、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく、また、布帛製の帽子の中に装着することで周囲の第三者には気づかれることがなく頭部を保護することができ、しかも軽量で装着性に優れる。
【００３０】
このように、本発明の防護用インナー型保護帽は、金属バットやバール、木材等の凶器の打撃による攻撃からの防御に用いることを想定しており、危険を予測できない事態での攻撃、例えば、普段の巡回中に急に暴漢に襲われたり暴力を振るわれるような場合に、相手が狙いやすい頭部を保護することで、初期攻撃による大きな事故からの防御効果を奏することを使用目的にしている。このような考えから、少なくとも頭部を保護するインナー型保護帽であって、常時装着しても大きな違和感がなく、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく、また、布帛製の帽子の中に装着することで周囲の第三者には気づかれることがなく頭部を保護することができ、しかも軽量で装着性に優れる。
【００３１】
このため、普段の巡回や警備の際に装着したままでも気にならない程度の軽量性と快適な装着性を兼ね備えている防護用インナー型保護帽である。また、着用する人の頭の大きさに対応できるように、保護帽の帽体の所々に幅５ｍｍ程度のスリットを設けることにより保護帽を広げたり縮めたりできるようになり、サイズ対応を容易にすることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、特性値の評価は、下記の方法により行った。
【００３３】
（１）アイゾット衝撃強度（Ｊ／ｍ）
作製したシート状の繊維強化複合材料から、ＡＳＴＭ Ｄ ２５６のＴｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ Ａ（Ｉｚｏｄ ｔｙｐｅ）に準拠して測定した繊維強化複合材料のエッジワイズ衝撃強度（ノッチ付き）をいう。
【００３４】
（２）静的圧縮破壊強度（Ｎ）
インストロン型万能試験機を用いて、インナー型保護帽の投影面積より大きい面で圧縮試験を行い、破壊に至る最大荷重を測定した。インナー型保護帽の頭部から、直径３００ｍｍの円盤を用いて、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮した。
【００３５】
（３）衝撃吸収試験（人頭模型に加わる衝撃加速度Ｇ）
インナー型保護帽の金属バットや鉄パイプに対する耐打撃性について実用評価を行うことは、打撃力に個人差があり、また、どのような力が加わるかは予測できないため、定量化が困難であると考えられる。また、作業用ヘルメットの試験規格は、ハンモックにより宙に浮いた状態の帽体に加わる衝撃力であるために衝撃力が大き過ぎ、本発明のインナー型保護帽の試験では、人頭模型に直接衝撃力が伝わるため、試験装置を破壊してしまう恐れがあるので使用できない。
そのため、野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５（いわゆる製品安全協会のＳＧマークの認定基準及び基準確認方法）の規格に準じ、人頭模型に装着した保護帽に投球機によって３０ｍ／秒の速度で硬式野球ボールの衝撃を加えた場合の、人頭模型に加わる加速度（Ｇ）を測定することで、衝撃吸収性能のレベルを把握した。
評価Ａ ２００（Ｇ）以下
評価Ｂ ２０１〜２５０（Ｇ）
評価Ｃ ２５１〜３００（Ｇ）
評価Ｄ ３０１〜３５０（Ｇ）
評価Ｅ ３５１（Ｇ）以上
【００３６】
実施例１
Ｅガラスロービングにポリプロピレンを含浸させたテープ状プリプレグ（強化繊維の体積含有率５０％、比重１．７２）を長さ３５ｍｍに切断した短冊状物を作製し、４５０×４５０ｍｍの金型に無作為に分散、堆積させ、金型温度２２０℃で加熱・溶融した後、１００℃まで冷却することにより、厚さ４．５ｍｍのシート状材料を得た。このシート状材料から、１４０×１４０ｍｍのサイズにシート状材料を切断し、遠赤外線ヒーターによって２２０℃まで加熱した後、速やかに保護帽帽体成形用の金型にチャージし、プレス成形を行い、防護用インナー型保護帽の帽体を得た。帽体は６個成形し、その内３個を静的圧縮破壊試験に、別の３個を衝撃吸収試験に用いた。
帽体成形用の金型温度は１００℃、プレス成形の圧力は２０ＭＰａ、保圧時間は３０秒で成形を行った。また、得られたインナー型保護帽の帽体平均重量は１５１ｇであった。
上記のシート状材料から、アイゾット衝撃強度測定用試験片を切り出し、試験を行った結果、アイゾット衝撃強度は１９２０Ｊ／ｍであった。
得られた防護用インナー型保護帽の帽体をインストロン型万能試験機に設置し、インナー型保護帽の投影面積より大きい、直径３００ｍｍの円盤を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で静的圧縮試験を行い、破壊に至る最大荷重を測定した。３個の平均の静的圧縮破壊強度は、７９４０Ｎであった。
