JPH02501997A - 長さの短かい繊維を使用した複合材料及び物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 己　長さの短かい繊維を使用した複合材料及び物品発明の背景 に　各種ポリマーで含浸された繊維配列物は周知である。

共形的には、これらの配列物はランダムに分布した短かい繊維又は長い連α繊維 がマット状、編布状若しくは藏石状となっているか又は遅秩状となっている形態 を取る。

ｉ　この場合、１ｌｌｌ接するｌＩ［は布帛を通じて平行でかつ略連硯している 。本発明の目的に対しては、ポリマーマトリックスにより含浸された繊維から作 られる、種々の物品を形成するのに有用な１枚又は２枚以上の繊維層は１プレプ レグとして知られているものである。プレプレグの形態には含浸された繊巧、フ ェルトマットや一方向稙維つニブがある。

高強力で切断抵抗性の繊維を用いてＢＥ、弾丸、破裂弾、留散弾、ガラス散弾（ ｇｌａｓｓ　／デαｇ講−ｎｔｓ　）等の発射体による切断及び高速衡撃に対す る抵抗性の物品を作るのに有用なそのようなプレプレグが作られてきた。

通常使用される繊維にアラミド繊維、ポリ（フェニレンジアミンテレ７タルアミ ド）のような繊維、グラファイト繊維、セラミック繊維、ナイロン繊維、ガラス 繊維などがある。これらの用途のために、これらの繊維は通常硬質のマトリック ス材料に封入又は埋入され、また場合によっては硬質の７工−シング層と接合さ れて複雑な複合材料構造体を形成する。

高強力ｓｉＩｍを含有する。防弾チョッキ、ヘルメット、装甲板その他の軍用装 置、ヘリコプタ−１飛行機、船及び車輛パネルの構造部材、並びにプリー７ケー スのような急所抵抗性物品は知られている。

米国特許第４．４０３．０１２号及び同第４．４５７，９８５号明細書には、オ レフィンポリマー及びコポリマー、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、そ の他繊維の融点より低い温度で硬化し得る樹脂から構成されるマトリックスの中 に埋入された超高分子量ポリエチレン又は同ポリプロピレンの繊維から成る急所 抵抗性（ｂａＬｌｉｓｔｉｃ−ｒａｓｉｓｔａｎｔ）複合材料物品が開示される 。

米国特許第４，４５７，９８５号、第３欄第５３行の冒頭部分を特に引用する。

そこには、急所抵抗性物品はフェルトとして形成された、バスフット藏に織成さ れた、又は各種の常用技法のどれかで布帛に形成された繊維を含有することがで きることが開示される。米国特許第４，１８１．７６８号明細書、及びエム・ア ール・シリクイスト（Ｍ、Ｒ，５ｉｌｙｑｓｉｓ蓼）等のＪ、Ｍａｃｒｏｔｐｃ ｏｌ、Ｓｃｉ、Ｃｈｍｔｈａ、ｅＡＴ＜１１％２０３頁以降（１９７３）に記載 されるもののような方法を引用する。

米国特許第４，４５７．９８５号、同第４，５０１．８５６号、同第４，６１３ ，５３５号、同第４，６２３，５７４号及び同第４．６５０，７１０号明細書に 開示される急所抵抗性の複合材料物品を引用する。これらの特許明細書には一貫 して米国特許第４，４５７．９８５号明細書に関して上記した方法でプレプレグ 及び複合材料構造体を形成することが教示される。

木Ｓ特許第４．３０９．４８７号明細書には、各層中のフィルム又は繊維が一方 向にかつ隣接する層中の繊維に対しである角度を以って配向されているポリエチ レン繊維の急所抵抗性ラミネートが開示される。ラミネートは接着剤の不存在下 で作られ、各層の厚さは少な（とも０．５ミルである。笑施例には６Ｘ６インチ 平方のフィルムラミネートが開示される。また、米国特許第４．０７９，１６１ 号明細書も興味あるものである。

これら特許明細書の教示は、急所抵抗性を待つ複合材料から作られる物品はその 中の連続長を有する繊維に基づ（だろう、というこの技術分野の一般的教示と矛 盾がない。このことはクィリアムス（Ｗｉｇ　１ｉａｔｎｓ　）等の１繊維層合 材料の衝撃強さく　Ｔｈｅ　Ｉｔａｐａｃｃ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆＦｉｂｒ ｅ　Ｃｏｔｐｈｐｏｓｉｔｍｓ）　”、ジャーナル・オブａ　？　７’　リフル ズ番サイエンス（）ｏｓｒｎＧｌ　ｏｆ　ＭｃＬｔｅｒｉａｌｓ　５ｃｉｅｎｃ ｅ）、第８巻、第８頁、１９６５−１７８７（１９７３）、及ヒシルハーマン（ ５ｉｌｖｅｒ％ａＳ）の１強化熱９盟性プラスチックスの耐クリープ性及び耐衝 撃性に及ぼすガラス繊維長の効果（Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｇｌａｓｓ　Ｆｉｂｒ ｅ　Ｌｅｎｇｔｈ　０ｎＴｈｅ　Ｃｒａｍｐ　ａｎｄ　Ｉｎｐａｃｔ　Ｒｅ５ｉ ｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＴｋｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）　 ’、ポリマー・コンポジッッ（ＰｏｌＰｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　）、第８巻 、第１号％第８〜１５頁（１９８７年２月）のような教示によって支持される。

アレン（Ａｌｅｓｉ）の１アラミド繊維強化イオノマー（Ａｒａｍｉｄ　Ｆｉｂ ａｒ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｌｏｎｇｍａｒ　）”、　ポリマー・エンジニア リング争アンドーサイエンス（ＰｏｌｙｔｐｃｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａ ｎｄ　５ｃｉｅｎｃｅ）、第１８巻、第１６号、第１２０９〜１２１５頁（１９ ７８年１２月）には、圧縮成形及び射出成形において使用するために長さイル４ インチのチョツプドアラミド繊維を使用することが開示された。これら複合材料 の急所性能は非常に乏しい。

ロイランス（Ｒｏｙｔｔｚｎｃｍ　）等の“繊維構造体の急所衝撃　（Ｂａ１Ｌ ｉｓｃｉｃ　ＩｍｐｃＬｃｔ　ｏｆ　Ｔａｔｔｉｔａ　５ｔｒｓｃｔｓｒａｓ） ”、チクスタイル拳すサーチφジャーナル（ＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈ　 ＪｏｓｒｎｃＬｌ）、第３４〜４１頁（１９７３年１月）には急所衝撃中の繊維 挙動を開示する。ロイランスの１繊維パネルの急所貫通に及ぼす繊維特性の影響 （Ｉｎｆｌｓａｎｃａ　ｔｏ　Ｆｉｂｒｅ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｎ　Ｂａ ｌｌｉｓｔｉｃＰｏｆＬｍｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　ＰｃＬｎａ ’ｔｓ　）”、ファイバ−サイエンス・アンド・テクノロジー（Ｆｉｂデー５ｃ ｉｅｎｃｅａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、第１４巻、第１８３〜１９０頁（ １９８１年）も引用する。そこには繊維パネルの急所貫通抵抗性の総説がある。

これらの文献は、連続繊維から作った布帛は改良された急所抵抗性複合材料の性 質についての目的と矛盾がないだろうことを示唆している。

最後に、レーブル（Ｌａ１ｂｌａ　）の１急所抵抗性材料及び貫通機構（Ｂａｇ 　１ｉｓｔｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ＰａｙｔｒａｔｉｔｙｎＭｅｃ ｈａｎｉｃｓ）″、エルセピア−・サイエンティフィック・パブリッシング社（ １：ｌＢｇｖｉｇデ５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ＰｓｈＬｉｓ五ｉ■ｃｏ情ｐｃＬ？ Ｌｙ＞　（１９８０年）を引用する。他の技術と一致するこの教科書は急所抵抗 性を得るために使用することに対する連既長の繊維の菫ましさを示している。

