JPH07504859A - 貫通および爆風耐久性の複合材および物品 - 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】 本発明は複合材料およびその複合材より製造された物品に関する。さらに詳しく は、本発明は改善された爆風および貫通防護性を有する複合材および物品に関す る。

２、従来の技術 高強度繊維を含有する防弾チョッキ、ヘルメット、ヘリコプタ−およびその他の 軍用装備用構造部材、乗用車パネル、ブリーフケース、レインコートおよび傘な どの防弾性物品は公知である。そのような物品の例は次の米国特許明細書に記載 されている：第４，６２３，５７４号；第４，７４８．０６４号：第４，４１３ ．１１０号；第４，７３７．４０２号；第４．６１３，５３５号；第４．６５０ ．７１０号；第４，７３７，４０２号；第４．９１６．０００号；第４，４０３ ．０１２号：第４．４５７，９８５号：第４．７３７．４０１号；第４，５４３ ．２８６号：第４．５１４３．３９２号；および第４，５０１．８５６号。

発明の要約 本発明はスレッド（ｔｈｒｅａｔ）による貫通に抵抗性を示す複合材を提供する ものである。ここで、この複合材は少くとも二つの層を含んでなり、それら層の 少くとも一層はスレッドに曝される複合材の衝撃側に置かれた金属、金属／セラ ミック複合材料またはそれらの組合せからなる層（“金属層”）であり、そして それら層の少くとも一層は金属層の非衝撃側に置かれた、重合体マトリックス中 に網状組織の繊維を含んでなる繊維層であり、金属層と繊維層の相対重量パーセ ントは、直径に対する長さの比（Ｌ／Ｄ）が大きいスレッドおよび／または量比 が小さいスレッドに対する複合材の任意の入射角での貫通抵抗性が混合則から期 待されるそれら層の加成性効果より大きくなるように選ばれている。本発明のも う一つの態様は、例えばヘルメットのように、全部または一部が本発明の複合材 から構成されている物体を含んでなる製造物品に関する。また、本発明の他の態 様は、表面に一つまたはそれ以上の剛い平面状の“貫通抵抗性の“物体が固着さ れている少くとも一つの基材層を含んでなるタイプの改善された貫通抵抗性複合 材にして、少くとも二つの層を含んでなる物体であって、それら層の少（とも一 層はその層の衝撃側に置かれた金属、金属／セラミック複合材またはそれらの組 合せからなる層であり、それら層の少くとも一層は重合体マトリックス中に網状 組織の繊維を含んでなる繊維層であり、そして金属層と繊維層の相対重量パーセ ントが、Ｌ／Ｄが大きいおよび／または小さいスレッドに対する、前記物体の任 意の入射角での貫通抵抗性が混合則から期待されるそれら層の加成性効果より大 きくなるように選ばれているその物体からなることを改善点とする前記複合材お よびそれより製造された物品に関する。

本発明から幾つかの利点が得られる。例えば、本発明の複合材および物品は金属 層または繊維層から構成されている面状体だけから構成されているところの同じ 面密度の複合材および物品より高度の貫通抵抗性を提供する。本明細書で用いら れる物品の“貫通抵抗性”とは、例えば銃弾、アイスピック、散弾若しくは破砕 片、または爆発の爆風若しくは同様の衝撃のような所定のスレッドによる貫通に 対する抵抗性のことである。この貫通抵抗性はスレッドの７番・値におけるその スレッドの運動のエネルギーをその複合材の面密度で割った値である総比エネル ギー吸収率（ＳＥＡＴ）で表され、この５ＥＡＴ値が高い程複合材のスレッドに 対する抵抗性が大きい。また、本明細書で用いられる“面密度”または“ＡＤＴ ”は、標的の総重量の、標的着弾面の面積に対する比であり、そして本明細書で 用いられるスレッドの“Ｖ２Ｏ”とは、それらスレッドの５０％が複合材を貫通 する一方、５０％が止められる速度である。本明細書で用いられる“スレッドめ 入射角度”とは、スレッドが複合材の表面に当った点で、スレッドがその表面に 当る直前のその直線の飛行経路とその表面に垂直な経路の間の角度である。

図面の簡単な説明 以下の本発明の詳細な説明と添付図面を参照すれば、本発明はより十分に理解さ れ、また更なる利点も明らかになるであろう：図１は本発明の推奨される複合材 の側面図であり、複合材の衝撃側の金属層と金属層の表面にラミネートされた、 複合材の非衝撃面を形成する隣接繊維層を示している。

図２は本発明の複合材から製作された防弾性の身体防護服の推奨される具体例を 前から見た図である。

■３は例示する目的で切取った特定の選択された成分を有する図２の推奨される 具体例を前から見た図である。

図４は二つの繊維層の一方の側に複数の剛い面状体が含まれでいる、図２に示し た本発明の身体防護服の４−４の線で切った拡大断面図である。

図５はＬ／Ｄが１で、重量がＸである低Ｌ　／　Ｄスレッドが入射角０″および ４５°で当る場合の複合材の重Ｉに対する繊維層の重量％と相対５ＥＡＴ、。と の関係図である。

図６はＬ／Ｄが１で、重量が２ｘである低し／Ｄスレッドでの、複合材の重量に 対する繊維層の重量％と相対５ＥＡＴ、。との関係図である。

図７はＬ／Ｄが１３である高し／Ｄスレッドが００および４５６で当る場合の複 合材の重量に対する繊維層の重量％と相対５ＥＡＴ、。との関係図である。

本発明の推奨される態様の詳細な説明 本発明の望ましい態様は上記の図を参照することにより当業者にｊこり良（理解 されるであろう。これらの図に例示した本発明の望ましい態様は、網羅的である ことを意図するものではなく、またこの開示された明確な形状に本発明が限定さ れるものでもない。これは、本発明の原理とその適用性と実用性を記述するため 、または最も良く説明し、それによってこの技術分野の他の当業者が本発明を最 も良（利用できる様にするために選ばれたものである。