得られたインナー型保護帽の帽体の内側に、厚さ８ｍｍのクッション性シート状物（立体編物、商品名：フュージョン、旭化成せんい社製）を裁断して、面状ファスナーにて装着し、図１に示すインナー型保護帽を得た。クッション性シート状物を含んだインナー型保護帽の総重量は、１７６ｇであった。クッション性シート状物を内部に装着したインナー型保護帽を用い、野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５に準拠して、衝撃吸収性能のレベルを把握した。評価を行った結果を表１に示す。
かかる防護用インナー型保護帽を布帛製の帽子内に装着したところ、軽量で装着性に優れた保護帽であった。
【００３７】
実施例２
実施例１における、Ｅガラスロービングにポリプロピレンを含浸させたテープ状プリプレグの強化繊維の体積含有率を３５％、比重１．４７にした他は、実施例１と同様に厚さ４．５ｍｍのシート状材料を得た。このシート状材料から、１４０×１４０ｍｍのサイズにシート状材料を切断し、遠赤外線ヒーターによって２２０℃まで加熱した後、速やかに保護帽帽体成形用の金型にチャージし、プレス成形を行い、インナー型保護帽の帽体を得た。実施例１と同様に、帽体は６個成形し、その内３個を静的圧縮破壊試験に、別の３個を衝撃吸収試験に用いた。得られたインナー型保護帽の帽体平均重量は１２９ｇであった。
上記のシート状材料から、アイゾット衝撃強度測定用試験片を切り出し、試験を行った結果、アイゾット衝撃強度は１３６０Ｊ／ｍであった。
得られたインナー型保護帽の帽体をインストロン型万能試験機に設置し、インナー型保護帽の投影面積より大きい、直径３００ｍｍの円盤を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で静的圧縮試験を行い、破壊に至る最大荷重を測定した。３個の平均の静的圧縮破壊強度は、３７５０Ｎであった。
得られたインナー型保護帽の帽体の内側に、厚さ８ｍｍのクッション性シート状物（立体編物、商品名：フュージョン、旭化成せんい社製）を裁断して、面状ファスナーにて装着しインナー型保護帽を得た。クッション性シート状物を含んだインナー型保護帽の総重量は、１５４ｇであった。
実施例１と同様に、クッション性シート状物を内部に装着したインナー型保護帽を用い、野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５に準拠して、衝撃吸収性能のレベルを把握した。評価を行った結果を表１に示す。
かかるインナー型保護帽を布帛製の帽子内に装着したところ、さらに軽量で装着性に優れた保護帽であった。
【００３８】
実施例３〜６
実施例１における、プレス成形して得たインナー型保護帽の帽体の内側に装着するクッション性シート状物を下記のものに変更した他は実施例１と同様にして、クッション性シート状物を装着したインナー型保護帽を得た。
クッション性シート状物を装着したインナー型保護帽について、実施例１と同様に野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５に準拠して、衝撃吸収性能のレベルを把握した。評価を行った結果を表１に示す。
かかるインナー型保護帽を布帛製の帽子内に装着したところ、軽量で装着性に優れた保護帽であった。
実施例３：厚さ５ｍｍのクッション性シート状物（立体編物、商品名：フュージョン、旭化成せんい(株)製）
実施例４：厚さ３ｍｍのクッション性シート状物（立体編物、商品名：フュージョン、旭化成せんい(株)製）
実施例５：厚さ１０ｍｍのクッション性シート状物（立体網状体、商品名：クレバルカー、呉羽テック(株)製）
実施例６：厚さ５ｍｍのクッション性シート状物（ウレタンゲル、商品名：ＥＸＰＥＲ−Ｕ、イイダ産業社製）
【００３９】
比較例１
市販のポリエチレン樹脂製インナー型保護帽（商品名：バンピーノ１４５１、谷沢製作所製）を準備し、実施例１と同様にインストロン型万能試験機に設置し、インナー型保護帽の投影面積より大きい、直径３００ｍｍの円盤を用いて１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で静的圧縮試験を行い、破壊に至る最大荷重を測定した。静的圧縮破壊強度は、２３５Ｎであった。また、野球用ヘルメットの認定基準及び基準確認方法、ＣＰＳＡ０００５に準拠して、衝撃吸収性能のレベルを把握した。評価を行った結果を表１に示す。その結果、市販品は極めて軽量ではあるが、ほとんど衝撃エネルギーを吸収できず、本発明の使用目的には、着用しても全く効果のないものであることが明らかとなった。
【００４０】
対照例１
人頭模型に何も装着せずに実施例１と同様に、硬式野球ボールを所定の速度で衝突させた場合の加速度を測定して、対照とする衝撃加速度のレベルを把握した。その結果を表１に併記する。
【００４１】
参考例１
何も装着しない人頭模型に金属バットで打撃を与えたときの加速度を測定して、対照とする衝撃加速度のレベルを把握した。その結果を表１に併記する。
【００４２】
【表１】
【００４３】