発明の概要 本発明は改良されたプレプレグ層、その改良されたプレプレグ層に基づ（多層複 合材料、及びその多層複合材料から作られる物品に関する。

本発明のプレプレグ層は少な（とも２つの隣接する共平面の繊維要素の配列した ものから成る。各要素はポリマーマトリックスの中に埋入された複数の一方向配 列共平面繊維から成る。繊維は８インチまで、好ましくは１〜８インチ、更に好 ましくは２〜６インチの長さである。

隣接する要素はポリマーマトリックスにより接巳されている。

本発明のプレプレグ層は上記の複数のプレプレグ層を含む多層複合材料を作るの に有用である。隣接する層の繊維に互いに約９０℃の角度をなしている。交互す る層中の繊維の角度は実質的に同じであるのが好ましい。複合材料は好ましくは ２〜５００枚、更に好ましくは１０〜１２５枚、最も好ましくは６０〜１２０枚 の層を有する。各プレプレグ層内の相互に接続されたｇｊ！素の境界は交互層に おける境界から片寄っていることができる。

本発明は長さが８インチまで、好ましくは１〜ｇインチ、更に好ましくは２〜８ インチ、最も好ましくは２〜６インチの繊維を含有する布帛を包含する″。布帛 は繊維が上記の要件と調和する角度をなすように織成することかできる。

本発明の多層複合材料からは物品を製造することができる。物品は平らであって もよいし、あるいはヘルメットその他の三次元物品のような三次元のものに形成 してもよい。

このプレプレグ層及びそれを用いて作った多層複合材料は弾丸、破裂散弾などに よって遭遇するような高速の衝撃に対して抵抗性の物品をもたらす。繊維は従っ て少な（とも約１６０Ｆ／デニール、好ましくは少な（とも５００ｙ／デニール の引張りモジュラスと少な（とも約７！／デニール、好ましくは少なくとも２２ Ｐ／デニールの強度を有する比較的高強力の物質から作るのが好ましい。マトリ ックスはいかなるポリマーマトリックスであってもよいが、好ましくはエラスト マーのマトリック第１図は本発明のプレプレグ層のためのストリップ要素の、安 分比例ではない模式図である。

第２図は本発明の複合材料の４枚の層を示す分解配列図である。

第３図は第１図に示されるストリップ要素の位置を示す１本発明の多層複合材料 の４枚の層の上面図である。

第４因は本発明の別の態様であって、プレプレグ層を製造するときに有用な繊維 要素を示す。

第５図は第４図に示される要素を用いて作った２層複合材料の上面図である。

第６図は本発明のプレプレグ用要素を作るために用いられるレイアウトの模式図 である。

第７図は冥施例で使用したタイプのプレプレグ層の模式図である。

発明の詳細な説明 本発明は少な（とも２つの隣接する共平面の繊維要素の配列したもの（αｔｒａ ｙ　）を含むプレプレグ層に関する。

各要素はポリマーマトリックスに埋入された複数の一方向繊維から成る。各要素 中の繊維は長さが８インチ以下、好ましくは１〜８インチ、更に好ましくは２〜 ６インチである。隣接する共平面要素はポリマーマトリックスを介して接続され ている。

本発明はまた複数のプレプレグ層から成る多層複合材料を包含する。隣接する層 の繊維は互いに約９０°の角度にある。交互層の要素境界は互いに片寄っている のが好ましい。これによって境界点における弱点が避けられる。多層複合材料は 少な（とも２層、好ましくは２〜５００層、更に好ましくは１０〜１５０層、最 も好ましくは６０〜１２０層のプレプレグ層を含有する。複合材料は平らな成形 物品及び三次元成形物品を形成するのに有用である。本発明により作られる特に 有用な物品は急本発明の複合材料物品は改良された耐衝撃性を持つ。

複合材料物品は好ましくはポリマーマトリックス中に少な（とも約１６０７７デ ニール、好ましくは少な（とも５００ｊｒ／デニールの引張りモジュラス及び少 な（とも約７１７デニール、好ましくは少な（とも２２Ｐ／デニールの強力を有 する高強力繊維を含む。ポリマーマトリックスは約２０，０００　ｐｓｉ未溝の 引張りモジュラス（ＡＳＴＭ　Ｄ６３８−８４１に従って２５℃で測定）を有す るエラストマーのマトリックスが好ましい。

本発明の目的のために繊維は細長体となっており、その長さ寸法は幅と厚さの横 断寸法よりはるかに大きい。

従って、繊維と言う用語にはモノフィラメント繊維、マルチフィラメント繊維、 リボン、ストリップ、複数のそれら組み合せの任意の１つ、及び規則的断面又は 不規則断面を有する同様のものが包含される。

本発明の多層複合材料においてプレプレグ層の使用のための適用に依存して、色 々な繊維と色々なマトリックスカ使用できる。有用な繊維にはポリオレフィンベ ースのポリマー、特にポリエチレン及びポリプロピレン繊維を含めて超高分子量 ポリオレフィン繊維がある。その他の有用な高強力繊維にはアラミド繊維、ポリ ビニルアル；−ル繊維、その他の高強力繊維がある。また、本発明に従って使用 するとき耐衝撃性に改良をもたらす各種の常用繊維も本発明に有用である。斯る 繊維には、限定されるものではないが、アスベスト、炭素、グラファイト、硼素 、セルロース、アルミナ及び金属の各繊維がある。

ン　本発明に有用な繊維には高配向超高分布量ポリエチレン繊維、高配向超高分 子量ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維又はそれら の組み合せがある。米国特許第４．４５７，９８５号明細書はそのような配向超 高分子量ポリエチレン及び同ポリプロピレン繊維について一般的に検討している 。その開示な不一致にならない程度に本発明に引用、参照するものとする。

ポリエチレンの場合、適当な繊維は重量平均分子量が少な（とも約２００，００ ０、好ましくは少なくともｓｏｏ、ｏｏｏ、更に好ましくは少なくとも約１，０ ＯＱＯＯＯ５最も好ましくは約２．０００．０００〜約５．０００．０００の高 度に配向したものである。鎖延長ポリエチレン（ｅｓｃｅｎｄｅｄ　ｃｈａｉｎ 　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　：　ＥＣＰＥ）として知られるこのような繊維は 、例えばメイフゼン（Ｍｅｉｋｓｔｇｎ）等の米国特許第４．１３７，３９４号 又はカベツシュ（２，、、、五）等の米国特許第４，３５６，１３８号明細書に 記載されるポリエチレンの溶液紡糸法により製造してもよいし、あるいは酉独公 開第３，０４４，６９９号公報、英国特許第２，０５１．６６７号明細書に記載 されるように、％に米国特許第４，４１３．１１０号明細書に記載されるように 溶液から紡糸してゲル構造体を形成するようにしてもよい。

本明細書に使用される用語ポリエチレンは、１００個の主鎖炭素原子当り変性単 位が５単位を越えない少量の鎖分枝又はコモノマーを含んでいてもよ（、かつ約 ２５ｗｔ％以下の１種又は２種以上の高分子添加剤５例えばアルケン−１−ポリ マー、特に低密度ポリエチレン、ポリプロピレン若しくはポリブチレン、主七ツ マ−としモノオレフイ／を含有するコポリマー％醸化ポリオレフィン、グラフト ポリオレフィンコポリマー及びポリオキシメチレン、又は低分子量添加剤、例え ば酸化防止剤、潤滑剤、紫外線遮断剤、着色剤及び一般に配合される同様の添加 剤も混合、含有していてもよい、主として線状のポリエチレン材料を意味する。