図１を参照して説明すると、番号１０は爆風および貫通抵抗性の複合材１０を示 す。複合材１０の構造は本発明の利点にとって重要である。図１に示したように 、複合材］Ｏは層構造をしており、二つの基本層を持っている。複合材１０の衝 撃側には金属層１２があり、非衝撃側には重合体マトリックス中に網状組織の繊 維を含んでなる繊維層１４がある。図１の層】−４と１４は一緒にラミネートさ れているか、または結合されている。し、かじ、これは単に本発明の望ましい一 つの態様を構成するに過ぎず、唯一要求されるものはそれら層の所在位置である 。

これらの望ましい嘘様では、層１２と層１４は金属層と高分子複合材を結合する ための任意の在来結合法を用いて一緒に結合することができる。適した結合手段 の例は接着剤、ボルト、リベ・ソト、ねじ、機械的かみ合せおよび同様の手段で ある。層１２と１４は接着剤によるか、または金属層１２と繊維層１４の重合体 とを結合することにより繋ぎ合わせるのが望ましい。

金属層１２と繊維層１４との相対重量パーセントは広い範囲で変えることができ 、利用者の様々な要望に応じて、またスレッドが長さ／直径（Ｌ／Ｄ）比の小さ いスレッドであるか、同化の大きいスレッドであるか、またはかかるスレッドの 両方であるかに依存して選択される。本明細書で用いられる“高し／Ｄスレッド とは、長さと直径の比が約４対１に等しいか、またはそれより大きい（望ましく は約６対１に等しいかまたはそれより大きく、より望ましくは約７対１に等しい か、またはそれより大きい）スレッドのことであり、”低し／Ｄスレッピとは、 長さと直径の比が約４対１未満（望ましくは約３対１に等しいか、またはそれよ り小さい）ス１ノットのことである。例えば、Ｌ／Ｄが大きいスレッドまたは小 さいスレッドのいずれかに対する複合材の貫通抵抗性が混合則に基づいて予測さ れる抵抗性より大きくなるように様々な相対重量パーセントを選ぶことができる 。同様に、長さ／直径（Ｌ／Ｄ）が大きいスレッドと小さいスレッドの両方に対 する本発明の複合材の貫通抵抗性が混合則から予測され、また同じ面密度のもの から予測される抵抗性より太き（なるように様々な相対重量パーセントを選ぶこ とができる。一般に、金属層１２と繊維層ｊ４との相対重量パーセントは複合材 １０の総ｆｆｌ量の約２ｗｔ％から約９８ｗｔ％である。Ｌ／Ｄの大きいスレッ ドに対するより大きい貫通抵抗性が所望される場合の本発明の望ましい態様では 、金属層１２の重量パーセントは約２０　ｗ　ｔ％から約８Ｑｗｔ％であり、他 方繊維層１４の重量パーセントは約８０ｗｔ％から約２０ｗｔ％であり；低Ｌ／ Ｄのスレッドに対するより大きい貫通抵抗性が所望される場合には、金属層１２ の重量式・−セントは約５から約１４０であり、他方繊維層１４の重量パーセン トは約４０から約９５であり；そして低および高Ｌ／Ｄの両スレッドに対する貫 通抵抗性をできるだけ大きくすることが所望される場合には、金属層１２の重量 パーセントは複合材１０の総重量の約１５から約６０であり、他方繊維層１４の 重量パーセントは約４０から約８５である。Ｌ／Ｄが比較的大きいスレッドに対 する貫通抵抗性が所望される場合には、金属層１２の垂Ｉパーセン）・は複合材 １０の総重量の約３０から約７０であり、他方繊維層］、４の重量パーセントは 約３０から約７０であることがより望ましく　；　Ｌ、’Ｄが比較的小さいスレ ッドに対する貫通抵抗性が所望される場合には、金属層１２の重量パーセントは 約１０から約５０であることがより望ましく、他方繊維層１４の重量パーセント は約５０から約９０であることがより望ましく、そし、て高および低Ｌ／Ｄの両 スレッドに対する貫通抵抗性ができるだけ大きくなることが望まれる場合には、 金属層１２の重量パーセントは約５０から約２０であることがより望ましく、他 方繊維層１４の重量パーセントは約５０から約８０であることがより望ましい。

ここで１．：れらの重量パーセントは上述の基準による。Ｊ、／Ｄが大きいスレ ッドに対する貫通抵抗性が望まれる場合には、金属層１２の重量パーセントは約 ５０から約３５であることが最も望まｌノく、他方繊維層１４の重量パーセント は約５０から約６５であることが最も望ましく；Ｌ／Ｄが比較的小さいスレッド に対する貫通抵抗性が所望される場合には、金属層１２の重量パーセントは約１ ０から約３０であることが最も望ましく、他方繊維層１４の重量パーセントは約 ７０から約９０であることが最も望ましく：そして高および低Ｌ／Ｄの両スレッ ドに対する貫通抵抗性ができるだけ大きくなることが望まれる場合には、金属層 １２の重量パーセントは約４０から約２５であることが最も望ましく、他方繊維 層１４の重量パーセントは約６０から約７５であることが最も望ましい。ここで 、これらの重量パーセントは上述の基準による。

複合材１０の面密度は重要ではなく、広範囲に変えることができる。面密度は約 ３から１．２　ｋ　ｇ／ｍ”であることが望ましく、約４から１０ｋｇ／ｍ２で あることがより望ましく、約１４から８ｋｇ／ｍ２であることが最も望ましい。

