JPH0659701B2

JPH0659701B2 - 耐衝撃性繊維製品

Info

Publication number: JPH0659701B2
Application number: JP61040129A
Authority: JP
Inventors: ギヤリー・アラン・ハーペル; イゴール・パレー; シエルドン・ケイベツシユ; デユサン・シリル・プレヴアーセク
Original assignee: アライド・コ−ポレ−シヨン
Priority date: 1985-02-25
Filing date: 1986-02-25
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPS6392448A; CA1244300A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景防弾チョッキ、カーテン、マット、レインコート及びか
さのような高強力繊維を含有する耐バリスティック製品
(ballistic resistant articles)、すなわち耐衝撃性製
品は公知である。常用される繊維にポリ（フェニレンジ
アミンテレフタルアミド）繊維のようなアラミド（aram
id）繊維、ナイロン繊維、ガラス繊維及び同様の繊維が
ある。チョッキ又はチョッキ部品のような多くの用途に
は、繊維は織物又は編物の形で用いられる。

J.Macromol. Sci.-Chem. A7(1),295〜322ページ（1973
年）のアール・シー・レーブル（R.C.Laible）等による
“ゼ・アプリケーション・オブ・ハイ・モジュラス・フ
ァイバース・ツー・バリスティック・プロテクション
（The Application of High Modulus Fibers to Ballis
tic Protection）”には、繊維材料が高度の耐熱性を持
つことが第４の要件であることが示されている。例え
ば、融点が 255℃のポリアミド物質は同等の引張特性を
持つが、融点が低いポリオレフィン繊維より衝撃上良好
な衝撃特性を持つようである。

NTISアクイジション（NTIS Acquisition）No.ADA127641
（1981年）のジェー・ダブリュー・エス・ヒアール（J.
W.S.Hearle）等の“バリスティック・インパクト・レジ
スタンス・オブ・マルチーレーヤー・テクスタイル・フ
ァブリックス(Ballistic Impact Resistance of Multi-
Layer Textile Fabrics)”は、被覆はケブラー（Kevla
r）29の布帛の衝撃性能を改善しなかったことを開示し
ている。シー・イー・モリス（C.E.Morris）等のコント
ラクト（Contract）No.A93B／189 （1980年）は、ケブ
ラーの布帛にゴムマトリックスを加えるとその衝撃性能
は著しく低下したことを開示している。メッリ・アンド
・テクスティルベリヒテ（Melli and Textilbericht
e）、 6／1981のダブリュー・ステーン（W.Stein）によ
る“コンストラクション・アンド・アクション・オブ・
ブューレット・レジスタント・ベスツ（Construction a
nd Action of Bullet Resistant Vests”は、被覆は耐
衝撃性に全く改善を生まなかったことを開示している。
バリスティック・マテリアルス・アンド・ペネトレーシ
ョン・メカニックス（Ballistic Meterials and Penetr
ation Mechanics）（エルセビア・サインティフィク・
パブリッシング社〔Elsevier Scientific Publishing C
O.〕、（1980年）のアール・シー・レーブル（R.C.Laib
le）の“繊維質防護体(Fibrous Armor)”はその81ペー
ジに、選ばれた被覆を適用してポリプロピレンヤーンの
耐衝撃性をヤーンの応力−歪特性から予測されるレベル
まで上げる試みは不成功であったことを開示している。

発明の要約本発明は耐衝撃性の“軟かい（soft）”防護体（armo
r）として特に有用な改良された柔軟な布帛を提供する
ものである。この布帛は伸切り鎖（extended chain）ポ
リエチレン（ECPE）及び伸切り鎖ポリプロピレン（ECP
P）繊維より成る群から選ばれる高強力の鎖伸長ポリオ
レフィン（ECP）繊維の少なくとも１つのネットワーク
層から構成される。ネットワークの繊維は約6,000psi(4
1,300kPa)以下の引張弾性率（tensile modulus）を有す
る低モジュラスのエラストマー性物質で被覆される。繊
維は少なくとも約 500グラム／デニールの引張弾性率及
び少なくとも約22モジュール(J) ／グラムの破断エネル
ギーを有するものが好ましい。

本発明の布帛は普通の耐衝撃性布帛構造体に比較して重
量の少ない防護材料を用いているのに、ある選ばれた水
準の衝撃防護性を有利に与えることができる。一方では
また、本発明の布帛は、その製品が普通に造られた柔軟
な布帛タイプの外装部品の重量に等しい重量を持つと
き、高い衝撃防護性を与えることができる。

発明の詳しい記述本発明の目的のために、繊維はその長さ寸法が幅及び厚
さの横断寸法よりはるかに大きい細長体である。従っ
て、繊維という用語は単フィラメント、リボン、ストリ
ップ及び規則的断面又は不規則断面を有する同様の細長
体を包含する。

本発明の布帛は伸切り鎖ポリエチレン繊維及び伸切り鎖
ポリプロピレン繊維よる成る群から選ばれる高強力の伸
切り鎖ポリオレフィン（ECP）繊維から構成される少な
くとも１層のネットワークを含む。ネットワークの繊維
は引張弾性率が室温で測定して約6,000psi(41,300kPa)
以下の低モジュラスのエラストマー性物質で被覆されて
いる。

