JPH0481941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、防護具用の新規な部材およびその製
造方法に関わり、より詳細には、軽量でしかも耐
弾性、耐刃性にすぐれ、ヘルメツト、盾あるいは
防弾衣に於ける腹あて、すねあて、肩あて等の防
護具に使用して好適な部材およびその製造方法に
関する。 （従来の技術） 従来、銃弾、刃物等の凶器あるいは爆原物の破
片より身体を保護するための防護具ないしはその
部材としては、金属板、セラミツクス板、高強力
ナイロン織物、あるいはパラ系芳香族ポリアミド
（たとえばDu Pont社製ケブラー ）織物、又は
これらを組み合わせたものが使われて来た。しか
し、鉄やアルミ合金等の金属やセラミツクスは、
重く機動性に欠ける欠点があり、高強力ナイロン
織物は、耐弾性が劣るため積層枚数が増え嵩張る
欠点がある。これに対し、パラ系芳香族ポリアミ
ド繊維織物は、その高強度、高耐衝撃性により、
強力ナイロンより積層重量を減少でき、防弾チヨ
ツキ用の素材として好んで利用されている。しか
し、パラ系芳香族ポリアミド織物も、柔軟で着心
地が良い防弾性能の良好な防弾衣を得る事が出来
る反面、日本刃、出刃、アイスピツク、千枚通し
等による突き刺しには意外な程簡単に貫通を許す
という欠点を有している。さらに、銃弾の貫通は
許さないものの、織物が柔軟であるが故に裏面側
つまり人体側への変形量が大きく、死亡事故には
至らぬとも肋骨の骨折等の事故が起き易い欠点を
有していた。 一方、上記欠点を改良する為に、高強力ナイロ
ン織物、パラ系芳香族ポリアミド繊維織物等を多
層積層したものに熱硬化性樹脂を含浸し硬化せし
めた防護具ないしは防護具用部材も提案されてお
り、この場合は織物が樹脂によつて充填、固着さ
れている為、刃物の突き刺しにも抵抗力があり、
また構造的強度を付与せしめることも可能であつ
て、ヘルメツト、盾用としても有用である。しか
しながら、織物単独の積層物よりも30〜40％重量
が重くなる欠点があり、また樹脂の含浸量が40％
程度以上になると逆に銃弾が貫通し易くなる傾向
がある為、樹脂含浸量が均一となるように充分管
理をしないと、防弾性能に部分的なばらつきが生
ずるという難点もある。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、上述の如き従来の防護具ないし
は防護具用部材にみられる諸難点、即ち高強力ナ
イロン織物やパラ系芳香族ポリアミド繊維織物等
の織物のみからなるソフトタイプの防護具（部
材）における耐刃性不良と被弾時の大きな変形、
そして金属板、セラミツクス板あるいは熱硬化性
樹脂含浸織物等のハードタイプの防護具（部材）
における過大重量などが悉く改善され、軽量でし
かも耐弾性、耐刃性の良好な防護具を与え得る新
規な防護具用部材を提供すべく鋭意研究を行つた
結果、高強度有機合成繊維織物の多層積層物に熱
硬化性樹脂を含浸し硬化せしめるようにする場合
に、該樹脂による含浸、硬化を積層物の表面層の
みに留めても、残余の織物を互いにその全面で接
合せしめることにより適度の剛性をもたせると共
に目ずれ等の織物組織の変位の発生を抑制するよ
うにすれば、積層物の全体を樹脂により含浸、硬
化せしめずとも、充分な耐刃性が得られ、かつま
た部分含浸の故に軽量化が計り得るのみならず、
耐弾性能に関しても、上記の適度な剛性（換言す
れば適度な可撓性）を有する非含浸層が存在する
ために、ハードタイプの樹脂含浸織物の場合のよ
うに樹脂量の部分的な過剰が原因で銃弾が貫通し
やすくなるといつたような問題がなく、また被弾
時の変形量も著しく減少することを見出し、かゝ
る知見に基づいてさらに検討をすすめ本研究を完