繊維形成法、延伸比と延伸温度、その他の県件に依存して様々の性質をこれらの 繊維に付与することができる。これら繊維の強力は普通食なくとも約１５Ｐ／デ ニール、好ましくは少なくとも約２５Ｐ／デニール、最も好ましくは少なくとも 約３０ｙ／デニールである。同様に、繊維の引張りモジＳ２スは、インストロン 引張り試験機で測定して、普通約３００Ｆ／デニール、好ましくは少な（とも約 ５００Ｆ／デニール、更に好ましくは少なくとも約１．ｏｏｏｊ’／デニール、 最も好ましくは少なくとも約１，５００り／デニールである。

引張りモジュラスと強力についてのこれらの最高値は一般に溶液紡糸法又はゲル 繊維法を用いることによってのみ得ることが可能である。付は加えると、多くの ＥＣＰＥ繊維はそれら繊維を形成したポリマーの融点より高い融点を持つ。しか して、例えば、分子量ｓｏｏ、ｏｏｏ。

１．０００，０００及び２，０００，０００の超高分子量ポリエて、これらの物 質から製造したＥＣＰＥ＊維の融点はそれより７〜１３℃高い。この融点の上昇 はバルクポリマーに比較して繊維の結晶配列がより高いことを反映するものであ る。従来法における反対の教示にも係わらず、重量平均分子量が少な（とも約２ ０α０００、好ましくは少なくとも約ｓｏｏ、ｏｏｏ、モジュラスが少な（とも 約５００り／デニール及び強力が少な（とも約１５ｙ／デニールのポリエチレン 繊維を用いると改良された急所抵抗性物品が形成される。ジョン・ブイ・イー・ ハンセン（Ｊｏｈｎ　Ｖ、Ｅ、Ｈａｒｃｓａｎ　）及びロイ・シー・ライアブル （Ｒｏｙ　Ｃ，Ｌｉａｂｌｍ）の１フレキシブル・ボディー・アー？−１１？　 テリアｈｘ　（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｂｏｄｙ　Ａｒ悔ｏｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ）”、ファイバー・フロンティアースＡＣＳコンファレンス（Ｆｉｂｅｒ　Ｆｒ ｏｎｔｉｅｒｓ　ＡＣ５Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ入６月号、第１０〜１２頁、１９ ７４年（急所抵抗性の高強力繊維は高融点と切断又は剪断に対して高い抵抗性を 示さなければならない）；ロイ・シー・ライアブルの急所抵抗性材料と貫通機構 （Ｂａｌｌｉｓｇｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｔｉ　ＰｔｙｔｒａｔｉｏｎＭ ｅｃｈｃＬｎｉｃｓ）、１９８０年（ナイロン及びポリエステルは低融点のため に急所有効性に制限があるだろうことを記している）；及び１急断保護に対する 高モジュラス繊維の適用（Ｔｈｅ　ＡｐｐｌｉｃｃＬ百ｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　 ＭｏｄｓｌｓｓＦｉｂｅｒｓ　ｃｏ　ＥｃＬｕｉｓｔｉｃ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏ ｎ）　”、アール◆シ拳うイアブル等、Ｊ０Ｍａｃｔｏ淋ａＬ、Ｓｃｉ、Ｃｈｅ ｔｎ、、Ａ７（１）、ｐｐることを再びｌｌ１ａしている）を参照されたい。

ポリプロピレンの場合、少なくとも約３００．０００、好ましくは少な（とも７ ５α０００、更に好ましくは少な（とも約１，０００，０００、最も好ましくは 好な（とも約２．０００．０００の重量平均分子量を持つ高度に配向したポリプ ロピレン繊維が用いることができる。超高分子量ポリプロピレンは上記の色々な 文献に記載される方法によって、特に米国特許第４．４１３，１１０号明細書の 方法によって穏当に高配向された繊維に形成することができる。ポリプロピレン はポリエチレンより結晶性がはるかに低い物質であり、かつペンダントのメチル 基を含むので、ポリプロピレンにより連成可能な強力値は一般にポリエチレンの 対応する値より実質的に小さい。従って。

適当な強力は少な（とも約８１７デニールであり、そして好ましい強力は少な（ とも約１１１／デニールである。

ポリプロピレンの引張りモジュラスは少な（とも約１６０Ｐ／デニール、好まし くは少な（とも約２００ｊＦ／デニールである。ポリプロピレンの融点は一般に 配向工程で数置高められ、従ってポリプロピレン繊維は好ましくは少なくとも約 １６８℃、更に好ましくは少な（とも約１７０℃の主融点を有する。少な（とも 約７５０，０００の重量平均分子量を上記パラメーター（モジュラス及び強力） についての好ましい範囲と結び付けた繊維を用いると、従来法の反対の教示にも 係わらず、・最終物品に、特に急所抵抗性物品に良（改良された性質を得ること ができる。上記ライアブルの急所抵抗性材料と貫通機構、第８１頁（ポリプロピ レンの急所抵抗性をヤーンの応力−歪特性から予想されるまで上げる処理で成功 したものは開発されていない）；及びＮＴｌ５バプリクーシヨン、４Ｄ、（０１ ８９５８の１改良されたヘルメットの製造における新材料（Ｎｅｗ　Ｍａ！ｅｒ ｉａｌｓ　ｉｎ　Ｃｏｎ５ｔｒｓｃｔｉｏｎ　ｆｏｒＩｔｎｐｒｏａａｄ　Ｈｇ １ｗ＋ａｔａ　）　’　、　ｘ　−＊　ｘル＊アレシ（Ａ−Ｌ、Ａｌｇｓｉ）等 〔”ｘｐ”と称される高配向ポリプロピレン多層フィルム（マトリックスはなし ）をアラミド繊維（フェノール系／ポリビニルブチラール樹脂マトリックスを有 する）に対して評価した；アラミド系が優れた性能と戦斗用ヘルメット開発の問 題が最も少ないという最も有望な組み合せを得つと判定された。〕を参照された い。

アラミド繊維は王として芳香族ポリアミドから形成される。少なくとも約４００ Ｆ／デニールのモジュラス及び少な（とも約１８Ｐ／デニールの強力を有する芳 香族ポリアミド繊維が本発明の複合材料に含めるのに有用である。例えば、デュ ポン社（Ｄｓｐｏｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）がタブマー■（Ｘ−１αｒ ■）２９及び４９の商標名で商業生産する中度に高いモジュラス値と強力値を持 つポリ（フェニレンジアミンテレフタルアミド）繊維が急所抵抗性複合材料を形 成するときに特に有用である。（モジュラスと強力の値として、クブラー■２９ は５００ｊ’／デ＝／デニールと２２り／デニールをそれぞれ有する。）。

重量平均分子量が少な（とも約２０α０００、好ましくは少なくとも約５５０， ０００、更に好ましくは約１．０００，０００〜約４．０００，０００、最も好 ましくは約１．５００．０００〜約２，５００，０００であるポリビニルアルコ ール（ＰＶ−ＯＨ）繊維が本発明で用いることができる。使用可能な繊維は少な （とも約１６０り／デニール、好ましくは少な（とも約２００２／デニール、更 に好ましくは少なくとも約３００ｊ’／デニールのモジュラス、及び少なくとも 約７Ｆ／デニール、好ましくは少な（とも約１０Ｐ／デニール、最も好ましくは 少なくとも１７ｙ／デニールの強力を有するのがよい。重量平均分子量が少な（ とも約５００，０００、モジュラスが少なくとも約２００ｊ’／デニール及び強 力が少なくとも約１０Ｐ／デニールであるＰＶ−ＯＨ繊維が急所抵抗性複合材料 を製造するとき特に有用である。このような性質を有するＰＶ−ＯＨ繊維は、　 例えばノン（ｆｗｏａ）等の米国特許第４．５９９，２６７号明細書に開示され る方法によって製造することができる。