アメリカ特許第4,413,110 号及び同第4,457,985 号は本
発明で用いられる高強力の伸切り鎖繊維について一般的
に議論しており、従ってこれら特許明細書の開示を矛盾
しない範囲で本発明に引用、参照するものとする。

適当なポリエチレン繊維は分子量が少なくとも500,000
、好ましくは少なくとも 100万、更に好ましくは 200
万乃至 500万のものである。このような伸切り鎖ポリエ
チレン（ECPE）繊維はメーフゼン（Meihuzen）等に付与
されたアメリカ特許第4,137,394 号又はカベッシュ（Ka
vesh）等に付与された1982年10月26日発行のアメリカ特
許第4,356,138 号に記載されるような溶液中で生長させ
ることができ、また西ドイツ特許公開公報第3,004,699
号及びイギリス特許第2,051,667 号に記載されるよう
に、そして特に1984年１月20日に出願されたカベッシュ
等のアメリカ特許出願第572,607 号（1982年11月10日に
公刊されたEPA 64,167 号を参照されたい）に記載され
るように溶液からゲル構造体を形成するように紡糸して
得た繊維でもよい。形成技術、延伸率及び延伸温度、並
びに他の条件に応じて様々の性質をそれら繊維に付与す
ることができる。繊維の強力は少なくとも15ｇ／デニー
ルでなければならないが、好ましくは少なくとも20ｇ／
デニール、更に好ましくは少なくとも25ｇ／デニール、
最も好ましくは少なくとも30ｇ／デニールである。同様
に、繊維の引張弾性率はインストロン引張試験機で測定
して少なくとも 300ｇ／デニール、好ましくは少なくと
も 500ｇ／デニール、更に好ましくは少なくとも 1,000
ｇ／デニール、最も好ましくは少なくとも1,500ｇ／デ
ニールである。引張弾性率及び強力についてのこれらの
最も高い値は溶液生長法又はゲル繊維形成法を用いるこ
とによってのみ一般に得ることができる。これら繊維の
多くはそれらを形成した重合体の融点より高い融点を持
つ。かくして、例えば分子量500,000 、 100万及び200
万の超高分子量ポリエチレンは一般に大部分138 ℃の融
点を持つ。これらの物質から造った高度に配向したポリ
エチレン繊維は上記よりり７〜13℃高い融点を持つ。か
くして、融点におけるわずかの上昇は繊維の結晶の完全
性を反映するものである。それにもかゝわらずこれら繊
維の融点は依然としてナイロンより実質的に低く、従っ
てこれら繊維の耐衝撃性製品に対する有効さは温度抵抗
性を衝撃性材料を選択する際の臨界的因子として示す前
記引用のいろいろな教示には反するものである。

同様に、分子量が少なくとも750,000 、好ましくは少な
くとも 100万、更に好ましくは少なくとも 200万の高度
に配向した伸切り鎖ポリプロピレン（ECPP）繊維も用い
ることができる。このような超高分子量ポリプロピレン
は上記引用の色々な文献に規定される技術、特に1981年
４月30日に出願され、かつ普通に譲渡されたアメリカ特
許出願第259,266 号及びその一部継続出願（両者共カベ
ッシュ等による）の技術でかなりよく配向した繊維に形
成することができる。ポリプロピレンはポリエチレンよ
りはるかに低結晶性の物質であって、かつペンダントメ
チル基を含むから、ポリプロピレンにより達成され得る
強力値は一般にポリエチレンについての対応する値より
実質的に低い。従って、適当な強力は少なくとも８ｇ／
デニールで、好ましくは少なくとも11ｇ／デニールであ
る。ポリプロピレンについての引張弾性率は少なくとも
160 ｇ／デニール、好ましくは少なくとも 200ｇ／デニ
ールである。ポリプロピレンの融点は、ポリプロピレン
繊維が好ましくは少なくとも 168℃、更に好ましくは少
なくとも 170℃の主融点を持つように、配向処理で一般
に数度上昇せしめられる。上記パラメーターの特に好ま
しい範囲で最終製品に改良された性能を有利に得ること
ができる。

この布帛製品の改良された耐衝撃性のために、ECP 繊維
は好ましくは少なくとも約 500ｇ／デニール、更に好ま
しくは少なくとも約 1,000ｇ／デニール、最も好ましく
は少なくとも約 1,300ｇ／デニールの引張弾性率を有す
るのが好ましい。更に、ECP は、好ましくは少なくとも
約22Ｊ／ｇ、更に好ましくは少なくとも約50Ｊ／ｇ、最
も好ましくは少なくとも55Ｊ／ｇの破断エネルギーを有
する。

本明細書で用いられているポリエチレン及びポリプロピ
レンという用語は少割合の鎖分枝又は主鎖の炭素原子 1
00個当りの改質用単位が５個を越えない量の共単量体を
含有していることができ、また約25wt％以下の１種又は
それ以上の高分子添加剤、例えばアルケン−１−ポリマ
ー、特に低密度のポリエチレン、ポリプロピレン若しく
はポリブチレン、主単量体としてモノ−オレフィンを含
有する共重合体、酸化ポリオレフィン、グラフトポリオ
レフィン共重合体及びポリオキシメチレン類、あるいは
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を混
合、含有していることもできる主として線状のポリエチ
ンレン及びポリプロピレンを意味する。

