JPH02504373A - 短繊維を傾斜角で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】 短繊維を傾斜角で使用した複合材料及び物品発明の背景 各種ポリマーで含浸された繊維配列物は周知である。

典形的には、これらの配列物はランダムに分布した短繊維又は連続した長繊維の 形態が、隣接した繊維が布帛を通じて平行かつ略連続しているマット形態、織布 形態若しくは編布形態か又は連続した形態をなしているものである。本発明の目 的には、ポリマーｙ）リックスを含浸した繊維から製造した色々な物品を形成す るのに有用な１つ又は２つ以上の繊維層は”プレプレグとして知られるものであ る。プレプレグの形態には含浸された織布、フェルトマットや一方向繊維布帛が ある。

高強力、切断抵抗性繊維を用いて切断に抵抗性でかつＢＢ％弾丸、破裂弾、留散 弾、ガラス弾片等の発射体からの高速衝撃に対して抵抗性の物品を製造するのに 有用なそのようなプレプレグが製造されている。

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フタルアミ 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 繊維等がある。これらの用途のために繊維は普通硬質マ）リツクス材料に封入又 は埋入され、また場合によっては複雑な複合構造を形成するために硬質フェーシ ング肩ト結合される。

高強力繊維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、船の構造部材、車輛パネル及びブリーフケース等の急所 抵抗性物品（ｂａｌｌｉｓｔｉ　ａｒｔｉｃｌｍｓ）は知られている。

米国特許第４，４０３，０１２号及び同第４．４５７，９８５号明細書には超高 分子量のポリエチレン繊維又はポリプロピレン繊維のネットワークがオレフィン ポリマー及ヒコポリマー、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂及び繊維の融 点より低い温度で硬化し得るその他の樹脂より成るマトリックスの中に配置され て成る急所抵抗性の（ｂａｌＬｉａｔｉｃ　ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　）複合物品が 開示される。

米国特許第４，４５７，９８５号明細書、第３欄第５３行の冒頭に特に言及する と、そこには急所抵抗性物品はフェルト、バスケット織布として形成された、又 は各種常用技法の任意の方法で布帛とされた繊維を含有することができる旨開示 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（Ｍｕ？、　５ｉｌｉｑ＊−４ｓｔ　）等の７．　ＭａｃｒｏｔｎｏＬ、　Ｓ ｃｉ、　Ｃｈａｍ−１Ａ　７　（１）、ｐ２０３以降（１９７３）に記載される 方法等の方法が参照同第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複合物品も参照される 。これらの特許は一貫してプレプレグ及び複合構造体を米国特許第４，４５７． ９８５号明細書に関して上記した方法で形成することを教示している。

米国特許第４，３０９，４８７号明細１１ては、各層の繊維が隣接層の繊維に対 しである角度で一方向に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、各層の厚さは少なく とも０，５ミルである。実施例には６インチ×６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Ｍ４．０７９．１６１号明細書も興味あるもの である。

これら特許の教示は、急所抵抗性を持つ複合材料から製造した物品はその中の連 続長の繊維に基づくだろうというこの技術分野の一般的教示と一致する。これは ウィリアムス等のジャーナル・オブ・マテリアルス・サイエンス（Ｊｏｓｒｎａ ｌ　ｏｆ−Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　５ｃｉｅｎｃｅ）、第８巻、第１７６５−１７ ８７頁（１９７３年）、ｇ維復合材料の衝撃強度（Ｔｈｅ　Ｉｍｐａｃｔ　Ｓｔ ｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　Ｆｉｂｒｅ　Ｃ０？＋！−ｐｏｓｉｔｅｓ　）及びシルバ ーマン（Ｓｉｌｖｅｒｍａｙ＞　）のポリマー。

コンボジツツ（ＰｏＬｙｍｅｒ　Ｃｏ７／Ｌｐｏｓｉｔεε）、第８巻、第１号 、第８−１５頁（１９８７年１月）、強化熱可塑性プラスチックのクリープ及び 耐衝に１＃住に及ぼすガラス繊維長の影響（Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｇｌａｓｓ　 Ｆｉｂｒｅ　Ｌｅｎｇｔｈ　Ｏｎ　ＴｈｅＣｒｅｅｐ　ａｎｄ　Ｉｍｐａｃｔ　 Ｒｅ５ｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　Ｒｅ１ｘｆｏｒｃｅｄＴｈｅｒｒｎｏｐｌａｓｔ ｉｃｓ　）等の教示によって支持される。

アレシ（Ａｌｇｓｉ）のポリマー・エンジニアリング・アンド・サイエンス（Ｐ ｏｌｙｍｅｒ　ＥｔＬｇｉ＊ｅａｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｃｉ　−ｅｎｃｅ）、第 １８巻、第１６号、第１２０９−１２１５頁（１９７８年１２月）、アラミド繊 維強イオノマー（Ａｒａｍｉｄ　Ｆｉｂｅｒ　−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｉｏ％ ｏｔｎｅｒ　）には、圧縮及び射出成形における使用のために３≦〜％インチの 長さを持つチョツプドアラミド繊維を使用することが開示される。