繊維層１４は重合体マトリックス中に分散された網状組織の繊維からなる。繊維 層１４中の繊維は網目状（様々な配置をとることができる）に並んでおり、重合 体マトリックス内に埋め込まれるか、実質的に埋め込まれており、そのマトリッ クスは繊維束に含まれている各フィラメントを実質的に被覆していることが望ま しい。繊維を重合体マトリックス中に分散または埋め込む方式は広い範囲で変え ることができる。例えば、複数のフィラメントを一緒にして様々な並び方の撚ら れた、または燃られていない糸条にする。この繊維を網状組織のフェルト、編物 または織物（手織、バスケット織、朱子織およびクローフート織）に成形するか 、不織布にするか、平行に並べるか、多層にするか、または各種従来技術の任意 の方法によっ゛Ｃ織物または不織布に成形し、適した任意の方法を用いてマトリ ックス中に分散させる。適した方法とは、例えば重合体の融解物中で繊維を融解 混合する方法、重合体の溶液中で繊維を溶液混合し、次いで溶媒を除去し、重合 体で被覆された繊維を合体する方法、繊維の存在下で単量体を重合する方法およ び同様の方法である。繊維網状物を製造するこれら技術の中で、防弾用に利用す る場合には、防弾性物品用アラミド繊維布帛の製造に通常用いられる方法を使用 することが推奨される。例えば、米国特許第４，１８１．７１４８号明細書およ びＭ、Ｒ，シリクイスト（Ｍ、Ｒ，５ｉｌｙｑｕｉｓｔ）等のＪ、Ｍａｃｒｏｍ ｏ　ｌ　Ｓｃ　ｉ、Ｃｈｅｍ、　、Ａ７　（１）　、ｐＩ）、２０３以降（１９ ７３）の中で説明されている方法が特に適している。本発明の望ましい態様では 、図１に示したように、層１４は複数の一軸層１６から形成されており、その中 で繊維はプリプレグ、引抜成形シート等の中おけるように実質的に平行で一方向 に並んでおり、それらはマトリックスを形成する重合体がマルチフィラメント繊 維の各フィラメントを被覆しているか、または実質的に被覆しており、その被覆 された繊維がシート様配列で並び、かつ共通の繊維方向に沿ってお互いに平行に 並んでいる、複数の一軸層１６からなるラミネート繊維層１４に成形されている 。かかる被覆された一方向に並んだ繊維の連続した一軸層は、ラミネート繊維層 １４を作るに当って、前の層に対して順次回転させることができる。かかるラミ ネート繊維層１４の一例は、第１層に対して第２、第３、第４および第５の一軸 層を＋４白。

、−４５°、９０°および０°（必ずしもこの順序である必要はない）回転させ た複合体である。その他の例は隣接する一軸層内の繊維の配置が０°／９０°に なっている複合体である。希望の層数の一軸層１６から成るラミネート繊維層１ ４は適切な温度と圧力で希望の厚みの層１４に成形され、適切な結合法を用いて 層１２に結合させることができる。複数の一軸層から成るラミネート層１４およ び複数の織物層または不織布層から成るラミネート層１４を作る方法は以下の特 許明細書により詳細に説明されている：米国特許第４，９１６，０００号、同第 ４．６５０，７１０号；同第４，６８１，７９２号：同第４，７３７．４０１号 ；同第４，５４３，２８６号：同第４．５６３，３９２号−同第４．　５０１． 　８５６号；同第４．６２３．５７４号；同第４，７４８．０６４号；同第４， ４５７．９８５号および同第４．４０３．０１２号：並びにＰＣＴ　ＷＯ／９１ １０８８９５号。本発明の望ましい態様では、繊維層１４は実質的に平行な繊維 からなる複数の一軸繊維層から成り、その中で隣接する一軸層中の繊維は隣接層 中の繊維の繊維方向が０°／９０”の角度になるように並んでいることが望まし い。

層１４の製作に用いられる繊維のタイプは広範囲に変えることができ、無機繊維 でも有機繊維でもよい。本発明の目的には、繊維は細長く延びた物体と定義され 、その長さ方向の寸法は幅および厚み方向の寸法より非常大きい。従って、本明 細書で用いられる繊維という用語はモノフィラメント伸長体、マルチフィラメン （・伸長体、リボン、ストリップ、及び規則的なまたは不規則な断面を有する同 様の細長く延びたものである。繊維という用語は上記のものの任意の一つが複数 集まったものまたは上記のものの組合せを含む。本発明の実施に際して用いられ る望ましい繊維は（インストロン引張試験機で測定して）強度が７ｇ／ｄまたは それ以上で、（インストロン引張試験機で測定して）引張モジュラスが約４０ｇ ／ｄまたはそれ以上であり、かつ破断エネルギーが約８ジユール／グラムまたは それ以上であるものである。全ての引張特性はインス；・ロン引張試験機で、バ レルクランプで挟んだ長さ１０インチ（２５，４ｃｍ）の繊維を１０ｉｎ／ｍ１ ｎ（２５，４ｃｍ／ｍ１ｎ）の速度で引っ張ることにより評価される。特に望ま しい繊維は強度が約１０ｇ／ｄまたはそれ以上で、引張モジュラスが約５００　 ｇ／ｄまたはそれ以上であり、かつ破断エネルギーが約３０ジユール／グラムま たはそれ以上であるものである。これらの特に望ましい態様の中で最も望ましい のは、繊維の強度が約２０ｇ／ｄまたはそれ以上で、引張モジュラスが約１００ ０ｇ／ｄまたはそれ以上であり、かつ破断エネルギーが約３５ジユール／グラム またはそれ以上のものである態様である。本発明の実施に際して特に選ばれる繊 維は強度が約２５ｇ／ｄまたはそれ以上で、引張モジュラスが約１３００　ｇ／ ｄまたはそれ以上であり、かつ破断エネルギーが約４０ジユール／グラムまたは それ以上であるのものである。

繊維のデニールは広い範囲で変えることができる。一般に、繊維のデニールは約 ４０００以下である。本発明の望ましい態様では、繊維のデニールは約１０から 約＝ｔ　ｏ　ｏ　ｏであり、本発明のより望ましい態様では、繊維のデニールは 約１０から約１０００であり、そして本発明の最も望ましい態様では、繊維のデ ニールは約１０から約４００である。