繊維は前記のように配置される前に高分子物質、好ましくはニジストマーペース の材料でプレコート、即ち予備被覆することができる。低モジュラスのエラスト マー物質は約２３℃で測定して約２０．０００　ｐｓｉ未満、好ましくは６，０ ００　ｐｓｉ　（４１，４００ｋＰｃＬ）未満の引張りモ好ましくは約５．００ ０ｐｇｉ（３４，５００＆Ｐα）未満、最も好ましくは約２，５００ｐｇｊ（１ ７，２５０＋ＬＰＧ）未満であり、これらのモジュラスで更によく改良された性 能が得られる。ニジストマーのガラス転移温度ＣＴ、）Ｃニジストマー物質の延 性と弾性における急激な降下によって証明される）は約０℃未満であるのがよい 。エラストマーのＴ、は好ましくは約−４０℃未満、更に好ましくは約−５０℃ 未満である。エラストマーは少な（とも約５０％の破断伸度を有するのがよい。

破断伸度は好ましくは少なくとも約１００％であり、そして更に優れた性能のた めには約３００％であるのが更に好ましい。

本発明においては広範囲のエラストマー物質と処方を用いることができる。適当 なエラストマーの代表的例はエンサイクロペディア拳オブ・ポリマー会サイエン ス（Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｐｏ１ｙｔｐｈａｒ　５ｃｉｅｎｃｅ　 ）、第５巻の“エラストマースーシンセティック（Ｅ１ｇｓｔｏ悔ａｒｓ　−５ ｙｎｔｈｇｇｉｃ）　”　（ジョン・ワイレー会アンド・サンス°社（Ｊｏｈｎ 　Ｗｉｔｔｙ　＆　５ｏｎｓ　Ｉｓｃ、）　＋　１９６４年〕に要約される構造 、性質、及び架橋法を含めて処方を有するものである。本質的要件は、本発明の ！トリックス材料が上記の通り適度に低モジュラスを有すると言うことである。

例えば、次の物質のどれかが用いることができる：ポリブタジエン、ポリイソプ レン、天然ゴム、エチレンープロピレンコホリマー、エチレン−プロピレン−ジ ェンターポリマー、ポリスルフィトポリフ−、ポリウレタンエラストマー、クロ ロスルホ／化ホ’）エチレン、　ポリクロロプレン、ジオクチル７タレート又は この技術分野において周知の他の可塑剤を用いて可塑化したポリ塩化ビニル、ブ タジェン−アクリロニトリルエラスト！−、ポリ（イソブチレンーコーイソプレ ン）、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリエーテル、フルオルエラストマー 、シリ；−ンエラストマー、熱可塑性エラストマー、エチレンのコポリマー。

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が％に有用である。

ブタジェンとイソプレンとが好ましい共役ジエンモノマーである。スチレン、ビ ニルトルエン及びｔ−ブチルステノンが好ましいビニル芳香族モノマーである。

ポリイソプレンを含むブロックコポリマーはこれを水素化して飽和炭化水素エラ ストマーセグメントを持つ熱可塑性エラストマーを生成させることができる。ポ リマーはタイプＡ−Ｅ−Ａの単なるトリブロックコポリマーでも、タイプ（ｊｕ ３）、　（ｓ　−２〜１０）のマルチブロック；ポリマーでも、又はタイプＲ− （Ｌ４）ｚ（ｚ　−３０〜１５０）のラジアル配置；ポリマーであってもよい。

但し、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。有用なポリマーはシェル・ケミカル社（５ｈ ａｌｌ　ＣｈｅｖｈｉｃａＬ　Ｃｏ、）が商業生産し、紀要には１ラクトン熱可 塑性ゴム（Ｋｒａｔｏｎ　Ｔｋａｒｍｏｐｌα５ｔｉｃ低モジュラスのエラスト マー物質にはカーボンブラック、シリカ、ガラス、マイクロバルーン等の充填材 をエラストマーに対して約３００重量％を越えない、好ましくは約１００重量％ を越えない量まで配合してもよ（、そしてオイルで増量し、また通常の技能を持 つゴム技術者には周知の方法を用いて硫黄、過酸化物、金属酸化物又は放射線硬 化系で加硫することができる。色々なエラストマー物質のブレンドを一緒に用い てもよいし、あるいは１種又は２２１以上のニジストマー物質をＩＮ又は２種以 上の熱可塑性プラスチックとブレンドしてもよい。

高密度、低密度及び線状低密度のポリエチレンを′架橋して単独かあるいはブレ ンドとして適当な性質を待つ物質を得ることができる。このような変性化合物の モジュラスは全マトリックスコンパウンド（ｔｏｔａｌ　−ｎｓｎｔｒｉｚＣＯ 惰ｐｏ％ｎｄ　）と称される。

被覆された繊維又は布帛上の被覆割合は、被覆材料が耐衝撃性又は急所抵抗性を 持つかどうか、及び複合材料物品に所望とされる剛性、形状、耐熱性、耐摩耗性 、難燃性、その他の性質に依存して比較的少量（例えば、繊維に対して１重量％ ）から比較的多量（例えば、繊維に対して１５０重量％）まで変化することがで きる。一般に、被覆繊維を含有する本発明の急所抵抗性物品は、急所抵抗性はほ とんど完全に繊維に帰し得るので、比較的少割合の被覆とするのがよい。それに も係わらず、もつと被覆含量の多い被覆繊維を用いてもよい。有用な被覆量は繊 維重量基準で５〜１００％、好ましくは１０〜５０％、最も好ましくは１０〜３ ０％である。

被覆は種々の方法で繊維に適用することができる。１つの方法は延伸された高モ ジュラスの繊維に対して被覆材料の樹脂を液体、粘着性固体又は懸濁粒子として 、あるいは流動床として適用するものである。別法として、被覆は適用温度にお いて繊維の性質に悪影響を及ぼさない適当な溶剤の溶液又はエマルジョンとして 適用することができる。被覆用ポリマーを溶解又は分散することができるもので あればいかなる液体も使用することができるけれども、好ましい溶剤群としては 水、パラフィン油、ケトン、アルコール、芳香族溶剤若しくは炭化水素溶剤又は それらの混合物があり、そして特定の溶剤の実例を示すとパラフィン油、キシレ ン、トルエン及びオクタンがある。被覆用ポリマーをこれら溶剤に溶解又は分散 するのに用いられる方法は各種支持体に同様のエラストマー物質を被覆するのに 通常使用される方法である。

被覆を繊維に施すために他の方法も使用することができ、これには繊維から溶剤 を除去する前か後のいずｎかにおいて高温での延伸操作前に高モジュラスの前駆 物質を被覆する方法がある。繊維を次に昇温下で延伸して被覆繊維を作る。押し 出されたゲル繊維は目的の被覆を得る条件下で適当な被覆用ポリマーの溶液（溶 剤はパラフィン油、芳香族又は脂肪族の溶剤であることができる）を通過させる ことができる。ゲル繊維を冷却溶液に通す前にゲル繊維の高分子量ポリエチレン の結晶化を起してもよいし、起さな（てもよい。別法として、繊維を適当なポリ 叩−粉末の流動床に押し出してもよい。

本発明で使用される繊維は、前記したように、モノフィラメント繊維、マルチフ ィラメント繊維、リボン、ストリップ又はそれらの組み合せであることができる 。繊維断面は規則的でも、不規則であってもよい。繊維はモノフィラメントヤー ンあるいはマルチフィラメントヤー７の形をしていてもよい。繊維は加熱されて いてもよいし、加熱されていな（てもよい。