ロイランス（Ｒｏｙｌａｎｃｍ　）等のチクスタイル・リサーチ・ジャーナル＜ Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　ＪｏｌＬｒｎａｌ　）、第３４−４１頁（ １９７３手１月）、繊維構造体の急所衝撃性（Ｂａ１ｌｉｓｔｉｃ　　Ｉｍｐａ ｃｔ　　ｏｆ　　）ａｚｔｉｌａ　　Ｓｔｒａｃｔｓｒａｍ）には急所衝撃中の １ｔｃ維挙動が開示される。ロイランスのファイバー・サイエンス・アンド・テ クノロジー（Ｆｉｂｒｅ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａ％ｄ　ＴａｃｈｎｏＬｏｇｙ）、 第１４巻、第１８３−１９０頁（１９８１年）、繊維パネルの急所侵入に関する 繊維物性に対する影響（Ｉｎｆｌｓｅｎｃｇ　ｔ。

Ｆｉｂｒｅ　　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　　ａｓ　　Ｂａ１ｌｉａｔｉｃ　　Ｐｅ ｎｅｔｒａｔｉｏｎｏｆ　Ｔａｚｔｉｌｅ　Ｐａｎｅｌｍ　）も参照する。これ には繊維パネルの急所侵入抵抗性についての総説がある。これらの文献は、連続 繊維から製造した布帛は改良された急所抵抗性複合材料物性の目標に合致するこ とを示唆する。

他の孜術分野と調和するライアブルＣＬｉｃＬｂｔｅ）のエルセピア・サイエン ティフィツク・パブリッシング社（ＥＬｓｅｖｉｅｒ　　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ 　　ＰｕｂＬｉｓ五ｉｎｇ　　Ｃｏｔｎｐａｎｙ　）　　刊（１９８０年）、急 所抵抗性材料と侵入愼構（Ｂａｌｌｉａ−１ｉｅ　　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　　ａ ｎｄ　　Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　、４１ｅｃｈａｎｉｃｇ　）　　には、急所 抵抗性を得るだめの使用に対して連続長の繊維が望ましいことが示される。

少なくとも２つの１ｌｊ１接する共平面繊維要素の配列されたものから成るプレ プレグｊを開示する水出■人の出纒に係る出願中の米国特許第０１８．２６０号 明？ｄ書（代理人のドケッ）、％８２−２５３２）を参照する。各要素はポリマ ーマトリックス中に埋入さｎる。繊維長は１〜８インチである。隣接する要素は ポリマーマトリックスにより接続されている。その＠線に対して垂直及び平行な 繊維が存在する。この出願もまたこのプレプレグ層に基づ（複合材料と物品を開 示する。

タイヤを含めて各種物品を製造する際に使用するための、軸線に対して”バイア ス”に繊維を胃する、ゴムに埋入された実質的に一方向の繊維から成る層は知ら ｆている。タイヤはこのタイプの布帛を用い、隣接する層を互いに及び布帛の＝ ａに対して傾斜角で配置して作られ本発明は改良されたプレプレグ層、この改良 されたプレプレグ層に基づ（多層複合材料及びこの多層複合材料から製造した物 品に関する。

大発明のプレプレグ層は少な（とも１つの瞬接する共平面繊維要素の配列したも の（αｖｆす）から成るＣ各要素：’：、８鳴（ｌ　ｏ？１ｇ１ｔ１Ｌｄｉｎａ ｌ　ａｘｉｓ　）を有し、モしてポリマーマトリックスに埋入さｎた複数の一方 向共平面璋維っ・ら成る。繊維は要素の恥雅に対しである傾斜角にある。

繊維長は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。隣接する要素はポリマーマトリックスにより接続されている。要素は、 共形的には、ストリップ又はシートの形態をなしており、その軸線はストリップ 又はシートの長い寸法に相当する。別態様として、プレプレグ層は繊維が織成又 は編成されており、かつ繊維が軸線に対しである傾斜角にある布帛層であること ができる。

不発明は複数のプレプレグ層から成り、各プレプレグ層が少なくとも１つの共平 面（ｃｏｐｌｃＬｎａｒ　）の繊維の要素、そして別態様では少なくとも２つの 隣接する共平面繊維要素の配列したものから成る多層複合材料を包含する。各要 素は細線を有し、そして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。繊維は軸線に対しであるイ頃斜角にある。繊維長は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インチである。隣接層の繊維は互（ ・に４５〜９０°、好ましくは６０〜９０°、更に好ましくは８０〜９０°、最 も好ましくは約９０°の角度にある。交互層の禮維の角度は上記と実質的に同じ であるのが好ましい。各プレプレグ層内の相互に接続された要素の境界は交互層 における境界から片寄らされているＣｏｆｆ５ｅｔ）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６０〜１５０枚、最も好ましくは６０ 〜１５０枚の層を有する。