本発明の布帛において、繊維のネットワークは色々な組
織を取ることができる。例えば、複数の繊維を一緒にま
とめて加撚ヤーン又は無撚りのヤーンに形成することが
できる。これらの繊維又はヤーンはフェルト、編物又は
織物（平織、ナナコ織、朱子及びクロウ〔crow〕感のあ
る織組織のもの等）としてのネットワークに形成するこ
とができ、あるいは様々の常用技法でネットワークに形
成することができる。例えば、繊維は常法で織物又は不
織布に形成してもよい。

本発明の好ましい態様は多層の被覆繊維ネットワークを
含む。これらの層は、それぞれ個々に繊維布帛の高い柔
軟特性を保持し、かつ相互に分離したまゝとなってい
る。この多層製品は重ね織り又は重ね合せ布帛（plied
fabric）の柔軟性を示し、ハーペル（Harpell）等の出
願中のアメリカ特許出願第691,048 号に記載される、
“耐衝撃性複合製品(Ballistic Resistant Composite A
rticle)”と名付けられた複合構造体とは簡単に区別さ
れる。本発明により造られた多層布帛から成るチョッキ
及び他の被覆製品は優れた衝撃防護性と併せて良好な柔
軟性と快適さを持つ。

本発明の耐衝撃性布帛構造体の柔軟性は次のテストによ
って証明される：総面密度が２kg／ｍ^２の多層布帛層か
ら構成される30cm平方の布帛試料を１側縁に沿って水平
にクランプで止めるとき、それは反対側の縁がクランプ
側のレベルより下方少なくとも21cmにあるようにたれ下
がる。

多層布帛はこれを一緒に縫い合せて、例えば多数回の衝
撃性衝突に抗する如き所望レベルの衝撃防護性を得るこ
とができる。しかし、縫い合せは布帛の柔軟性を低下さ
せることがある。

繊維又はヤーンはエラストマー被覆剤より成る低モジュ
ラスのエラストマー性物質で被覆される。この物質はネ
ットワークの耐衝撃性を実質的に高める。エラストマー
性物質は約23℃で測定して約6,000psi(41,300kPa) 以下
の引張弾性率を有する。好ましくは、エラストマー性物
質の引張弾性率は約5,000psi(34,500kPa) 以下、更に好
ましくは1,000psi(6,900kPa)以下であり、そして最も好
ましくは約500psi(3,450kPa)以下であって、更に改良さ
れた性能を与える。エラストマー性物質のエラストマー
のガラス転移温度（Tg）（その物質の延性及び弾性の急
激な降下によって証明される）は約０℃以下である。好
ましくは、エラストマーのTgは約−40℃以下であり、更
に好ましくは約−50℃以下である。エラストマーはまた
少なくとも約50％の破断伸度（約23℃で測定）を持つ。
好ましくは、破断伸度は少なくとも約 100％であり、そ
して更に好ましくは約 300％であって、改良された性能
を与える。

被覆された繊維は（末被覆繊維と同じ方法で）織物、不
織布又は編物に配置することができる。布帛層は平行な
列にして配置してもよいし、及び／又は多層布帛製品に
組み込んでもよい。更に、繊維は、単独又は被覆剤と共
に用いられるが、これを常法で巻き、又は接続すること
ができる。

被覆繊維上の被覆剤の割合は被覆用材料がそれ自身耐衝
撃性を持つ（一般にこのケースはない）かどうかに依存
して、及び布帛に所望される剛性、形状、耐熱性、耐摩
耗性、耐炎性及び他の性質に依存して比較的少量（例え
ば、繊維に対して 0.1重量％）から比較的多量（例えば
繊維に対して60重量％）まで変えることができる。一般
に、被覆繊維を含有する本発明の耐衝撃性布帛は、耐衝
撃性はほとんど全て繊維に帰し得るから、相対的に少被
覆剤割合（例えば、繊維に対して 0.1〜30重量％）を有
するべきである。それにも係わらず、より高被覆剤含量
の被覆された布帛も用いることができる。

被覆剤は色々なやり方で繊維に施すことができる。１つ
の方法は被覆用物質の純粋な樹脂を液体、粘着性固体又
は懸濁粒子、あるいは流動床のいずれかとして繊維に適
用することである。別法として被覆剤は適用温度におい
て繊維の性質に悪影響を及ぼさない適当な溶媒の溶液又
はエマルジョンとして適用することができる。被覆用重
合体を溶解又は分散することができるいかなる液体も用
いることができるが、好ましい溶媒群としては水、パラ
フィン油、芳香族溶媒又は炭化水素系溶媒がある。特定
の溶媒を例示すると、パラフィン油、キシレン、トルエ
ン及びオクタンがある。被覆用重合体を溶媒に溶解又は
分散するのに用いられる方法は同様のエラストマー性物
質を様々の支持体に被覆するために常用されるものであ
る。