本発明で用いられる繊維の断面は広い範囲で変えることができる。有用な繊維は 円形断面、長円形断面、または繊維の線状軸または縦軸から見た時一つまたはそ れ以上の規則的なまたは不規則な突起を有する不規則なまたは規則的な多−突起 断面を有する。本発明の特に望ましい態様では、繊維は実質的に円形または長円 形の断面を有するものであり、そして最も望ましい態様では、円形または実質的 に円形の断面を有するものである。

有用な無機繊維に含まれるものはＳ−ガラス繊維、Ｅ−ガラス繊維、炭素繊維、 ホウ素繊維、アルミナ繊維、ジルコニア・シリカ繊維、アルミナ・シリケート繊 維および同様の無機繊維である。

有用な有機フィラメントの例は、ポリ（メタフェニレン・イソフタルアミド）（ ノメックス）およびポリ（ｐ−フェニレン・テレフタルアミド）（ケブラー）な どのアラミド類（芳香族ポリアミド類）；ヘキサメチレンジアンモニウム・イソ フタレー］・３０％とへキサメチレンジアンモニウム・アジペート７０％のコポ リアミド、３０％以下のビス−（−アミドシクロヘキシル）メチレン、テレフタ ル酸およびカプロラクタムのコポリアミド、ポリ（ヘキサメチレンアジパミド） （ナイロン６．６Ｌポリ（ブチロラクタム）（ナイロン４）、ポリ（９−アミノ ノナン酸（ナイロン９）、ポリ（エナントラクタム）（ナイロン７）、ポリ（カ プリルラクタム）（ナイロン８）、ポリカプロラクタム（ナイロン６）、ポリ（ ヘギサメチレンセバカミド）（ナイロン６．１０）、　ポリ（アミノウンデカナ ミド）（ナイロン１１）、ポリ［ビス−（４−アミノシクロヘキシル）メタン− １，１０−デカンジカルボキサミド］　（キアナ）（トランス）またはそれらの 組合せのような脂肪族および脂環式ポリアミド類：およびポリ（１，４−シクロ へキンリデン・ジメチレンテレフタレート）（シスおよびトランス）、ポリ（エ チレン−１，５−ナフタレート）、ポリ（エチレン−２，１４−ナフタレート） 、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンイソフタレート）、ポリ（ エチレンオキシベンゾエート）、ポリ（パラ−ヒドロキシベンゾエート）のよう な脂肪族、脂環式および芳香族のポリエステル類からなる繊維である。また、有 用な有機繊維の例は次のような液晶重合体の繊維である：ボリーｇ−ベンジル・ Ｌ−グルタメートおよび同様のペプチド重合体のようなポリペプチド類を含めて リオトロピック液晶重合体：ポリ（１，４−ベンズアミド）、ポリ（クロロ−１ ゜４−フェニレン・テレフタルアミド）、ポリ（１，４−）二二しンフマルアミ ド）、ポリ（クロロ−１，４−フェニレン・フマルアミド）、ポリ（４，４”− ベンズアニリド・トランス、トランス−ムコンアミド）、ポリ（１，４−フェニ レンメサコンアミド）、ポリ（１，４−フェニレン）（トランス−１，４−シク ロヘキシレンアミド）、ポリ（１，４−フェニレン−１，４−ジメチルルートラ ンス−１，４−シクロヘキシレンアミド）、ポリ（クロロ−１，４−フェニレン −２，５−ピリジンアミド）、ポリ（クロロ−１，４−フェニレン−４，４′− スチルベンアミド）、ポリ（１，４−フェニレン−４，４−一アゾベンゼンアミ ド）、ポリ（４，４−〜アゾベンゼンー４．４′−アゾベンゼンアミド）、ポリ （１，４−フェニレン−４，４−−アゾオキシベンゼンアミド）、ポリ（１，４ −シクロヘキシレン−４，４−−アゾベンゼンアミド）、ポリ（４，４”−アゾ ベンゼン−テレフタルアミド）、ポリ（３，８−フェナンスリジノン−テレフタ ルアミド）、ポリ（４，４−−ビフェニレン−テレフタルアミド）、ポリ（４， ４゛−ビフェニレン−４，４′−ビベンゾアミド）、ポリ（１，４−フェニレン −４，４−−ビベンゾアミド）、ポリ（１，４−フェニレン−４，４−−テレフ ェニレンアミド）、ポリ（１，４−フェニレン−２，１４−ナツタルアミド）、 ポリ（１，５−ナフチレン−テレフタルアミド）、ポリ（３，３”−ジメチル− ４，４−−ビフェニレン−テレフタルアミド）、ポリ（３，３−−ジメトキシ− ４，４′−ビフェニレン−テレフタルアミド）、ポリ（３，３＝−ジメトキシ− ４，４−ビフェニレン−４，４゛−ビベンゾアミド）および同様のポリアミドの ような芳香族ポリアミド類；２．２”−ジメチル−４，４′−ジアミノビフェニ ルおよびクロロ−１，４−フェニレンジアミンから誘導された重合体のようなポ リオキサミド類、ポリクロロテレフタル酸ヒドラジド、ポリ（２，５−ピリジン ジカルボン酸ヒドラジド）、ポリ（テレフタル酸ヒドラジド）、ポリ（テレフタ ル酸−クロロテレフタル酸ヒドラジド）および同様のヒドラジド重合体のような ポリヒドラジド類；ポリ（テレフタロイル−１，４−アミノ−ベンズヒドラジド ）、および４−アミノ−ベンズヒドラジド、シュウ酸ジヒドラジド、テレフタル 酸ジヒドラジドおよびパラー芳香族二酸クロリドから誘導された重合体のような ポリ（アミド−ヒドラジド）類：塩化メチレン１０−クレゾール中にポリ（オキ シ−トランス−１，４−ンクロヘキシレンオキシ力ルボニルートランス−１，４ −シクロヘキシレンカルボニル−β−オキシ−１，４−）ユニしンオキシテレフ タロイル）およびポリ（オキシ−シス−１，４−シクロヘキシレンオキシカルボ ニル−トランス−１，４−シクロヘキシレンカルボニル−β−オキシ−１，４− ）ユニしンオキシテレフタロイル）を含む組成物、１．　１．　２．　２−テト ラクロロエタン１０−クロロフェノール／フェノール（１４０：　２５　：　１ ５ｖｏ　Ｉ／ｖ。