別の態様において、プレプレグ層は要素の細線に対して傾斜した方向に繊維を有 する織布又は編布から成る。

各要素の繊維の長さは８インチまで、好ましくは１〜８インチ、更に好ましくは ２〜６インチである。

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。物品は平面であって 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 成されてもよい。複合材料をストリップ形態で用いる場合、有用な物品は自動車 の窓と窓との間の急所抵抗性支柱（ｐｏｓｔｓ　）又は窓のシェード（５ｈａｄ ａａ　）用強化材料としての物品である。

プレプレグ層及びこれを用いて作られる多層複合材料は弾丸、破裂弾片等による 高速の衝撃に対して抵抗性のある物品をもたらす。繊維は従って少なくとも約１ ６０ｆ／デニール、好ましくは少なくとも５００ｆ／デニールの引張りモジュラ スと少なくとも７ｆ／デニール、好ましくは少なくとも２２ｆ／デニールのティ ナシティー、即ち強力を有する比較的高強力の材料からできているのが好ましい 。マトリックスは任意のポリマーマトリックスであることができ、好ましくはエ ラストマーマトリックスである。繊維の角度が傾斜であると、ｗ８線の可換性が 改良される。

第１図は本発明の２つのストリップ要素から作られた複合材料ストリップの模式 図である。但し、安分比例ではない。

ｚ２図は共平面繊維要素から作らｎたプレプレグ層である。

第３図は本発明の多層複合材料の４ｆｆｉの上面図であって、第１図に与えられ るストリップ要素の位置を示している。

篤４図は本発明の別の態様であって、プレプレグ層を作る際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層積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使用されるレーアウドの模式図 である。

第７図（；実施例において使用される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 本発明は少なくとも１つの＊接する共千面稼Ｍ要素の配列されたものから成るプ レプレグ層を包含する。要素は軸線な有する。軸線とは要素を通る主方向の線を 意味する。各要素は好ましく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。各要素中の繊維は軸線に対しである傾斜角にあり、その長さは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も包含する。各プレプレ グ層は少な（とも１つの、そして別態様では少なくとも２つの繊維要素の配列物 から成る。各要素は軸線を有し、そして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。繊維は軸線に対しである傾斜角にあり、その長さは８イ ンチまで、好ましくは１〜８インチ、更に好ましくは２〜６インチ、最も好まし くは２〜４インチである。隣接層の繊維は互いに４５〜９０°、好ましくは６０ 〜９０°、更に好ましくは８０〜９０°の角度にあり、そして最も好ましくは約 ９０″の角度にある。交互層の中の繊維の角度は上記と実質的に同じであるのが 好ましい。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 境界点で弱くなるのが避けられる。多層複合材料は少なくとも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む。複合材料は、三次元成形物品を形成する（Ｃは、平面の ストリップ及びシートの形態が有用である。

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賃トリックス中に少なくとも約１６（１／デ ニール、好ましくは少なくとも５００　ｔ／デニールの引張りモジュラス及び少 な（とも約７ｆ／デニール、好ましくは少なくとも２２ｆ／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２００００１ｓｉ以下の引張 りモジュラス（ＡＳＴＭ　　Ｄ６３Ｂ−８４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Ｆ繊維、マルチフィラメント謙維、 リボン、ストリップ、複数のそれらの組み合せの任意の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が使用できる。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 リビニルアルコール繊維、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 かる繊維には、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。