成するに至つた。 （問題点を解決する為の手段） 即ち本発明は、まず第一に、引張り強さが20
ｇ／ｄ以上の高強度有機合成繊維使いの織物を多
層積層した構造からなり、その表裏両外層部の少
なくとも一方の織物は熱硬化性樹脂によつて含
浸、硬化されており、残余の織物は接着剤により
相互にかつ実質的にその全面で接合されているこ
とを特徴とする防護具用部材であり、さらに第二
に、引張り強さが20ｇ／ｄ以上の高強度有機合成
繊維使いの織物の複数枚を、フイルム状接着剤を
介して積層したものの上下のいずれか一方もしく
は双方に、同じく引張り強さが20ｇ／ｄ以上の高
強度有機合成繊維織物に熱硬化性樹脂を含浸して
なるプリプレグを重ね合わせ、これを加熱加圧し
てプリプレグの硬化とフイルム状接着剤による熱
接着とを行わしめることを特徴とする防護具用部
材の製造方法である。 本発明に云う引張り強さが20ｇ／ｄ以上の高強
度有機合成繊維としては、従来より防護具用素材
として使用されているパラ系芳香族ポリアミド
〔例えば、Du Pont社製ケブラー 、帝人(株)製
HM−50など〕や芳香族ポリエステル〔例えば、
住友化学(株)製エコノール など〕等を好ましいも
のとして挙げることができ、更に超高分子量ポリ
エチレン繊維等も用いることができる。 本発明で用いるこれら高強度有機合成繊維使い
の織物としては、その構成に特に制限はないも
のゝ、一般かつ好適には150〜2000d、特に1000
〜1500dのフイラメント糸を用い、これを平織も
しくは斜子織としたものが使用される。この場
合、打ち込み密度（織物重量）については、各織
設計に於ける限界密度近くまで打ち込まれたもの
が望ましく、例えば1500dの糸使いの２×２斜子
織であれば、経、緯の打ち込み密度が34×34本／
25mm程度（織物重量として460ｇ／m²程度）とな
るように、また1000dの糸使いの平織であれば同
じく31×31本／25mm程度（織物重量として280
ｇ／m²程度）となるようにしたものが好適に用い
られる。打ち込み密度が甘くなると、耐弾性が低
下する傾向が認められる。 本発明の防護具用部材は、上記の如き高強度有
機合成繊維織物を多層積層したものを基本構造体
とし、その外層部の織物に熱硬化性樹脂を含浸、
硬化（以下、このような場合に単に硬化というこ
とがある）せしめると共に残余の積層織物はこれ
を接着剤で全面接合せしめるようにした構成から
なるものである。 こゝで高強度有機合成繊維織物の積層量は、防
護具（部材）の用途等によつても異るが、例えば
38口径もしくは45口径の拳銃からの防護を目的と
する場合であれば、総重量で3500〜5000ｇ／m²の
範囲となるようにすることが望ましく、またかゝ
る範囲とすれば刃物による突き刺しに対しても充
分な抵抗性を付与することができる。 この織物積層体の外層部をどの範囲まで熱硬化
性樹脂で硬化せしめるかもまた防護具（部材）の
使用目的等によつて異なるが、一般的には織物重
量として200〜1000ｇ／m²に相当する量の外層部
を硬化せしめるようにすればよく、この範囲から
上記の使用目的等に応じて適宜の量が選択され
る。 積層体外層部の硬化に用いる熱硬化性樹脂とし
ては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
ビニルエステル樹脂、フエノール樹脂など一般に
積層板用に用いられる熱硬化性樹脂が好適なもの
として挙げられる。 それら熱硬化性樹脂の使用量（含浸量）として
は、硬化層の重量（織物と樹脂の合計重量）に対
して30〜60重量％の範囲が適当である。樹脂使用
量が30重量％を下廻ると耐刃性が不充分となる傾
向が認められ、一方60重量％を超えて多くなると