１／ｖｏｌ）中にポリ［（オキシ−トランス−１，４−シクロヘキシレン−オキ ソカルボニル−トランス−１，４−シクロヘキンレン力ルポニルーβ−オキシ− （２−メチル−１，４−フェニレン）オキシ−テレフタロイル）］を含む組成物 、０−クロロフェノール中にポリ［（オキシ−トランス−１，４−シクロヘキシ レンーオキシ力ルポニルートランス−１，４−シクロへキシレンカルボニル−β −オキシ−（２−メチル−１，３−フェニレン）オキシ−テレフタロイル）］を 含む組成物および同様の重合体組成物のようなポリエステル類；４，４−−ジア ミノベンズアニリドとテレフタルアルデヒド、メチル−１，４−フェニレンジア ミンとテレフタルアルデヒドから合成された重合体および同様のアゾメチン重合 体のようなポリアゾメチン類、ポリ（フェニルエチルイソシアニド）、ポリ゛（ ｎ−オクチルイソシアニド）および同様のイソシアニド重合体のようなポリイソ シアニド類１例えばポリ（ｎ−ブチルイソシアネート）、ポリ（ｎ−ヘキシルイ ンンアネート）および同様のイソノアネート重合体などのポリ（ｎ−アルキルイ ソシアネート）のようなポリインシアネート類：ポリ（１，４−フェニレン−２ ゜１４−ベンゾビスチアゾール＞　（ＰＢＴ）、ポリ（１，４−フェニレン−２ ，１４−ベンゾビスオキサゾール）（ＰＢＯ）、ポリ（１，４−フェニレン−１ ，３，４−オキサジアゾール）、ポリ（１，４−フェニレン−２，１４−ベンゾ ビスイミダゾール）、ポリ［２，５（１４）　−ベンズイミダゾール］　（ＡＢ −ＦＢＩ）、ポリ［２，１，４−ｃｉ、４−フェニＬノン）−４−フェニルキノ リン］、ポリ［１，１−−（４，４−−ビフェニ１ノン）−１４，１４−−ビス （４−フェニルキノリン）コおよび同様の重合体のようなヘテロ環状単位を有す るリオトロピック液晶重合体：ポリホスファジン、ポリビスフェノキシホスファ ジン、ポリ　［ビス（２，２，２”−トリフルオロエチレン）ホスファジン］お よび同様のホスファジン重合体のようなポリオルガノホスファジン類；トランス −ビス（トリーローブチルホスフィン）白金ジクロリドとビスアセチレン、また はトランス−ビス（トリーｎ−ブチルホスフィン）ビス（１，４−ブタジニイニ ル）白金と同様の組合せをヨウ化第−銅とアミドの存在下で縮合させることによ り誘導された重合体などの金ｒｊｊ４重合体類：セルロース、および例えばセル ローストリアセテート、セルロースアセテート、セルロースアセテート・ブチレ ート、セルロースニトレートおよびセルロースサルフェートのようなセルロース のエステル類、例えばセルロースのエチルエーテル、セルロースのヒドロキシメ チルエーテル、セルロースのヒドロキシプロピルエーテル、セルロースのカルボ キシメチルエーテル、セルロースのエチル・ヒドロキシメチルエーテル、セルロ ースのシアノエチルエチルエーテルのようなセルロースのエーテル類、例えばセ ルロースのアセトキシエチルエーテルおよびセルロースのベンゾイルオキシプロ ビルエーテルのようなセルロースのエーテル−エステル類、および例えばフェニ ルウレタン・セルロースのようなウレタン・セルロース類のようなセルロース誘 導体；セルロース、および例えばヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロ ース、プロピオンオキシプロビル・セルロースなどのセルロース誘導体のような サーモドロビック液晶重合体１例えば、１４−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸とｐ −ヒドロキシ安息香酸の共重合体、１４−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、テレフ タル酸およびｐ−アミノフェノールの共重合体、１・１−ヒドロキシ−２−ナフ トエ酸、テレフタル酸およびヒドロキノンの共重合体、１４−ヒドロキシ−２− ナフトエ酸、ｐ用ニトロギン安息香酸、ヒドロキノンおよびテレフタル酸の共重 合体、２，１４−ナフタレンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸および ヒドロキノンの共重合体、２．１４−ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸の 共重合体、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸および４，４′−ジヒドロキ ンジフェニルの共重合体、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸、イソフタル 酸および４．４′−ジヒドロキンジフェニルの共重合体、ｐ−ヒドロキシ安息香 酸、イソフタル酸、ヒドロキノンおよび４．４′−ジヒドロキシベンゾフェノン の共重合体、フェニルテレフタル酸とヒドロキノンの共重合体、クロロヒドロキ ノン、テレフタル酸およびｐ−アセトキンケイ皮酸の共重合体、クロロヒドロキ ノン、テレフタル酸およびエチレンジオキシ−４，４゛−ジ安息香酸の共重合体 、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、ｐ−ヒドロキシ安息香酸およびインフタ ル酸の共重合体、（１−フェニルエチル）ヒドロキノン、テレフタル酸およびヒ ドロキノンの共重合体およびポリ（エチレンテｌノフタレ−１・）とｐ−ヒドロ キシ安息香酸の共重合体のようなサーモトロピック・ポリエステル共重合体：並 びにサーモトロピック・ポリアミド類およびサーモトロピック・コーポリ（アミ ド−エステル）類。