本発明に有用な繊維には高配向超高分子量ポリエチレン繊維、高配向超高分子量 ポリエチレン淑維、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 開示を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くとも約２００．００ ０、好ましくは少なくともｓ　ｏ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ、更に好ましくは少なくとも 約１．０００゜０００、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（ｅｘｔｅｎｄｅｄ　 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（Ｍｅｉｈｓｚｅｎ）等の米国特許第４，１３７ ．３９４号又はカベツシュ（Ｋａｖεｉ→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 は西独公開第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、特に米国特許第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傷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個の主知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く、かつ約 ２５ｗｔ％以下の１種又は２種以上の高分子添加剤、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、生モノ マーとしてモノオレフィンを含有するコポリマー、酸化ポリオレフィン、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、含有し又いてもよい、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、その他の条件に憤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少な（とも１５ｊｉ’ ／デニール、好ましくは少なくとも約２５２／デニール％最も好ましく１．巳少 な（とも約３０２／デニールである。同様に、繊維の引張りモジュラスは、イン ストロン引張り試験機で測定して、普通約３００２／デニール、好ましくは少な くとも約５００２／デニール、更に好ましくは少なくとも約１，００（１／デニ ール、最も好ましくは少なくとも約１，５００ｆ／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。付は茄えると、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、倒え ば、分子量５００．０００．１，０００．０００及び２，０００，０００の超高 分子量ポリエチレンは一般にバルクで１３８℃の融点を持つのに対して、これら の物質から製造したＥＣＰＥ繊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向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くとも 約２００．０００、好ましくは少な（とも５００，０００、モジュラスが少なく とも約５００り／デニール及び強力が少なくとも約１５２／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（Ｊｏｈ？ＩＶ　、　Ｅ　、　Ｅａｎａｅｎ　）及びロイ０シー ・ライアプル（ＲｏνＣ，Ｌｉａｂｌｇ　）の１フレキシブル・ボディー・アー マ−・マテリアルス（Ｆｌｅｔｉｂｌｅ　ＢｏｄｙＡｒｍｏｒ　Ｍａｔｅｒｉａ ｌｓ　）″、ファイ／＜−・フロンティアースＡＣ５；ンファレンス（Ｆｉｂｅ ｒ　Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ　ＡＣ５Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　）、６月号、第１０〜 １２頁、１９７４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 料と侵入機構（ＢａｌｌｉｓｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ　　ａｎｄ　　Ｐｅｎｅ ｔｒａｔｉｏｎ　Ｍｅｔ五ａｎｉｃｓ）、　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 ゛急所保護に対する高モジュラス繊維の適用ＣＴｈｅ　ＡｐｐＬｉ　−ｃａｔｉ ｏｎ　ｏｆ　Ｅｉｇｈ　Ｍｏｄｕｌｕｓ　Ｆｉｂｅｒｓ　ｔｏ　ＢａＬｌｉｓｔ ｉｃＰｒｏｔｅｃｔｉｏ％’）″、アール−シーライアブル等、Ｊ。

Ｍａｃｒｏｔｎａｌ　、Ｓｃｉ、Ｃｈｅｍ、、　Ａ　７　　（１）、　ｐｐ２９ ５−３２２．１９７３年（高度の耐熱性が重要であることを再び議論している） を参照されたい。

ポリプロピレンの場合、少な（とも約３００，０００゜好ましくは少なくとも７ ５０，０００、更に好ましくは少なくとも約１，０００，０００、最も好まｔく は少な（とも約２．０００，０００の重量平均分子量を得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 な文献に規定される方法によって、特に米国特許第４，４１３．１１０号明細書 の方法によって穏百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達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く・。従って、適当な強力は少なくとも約８２／ デニールであり、そして好ましい強力は少なくとも約１１り／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くとも約１６０９／デニール、好まし くは少なくとも約２００２／デニールである。ポリプロピレンの融点は一般に配 向工程で数度高められ、従ってポリプロピレン鷹維は好ましくは少なくとも約１ ６８℃、更に好ましくは少なくとも約１７０℃の主融点を有する。少なくとも約 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く改良された性能を得ることがで きる。上記ライアブルの急所抵抗性材料と侵入機構、篤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レベル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バプリケーション、４Ｄ、４０ １８　９５８の５改良されたヘルメットの製造における新材料（Ｎｅｗ　Ｍａｔ ｅｒｉａｌｓ　ｉｔ＞　Ｃｏ＊ａｔｒｓｃ　−ｔｉｏ＊　ｆｏｒ　１町げｏｖｇ ｄＨｍｌ鵠ｅｔａ　）”、ニー・エル・アレ４　ＣＡ−Ｌ、　Ａｌａａｉ　）　 等（”　ＸＰ　”　ト称すｈ；！：ｒｌｊｃＦ２向ホリ７”　　’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持つ と判定された。〕を参照されたい。

アラミド繊維は主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１８２／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（ＤｕｇｏＲｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）がケブラー■（Ｋａｖｌａ ｒ■）２９及び４９の商標名で商業生産する中度の高モジユラス値と強力値を持 つポリ（７エ二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％に有用である。（モジュラスと強力の値として、ケブラー＠２９ は５００ｆ／デニールと２２ｆ／デニール、ケブラー［Ｆ］４９はＺｏｏ（１／ デニールと２２グ／デニールをそれぞれ有する。）。　　゛重量平均分子量が少 なくとも約２００，０００、好ましくは少なくとも約ｓ　ｓ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ、 更に好ましくは約１、ｏ　ＯＯ，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−Ｏｎ）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くとも 約１６（１／デニール、好ましくは少なくとも約２００　ｆ７デニール、更に好 ましくは少なくとも約３００ｆ／デニールのモジュラス、及び少なくとも約７２ ／デニール、好ましくは少な（とも約１０ｆ／デニール、最も好ましくは少な（ とも１７ｆ／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 ｓ　ｏ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ、モジュラスが少なくとも約２００ｆ／デニール及び強 力が少なくとも約１ｏり／デニールであるＰＶ−ＯＨ１ａ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−ＯＢ線繊維、 例えばノン（Ｋｗｏり等の米国特許第４．５９９．２６７号ＥＡａ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、好ましくはエラストマーベーヌ の材料でプレコート、即ち予備被覆することができる。低モジュラスのエンスト マー住物質は約２３℃で測定して約２０，０００　ｐｓｉ未満、好ましくは６， ０００　ｐｓｉ　（４１，４００ｋＰａ＞未満の引張りモジュラスを有する。エ ラストマーの引張りモジュラスは好ましくは約５．０００　ｐｓｉ　（３４，５ ００ｋＰａ）未満、最も好ましくは約２，５００ｐａｉＣ１７，２５０ｋＰａ） 未満であり、これらのモジュラスで更：Ｃよ（改良された性能が得られる。エラ ストマーのガラス転移温度（７？）（エラ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０３未満であるのがよい。ニラストマーのＴ ｆ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 トマーは少なくとも約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Ｋは約３００％で あるのが更に好まビい。