本発明のプレプレグ層を形成するのに用いられる繊維要素中の繊維は一方向に配 置されて各々の繊維が隣り合う繊維に対して平行であるのが好ましい。繊維ウェ ブにポリマー物質を含浸してプレプレグ層を形成する。プレプレグ層はその中の 最も長い連続繊維が長さ１〜８インチ、好ましくは２〜６インチとなるように切 断される。

本発明で有用な切断されたプレプレグ層の共形的な態様を第１９及び第４図に示 す。第１図は長いストリップを例証するもので、連続繊維２がストリップ６の長 さに対して垂直となっている。第４図は要素の１ｇｓ縁５に対して垂直な連続繊 維４を有する好ましくは正号形か長方形の短かい！！素を例証するものである。

これらは好ましい要素であるが、長さ１〜８インチ、好ましくは２〜６インチの 一方向繊維を含有するいかなる形状の要素も使用できることが認められている。

本発明のプレプレグ層は第１図及び第４因に示されるタイプの、少なくとも２つ の隣接する共平面繊維要素から作られる。即ち、含浸された繊維要素をレイアッ プし、それらの境界で接読する。それら要素を一緒に接合して本発明の共平面プ レプレグ層を得るのが好ましい。これら要素をポリマーマトリックスを介して接 続される。

第２図、第３図及び第５図は本発明のプレプレグ層を使用している好ましい態様 な示す。第１図及び第４図に示されるような要素を使用して作ったプレプレグ層 を用いて多層複合材料を作った。各プレプレグ層は少なくとも２つの隣接する共 平面の繊維要素の配列したものから成る。隣接する層の繊維はその繊維と隣接層 から約９０″の角度にある。隣接層の要素境界は第２図、第３図及び第５図にお いてＸ及びＹで示されるように互いに片寄っている。これは与えられた層の境界 で衝撃が発生したとき弱点となるのを防ぐ。プレプレグ層内のある！！累の繊維 の配向は第５図に示される通り要素毎に変わることができる。例えば、１つの要 素中の繊維はプレプレグ層内の隣接する層中の繊維とは９０＠異なることができ る。

実際にそうである場合、隣接する層は共通のある角度を持つ与えられた要素各々 の部分、部分を待つことができるだろう。隣接層中の隣接する要素の重要な部分 は互いに約９０″の角度にある繊維を有するのが好ましい。

第６図は本発明のプレプレグ層に有用な要素を製造する方法の模式図を説明する ものである。この共形的な方法はマルチフィラメントヤーンからプレプレグを形 成すること及びこれらの繊維にマトリックス樹脂を含浸することを説明する。こ の方法は一般にヤーンをキャリアーウェブに導いてシート形となし、一方向シー ト形態に置かれたヤー７をマトリックス樹脂と接触させる工程から成る。マトリ ックス樹脂は溶液、エマルジョン又は溶融物の形をしていることができる。次の 工程は樹脂含浸シートを合体することである。これは溶剤を乾燥、除去し、又は 溶融物を冷却、固化することによって達成することができる。プレプレグシート は次に巻き上げられ１本発明に従って使用するために切断される。

有用な方法を第６図で例証する。即ち、複数のヤー７をクリール１０２から供給 し、コーミングステーション１０４を通過させる。コーミングされたヤーンを次 にキャリアーウェッブの上に乗せる。キャリアーウェブは紙又はフィルムより成 る支持体１０６であることができる。

ヤーン層に位置１０８でポリマー樹脂を適用する。被覆されたヤーンを次に一対 のローラー１１０に通す。ローラーは樹脂なり−ンのフィラメント間に展開する 。含浸されたヤーン層を次に菟燥用加熱オーブン１１２を通過させる。層の最終 厚さをコントロールするためにニップローラー１１４を用いる。系からキャリア ーウェブとプレプレグを引き出すためにニップローラー１１６を用いプレプレグ シートを次に適当な要素に切断して本発明のプレプレグ層を製造する。

適当なマトリックス材料にはポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン 、エチレンコポリマー、フロピレンコポリマー及びその他のオレフィンポリマー 及び同コポリマーがある。このような他のマトリックス材料の例に不飽和ポリエ ステル、フェノール樹脂、ポリブチラール、エポキシ樹脂及びポリウレタン樹脂 、並びに繊維の融点より低い温度で硬化し得る他の低モジユラス樹脂がある。

繊維に対するマトリックスの割合は複合材料について変えることができるが、繊 維に対して約５〜約１５０重量％のマトリックス材料量が広い一般的範囲を示す 。この範囲内で、繊維に対して１０〜５０重量％、更に好ましくは１０〜３０重 量−のマトリックス材料しか有しない複合材料のような、繊維を比較的高含量で 含む複合材料を使用するのが好ましい。

もう１つの方法について説明すると、繊維のネットワークは複合材料の全容量に 対して色々な割合を占める。

好ましくは、しかし、繊維ネットワークは複合材料の少な（とも約３０容量チを 占める。急所保護のためには、繊維ネットワークは少なくとも約５０容量勲最も 好ましくは少な（とも約７０容量チを占め、マトリックスが残りの容量を占める 。

プレプレグ層を用いて作られる複合材料は前記の繊維要素を用いて製造される。

プレプレグを製造する好ましい方法は個々の層をレイアップし、それらを加熱し 、そして目的の配置となす方法である。適当な手段に圧縮成形、スタンピング又 はオートクレーブ内での加圧下における加熱がある。

複合材料を形成する１つの方法はプレプレグシートを配置して目的の要素構造体 とする工程を含む。プレプレグ層は次にそれらをレイアップすることによって複 合材料に作られる。複合材料はそのマトリックス材料を流動させ、ボイド空間を 全てふさぐために加圧下で加熱される。上記の場合、マトリックスはこれを完全 に溶融させずとも粘着又は流動させることか可能である。一般に、マトリックス 材料を溶融させると、複合材料を形成するのに必要な圧力は比較的小さくてすむ 、−万、マトリックス材料を粘着点まで単に加熱する場合は、一般に更に大きな 圧力が必要とされる。また、複合材料を硬化させ。

最適の性質を達成する圧力と時間は一般にマトリックス材料の本性（化学組成千 分子量）及び加工温度に依存する。

本出願人は、本発明のプレプレグ層の構造は長さが１〜８インチ、好ましくは２ 〜６インチの一方向の短かい繊維を有する層をもたらすことを見い出した。これ らの繊維を用いて少なくとも２層、好ましくは２〜約５００層、更に好ましくは １０〜１２０層、最も好ましくは６０〜１２０層の多層複合材料を形成するとき は、それらは予想外にも改良された急所衝撃抵抗性を持つ。各層内の要素の境界 を少な（とも２層を通じて傷又は弱点な有しないように交互層中の境界から片寄 らせる場合側の利点が見い出された。

本発明のプレプレグ層は共形的にはインチ当り５〜３０本、好ましくは１０〜２ ０本の繊維エンド（ｅｎｄ）を含む。各層の厚さは共形的には０．０００１〜０ ．０１５インチ、好ましくは０．０００５〜０．０１インチ、更に好ましくはｏ 、ｏｏｏｓ〜０．００２５インチである。これらの寸法を待つ層はヤーン繊度が 約１２００デニール／フイラメント１１８本を有する鎖延長ポリエチレンヤーン から作られるとき特に有用である。プレプレグ層の単位面積当りの繊維及び／又 は樹脂の量を示すために面密度が用いられる。面密度はプレプレグシートの単位 幅歯りに置かれたヤーンストランドの本数とヤー７に適用された樹脂の量で決め られる。共形的には、１２００デニール／１１８フイラメントのヤー７がインチ 曲り１５本置かれる場合、プレプレグシートのヤーン面密度は約７９ｙ／−とな ろう。