さらに、層１４の製作に用いられる有用な有機繊維の例はポリスチレン、ポリエ チレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリ（ビニルアルコール）お よび同様の重合体のような、α、β−不飽和単量体の重合により生成する仲切り 鎖重合体からなる繊維である。

本発明の最も望ましい態様では、層１４はポリエチレン繊維、ポリエステル（例 えば、ポリエチレンテレフタレート）繊維、ポリアミド（例えば、ナイロン６、 ナイロン６．６、ナイロン６．１０およびナイロン１１）繊維、アラミド繊維ま たはそれらの混合物を含む、網状組織の繊維基材を含んでいる。米国特許第４． ４５７．９８５号明細書では高分子量ポリエチレンについて一般的に考察されて いるが、この特許の開示をここに本発明と矛盾しない範囲で引用して参照するも のとする。ポリエチレンの場合、適した繊維は分子量が少くとも１５０，０００ 、望ましくは少くとも１００万、そしてより望ましくは２００万〜５００万のも のである。このような仲切り鎖ポリエチ１ノン（ＥＣＰＥ）は米国特許第４，１ ３７．３９４号または同第４．３５１４．１３８号明細書に説明されているよう に溶液中で成長させることができるか、またはドイツ公開特許第３．　００４． 　６９９号および英国特許第２，０５１，６６７号、特に米国特許第４．５５１ ．　２９６号（１９８２年１１月１０日に公開されたＥＰＡ第１．４４．１１４ ７号を参照されたい）の各明細書に説明されているように、溶液からゲル構造を 生成するように紡糸された繊維であることができる。本明細書で用いられている ポリエチレンという用語は、主として直鎖のポリエチレン材料を意味し、主鎖の 炭素原子１、　Ｏ０個当り修飾単位として５個を超えない少量の分岐剤または共 単量体を含んでいても良く、またそれと混合された約５０ｗｔ％を超えない一種 またはそれ以上のアルケン−１−重合体、特に低密度ポリエチレン、ポリプロピ レンまたはポリブチレン、−次単量体としてモノオレフィン類を含む共重合体、 酸化ポリオレフィン類、グラフトポリオレフィン共重合体およびポリオキシメチ レン類のような高分子添加剤、または酸化防止剤、潤滑剤、紫外線遮蔽剤、着色 剤および引用文献に普通に混合されることが示されている同様の添加剤を含んで いても良い。

製造法、延伸率と温度およびその他の条件に依存して、様々な性質がこれら繊維 に付与することができる。このフィラメントの強度は少くとも１５グラム／デニ ール（インストロン試験機で測定）、望ましくは少くとも２０グラム／デニール 、より望ましくは少くとも２５グラム／デニール、そして最も望ましくは少くと も３０グラム／デニールであるのがよい。同様に、インストロン引張試験機で測 定したフィラメントの引張モジュラスは少くとも３００グラム／デニール、望ま しくは少くとも５００グラム／デニール、より望ましくは少くとも１．０００グ ラム／デニール、そして最も望ましくは少くとも１，２００グラム／デニールで ある。引張モジュラスと強度の最高値は、通常、溶液中成長法またはゲル繊維法 によってだけ得られる。

アラミド繊維の場合は、基本的に芳香族ポリアミドから製造された適したアラミ ド繊維がここに引用、参照するものとする米国特許第３，６７１，５４２号明細 書に説明されている。望ましいアラミド繊維は、（インストロン引張試験機で測 定して）強度が少くとも約２０　ｇ／ｄで、（インストロン引張試験機で測定し て）引張モジュラスが少くとも約４００ｇ／ｄであり、かっ破断エネルギーが少 くとも約８ジユール／グラムであるものであり、そして特に望ましいアラミド繊 維は少くとも約２０ｇ／ｄの強度、少くとも約４８０ｇ／ｄのモジュラス、そし て少くとも約２０ジユール／グラムの破断エネルギーを有するものである。最も 望ましいアラミド繊維は少（とも約２０ｇ／デニールの強度、少くとも約９００ ｇ／デニールの引張モジュラス、そして少くとも約３０ジユール／グラムの破断 エネルギーを有するものである。例えば、デュポン社（Ｄｕｐｏｎｔ　Ｃｏｒｐ ｏｒａｔｉｏｒ＋）がケブラー２９．４９．１２９および１２９なる商標名で工 業的に製造している中程度に高いモジュラスと強度値を有するポリ（フェニレン テレフタルアミド）繊維が防弾性複合材の製作に特に有用である。また、デュポ ン社がノメックスという商標名で工業的に製造しているポリ（メタフェニレンイ ソフタルアミド）繊維も本発明の実施において有用である。

液晶コポリエステルの場合、例えば本明細書で引用、参照するものとする米国特 許第３，９７５．４８７号；同第４．１１８，３７２号；および同第４，１６１ ．４７０号明細書中に適した繊維が開示されている。（インストロン引張試験機 で測定して）約１５から約３０ｇ／ｄ、望ましくは約２０から約２５ｇ／ｄの強 度および（インストロン引張試験機で測定して）約５００から約１５００　ｇ／ ｄ１望ましくは約１０００から約１２００ｇ／ｄの引張モジュラスが特に望まし い。