以上、本発明の防護用インナー型保護帽について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の防護用インナー型保護帽は、金属バットや金属パイプ、バール、木材等の凶器による打撃に対して、陥没したり、割れたりすることがなく頭部を守ることができ、布帛製の帽子の中に装着することで周囲の第三者には気付かれることがなく、しかも軽量で装着性に優れているという特性を有していることから、警察官や警備員が普段の巡回中に装着するという用途に好適に用いることができる他、例えば、不慮の事故から身を守る用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の防護用インナー型保護帽の構成の一例の、一部切開した状態の斜視図。
【符号の説明】
【００４６】
１ インナー型保護帽
１１ 成形された繊維強化複合材料製の帽体
１２ クッション性シート状物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
布帛製の帽子の中に装着することができる、頭部を保護するインナー型保護帽であって、繊維強化複合材料を含有してなることを特徴とする防護用インナー型保護帽。
【請求項２】
繊維強化複合材料を構成する強化繊維がガラス繊維及び／又は炭素繊維である請求項１記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項３】
繊維強化複合材料を構成する強化繊維の体積含有率が、２０〜６０％である請求項１又は２記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項４】
繊維強化複合材料を構成する樹脂が熱可塑性樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項５】
繊維強化複合材料のアイゾット衝撃強度が８００Ｊ／ｍ以上である請求項１〜４のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項６】
静的圧縮破壊強度が１０００Ｎ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項７】
重量が１００ｇから３００ｇの範囲であるこ請求項１〜６のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽の内面に、クッション性シート状物を装着してなる防護用インナー型保護帽。
【請求項９】
繊維強化複合材料が、テープ状プリプレグを所定の長さに切断した短冊状物を無作為に分散、堆積させ、該分散、堆積させた短冊状物を一体化したシート状材料であり、該シート状材料を成形して得たものである請求項１〜８のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項１】
布帛製の帽子の中に装着することができる、頭部を保護するインナー型保護帽であって、繊維強化複合材料を含有してなることを特徴とする防護用インナー型保護帽。
【請求項２】
繊維強化複合材料を構成する強化繊維がガラス繊維及び／又は炭素繊維である請求項１記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項３】
繊維強化複合材料を構成する強化繊維の体積含有率が、２０〜６０％である請求項１又は２記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項４】
繊維強化複合材料を構成する樹脂が熱可塑性樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項５】
繊維強化複合材料のアイゾット衝撃強度が８００Ｊ／ｍ以上である請求項１〜４のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項６】
静的圧縮破壊強度が１０００Ｎ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項７】
重量が１００ｇから３００ｇの範囲であるこ請求項１〜６のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽の内面に、クッション性シート状物を装着してなる防護用インナー型保護帽。
【請求項９】
繊維強化複合材料が、テープ状プリプレグを所定の長さに切断した短冊状物を無作為に分散、堆積させ、該分散、堆積させた短冊状物を一体化したシート状材料であり、該シート状材料を成形して得たものである請求項１〜８のいずれかに記載の防護用インナー型保護帽。
【図１】
【公開番号】特開２００７−１３８３２０（Ｐ２００７−１３８３２０Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３１２７９（Ｐ２００５−３３１２７９）
【出願日】平成１７年１１月１６日（２００５．１１．１６）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１６日（２００５．１１．１６）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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