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・オブ・ポリマー・サイエン ヌ（Ｅ％ｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｐｏ１ｙｔｈ＊ｒ　５ｃ＜５ａｃｓ　） 、第５巻の”エラストマースーシンセテインク（ＥＬａａｔｏｒｐｃｇｒａ　− ５ｙ＊ｔｋａｔｉｃ　）″〔ジョン・ワイレー・アンド・サンズ社（Ｊｏｈｎ　 ＩＪ７ｉ１ｔｙ　＆　Ｓｏｎｇ　Ｉｎｃ、）、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、本発明のマ トリックヌ材料が上記の通り適尻に低モジュラスを有するということである。

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、ポリスルフィドポリマー、ポリウレタンエラストマー、クロ ロスルホン化ポリエチレン、ホリク。

ロプレン、ジオクチルフ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 用いて回層化したポリ塩化ビニル、ブタジェン−７クリロニトリルエラストフー 、ポリ（インブチレンーニーイソプレン）、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、シリコーンニラストマー、熱可塑性エラ スト７−、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特に有用である。

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−ブチルスチレンが好ましいビニル芳香族モノマーである。

ポリインプレンを含むブロックコポリマーはこれを水素化し℃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−Ｂ−Ａの単なるトリブロックコポリマーでも、タイプＣＡＢ ）、（ｓ＝２〜１０）のマルチブロックコポリマーでも、又はタイプＲ−（ＢＡ ）。

（ｇ＝３０〜１５０）のラジアル配置コ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（Ｓｈｅ　ｌ　Ｊ　 Ｃｈｅｔｎｉｃａｌ　Ｃｏ、）が商業生産し、紀要には１クラトン熱可塑性ゴム （Ｋｒａｔｏ＊　Ｔｈａｒｔｈｏｐｌａａｔｉｃ　Ｒｃｂｂ−ｅデ）″、５Ｃ− ６８−８：＋ど記載されている。

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塀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℃・し、あるいは１種又は２種以上のエラストマー 物質を１種又は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 、低密度及び勝状低苫度のポリエチレン料架橋して単独かあるいはブレンドとし て適当な性質を持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組成（ｔｏｔｃＬｌ　ｍａｔｒｉｘ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏ ｎ）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スは急所抵抗性を 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ｉＦ！ｆｒ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。有用な板覆 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１ ０〜３０％である。

被覆は種々の方法で＊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二とができるもので 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ｉ／ｃ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れかにおいて高温での延伸操作前に高モジュラスの前駆 物質を飯覆する方法がある。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ｉＣ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、起さなくてもよい。別法として、繊維を適当なポ リマー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 ィラメント像維、リボン、ス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ンの形をしていても 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。繊維はそ の要素の軸線に対しである傾斜角をなしている。好ましい角度は３０〜６０°、 更に好ましくは４０〜５０°の範囲であり、そして約４５°が最も好ましい。繊 維ウェブはプレプレグ層を形成するためにポリマー物質で含浸される。

プレプレグ層は層中の最も長い連続繊維が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、量も好ましくは２〜４インチの長さとなるよ うに切断される。本発明において有用な切断プレプレグ層の共形的な態様を第１ 図及び第４図に示す。第１図は長いストリップ要素５を説明するもので、連続繊 維２はヌトリップ６の軸線３に対しである傾斜角にある。第４図は正方形ので、 それは細線に対して平行な１端縁に垂直な連続繊維４を有する。これらは好まし い要素であるが、１〜８インチ、好ましくは２〜６インチの繊維を一方向に含む いかなる形状の要素も使用することができることが分っている。

不発明のプレプレグ層は第１図及び第４図に示されるタイプの少なくとも２つの 隣接共平面繊維要素から作られる。即ち、含浸ｐれた繊維要素をレイアンプし、 それらの境界のところで連続する。それらを−諸に突き合せ、本発明の共平面プ レプレグ層をもたらすようにするのが好ましい。要素はポリマーマトリック２を 介して接続される。

第２図は本発明の有用なプレプレグ層１０を示す。それは共平面ストリップ要素 ７の配列されたものから作られる。これらを−諸に結合して（す１ｉｃｅ）軸線 ３に平行な縦の端縁５に沿って境界を作る。