高モジュラスの前駆体（ゲル繊維）の高温延伸操作前の
繊維からその溶剤を除去する前又は後での被覆を含め
て、繊維に被覆剤を適用する他の技術も用いることがで
きる。繊維は次に昇温下で延伸して被覆繊維を製造する
ことができる。ゲル繊維は所望の被覆を得る条件下で適
当な被覆用重合体の溶液（溶剤はパラフィン油、芳香族
系又は脂肪族系溶剤）に通することができる。ゲル繊維
中の高分子量ポリエチレンの結晶化は繊維が冷却溶液に
入る前に起こしてもよいし、あるいは起こさなくてもよ
い。別法として、繊維は適当な重合体粉末の流動床に押
し出してもよい。

繊維が延伸操作又は他の処理工程、例えば溶媒交換、乾
燥又は同様の処理の後だけにその最終の性質を達成する
ような場合は、被覆剤は前駆物質に適用するものとす
る。この態様において、繊維についての所望のそして好
ましい強力、モジュラス及び他の性質は被覆された繊維
前駆体に用いられるものに相当するやり方で繊維前駆体
について前記処理工程を続けることによって判定される
べきである。かくして、例えば、被覆剤がカベッシュ等
のアメリカ特許出願第572,607 号に記載されるキセロゲ
ル繊維に適用され、被覆されたキセロゲル繊維が次に規
定された温度と延伸率の条件下で延伸される場合、その
とき繊維の適用可能の強力値及びモジュラス値は同様に
延伸された末被覆キセロゲル繊維について測定される。

好ましい被覆法はネットワーク層を形成し、次いで低モ
ジュラスのエラストマー性被覆用物質を含有する溶液の
浴にその層を浸漬することである。溶剤を蒸発させる
と、エラストマー性物質で被覆された繊維ネットワーク
が得られる。浸漬操作は所望量のエラストマー性物質の
被覆をネットワークの繊維に適用するのに必要される通
り数回繰り返すことができる。

本発明においては、広範囲のエラストマー性物質及び処
方物が用いることができる。本発明のエラストマー性物
質は適度に低いモジュラスを持つというのが本質的な要
件である。このエラストマー性物質について適当なエラ
ストマーの代表例はエンサイクロペディア・オブ・ポリ
マー・サイエンス（Encyclopedia of Polymer Scienc
e）、第５巻の“エラストマース−シンセティック（Ela
stomers-Synthetic）”の章（ジョン・ワイリー・アン
ド・サンズ社〔John Wiley & Sons Inc.〕、1964年）に
要約される構造、性質、処方を持つもので、その章には
それらと共に架橋操作も示されている。例えば、次のエ
ラストマーがどれでも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−プロピレ
ン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合
体、ポリスルヒド重合体、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、ポリクロロプレン、ジ
オクチルフタレート又はこの技術分野で周知の他の可塑
剤を用いて過疎化されたポリ塩化ビニル、ブタジエン−
アクリロニトリルエラストマー、ポリ（イソブチレン−
コーイソプレン）、ポリアクリレート、ポリエチレン、
ポリエーテル、フルオロエラストマー、シリコーンエラ
ストマー、熱可塑性エラストマー、エチレンの共重合
体。

特に有用なエラストマーは共役ジエンとビニル芳香族単
量体のブロック共重合体である。ブタジエンとイソプレ
ンが好ましい共役ジエンエラストマーである。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
共役芳香族単量体である。ポリイソプレンを結合して含
むブロック共重合体はこれを水素化して飽和炭化水素の
エラストマーセグメントを有する熱可塑性エラストマー
を製造することができる。これらの重合体はＡ−Ｂ−Ａ
タイプの単なるトリーブロック共重合体、（AB）_ｎ，
（ｎ′＝１〜10）タイプのマルチブロック共重合体又は
Ｒ−（BA）_ｘ，（ｘ′＝３〜150）タイプのラジアル配
置（radial configuration）の共重合体であることがで
きる。こゝで、Ａはポリビニル芳香族単量体からのブロ
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。これら重合体の多くはシェル・ケミカル社(S
hell Chemical Co.)によって商業生産されており、かつ
ザ・ブレティン“クラトン・サーモプラスチック・ラバ
ー”(the bulletin “Kraton Thermoplastic Rubbe
r“)、SC-68-81に記載されている。

低モジュラスのエラストマー性物質は少なくとも１種の
上記エラストマーから本質的に成るものが最も好まし
い。この低モジュラスのエラストマー性物質はまた充填
剤、例えばカーボンブラック、シリカ等を含んでいるこ
とができ、かつ油で増量し、また硫黄、過酸化物、金属
酸化物又は放射線硬化系で、ゴムの技術者には周知の方
法を用いて加硫することができる。色々なエラストマー
性物質のブレンドも用いることができ、また１種又はそ
れ以上のエラストマー物質を１種又はそれ以上の熱可塑
性プラスチック物質と混合してもよい。高密度ポリエチ
レン、低密度ポリエチンレン、及び線状の低密度ポリエ
チレンを架橋して単独又はブレンドとして、適切な性質
を持つ被覆用マトリックス物質を得ることができる。ど
の例でも、被覆剤のモジュラスは約6,000psi(41,300kP
a)を越えてはならない。好ましくはモジュラスは約5,00
0psi(34,500kPa) 以下、更に好ましくは1,000psi(6,900
kPa)以下、最も好ましくは500psi(3,450kPa)以下であ
る。