層１２は金属または金属複合材から製作される。層１２の製作に用いられる金属 または金ｇｒ４複合材は広い範囲で変えることができる。有用な金属に含まれる ものはニッケル、マンガン、タングステン、マグネシウム、チタン、アルミニウ ムおよび鋼板である。有用な鋼鉄の例は、Ａｌ５１等級１００５からＡｌ５１等 級１０３０の軟鋼、Ａｌ５１等級１０３０からＡｌ５１等級１０５５の中炭素鋼 、Ａｌ５１等級１０１４０からＡｌ５Ｉ等級１０９５の高炭素鋼、快削鋼、低温 炭素鋼、レール鋼、超塑性鋼を含めて炭素鋼；タングステン鋼、モリブデン鋼、 クロム鋼、バナジウム鋼およびコバルト鋼のような高速度鋼；ホットダイス鋼； 低合金ｌｉｉ：低膨張鋼：型鋼；窒化鋼、例えば低および中炭素鋼とクロムおよ びアルミニウムとの組合せまたはニッケル、クロムおよびアルミニウムとの組合 せから成るもの；変圧器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）鋼およびケイ素−マンガン 鋼のようなケイ素鋼；中炭素低合金鋼、クロム−モリブデン鋼、クロム−ニッケ ルーモリブデン鋼、鉄−クロム−モリブデン−コバルト鋼、焼入れ一焼戻し鋼、 冷間加工高炭素鋼のような超高強度鋼：および鉄−クロム合金オーステナイト鋼 、クロム−ニッケルオーステナイト系ステンレス鋼およびクロム−マンガン鋼の ようなステンレス鋼である。また、有用な材料にはマンガン−アルミニウム合金 、マンガン青銅合金などのマンガン合金；ニッケル青銅合金、ニッケル鋳鉄合金 、ニッケルークロム合金、ニッケルークロム鋼合金、ニッケルー銅合金、ニッケ ルーモリブデン鉄合金、ニッケルーモリブデン鋼鉄合金、ニッケルー銀合金、ニ ッケルー鋼鉄合金のようなニッケル合金；鉄−クロム−モリブデン−コバルト− 鋼鉄合金：マグネシウム合金ニアルミニウム合金１０００シリーズの市販の純ア ルミニウム、アルミニウム合金３００シリーズのアルミニウムーマンガン合金、 アルミニウムーマグネシウム−マンガン合金、アルミニウムーマグネシウム合金 、アルミニウムー銅合金、１４０００シリーズのアルミニウムーケイ素−マグネ シウム合金、７０００シリーズのアルミニウムー銅−クロム合金、アルミニウム 鋳造合金；アルミニウム黄銅合金およびアルミニウム青銅合金のようなアルミニ ウム合金等の合金類がある。

有用な金属複合材料には上述の金属の一つが連続マトリックスを形成し、その中 に一種またはそれ以上のセラミック材料が任意の形態、例えば単繊維または長繊 維として、または縦横比の小さいドメインとして分散している複合材料が包含さ れる。有用なセラミック材料には金属および非金属のホウ化物、炭化ケイ素、炭 化チタン、炭化鉄、窒化ケイ素のような炭水物および窒化物等が含まれる。

本発明の望ましい態様では、層１２は金属から形成される。より望ましくは、層 １，２はチタン、鋼鉄およびそれらの合金、アルミニウムおよびその合金並びに それらの組合せから形成され、そして最も望ましくはチタンから形成される。

層１２と層１４は、金属面と繊維層との面を結合させるために、当該技術分野で 公知の任意の適した方法でお互いに結合させることができる。有用な結合法の例 はエルスヴイアー　サイエンティフィック　バブリジング社（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ 　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏ、）刊（１９８０年）、 　Ｒ，Ｃ，ライアブル（Ｒ，Ｃ，Ｌｉａｂｌｅ）著、“防弾材料と貫通の力学（ Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ　Ｍａｔｅｒａｌｓ　ａｎｄ　Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　Ｍ ｃｈａｎｉｃｓ）”に説明されているような接着剤である。その他の有用な結合 法の例はボルト、ネジ、カスガイ、機械的噛合せ、縫合またはそれらの組み合せ である。本発明の望ましい態様では、層１２と層１４は接着剤（特に高分子接着 剤）または、例えば層１４のマトリックス重合体のような重合体によってお互い に結合される。

本発明の複合材は従来の目的に用いることができる。例えば、かかる複合材は貫 通抵抗性物品および類似の物品を従来の方法を用いて製造するときに用いること ができる。そのような貫通抵抗性物品には肉切り用エプロン、保護手袋、ブーツ 、テント、漁具および同様の物品が含まれる。

これらの物品は、その可撓性と高い防弾抵抗性のために、“防弾”チョッキ材料 または、例えば“防弾性”内張りのような防弾性物品またはレインコートとじて 特に有用である。このような防弾チョッキの一例が図２から４に示されている。

図２〜４を参照して説明すると、番号１８は部分的に本発明の複合材料から作ら れている爆風および貫通抵抗性の物品を示しており、本発明での望ましい態様で ある防弾性身体防護服である。図３と４に図示されているように、物品１８は一 種またはそれ以上の内張り貫通抵抗性層２０、一つまたはそれ以上の前面層２２ および一つまたはそれ以上のバッキング層２４から構成されている。層２０の少 くとも一つはその表面に取付けられた本発明の複合材から作られた複数の貫通抵 抗性面状体２８を有する基材層２６から構成されている。

面状体２８の形状は広い範囲で変えることができる。例えば、面状体２８は六角 形、三角形、四角形、六角形、台形、平行四辺形および同様の形状のような規則 的形状物であってもよいし、あるいは任意の形または形状の不規則な形状物であ ってもよい。本発明の望ましい態様では、面状体１４は規則的形状物、不規則形 状物またはそれらの組み合せであり、完全にまたは実質的に完全に（少くとも９ ０％の面積）基材層２６の表面を覆っている。本発明のより望ましい態様では、 面状体２８は規則的形状物（望ましくは、切り落とした端を有する）であり、そ して本発明の最も望ましい態様では、面状物体２８は三角形の形状物（望ましく は直角三角形、正三角形またはそれらの組合せ、そしてより望ましくは正三角形 ）または正三角形の形状物と六角形の形状物の組み合せであり、これらは同じ面 積の他の形状の面状体２８を有する防弾性物品に比べて相対的に向上した可撓性 を示す。