本発明の好まし℃・複合材料は第１図に示されるス）　ＩＪツブプレプレグ６で ある。このストリッププレプレグ６は少なくとも２つのストリップ要素５から構 成される。

各ストリップ要素は共平面配列物中に１つの要素を持つように示されるが、２つ 以上の配列物を使用することもできる。追加の要素を縦の縁に沿って、又は債の 縁に沿って結合又は付加することができる。ストリップ要素６は軸線３を有する 。ストリップ要素６中の繊維２は一方向に並び、ポリマーマトリックスとして埋 入される。各ストリップ要素６中の繊維２は軸線に対して傾斜角ｄにある。涜維 の長さは１インチから８インチである。隣接する層中の繊維は互いに角度ｒにあ る。好まし℃・態様においてＴは約９０°であり、ｄ及びｄ′は約４５°である 。

第３図及び第５図は不発明のプレプレグ層を用いている多層複合材料の好ましい 態様を示す。第２図及び第４図に示されるような要素な用いて作られたプレプレ グ層が多数複合材料を作るのに用いられる。各プレプレグ層は少な（とも２つの ＠接する共平面繊維要素の配列したものから成る。＠接層の繊維は繊維及び＠接 層から約４５〜９０″、好ましくは６０〜９〇−更に好ましくは８０〜９０＠、 最も好ましくは約９０＠にある。＠接する層の要素の境界は第３図及び第５図に おいてＺ及びＹで示される通り片寄らされている。これによって与えられた層の 境界に衝撃が生じても弱点が防がれる。プレプレグ層内のある要素の繊維の配回 は第５囚に示されるように要素毎に変えることができる。例えｔｉ、１つの要素 中のＳ！維はあるプレプレグ層同の隣接する１つの要素中の繊維とは９０＠異な ることができる。実際にそうである場合、＠接する層は共通の角度を愕つ与えら れた要素の各々の部分、部分な秀つことができるだろう。＠接層中の隣接する黴 累の重要な部分が互いに約９０６の角度にある瀕維第６図は本発明のプレプレグ 層を作る要素に有用な層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 らの維稼にマトリックス楕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 ーンで１トリツクス粥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ｌｌ１ｌ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９！：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 き戻され、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１１１０８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。ローラーは樹脂をヤー／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乾燥用即熱オーブン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口・−２１１４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を用いる。

支持体とプレプレグをローラー１１８に巻き取る。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、ポリブロピレン 、エチレンコポリマー、プロピレンコポリマー及びその他のオレフィンポリマー 及び同フポリ７−がある。このような他のマトリックス材料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）ＩＪラックス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な示 す。この範囲内で、繊維に対して１０〜５０重量％、叉に好ましくは１０〜３０ 重ｔ％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１％、最 も好ｌ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、それらを那熱し 、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な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、ボイド空間な 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 に溶融させずとも釉層又は流動させることが可能である。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。一方、マトリックス材料を粘漕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、最適の性質な達 成する圧力と時間は一般にマトリックス材料の不性（化学組成や分子量）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インチの一方向短繊維を含む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（とも２層、好ましくは２〜約５００層、更に好ましくは６０〜１ ２０層の多層覆合材料を作るとき、それらは予想外にも改良された急所衡撃抵抗 性を有する。

また、各層内の要素の境界を互いに片寄らせて少なくとも２層を通じて傷や弱点 を含まないようにする場合、別の利点が得られることが見い出された。

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（ａｎｄ）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〜０．００５インチ、最も好ましくは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轟りの繊維及び／又は樹脂の童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当りに置かれたヤーンストラ ンドの本数とヤーンに適用された樹脂の童で決められる。共形的には％　１２０ ０デニール／１１８フイラメントのヤーンがインチ当り１５本置かれる場合、プ レプレグシートのヤーン面＠度は約７９ｙ／−となろう。

本発明の別の態様において、プレプレグ要素はポリマーマトリックス中に埋入さ れた編イ又は織布かも作ることができる。プレプレグ層は少なくとも１つの共平 面プレプレグ要素から作ることができる。織布は緯糸と経糸が互いに４５〜９０ ″の角度をなすように薇られる。プレプレグ層は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ができるが、１２００デニールの鎖 延長ポリエチレンについて、共形的には、インチ当り１０〜４０本、好ましくは ２０本以下である。本発明は各プレプレグ層が少なくとも２つの＠接する共平面 繊維要素の配列したものから成る複数のプレプレグ層から成る多層複合材料を包 含する。各要素は前記の一方向繊維ブレプレグ層と同様にポリマーマトリックス 中に埋入された複数の編成又は織成された繊維から成る。隣接する層の緯方向及 び経方向における繊維はそれぞれ平行している。

繊維は各要素の軸線に対しである傾斜角にある。

製造された複合材料は平らな又は豆体のブレヌ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サ イズ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、不発明の詳細な説明 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 、それらによって不発明の範囲が限定されると解してはならない。