耐弾性が低下する。 上記の熱硬化性樹脂による硬化層は、通常織物
積層体の表裏両外層部のいずれか一方（防護具と
した時凶器が当たる面）に形成されるが、場合に
よつては表裏両方にこれを形成せしめるようにす
ることもできる。また、熱硬化性樹脂で硬化され
る織物は、単層あるいは複数層のいずれであつて
もよく、要は前記した硬化さるべき織物重量の範
囲を満足するようにすればよい。唯、製造工程上
は、単層の方が一般に操作が簡便となる利点があ
る。 本発明の防護具用部材に於いて、上記の硬化層
以外の部分は、織物同志が接着剤で接合された構
造からなり、これによつて適度の剛性（換言すれ
ば適度の可撓性）が付与されている。この場合、
織物は実質的にその全面で相互に接合されている
ことが重要であり、かくすることにより全体的に
均斉な剛性が付与されるこゝとなることはもとよ
り、さらに被弾時あるいは刃物突き刺し時に於け
る目ずれ等の発生が抑制され、その結果耐弾性、
耐刃性が著しく向上する。また、この剛性付与、
さらには目ずれ等の防止の観点からは、接着剤は
織物の実質的に全面に施与されていることに加え
て、織物を構成している糸条にある程度浸透して
これを膠着せしめるようにしていることが望まし
い。 接着剤としては、熱可塑性（熱可融性）樹脂
系、熱硬化性樹脂系あるいはエラストマー系など
のいずれであつてもよいが、防護具用部材の製造
工程上からは熱可塑性（熱可融性）樹脂系が取り
扱いが容易であつて好ましく、なかでも前記硬化
層を構成する熱硬化性樹脂の硬化温度以下で可塑
化ないしは融解するものを使用すれば、硬化層の
硬化と接着剤による熱接着、さらには糸条の膠着
を同時に行わしめることが可能となる利点があ
る。 かゝる観点から好ましい接着剤を挙げると、例
えばポリエチレン、ポリプロピレン、低融点共重
合ポリエステルなどがあり、さらに全面接着が容
易に行なえるとの点からするとそれらのフイルム
状物の使用が特に望ましい。 接着剤の使用量は、固型分で、織物の重量（積
層接着される織物の１層の重量）に対して５〜15
重量％の範囲とするのがよい。接着剤量が５重量
％を下廻ると、織物の接合さらには織物を構成す
る糸条の膠着、固定が不充分となつて、被弾時の
変形量が増大する等の虞れがあり、一方15重量％
を上廻る場合には、それ以上耐弾性、耐刃性の向
上は認められず、たゞ単に重量増加を招くのみで
あつて好ましくない。 かゝる構成からなる本発明の防護具用部材を製
造するための方法としては種々の方法があるが、
銃器、凶器より生命、身体を保護するという防護
具の役割からして、防護具ひいては防護具用部材
には、ばらつきのない一定の品質が備わつている
ことが特に必要とされることゝ、さらに製造工程
に於ける操作の簡便さ、工程管理の容易さ等を考
え合わせると、前記した方法、即ち高強度有機合
成繊維織物とフイルム状接着剤との交互積層体に
プリプレグを配したものを加熱加圧する方法が最
も好ましい方法として例示される。 この方法を実施するに当たつて、プリプレグと
しては、好ましくは１層で前記した硬化層の織物
重量の範囲（200〜1000ｇ／m²）を満足する重量
からなる高強度有機合成繊維織物に、常法に従つ
て予め前記の如き熱硬化性樹脂を含浸させたもの
が使用される。このプリプレグは本発明の防護具
用部材に於いて外層部の硬化層を構成するもので
あるが、かゝるプリプレグの使用により、例えば
織物積層物形成後その外層部に熱硬化性樹脂を含
浸、硬化せしめる方法に比し、硬化層内に於ける
樹脂の分布をより均一なものとすることが可能と
なり、また樹脂含浸量の調節も容易となる。 織物接合層の形成に用いるフイルム状接着剤と
しては、前記したポリエチレンフイルム、ポリプ
ロピレンフイルム、低融点共重合ポリエステルフ