被覆ヤーンは一群の繊維を低モジュラスのエラストマー
性物質の溶液に通して引き取って個々の繊維の各々を実
質的に被覆し、次いで溶剤を蒸発させることによって製
造することができる。このヤーンは次に被覆された布帛
とするために用いることができ、この布帛は順次所望の
多層布帛構造体を形成するために用いることができる。

多層布帛製品は色々な形態で構成、配置することができ
る。従って、そのような多層布帛製品の構造を一義的に
規定することはできないが、それは繊維の形状、その配
置状態で規定するのが便利である。ただし、本発明のこ
のような多層布帛構造体にはその層間領域にマトリック
ス物質は、それがエラストマー性であるにせよ、そうで
ないにせよ、実質的に存在しないことに留意されたい。
１つのこのような適当な配置例は複数の層を配置して成
ることで、各層はシート様形態に配置された被覆繊維か
ら構成され、かつそのような布帛の連続する層が前の層
に対して回転させられているものである。このような多
層布帛構造体の例は、第二層、第三層、第四層及び第五
層が第一層に体して＋45゜，−45゜，90゜及び０゜回転
させられている木目の細かい層状化構造体である。ただ
し、各回転角度は必ずしもそのオーダーである必要はな
い。他の例として、交互の布帛層を互いに関して90゜回
転させた多層布帛がある。

各種形態の本発明の布帛において、繊維のネットワーク
は布帛層の全容量に対して色々な割合を占める。好まし
くは、しかしながら、繊維ネットワークは布帛層に対し
て少なくとも約50容量％、更に好ましくは少なくとも約
70容量％、最も好ましくは少なくとも約90容量％を占め
る。同様に、布帛層中の低モジュラスエラストマーの容
量パーセントは好ましくは約15Vol ％以下、更に好まし
くは約10Vol ％以下、最も好ましくは約５Vol ％以下で
ある。

ストリップ又はリボン（アスペクト比、すなわち幅対厚
の比が少なくとも約５の繊維）から構成される被覆され
た布帛が耐衝撃性製品を製造するとき他の形態の繊維又
はヤーンより更に効果的であることが発見された。本発
明の特定の態様において、ストリップのアスペクト比は
少なくとも50、好ましくは少なくとも100 、更に好まし
くは改良された性能に対して少なくとも150 である。驚
くべきことに、ECPEのストリップ材料がたとえ同デニー
ルであるがほゞ円形の断面を持つECPEのヤーン材料より
かなり低い引張特性を有していたとしても、ECPEストリ
ップから造った被覆布帛の耐衝撃性はECPEヤーンから造
った被覆布帛の耐衝撃性よりかなり高かった。

衝撃性複合材料についてのほとんどの選別研究では、特
定の重量（19グレーン）、硬度及び寸法の、．22キャリ
バー（caliber）の非変形性スチール・フラグメント〔M
il -Spec.MIL-P-46593A( ORD)〕が用いられる。重さ40
グレーンの、．22キャリバーの鉛弾丸（bullets）を用
いて限られた研究を行った。ある構造体の防護力は普通
発射体の50％が止まる衝撃速度を示すことによって表わ
され、Ｖ₅₀値と示される。

通常、柔軟な布帛、すなわち“軟かい”防護体は多層構
造体である。多層布帛製品の比重量は面密度（areal de
nsity : AD）で表わすことができる。この面密度は多層
構造体の単位面積当りの重量に相当する。

色々なＶ₅₀値と色々な面密度を有する構造体を比較する
ために、次の実施例は布帛の面密度（kg／ｍ^２）(b) に
対するＶ₅₀速度における発射体の運動エネルギー（ジュ
ール）(a) の比を説明している。この比は比エネルギー
吸収率（Specific Energy Absorption : SEA)と示され
る。

次の実施例は本発明を更に完全に理解できるようにする
ために与えられるものである。本発明の原理を例証する
ためにこゝに示される特定の技術、条件、材料、割合及
びデーターは単なる例示であって、本発明の範囲を限定
するものと解すべきではない。

実施例Ｆ−１経緯両方向に70本／インチ（28／cm）のヤーンを有する
低面密度0.1354 kg／ｍ^２）の平織生地を低分子量ポリ
ビニルアルコールでサイジングされた無撚りのヤーンか
らクロンプトン・アンド・ノーレス・ボックス織機（Co
mpton and Knowles box loom）で作った。織成後、熱水
（60〜72℃）中で洗浄してサイズ剤を除去した。織物作
成に用いたヤーンはフィラメント数19本、ヤーンデニー
ル 203den 、モジュラス1304ｇ／デニール、強力28.4ｇ
／デニール、伸度 3.1％及び破断エネルギー47Ｊ／ｇで
あった。多層織物の標的試料Ｆ−１は13層の織物から成
り、総面密度（AD） 1.76 kg／cm^２であった。ヤーンの
全引張特性をタイヤコード用バレルクランプ、ゲージ長
10インチ(25.4 cm)及びクロスヘッド速度10インチ／分
(25.4 cm)を用いてインストロン試験機（Instron teste
r）で測定した。