実施例 次の実施例は示された通りの８Ｘ８インチのブラックから作製された多層複合材 料についてのものである。ブラックは第７図に示されるタイプの繊維質要素を用 いてプレプレグ層を形成することによって作った。追加の層を交互層における繊 維方向を垂直となして交互にレイアンプした。第７図に示される長さＸ″が２イ ンチのストリップを８×８インチのブラックから切り取った。各多層化複合材料 は３２枚の層を含み、厚さは約０．１２インチ（０，３０σ）であった。繊維は 正方形のブラックの軸線又は端縁に対して４５″の角度であった。隣接層中の繊 維は角度デが約９０℃で、互いに垂直であった。比較用ブラックも作製した。比 較例１にお℃・てブラックは８Ｘ８インチの要素を用いて作製したものである。

比較例２において、ブラックは、隣接層の繊維配向がｄが９０°に等しく、軸線 に対して垂直であり、かつ隣接層中の繊維が約９０°の０にある幅２インチのス トリップを用いて作製したものである。

得られた急所抵抗性複合材料を明記された重量、硬度及び寸法（ＭＩＬ−５ＰＥ Ｃ％ＮＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ（ＯＲＤ））を持つ直径（ｃｃＬｌｉｂｅｒ）　 ０．２２インチの非変形性スチールフラグメン）　（ｆｒａｇｍｅｎｔ　）　　 を用いてテストした。ある構造体の防護力は発射体の５０％が止められる衝撃速 度を示すことによって通常表わされ、Ｖ、。値として示される。面密度は構造体 の単位面積当りの重量に相当する。繊維強化複合材料の場合、急所抵抗性は繊維 にほとんど依存する。有用な重量特性は複合材料の繊維面密度である。この用語 は複合材料の単位面積当りの繊維強化材の重量に相当する。

色々なＶ、。値と色々な面密度を持つ構造体を比較するために、これらの実施例 では発射体のＶｓｏ速度における運動エネルギー（ジュール）（α）の繊維又は 複合材料の面密度（ｋｇ／−）　（ｂ）に対する比が与えられる。これらの比は 複合材料の繊維面密度（ＳＥＡ）と比エネルギー吸収量（５ｐｅｃｉｆｉｃ　ｅ ｎｅｒｇｙ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏ？Ｌ’、　５ＥＡＣ）とにそれぞれ基づ（比エ ネルギー吸収量として示される。

実施例１及び比較例１と２のものは８×８インチのブラックを用いて作った。こ れらの例におし・て、使用繊維はアライド社（Ａｌ　ｌ　ｉｅｄ　Ｃｏｒｐｏｒ ａｔ　ｉｏｎ　）製の鎖延長ポリエチレン繊維・スペクトラ［Ｆ］（Ｓｐｅｌｔ デａ［Ｆ］）９００であった。この繊維は約２９，５り／デニールの強度、約１ ２５０ｆ／デニールのモジュラス、約５５ジユール／りの破断エネルギー、約１ ２００デニールのヤーン繊度及び約１０デニールの単フイラメント繊度を持つと 報告されるヤーン（フィラメント１１８本、無撚りヤーン）である。

プレプレグはインチ当り約１０本としたヤーンを用いて作った。即ち、ヤーンを クリールから引き出し、指定ポリマーを被覆した。使用ポリマーはスチレン−イ ソプレン−スチレンブロックコポリマー（ｓＩｓ）であるクラトンＤ−１１０７ であった。この物質はシェル・ケミカル社が市販するもので、紀要のクラトン熱 可塑ゴム、ティピカル・プロパティ−・ガイド・クラトンＤ・アンド・クラトン Ｇ　（Ｔｙｐｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｙ　Ｇｕｉｄｅ　Ｋｒａｔｏｎ　ＤｔＬ ｎｄ　Ｋｒａｔｏｎ　Ｇ）に記載される。使用した特定のクラトンＤ樹脂はガラ ２転移温度−５８℃のクラトンＤ−１１０７であった。実施例１の複合材料は３ ２枚のプレプレグ層を有するものゼあった。比較例３及び４はケブラーの織布を 用いて作成した。比較例３は１０枚の織布層を、また比較例４は２２枚の織布層 を有するものであった。比較例３及び４のポリアラミド繊維はクラークーシエウ エツブ・ファイバー・グラス社（Ｃ１ａデに一５ｅｈｗ−ｇｂｈ　Ｆｉｂｅｒ　 Ｇｌａｓｓ　Ｃａｒｐ、）のケブラーｏ（Ｋａｖｌａｒ”）２９急断抵抗性織布 で、スタイル７１３、平織、無撚り１０００デニール織布のインチ当り３１Ｘ３ １本であった。実施例２は実施例１と同様であったが、６４枚のプレプレグ層を 含むものであった。実施例２のものは実施例１のブラック２個から成っていた。