イルムなどの熱可塑性樹脂フイルムが最も好適で
あるが、場合によつてはエポキシ樹脂フイルムを
用いてもよい。これらフイルム状接着剤はプリプ
レグの硬化温度よりも低い軟化点ないしは融点を
有するものであることが特に望ましい。 本発明の方法は、例えば適宜の重量からなる高
強度有機合成繊維織物と上記の如きフイルム状接
着剤とを交互に積層しておき、この積層物の上面
もしくは場合によつては上下両面に、プリプレグ
を、一般にそれらの合計の織物重量が3500〜5000
ｇ／m²で、かつプリプレグ（硬化層）の織物重量
が200〜1000ｇ／m²となるような重量比で重ね合
わせ、これを熱プレス機等を用いて加熱加圧し、
プリプレグの硬化とフイルム状接着剤による熱接
着とを行わしめることによつて実施される。加熱
加圧は、プリプレグ（熱硬化性樹脂）の硬化温度
およびフイルム状接着剤の軟化ないしは融解温度
以上の温度にて、通常１〜30Kg／cm²の圧力下に10
〜60分間保持することによつて行われる。 かくして、外層部に織物硬化層を、また内層部
に織物接合層を配してなる本発明の防護具用部材
が得られるが、この防護具用部材を、腹あて、肩
あて、盾等３次曲面を有する形状からなる防護具
に適用する場合には、上記の加熱加圧工程をそれ
ら防護具の金型を用いて行い、外層部と内層部と
を該金型中で一体成型するようにすることが望ま
しい。 本発明の防護具用部材は、上記の方法のほか、
例えば外層部の織物硬化層と内層部の織物接合層
とを別々に製造しておきそれらを適宜の手段によ
り接着一体化する方法、あるいは織物をフイルム
状接着剤等を用いて多層接合積層しておき、その
外層部に熱硬化性樹脂を含浸硬化せしめる方法等
によつても製造することが可能である。唯、前者
の後接着法の場合は、工程が一工程増えるばかり
でなく、３次曲面を有する形状からなる防護具の
成型が厄介となる点で、また後者の後含浸法の場
合は含浸樹脂の分布の均一性等の点でいずれも前
に詳述した方法に及ばない。 （作用） 本発明の防護具用部材は、高強度有機合成繊維
織物の積層物の外層部を熱硬化性樹脂で硬化する
と共に、内層部を接着剤で全面接着して適度の剛
性を有する構造のものとしたことにより、積層物
の一部（外層部）のみの硬化にも拘らず、全体硬
化の場合と同様に貫通抵抗を充分高いレベルに保
持することが可能となつたばかりでなく、銃弾に
対する抵抗性についても、表面の硬化層と内部の
接合層との相乗作用により、その貫通を阻止する
と共に、適度の剛性（可撓性）を有する接合層の
働きによつて被弾エネルギーを分散、吸収し、人
体側への変形量を減ずるとの効果を奏し得たもの
であつて、部分硬化に基づく重量減とも相俟つ
て、こゝに軽量でしかも耐弾性、耐刃性のいずれ
にもすぐれた防護具用部材の提供がはじめて可能
となつたのである。 次に、実施例および比較例を挙げて本発明をさ
らに詳細に説明する。なお、それらに於いて、防
護具用部材の耐弾性および耐刃性の評価は以下の
ようにして行つた。 耐弾性：30cm角の試料を、厚さ20cmの油粘土壁に
垂直に貼り付け、これに、10ｍの距離より38口
径および45口径の拳銃をそれぞれ３発ずつ、か
つ各射撃点が10cm以上離れるように射撃し、そ
の時の銃弾の貫通の程度、および試料背部の粘
土のへこみ深さから耐弾性を評価した。 耐刃性：上記と同様にして油粘土壁に貼り付けた
試料に、日本刀およびアイスピツクを両手で用
いて勢いよく突き刺し、その際刃先が油粘土壁
に達するかどうかで耐刃性を評価した。 製造例 高強度有機合成繊維として、パラ系芳香族ポリ
アミド繊維であるケブラー 〔Du Pont社製〕を
用い、第１表に示す各種の織物を製織した。

【表】 ＊ 以下の各実施例では、各織物をこの