実施例Ｆ−２フィラメント数 118本、約1200デニールのより高デニー
ルのヤーン（モジュラス1250ｇ／デニール強力30ｇ／デ
ニール及び破断エネルギー60Ｊ／ｇ）（SY−１と表示す
る）を用いて面密度約 0.3kg／ｍ^２及びヤーン数28本／
インチ（11本／cm）の平織生地を織ったことを除いて生
地Ｆ−１の織成に用いたものと同様の方法で織物を織っ
た。この織物６層を集成して衝撃標的試料Ｆ−２を調製
した。

実施例Ｆ−３ヤーン（SY- 1）から34本／インチ（13.4本／cm）の２
×２バスケット織生地を織った。ヤーンは撚りが約１個
／インチで、サイジングせずに織成された。織物の面密
度は 0.434kg／ｍ^２で、標的試料Ｆ−３はこの織物12層
から構成され、面密度5.21kg／ｍ^２であった。

実施例Ｆ−４この実施例の織物は、使用ヤーンが次の性質、すなわち
270デニール、 118フィラメント、モジュラス 700ｇ／
デニール、強力20ｇ／デニール及び破断エネルギー52Ｊ
／ｇを有していた点を除いて実施例Ｆ−１と同一の方法
で作成した。織物の面密度は 0.1722 kg／ｍ^２であっ
た。標的試料Ｆ−４はこの織物11層から成っていた。

実施例Ｆ−５ヤーンSY−１を用いて次の方法で高デニール、無捲縮の
生地を作成した。４本のヤーンを合糸して約6000デニー
ルの単糸ヤーンを作り、このヤーンを用いて経緯両方向
の素糸本数が28本／インチの無捲縮生地を作成した。ヤ
ーンSY−１はヤーンデニールが1200で、多層構造に編む
のに用いた。生地の面密度は 0.705kg／ｍ^２であった。
衝撃標的試料Ｆ−５はこの生地７層から成っていた。

実施例Ｆ−６（ケブラー29）ケブラー29の衝撃性生地〔クラーク・シュウェベレ社
（Clark Schwebel）製〕の、１フィート平方の試料片８
枚を集成して面密度 2.32kg／ｍ^２の標的試料Ｆ−６を
作った。この生地はスタイル713 と表示されるもので、
経緯両方向の素糸数が1000デニールの無撚りヤーン31本
／インチから成る平織生地であった。

実施例Ｆ−７この試料は、全面密度が 1.74kg／ｍ^２の標的試料Ｆ−
７を作るのに６層のケブラー29を用いた点を除いて試料
Ｆ−６と実質的に同一であった。

実施例ＦＢ−１．22キャリバーのフラグメント（fragmens）の衝撃結果多層生地から成る１フィート平方(30.5 cm)の標的生地
を．22キャリバーのフラグメントに対して試験してＶ₅₀
値を得た。生地の性質は第１Ａ表に示す。また衝撃結果
は第１Ｂ表に示す。

試料Ｆ−１が最良の衝撃結果を与えた。この結果は高モ
ジュラスのヤーンと低デニールヤーンから成る木目の細
かい織物との組み合せが特に有利であることを示唆して
いる。

実施例ＦＢ−２．22キャリバーの鉛弾丸（lead bullets）に対する衝撃
結果．22キャリバーの鉛弾丸の衝撃速度（striking velocit
y）と射出速度（exit velocity）を記録した。生地の性
質は第２Ａ表に、衝撃結果は第２Ｂ表に示す。

実施例Ｆ−１とＦ−４の衝撃結果の比較は、低デニール
のヤーンから成る木目の細かい編物に織ると、．22キャ
リバーの弾丸に対する衝撃防護性についてより高モジュ
ラスのヤーンが極めて優れていることを示している。こ
れらのデーターはまたＦ−１の織物が現在の使われてい
るケブラーの衝撃布帛より優れていることを示してい
る。

実施例Ｃ−１実施例Ｆ−１に記載の標的試料の個々の織物層を．22キ
ャリバーのフラグメント及び．22キャリバーの弾丸の両
者に対する衝撃試験後、クラトン（Kraton）Ｄ1107のト
ルエン溶液（50ｇ／）に一夜浸漬して置いた。クラト
ンＤ1107はシェル・ケミカル社（Shell Chemical Compa
ny）の製品で、約14重量％のスチレンを含み、引張弾性
率が約200psi（23℃で測定）で、Tgが約−60℃であるポ
リスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンのトリブロ
ック共重合体である。織物層を溶液から取り出し、ヒュ
ーム・フードに吊り下げて溶剤を蒸発させた。標的試料
Ｃ−１は６wt％のエラストマーを含有し、更に衝撃試験
を行うために13層の織物層と再集成した。