第１表に評価した各種ブランクの構成と急所衝撃結果を示す。

ブラックの可読性を自重下で測定した。実施例１及び比較例２からのブラックは 一端において支持された幅２インチ（５，０８σ）％支持されていない１８ｃＴ ＩＬの長さを持つものであった。ブラックの撓みを自重下で測定した。

実施例１からのブラックは約４ｃｍ下に曲がったが、一方比較例２からのブラッ クは０．３　ｃｍ曲つたたけであった。

上記結果の考察は、本発明の複合ラミネートは改良された急所抵抗性を有すると 共に、より長い繊維を持つ及び／又は本発明が必要とする角度にない繊維を持つ 対応するブラックより可撓性であることを示す。

以上、本発明の共形的な態様を記載したが、本発明のＦＩＧ、２ 国際調査報告 １ｍ＊＋ｖｎｌ１６−＾−−”−””ｐＣＴ／ｕｓ８Ｂ１０２５５０国際調量報 告

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも１つの隣接する共平面の繊維要素の配列したものから成り；各要 素は軸線を有し、かつポリマーマトリックスに埋入された複数の繊維から成り； 繊維は軸線に対してある傾斜角にあり、その繊維長は８インチ以下であり；隣接 する要素はポリマーマトリックスにより接続されている、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．各要素中の繊維が一方向である請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層。
5. ５．繊維が４５〜９０°の緯繊維と経繊維との相互間角度で編成又は織成されて いる請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層。
6. ６．繊維の引張りモジユラスか少なくとも約１６０ｇ／デニールであり、破断エ ネルギーが少なくとも７Ｊ／ｇである請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層。
7. ７．プレプレグ層がストリップであり、その軸線がストリップの長さに対して平 行である請求の範囲第１項に記載のプレプレグ層。
8. ８．各プレプレグ層が少なくとも１つの隣接する共平面の繊維要素の配列したも のから成り；各要素は軸線を有し、かつ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り；繊維は軸線に対してある傾斜角にあり、その繊維長は８ インチ以下である、複数のプレプレグ層から成る多層複合材料。
9. ９．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８項に記 載の複合材料。
10. １０．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９項に 記載の複合材料。
11. １１．隣接層の繊維が互いに約４５〜９０°の角度にある請求の範囲第８項に記 載の複合材料。
12. １２．隣接層の繊維が互いに８０〜９０°の角度にある請求の範囲第１１項に記 載の複合材料。
13. １３．隣接する要素が要素の境界に沿つてポリマーマトリックスにより接続され ており、交互層の要素境界は互いに片寄らされている請求の範囲第８項に記載の 複合材料。
14. １４．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 スと少なくとも７Ｊ／ｇの破断エネルギーを有している請求の範囲第８項に記載 の複合材料。
15. １５．２〜５００枚のプレプレグ層が存在する請求の範囲第８項に記載の複合材 料。
16. １６．６０〜１２０層が存在する請求の範囲第１５項に記載の複合材料。
17. １７．ストリップの形状をなしている請求の範囲第８項に記載の複合材料。
18. １８．各配列物が少なくとも２つの隣接する要素から成る請求の範囲第８項に記 載の複合材料。
19. １９．複数のプレプレグ層から成り；各プレプレグ層は少なくとも１つの隣接す る繊維要素の配列したものから成り；各要素は軸線を有しかつポリマーマトリツ クスに埋入された複数の一方向配向繊維から成り；繊維は軸線に対してある傾斜 角にあり、その繊維長は８インチ以下である、多層複合材料から成る物品。
20. ２０．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１９項 に記載の物品。
21. ２１．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１９項 に記載の物品。
22. ２２．隣接層の繊維が互いに４５〜９０°の角度にある請求の範囲第２１項に記 載の物品。
23. ２３．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 スと少なくとも２２Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する請求の範囲第１９項に記載 の物品。
24. ２４．２〜５００枚のプレプレグ層が存在する請求の範囲第１９項に記載の物品 。
25. ２５．６０〜１２０層が存在する請求の範囲第２４項に記載の物品。
26. ２６．物品が平面のものである請求の範囲第１９項に記載の物品。
27. ２７．物品が三次元のものである請求の範囲第１９項に記載の物品。
28. ２８．ヘルメットである請求の範囲第１９項に記載の物品。
29. ２９．各配列物が少なくとも２つの隣接する要素から成る請求の範囲第１９項に 記載の物品。
30. ３０．複合材料のストリップから成る請求の範囲第１９項に記載の物品。
31. ３１．各プレプレグ層が少なくとも１つの共平面の繊維要素の配列したものから 成り；各要素は軸線を有しかつポリマーマトリックスに埋入された複数の編成又 は織成された繊維から成り；繊維は軸線に対してある傾斜角にあり、その繊維長 は８インチ以下である、複数のプレプレグ層から成る多層複合材料。
32. ３２．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３１項 に記載の複合材料。
33. ３３．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 スと少なくとも７Ｊ／ｇの破断エネルギーを有する請求の範囲第３１項に記載の 複合材料。