品番で示す。
実施例 １ K735に、不飽和ポリエステル〔商品名ポリマ
ール6288、武田薬品工業(株)製〕、ジアリルフタレ
ートおよびベンゾイルパーオキサイドの100：
15：２（重量比）の混合物を含浸して、樹脂含量
40重量％（織物と樹脂の合計量に対して。以下同
じ）の不飽和ポリエステルプリプレグ（以下、
K735UPという）を調製した。 別に、K735と重量40ｇ／m²のポリエチレンフ
イルム（フイルム状接着剤）とを交互に積層して
K735、８枚とフイルム７枚とからなる積層物を
作成し、その上から前記のK735UPを１枚重ね合
わせ、熱プレスにより、130℃、10Kg／cm²の条件
下に30分間加熱加圧成型して板状の防護具用部材
を得た（本発明例１）。 この防護具用部材について、耐弾性および耐刃
性の評価試験を行い、その結果を第２表に示し
た。 なお、第２表には比較のため、下記の各試料
（比較例１〜５）について同様の評価試験を行つ
た結果を併記した。 比較例 １ ジユラルミン（Ａ−2024−T6）、厚さ2.7mm 比較例 ２ K735、10枚を重ね合わせたもの 比較例 ３ K735UP10枚を重ね合わせ、上記本発明例１と同
様の条件下に熱プレスしたもの。 比較例 ４ K735UP8枚を重ね合わせ、上記本発明例１と同
様の条件下に熱プレスしたもの。 比較例 ５ K735とポリエチレンフイルム（重量40ｇ／m²）
を交互に積層してk735、10枚とフイルム９枚と
からなる積層物を作成し、これを上記の本発明例
１と同様の条件下に熱プレスしたもの。

【表】 (2) ○貫通せず、△一部貫通、×全部貫通
第２表の結果から、本発明の防護具用部材（本
発明例１）が軽量でしかも耐弾性、耐刃性のいず
れにもすぐれるのに対し、従来の防護具用部材
（比較例１〜４）によつては、軽量性、耐弾性お
よび耐刃性のすべてを満足せしめることは困難で
あることが判る。また、比較例５の結果から明ら
かなように、織物接合層のみからなり硬化層を欠
く防護具用部材によつては、本発明同様の効果は
期待し得ない。 実施例 ２ 実施例１の本発明例１に準じて以下の各防護具
用部材を調製した。 (1) プリプレグとしてK735UPに代えて下記のエ
ポキシプリプレグ（K735EP）を用い、加熱加
圧条件を170℃、20Kg／cm²、45分間とするほか
は本発明例１と同様にして防護具用部材を得た
（本発明例２）。 K735EP：K735に、エポキシ樹脂〔エポキシ
当量450のビスフエノールＡ系エポキシ樹脂〕、
硬化剤（ジシアンジアミド）および硬化促進剤
（ベンジルジメチルアミン）の100：3.5：１（重
量比）の混合物を含浸した樹脂含量40重量％の
エポキシプリプレグ。 (2) K735EP（プリプレグ）を、K735とポリエチ
レンフイルムの積層物（但し、積層数はK735
８枚、ポリエチレンフイルム７枚）の表裏両面
にそれぞれ１枚宛重ね合わせるようにするほか
は本発明例２と同様にして防護具用部材を得た
（本発明例３）。 (3) フイルム状接着剤としてポリエチレンフイル
ムに代えてエポキシ樹脂フイルム（重量60ｇ／
cm²）を用いるほかは本発明例２と同様にして防
護具用部材を得た（本発明例４）。 ここに得られた各防護具用部材について、その
性能評価を行つた結果を第３表に示す。

【表】 実施例 ３ 硬化層形成用のプリプレグとして、K735UPに
代えて、下記の２種のプリプレグを、第４表に示
す如く単独でもしくは組み合わせて用いるほかは
実施例１の本発明例１と同様にして、表面硬化層
の重量の異なる３種の防護具用部材を得た。 (a) K289に本発明例１と同様の不飽和ポリエス
テル樹脂を含浸した樹脂含量40重量％の不飽和