本発明のもう１つ別の態様に平織布がある。この織布は緯糸及び経糸の繊維が互 いに約９０″　となるように織成される。織布はマトリックス樹脂で含浸し、そ して本発明の複合材料に形成することができる。繊維の長さは８インチまで、好 ましくは１〜８インチ、更に好ましくは２〜８インチである。織りは所望の通り に変えることついては、共形的には、１０〜４０本（ｅ？Ｌｄ）／インチ、好ま しくは１０〜２０本／インチである。本発明は各プレプレグ層が少な（とも２つ の［接する共平面の繊維要素の配列したものを含む複数のプレプレグ層がら成る 多層シ合材料を包含する。各要素は前記の一方向繊維プレプレグ層と同様にポリ マーマトリックスに埋入された複数の平織りされた繊維から成る。ｒｓ接する層 の緯糸及び経糸方向における繊維はそれぞれ平行している。

製造された複合材料は平らな又は２体のプレス機で成形することができ、またオ ートクレーブ中でスタンピング又は成形することができる。主たる変数は圧力、 時間及び温度である。平らなブラックは成形機の２枚の板間で成形することがで きる。板はあるコントロールされた温度に加熱される。使用された成形機は板ナ イス２フイ）Ｘ２フイト、成形圧２００トン以下である。

本発明を更に完全に理解するために次の実施例を与え　゛るが、本発明の詳細な 説明するために示される特定の方法、条件、材料、割合及びデーターは模範例で あり、それらによって本発明の範囲が限定されると解してはなうない。

実施例 次の実施例は１２Ｘ１２インチのブラックから作られる多層複合材料の実施例で ある。ブラックは第４図に示されるタイプの繊維要素を用いてプレプレグ層を形 成することによって作製した。各種の比較例及び実施例における個々のブラック は長さ２インチ、４インチ４６インチ及び１２インチの繊維を有する要素に基い て１２Ｘ１２インチのブラックに作られた。比較例２のものは１８Ｘ１８のブラ ックを用いて作った。繊維の寸法が１２Ｘ１２未満である場合１例えば６インチ の長さく寸法Ｂ）を有する繊維が第７図に示される通りとなるように、繊維の方 向に対して垂直なある長さに切る。追加の層を垂直な交互層の繊維方向に関して レイアップした。同様に、繊維長が４インチ（寸法Ｂ）である場合は、１２イン チのプレプレグシートを繊維の長さに対して垂直な＠４インチの長さにおいて切 る。寸法Ｂが２インチ又は３イ、ンチであるとき、プレプレグシートを繊維に対 して垂直な２インチ又は３インチの長さに切った。隣接層中の繊維は互いに垂直 であった（０ン９０７０”／　９０”等）。

各層を型中で互いの上にレイアップした。これらの層から指示された温度と時間 で複合材料が形成された。使用したプレスは１８Ｘ１８インチの定盤と２００） ンの圧力容量を持つ段プレスであった。作られた特定の複合材料構造体について 以下において考察する。

これらの急所抵抗性複合材料を特定重量、硬度及び寸法〔ＮＩＬ−５ＰＥＣ，Ｍ ＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ（ＯＲＤ）’Ｊを持つ０．２２キヤリバー（ｃａｌｉｂ ａデ）の非変性鋼７ラグメントを用いてテストした。弾丸の的は各要素レイアッ プの中央とした（即ち、複合材料の各６／６インチ部分の中央）。ある構造体の 急所防護能は発射体の５０％が止まる衝撃速匿を挙げることによって通常述べら れ、Ｖ、。値として示される。

面密度（ＡＤ）は構造体の単位面積当りの繊維重量に相当する。繊維強化複合材 料の場合、その急所抵抗性はほとんど繊維に依存する。有肋重量特性は複合材料 の総画密度（ＡＤＴ）で、これは構造体の単位面積当りの全複合材料の重量であ る。

異なるＶ、。値と異なる面密度を有する構造体を比較するために、これらの実施 例ではＶ、。速度における発射体の運動エネルギー（ジュール）（ａ）対繊維の 面密度（ＡＤ）又は複合材料の面密度（ＡＤＴ）（に９／−）の比を与える。

これらの比は繊維面密度に基づく比エネルギー吸収軍（５ｐｅｃｉｆｉｃ　Ｅｎ ｅｒｇｙ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　：　ＳＥＡ　）と全複合材料の比エネルギー 吸収率（ＳＥＡＴ）としてそれぞれ表示される。

実施例１〜５と比較例１は１２Ｘ１２インチのブラックな用いて作った本発明の 複合材料の代表例であり、比較例２は１８Ｘ１８インチのブラックを用いた例で ある。

これらの例において、使用繊維はアライド社（Ａ１１ｉａｄＣｏｒｐｏｒａｔｉ ｏｎ　）製の鎖延長ポリエチレン繊維であるスペクトニア　（５ｐａｃｔｒａ） 　９００であった。下記はこの繊維の共形的な性質である。この繊維は強力的２ ９．５Ｐ／デニール、モジュラス約１２５０Ｆ／デニール、破断エネルギー約５ ５ジユール／ｌヤーン繊度約１２００デニール及び単フイラメント繊度約１０デ ニールのヤーン（フィラメント１１８本、無撚りヤー７）である。プレプＶグは ヤー７を用い、インチ邑り約１５本で作った。

ヤーンはクリールから引き出し、指定されたポリマーを被覆した。使用したポリ マーはエチレン−酢酸ビニルコポリ？−（ＥＶＡ）のエアフレックス（Ａｉｒｆ ｌｇｚ）　１０５であった。この物質はエア・プロダクツ社（ＡｉデＰｒｏｄｓ ｃｔｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）が市販するもので、ブルックフィールド− ビスコメーター（ＢｒｏｏｋｆｉａｌｄＶｉ８ＣＯｔｈｍｔｇｒ）、モデルＬ　 Ｖ　Ｆで６０ｒｐ悔において測定して４００〜６００のブルックフィールド粘度 、５２％の固形分、５．０〜６．０のｐＨ，Ｑ℃のりを有する。アニオン系乳化 剤を使用しているエマルジョンであると記載される。例の幾つかでは熱硬化性の エポキシマトリックスを用いた。使用エポキシ樹脂はジェル・ケミカル社が市販 するエポン（ＥＰＯＮ）８２８で、テクニカル會ブレテン、シェル・ケミカル・ コンパニー（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ＥｓｌＬｇｔｉｎｒＳｈａｌｌ　Ｃｈｇｔｐ ｒｉｃａｌ　Ｃｏｔｎｐａｎｙ　）、１ＰＯＮｆ３２８、ＳＣ：２３５−８１． ８２８に記載される。この物質は２５℃における粘度１１０−１５０ボイス、最 大カードナーカラー３及びエポキシド当量１８５〜１９２であると記載される。

使用した硬化剤はｐＨＲ５，２のジエチレントリアミンであった。

第１表は評価した種々のブラックについての構成と急所衝撃結果をまとめるもの である。

上記結果の考察は、Ｖ、。及びＳＥＡの測定値は長さ２〜６インチの繊維を用い て作ったブラックについて繊維長１２インチ又は１８インチの繊維を用いて作っ たブラックについてよりかなり高いことを示している。