実施例Ｃ−２Ａ及びＣ−２Ｂ実施例Ｆ−２に記載のタイプの、１フィート平方の織物
６層を一緒に集成した。これをＣ−２Ａと表示する。

実施例Ｃ−２Ａの織物層と同一の６層の織物をクラトン
Ｇ1650のトルエン溶液（35ｇ／）に３日間浸漬し、次
いでヒューム・フードに吊り下げて溶剤を蒸発させた。
クラトンＧ1650はシェル・ケミカル社製のトリブロック
熱可塑性エラストマーで、ポリスチレン−ポリエチレン
ブチレン−ポリスチレンの構造を有し、29wt％のスチレ
ンを含有している。その引張弾性率は約2000psi （23℃
で測定）で、そのTgは約−60℃である。そのパネル層は
それぞれ面密度 1.9kg／ｍ^２で、１wt％のゴムを含有し
ていた。これらの層を衝撃試験用に一緒に集成した。こ
れを試料Ｃ−２Ｂと表示する。

実施例Ｃ４−Ｃ10 この系列の各標的試料は同一織物の１フィート平方の層
６枚から成り、その織物は実施例Ｆ−２に記載のように
して作った。これら標的試料の繊維面密度は1.90kg／ｍ
^２であった。

試料Ｃ−４は末処理の織物から成っていた。

試料Ｃ−５は 5.7wt％のクラトンＧ1650で被覆した織物
から成っていた。織物層はクラトン1650のトルエン溶液
（65ｇ／）に浸漬し、次いで溶剤を蒸発させた後集成
した。

試料Ｃ−６は、試料を浸漬、乾燥後、再浸漬して11.0wt
％の被覆剤を有する標的試料を得た点を除いて試料Ｃ−
５と同様の方法で作成した。

試料Ｃ−７は、10.8wt％の被覆剤を有する標的試料とす
るために四角の織物をクラトンＤ1107／ジクロロメンタ
ンの３種の溶液に順次浸漬することによって作成した。
織物層は連続する被覆操作と操作の間で乾燥された。ク
ラトンＤ1107熱可塑性プラスチック物質である低モジュ
ラスエラストマーの３種の被覆溶液中の濃度はその順序
に15ｇ／，75ｇ／及び15ｇ／であった。

試料Ｃ−８は織物の層をコロイダルシリカの溶液に浸漬
することによって作成した。コロイダルシリカ溶液は、
平均粒径12μｍ、表面積 230ｍ^２／ｇのシリカを30wt％
含有する水性コロイダルシリカ分散液であるデュポン社
（Dupont Corporation）の製品ルドックス(Ludox)AM１
容量部に３容量部の脱イオン水を加えることによって調
製したものである。

試料Ｃ−９は、エナージー・サイエンセス社（Energy S
ciences Corporation）製のエレクトラカーテン装置（E
lectracurtain apparatus）を用いて窒素ふん囲気下で
１Mradまで照射した電子線照射織物から作成した。四角
の織物は等容量の脱イオン水で希釈したルドックスAM溶
液に浸漬した。

試料Ｃ−10は、織物を２Mradまで照射し、続いて末希釈
のルドックスAMに浸漬した点を除いて実施例Ｃ−９と同
様の方法で作成した。この照射レベルはヤーンの引張特
性に有意の影響を及ぼさなかった。

実施例Ｃ−11 モジュラスが 865ｇ／デニールであり、破断エネルギー
が46Ｊ／ｇである幅0.64cmのポリエチレンのリボンから
平織のリボン織物を作成した。１フィート平方(30.5 c
m)の織物のパネル（層）（複数）をクラトンＤ1107のジ
クロロメタン溶液（10ｇ／）に24時間浸漬し、次いで
取り出し、そして乾燥した。全リボン面密度1.99kg／ｍ
^２及びゴム被覆剤６wt％の37枚のパネルを衝撃試験用の
多層標的試料Ｃ−11に集成した。

実施例ＣＢ−１下記に示すように、損傷を受けた標的試料（damaged ta
rget）Ｃ−１はそれに発射された．22キャリバーの弾丸
を全て止めた。これらの結果は織物をゴム被覆する前の
同じ織物について得た結果よりも優れており、またケブ
ラー衝撃性織物（実施例ＦＢ−２）よりはるかに優れて
いた（実施例ＦＢ−２参照）。

この織物は非常に損傷を受けたけれども、．22キャリバ
ーのフラグメントは標的試料に1381フィート／秒の衝撃
速度（impacting velocity）で発射され、停止した。こ
れはSEA 55.5Jm^２／kgに相当する。この結果は、低モジ
ュラスゴムの被覆はまた．22キャリバーのフラグメント
に対する衝撃抵抗性を改良することを示している。末被
覆織物（実施例Ｆ−１）のＶ₅₀値は1318フィート／秒
で、これはSEA 50.5Jm^２／kgに相当する。実施例Ｆ−１
についての最も高い部分貫通速度は1333フィート／秒
で、これはSEA 51.7Jm^２／kgに相当する。

実施例ＣＢ−２標的試料Ｃ−２Ａ及びＣ−２Ｂにフェルトペンで印を付
けて６インチ×12インチの２つの長方形に区分した。各
標的試料についてＶ₅₀値を２つの長方形のうちの１つだ
け（標的試料の1/2）を用いて．22キャリバーのフラグ
メントに対して求めた。各標的試料を水に10分間浸漬
し、次いで３分間吊り下げ、その後末損傷長方形を用い
てＶ₅₀値を測定した。以下に示すデーターは、少量のゴ
ム被覆剤が織物標的試料を湿潤するときその衝撃性能に
有利な効果を及ぼすことをはっきり示している。