ポリエステルプリプレグ（K289UP）。 (b) K328に本発明例１と同様の不飽和ポリエス
テル樹脂を含浸した樹脂含量40重量％の不飽和
ポリエステルプリプレグ（K328UP）。 各防護具用部材について性能評価を行つた結果
を第４表に示す。

【表】 実施例 ４ 実施例２の本発明例２に於いて、内層の
KE735／ポリエチレンフイルム積層物の構成
（KE735とフイルムの積層枚数）を第５表に示す
如くとするほかは、本発明例２と同様にしてそれ
ぞれ防護具用部材を得た。 それらの性能評価結果を第５表に示す。なお、
第５表には本発明例２の結果を再掲した。

【表】 実施例 ５ 表面硬化層形成用のプリプレグとして、K1033
に実施例１と同様の不飽和ポリエステル樹脂を含
浸した樹脂量40重量％の不飽和ポリエステルプリ
プレグ（K1033UP）を、また内層用の織物とし
て同じくK1033を用いるほかは実施例１の本発明
例１と同様にして防護具用部材を調製した（本発
明例10）。 またこの時、内層用の接着剤を第６表の如く
種々変えて、防護具用部材を調製し、それらの性
能を比較した。結果を第６表に示す。

【表】 この結果から、本発明の防護具用部材に於いて
内層部（織物接合層）の織物はその全面で接着さ
れていることが重要であることが判る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 引張り強さが20ｇ／ｄ以上の高強度有機合成
   繊維使いの織物を多層積層した構造からなり、そ
   の表裏両外層部の少なくとも一方の織物は熱硬化
   性樹脂によつて含浸、硬化されており、残余の織
   物は接着剤により相互にかつ実質的にその全面で
   接合されていることを特徴とする防護具用部材。 ２ 積層織物の総重量が3500〜5000ｇ／m²であ
   り、そのうち表裏両外層部の少なくとも一方の
   200〜1000ｇ／m²相当の織物が熱硬化性樹脂によ
   つて含浸、硬化されている特許請求の範囲第１項
   に記載の防護具用部材。 ３ 外層部の硬化部分に於ける熱硬化性樹脂の量
   が、織物と樹脂の合計量に対して30〜60重量％の
   範囲にある特許請求の範囲第１項または第２項に
   記載の防護具用部材。 ４ 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂、不飽和ポリエ
   ステル樹脂、ビニルエステル樹脂もしくはフエノ
   ール樹脂である特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載の防護具用部材。 ５ 織物接合部分に於いて、各織物同志は一層の
   織物重量の５〜15重量％に相当する量の接着剤に
   よつて接合されている特許請求の範囲第１項に記
   載の防護具用部材。 ６ 接着剤が低融点熱可塑性樹脂からなるもので
   ある特許請求の範囲第１項または第５項に記載の
   防護具用部材。 ７ 低融点熱可塑性樹脂がポリエチレンである特
   許請求の範囲第６項に記載の防護具用部材。 ８ 引張り強さ20ｇ／ｄ以上の高強度有機合成繊
   維がパラ系芳香族ポリアミド繊維である特許請求
   の範囲第１項に記載の防護具用部材。 ９ 引張り強さが20ｇ／ｄ以上の高強度有機合成
   繊維使いの織物の複数枚を、フイルム状接着剤を
   介して積層したものの上下のいずれか一方もしく
   は双方に、同じく引張り強さが20ｇ／ｄ以上の高
   強度有機合成繊維使いの織物に熱硬化性樹脂を含
   浸してなるプリプレグを重ね合わせ、これを加熱
   加圧してプリプレグの硬化とフイルム状接着剤に
   よる熱接着とを行わしめることを特徴とする防護
   具用部材の製造方法。