実施例６゜ 次の！ｉ！施例流側記のスペクトラ９００繊維から１８ｘ１８本／インチで平織 りして作った織布の複合材料を例証するものである。マトリックスはダウ・ケミ カル社（Ｄｏｇ　Ｃｈａｔｘｉｃａｌ　Ｃｏ、）製のプレケーン（Ｄｇｒｍｋａ ｎａ　）８０８４であった。この物質はスチレンモノマーに溶解された変性ビニ ルエステルアルキッド樹脂である。このアルキッド樹脂はビスフェノールＡ、メ タクリル酸及び軍端カルボキシル基のブタジェン−アクリロニトリルエラストマ ーの縮合生成物である。樹脂は２バート系から製造した。バートＡはベンヮルト 社（ｐｅｎｎｗα１ｔｃｏｒｐ・）が市販するメチルエチルクトンベルオキシド のルバゾール（Ｌリープｓｏｌ　）　ＤＢＤ９であった。バートＢは元素状コバ ルトを６重量チ含むコバルト塩溶液であった。２００りのプレケーン８０８４樹 脂と６Ｆのペルオキシド（バートＡ）とを２００Ｆのプレケート８０８４樹脂及 び１．２ｙの上記コバルト塩溶液と混合した。混合物は室温で！ｔｉｌｌ！Ｌ、 そして直ちに前記織布層の上に広げた。２２層を積み重ね％２７トンの圧力の下 で６０℃において３時間成形した。標的は１２ｘ１２インチであった。比較例４ では繊維は連続であったが、一方案流側６では層は３インチ平方の要素を用いて 作った。結果を以下の第２表にまとめた。

ＡＤ、　（Ｋ９／ｆｉ”）　４．２２　４．３０ＡＤＴ、（籍／惰”）　？、１ ２　７．４８繊維、（％）　５９．３　５７．２ 織布 （経糸／インチ）Ｘ（緯糸／インチ）　１８ｘ１８　１８ｘ１８ヤーン長、（イ ンチ）　１２　３ Ｖ、。、（フィト７秒）　１４６６　１５５２ＳＥＡ、　（１ｍ’／確）　２６ ．１　２＆７ＳＥＡＴ　（／ｍ”／Ｉｃ９）　１５．４　１６．５実施例７゜ 実施例７は硬質ポリ塩化ビニルマトリックスを有する織布の使用を例証するもの である。織布は経糸１４本／インチＸ緯糸１４本／インチのスペクトラ９００で あった。ポリ塩化ビニルはビー・エフ・グツドリッチ社（Ｂ。

Ｆ　、Ｇｏｏｄｒｉｃｈ　）製のゲオｙ（Ｇｏｏｎ）３５１であった。

そのりは６２℃で、ラテックスとして供給される。織布を３０層積み重ね、２８ トンの圧力の下で１１８℃において３０分間成形した。標的は１２ｘ１２インチ であった。比較例５におい℃は繊維は連続であったが、一方案流側７では層は４ インチ平方の要素を用いて作られたものであった。

ＡＤ、（籍／　ｔａ’　）　４，４５　４．４５ＡＤＴ　、　（ｋｇ／　ｗｈリ 　７．３２　６．８９繊維、（％）　６０．８　６４．５ 織布、（経糸／イアｆ）ＸＣ１ａ糸／イアｆ）　１４Ｘ１４　１４Ｘ１４ヤーン 長、（インチ）　１２　４ Ｖ５゜（フィト７秒）　１６８８　１７８０ＳＥＡ（Ｊ惰”ｌＪｔ＆　）　３２ ．８　３６．４ＳＥＡＴ（ＪＪ／に９）　１９．９　２３．５比較例６゜ 比較力６はブライド社がスペクトラ９００として市販する上記のランダム配向さ れた鎖延長ポリエチレン繊維を用いて作った多層複合材料に関する。繊維は長さ １インチであり、使用されたマトリックスはスチレン−インプレン−スチレンブ ロックコポリマーと記載され、７７下、トルエン中濃度２５％におけるブルック フィールド粘度１２００　ｃｐｓ及びスチレン対ゴム比２８／７２のクラトンＤ −１１０７であった。作成したブラックは１０インチ×１０インチであった。試 料はスペクトラ９００の布帛を１インチ子方に切断し℃作った。個々のヤー７は 重量３００Ｆのランダム配向マットを形成するために織物構造とはしなかった。

マットトルエン中に１００Ｐの熱可厘性エラストマーを含有するＥＶＡ溶液を被 覆した。溶剤を蒸発させ、その試料を４０トンの力の下で１３０℃において３０ 分間成形してｌＯインチ千刃の成形品を作った。結果を以下の第３辰にまとめる 。

第　４　表 試料サイス゛　ｌＯインチ×ｌＯインチマトリックス　クラトンＤ１！　０７ 繊維、（ｗｔ％）　７４．１％ ＡＤ、（籍／１リ　４．６５ ＡＤＴ、（籍／ｍ’）　６．２８ Ｖ、。、（フィト７秒）　１２６８ Ｓ　Ｅ　Ａ　、　（ＪＪ／Ｑ　）　１７．７ＳＥＡＴ　、　（１ｍ”／ｊｌＪ） 　１３．１以上５本発明の共形的態様について記載したが、本発明の真の範囲は 次の請求の範囲から決められるべきである。

づ１ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　２年　２月λ日 ０．７？長、、ヵ　Ｂ３　えや　や　（亀１、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８８１０２５４８ ２、発明の名称 長さの短かい繊維を使用した複合材料及び物品３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国ニューシャーシー州０７９６０．モーリス・カランティ 。モーリスータウンシップ、コロンビア・４、代理人 住所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 浄書（内容に変更なし） 請求の範囲。

１、各繊維要素（６）がポリマーマトリックスの中に埋入された複数の一方向繊 維（２１から成り、繊維は長さが２０．３２ｃｒＩＬ（８インチ）までであり、 隣接する要素はポリマーマトリックスで接続されている、少な（とも２つの隣接 する共平面の繊維要素（６）の配列されたものによって特徴付けられる、複数の 繊維がポリマーマトリックスの中に埋入されたプレプレグ層（１０）（第２図、 第３図）。

２、＊維（２）の長さが２．５４〜２０．３２０（１〜８インチ）である請求の 範囲第１項に記載のプレプレグ層（ｌＯ）。

３、繊維（２１の長さが３．０８〜１５．２４ｃＩＩＬ（２〜６インチ）である 請求の範囲第２項に記載のプレプレグ層（１０）。

４、繊維（２が少なくとも約１６（１／デニールの引張りモジュラス及び少な（ とも７１／２の破断エネルギーを有する請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層 （１０）。

５、請求の範囲第１項に記載されるタイプの、複数のプレプレグ層（１０，２０ ，１２，２２）から成り、隣接する層゛の繊維（２）が互いに約９０°の角度を なしていることを改善点とする。改良された多層複合材料（第２図、第３図）。

６、プレプレグ層の繊維（２の長さが２．５４〜２０．３２ｃｍ（１〜８インチ ）である請求の範囲第５項に記載の複合材料。

７、　プレプレグ層の繊維（２）の長さが５．０８〜１５．２４ｃｍ（２〜６イ ンチ）である請求の範囲第６項に記載の複合材料。

８、要素の境界に沿ってポリマーマトリックスで接続されているｍ接する要素と 交互層の要素境界とが互いに片寄っている請求の範囲第５項に記載の複合材料。

９、プレプレグ層の繊維（２）が少なくとも約１６０ｆ／デニールの引張りモジ ュラス及び少なくとも７Ｊ／２の破断エネルギーを有する請求の範囲第５項に記 載の複合材料。

１０．２〜５００枚のプレプレグ層が存在する請求の範囲Ｍ５項に記載の複合材 料。

１１．１０〜１５０層が存在する請求の範囲第１０項に記載の複合材料。

１２、請求の範囲第５項に記載の多層複合材料から成ることを改善点とする、改 良された物品。

１３、プレプレグ層の繊維（２）の長さが２．５４〜２０．３２ｃｉ’（１〜８ インチ）である請求の範囲第１２項に記載の物品。

１４、プレプレグ層の繊維（２）の長さが５．０８〜１５．２’４ｃｒｎ（２〜 ６インチ）である請求の範囲第１３項に記載の物品。

１５、要素の境界に沿ってポリマーマトリックスで接続されている隣接する要素 と交互層の要素境界とが互いに片寄っている請求の範囲第４２項に記載の物品。

１６、プレプレグ層の繊維（２が少な（とも約５００ｆ／デニールの引張りモジ ュラス及び少な（とも２２Ｊ／？の破断エネルギーを有する請求の範囲第１２項 に記載の物ｌ７，２〜５００枚のプレプレグ層が存在する請求の範囲第１２項に 記載の物品。