実施例ＣＢ−３ 28×28の平織、被覆織物を用いての衝撃性の研究繊維の面密度が1.90kg／ｍ^２の６層の織物標的試料に対
する．22キャリバーのフラグメントを用いての衝撃試験
は、エラストマー性被覆剤は衝撃性能を改善するが、シ
リカ被覆剤は有効でないことを示した。

実施例ＣＢ−４試料Ｃ−11を衝撃試験すると、．22キャリバーのフラグ
メントに対して測定したＶ₅₀値が1156フィート／秒であ
ることが示された。これは34.4Jm^２／kgのSEA 値に相当
する。この標的試料は、リボンの応力−歪特性がこの研
究で用いたECPEヤーンのほとんどの同特性より劣ってい
たにも係わらず良好な衝撃性を示した。

実施例Ｃ−11については．22キャリバーの弾丸に対して
1170フィート／秒のＶ₅₀値が得られたが、これに対して
試料Ｃ−５，Ｃ−６及びＣ−７は約1150フィート／秒の
衝撃速度を有する弾丸をして標的試料を通過させ、 250
フィート／秒の速度損をもたらした。これは、リボンの
織物が．22キャリバーの鉛弾丸に対して特に有効である
ことを示している。

以上、本発明を十分に詳しく説明したが、これらの細部
は厳密に固守する必要はなく、当業者に色々の変更、改
変を示唆していること、そしてこれらも全て特許請求の
範囲に規定される本発明の範囲内に入るということが分
かるだろう。

フロントページの続き (72)発明者シエルドン・ケイベツシユアメリカ合衆国ニユージヤージー州07981, ホイツパニー，ノース・ポンド・ロード 16 (72)発明者デユサン・シリル・プレヴアーセクアメリカ合衆国ニユージヤージー州07960, モーリスタウン，ハーウイツチ・ロード 21 (56)参考文献特開昭58−180635（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）伸切り鎖ポリエチレン繊維及び伸切
り鎖ポリプロピレン繊維の群から選ばれる繊維から成る
少なくとも１層のネットワーク及び（ｂ）前記繊維を実
質的に被覆する引張弾性率（２３℃で測定）が６，００
０ｐｓｉ（４１，３００ｋＰａ）以下の低モジュラスの
エラストマー性物質から成ることを特徴とする製品。
【請求項２】前記繊維が少なくとも１，０００ｇ／デニ
ールの引張弾性率及び少なくとも５０Ｊ／ｇの破断エネ
ルギーを有している、特許請求の範囲第１項に記載の製
品。
【請求項３】前記エラストマー性物質が０℃以下のガラ
ス転移温度を有するエラストマーから成る、特許請求の
範囲第１項に記載の製品。
【請求項４】前記エラストマー性物質が１，０００ｐｓ
ｉ（６，９００ｋＰａ）以下の引張弾性率を有する、特
許請求の範囲第１項に記載の製品。
【請求項５】前記繊維が少なくとも５００，０００の重
量平均分子量及び少なくとも１５ｇ／デニールの強力を
有する伸切り鎖ポリエチレン繊維である、特許請求の範
囲第１項に記載の製品。
【請求項６】前記層が、ある選ばれた層における繊維の
整列方向が他の層の繊維整列方向に対して回転されてい
る配置を取っている、特許請求の範囲第５項に記載の製
品。
【請求項７】前記エラストマー性物質が前記の各被覆繊
維ネットワークの１０容量％以下を占めている、特許請
求の範囲第１項に記載の製品。
【請求項８】前記繊維ネットワークが高分子量の伸切り
鎖ポリエチレンのストリップから構成されている、特許
請求の範囲第１項に記載の製品。
【請求項９】前記被覆が前記被覆繊維ネットワークの
０．１重量％乃至３０重量％（対繊維）を占めている、
特許請求の範囲第１項に記載の製品。
【請求項１０】前記繊維のアスペクト比が少なくとも
５：１である、特許請求の範囲第１項に記載の製品。
【請求項１１】前記繊維が前記被覆繊維ネットワークの
少なくとも７０容量％を占めている、特許請求の範囲第
１項に記載の製品。
【請求項１２】引張弾性率（２３℃で測定）が６，００
０ｐｓｉ（４１，３００ｋＰａ）以下のエラストマー性
物質で被覆された、少なくとも５００，０００の重量平
均分子量、少なくとも２００ｇ／デニールの弾性率及び
少なくとも１０ｇ／デニールの強力を有することを特徴
とする、重合体から成る繊維。
【請求項１３】前記被覆が前記繊維に対して０．１〜６
０重量％である、特許請求の範囲第１２項に記載の繊
維。
【請求項１４】前記繊維が少なくとも５：１のアスペク
ト比を有している、特許請求の範囲第１２項に記載の繊
維。
【請求項１５】前記重合体がポリエチレン繊維及びポリ
プロピレン繊維の群から選ばれる、特許請求の範囲第１
２項に記載の繊維。
【請求項１６】前記エラストマー性物質が本質的にエラ
ストマーから成る、特許請求の範囲第１５項に記載の繊
維。