１８．１０〜１２０層が存在する請求の範囲第１７項１／ｃ記敞の物品。

１９、物品が平らなものである請求の範囲第１２項に記載の物品。

２０、物品が三次元のものである請求の範囲第１２項に記載の物品。

２１、物品がヘルメットである請求の範囲第１２．！Ｊに記載の物品。

２２、各プレプレグ層が少な（とも２つの隣接する共平面゛の繊維要素の配列さ れたものから成り、各要素はポリマー冑トリックヌの中に埋入された複数の平織 りされた繊維から成り、繊維は長さが２０．３２ｃｍ（８インチ）までである、 複数のプレプレグ層によって特徴付けられる、複数の繊維がポリマーマトリック スの中に埋入されている多層複合材料。

田、プレプレグ層の繊維の長さが２．５９〜２０．３２α（１〜８インチ）であ る請求の範囲第２２項に記載の複合材料。

２４、プレプレグ層の繊維が少なくとも約１６（１／デニールの引張りモジュラ ス及び少なくとも７Ｊ／りの破断エネルギーを有する請求の範囲第２２項に記載 の複合材料。

手続補正書彷痴 平成　２年　４月を日 ＰＣＴ／ＵＳ８８１０２５４８ ２、発明の名称 長さの短かい繊維を使用した複合材料及び物品３、補正をする者 住所 名　称　アライド−シグナル・インコーホレーテッド４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ５、補正命令の日付　平成　２年　４月　３日　限日）６、補正の対象 手続補正書ば １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８８１０２５４８ ２、発明の名称 長さの短かい繊維を使用した複合材料及び物品３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 手続補正書 ≠ｎ１日 平成　２年４雨噸し各 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８８１０２５４８ ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国ニューシャーシー州０７９６０゜モーリス・カウンティ 、モーリス・タウンシップ。

コロンビア・ロード・アンド・パーク・アベニュー（番地なし） 名　称　アライド−シグナル・インコーホレーテッド４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ５、補正の対象 １、明細書の〔特許請求の範囲〕を次の通り訂正「１．少な（とも２つの隣接す る共平面の繊維要素の配列されたものから成り、各要素はポリマーマトリックス の中に埋入された複数の一方向繊維から成り、繊維は長さが８インチまでであり 、隣接する要素はポリマーマトリックスで接続されている、プレプレグ層。

２、繊維長が約２〜約６インチである請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層。

３、繊維が少な（とも約１６０　ｔ／デニールの引張りモジュラス及び少なくと も７１／ｆの破断エネルギーを有する請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層。

４、各プレプレグ層が少なくとも２つの隣接する共平面の繊維要素の配列された ものから成り１、各要素はポリマーマトリックスの中に埋入された複数の一方向 繊維から成り、繊維は長さが８インチまでであり、隣接する層の繊維は互いに約 ９０°の角度をなしている、複数のプレプレグ層から成る多層複合材料。

５、要素の境界に沿ってポリマーマトリックスで接続されている隣接する要素と 交互層の要素境界とが互いに片寄っている請求の範囲第４項に記載の複合材料。

６、各プレプレグ層が少な（とも２つの隣接する共平面の繊維要素の配列された ものから成り、各要素はポリマーマトリックスの中に埋入された複数の平織りさ れた繊維から成り、繊維１豆長さが８インチまでである、複数のプレプレグ層か ら成る多層複合材料。

７、プレプレグ層の繊維の長さが約１〜約８インチである請求の範囲第６項に記 載の複合材料。

８、プレプレグ層の繊維が少な（とも約１６０ｆ／デニールの引張りモジュラス 及び少な（とも７Ｊ／ｌの破断エネルギーを有する請求の範囲第６項に記載の複 合材料。」 国際調査報告 ｍ−＾−―−−ＰσｌυＳ　８Ｂ１０２５４Ｂ国際調査報告

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも２つの隣接する共平面の繊維要素の配列されたものから成り、各 要素はポリマーマトリックスの中に埋入された複数の一方向繊維から成り、繊維 は長さが８インチまでであり、隣接する要素はポリマーマトリックスで接続され ている、プレプレグ層。
2. ２．繊維長が１〜８インチである請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層。
3. ３．繊維長が約２〜約６インチである請求の範囲第２項に記載のプレプレグ層。
4. ４．繊維が少なくとも約１６０ｇ／デニールの引張りモジュラス及び少なくとも ７Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層。
5. ５．各プレプレグ層が少なくとも２つの隣接する共平面の繊維要素の配列された ものから成り、各要素はポリマーマトリックスの中に埋入された複数の一方向繊 維から成り、繊維は長さが８インチまでであり、隣接する層の繊維は互いに約９ ０°の角度をなしている、複数のプレプレグ層から成る多層複合材料。
6. ６．プレプレグ層の繊維の長さが約１〜約８インチである請求の範囲第５項に記 載の複合材料。
7. ７．プレプレグ層の繊維の長さが約２〜約６インチである請求の範囲第６項に記 載の複合材料。
8. ８．要素の境界に沿ってポリマーマトリックスで接続されている隣接する要素と 交互層の要素境界とが互いに片寄つている請求の範囲第５項に記載の複合材料。
9. ９．プレプレグ層の繊維が少なくとも約１６０ｇ／デニールの引張りモジユラス 及び少なくとも７Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する請求の範囲第５項に記載の複 合材料。
10. １０．２〜５００枚のプレプレグ層が存在する請求の範囲第５項に記載の複合材 料。
11. １１．１０〜１５０層が存在する請求の範囲第１０項に記載の複合材料。
12. １２．複数のプレプレグ層から成る多層複合材料から成る物品にして、各プレプ レグ層は少なくとも２つの隣接する繊維要素の配列されたものから成り、各要素 はポリマーマトリックスの中に埋入された複数の一方向繊維から成り、繊維は長 さが８インチまでであり、そして隣接する層の繊維は互いに約９０°の角度をな している、前記物品。
13. １３．プレプレグ層の繊維の長さが約１〜約８インチである請求の範囲第１２項 に記載の物品。
14. １４．プレプレグ層の繊維の長さが約２〜約６インチである請求の範囲第１３項 に記載の物品。
15. １５．要素の境界に沿つてポリマーマトリックスで接続されている隣接する要素 と交互層の要素境界とが互いに片寄つている請求の範囲第１２項に記載の物品。
16. １６．プレプレグ層の繊維が少なくとも約５００ｇ／デニールの引張りモジユラ ス及び少なくとも２２Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する請求の範囲第１２項に記 載の物品。
17. １７．２〜２００枚のプレプレグ層が存在する請求の範囲第１２項に記載の物品 。
18. １８．１０〜１２０層が存在する請求の範囲第１７項に記載の物品。
19. １９．物品が平らなものである請求の範囲第１２項に記載の物品。
20. ２０．物品が三次元のものである請求の範囲第１２項に記載の物品。
21. ２１．物品がヘルメツトてある請求の範囲第１２項に記載の物品。
22. ２２．各プレプレグ層が少たくとも２つの隣接する共平面の繊維要素の配列され たものから成り、各要素はポリマーマトリックスの中に埋入された複数の平織り された繊維から成り、繊維は長さが８インチまでである、複数のプレプレグ層か ら成る多層複合材料。
23. ２３．プレプレグ層の繊維の長さが約１〜約８インチまでである請求の範囲第２ ２項に記載の複合材料。
24. ２４．プレプレグ層の繊維が少なくとも約１６０ｇ／デニールの引張りモジユラ ス及び少なくとも７Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する請求の範囲第２２項に記載 の複合材料。