本発明の物品１８中に含まれる層２０の数はその複合材の用途に応じて広い範囲 で変えることができる。例えば、物品１８が銃弾防護用および／または爆風防護 用に用いられる場合には、層２０の数は希望される銃弾および／または爆風防護 の程度と、銃弾および／または爆風防護技術分野の当業者に知られている池の因 子を含めて諸因子の数とに依存して変わるだろう。一般に、この用途では、望ま れる防護の程度が大きければ大きい程、所定の物品重量での物品１８に含まれる 層２０の数は多くなる。逆に、望まれる防弾および／または爆風防護の所要とさ れる程度が小さければ小さい程、所定重量での物品１８に必要な層２０の数は少 くなる。

図２〜４に示したように、物品１８は、望ましくは、少くとも二つの層２０を有 し、各層２０は面状体２８で部分的に覆われている、望ましくは面状体２８で覆 われているカバー領域３０と非カバー領域３２が交互に並んだパターンを形成し ている基材層２６から構成されている。これらの層は物品１８中で、層２０の一 つの層の非カバー領域３２が層２０のもう一つの層のカバー領域３０と並んでお り（望ましくは、隣の層同志）、層２０の一つの層の非カバー領域３２が層２０ のもう一つの層のカバー領域３０によって（または、その逆）部分的にまたは完 全に覆われるように位置している。これら複数の層２０は領域３０と３２が整列 して保持されるようなある適切な配置で一緒に固定される。また、別のもう１つ の望ましい態様では（図示されていない）、その層の各側面が面状体２８で部分 的に覆われている層２０を含み、その面状体２８は層２６の一つの側のカバー領 域３０が層２０の他の側の非カバー領域３２と整列するように配置される。本発 明の望ましい態様では、層２０の表面は面状体２８で覆われており、その面状体 は他の層２０の非カバー領域３２より均等に大きく完全に重なり合うようになっ ている。これは、望ましくは、面状体２８の端を裁断するか、さもなければカバ ー領域がそれと相補関係にある非カバー領域より大きくなるようにその表面上で 面状体を密着配置することができるように端を修正することにより達成される重 なり合いの程度は広範囲に変えることができる。一般に、重なり合いの程度は複 数の層２０の外側の面の非カバー領域３０の面積の、望ましくは約９０％以上、 より望ましくは約９５％以上、そして最も望ましくは約９９％以上が複数の層２ ０の他の外側の面上の対応する面状体２８によって覆われるような程度である。

本発明の物品１８は通常の方法を用いて作製することができる。例えば、面状体 ２８は普通の縫製法を用いて層２０に、望ましくは面状体２８の一つまたはそれ 以上の点で、より望ましくは面状体２８の端からある距離離れた点で縫い付ける ことができる。面状体２８の端からある距離離れた点で縫い付けることによって 、可撓性が向上する。層２０の各層の間が大きくずれるのを防ぐために隣接する 層を縫合することができる。

面状体２８を基材層２６に取付ける方法は広範囲に変えることができ、これには この機能を提供する当該分野で普通に用いられる任意の方法が包含される。有用 な取付は法の例はエルセヴイアー　サイエンティフィック　パブリッシング社刊 （１９８０年）、Ｒ，Ｃ，ライアブル著、“防弾材料と貫通の力学“に説明され ているもののような接着剤である。その他の有用な結合法の例はボルト、ネジ、 カスガイ、機械的噛合せ、縫合またはそれら在来法の組み合せである。本発明の 望ましい態様では、面状体２８は層２６の表面に縫い付けられる。場合によって は、縫合せを接着剤で補完しても良い。　。

面状体２８を基材層２６に縫い付けるのに用いられる糸は広い範囲で変えること ができるが、比較的高いモジュラス（約２００グラム／デニールまたはそれ以上 ）と比較的高い強度（約１５グラム／デニールまたはそれ以上）の繊維であるこ とが望ましい。全ての引張特性はインストロン引張試験機で、バレルクランプで 挟んだ長さ１０インチ（２５，４ｃｍ）の繊維を１０　ｉ　ｎ／分（２５，４ｃ ｍＺ分）の速度で引張ることにより評価される。本発明の望ましい態様では、繊 維のモジュラスは約４００から約３０００グラム／デニールで、強度は約２０か ら約５０グラム／デニールであり、より望ましくはモジュラスは約１０００から 約３０００グラム／デニールで、強度は約２５から約５０グラム／デニールであ り、そして最も望ましくは、モジュラスは約１５００から約３０００グラム／デ ニールで、強度は約３０から約５０グラム／デニールである。有用な糸および繊 維は広い範囲で変えることができ、これには基材層２０の製造に使用される繊維 の論議の際に説明した繊維が包含される。しかし、縫合せ法で用いられる糸また は繊維は、望ましくは、アラミド繊維または糸［例えば、ケブラー（Ｋｅｖｌａ ｒ：登録商標）２９．４９．１２９および１４１アラミド繊維］、伸切り鎖ポリ エチＩノンの糸または繊維〔例えば、スペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ：登録商標） ９００繊維およびスペクトラ１ｏｏｏポリエチレン繊維）またはそれらの混合物 である。

基材層２６は広い範囲で変えることができる。例えば、基材層２６は熱可塑性樹 脂またはエラストマー樹脂から作られた可撓性高分子またはエラストマーのフィ ルムであることができる。本発明の実施において用いるためのかかる熱可塑性樹 脂およびエラストマー樹脂は広い範囲で変えることができる。有用な熱可塑性樹 脂の例は、ポリ（ビバロラクトン）、ポリ（ε−カプロラクトン）および同様の ラクトン重合体のようなポリラクトン類；１．５−ナフタレンジイソシアネート 、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、２゜４ −トルエン・ジイソシアネート、４．４−−ジフェニルメタン・ジイソシアネー ト、３．３′−ジメチル−４，４゛−ビフェニル・ジイソシアネート、４．４゛ −ジフェニル・インプロピリデン・ジイソシアネート、３．３′−ジメチル−４ ，４′−ジフェニル・ジイソシアネート、３．３−一ジメチルー４．４′−ジフ ェニルメタン・ジイソシアネート、３．３−−ジメトキシ−４，４′−ビフェニ ル・ジイソシアネート、ジアニシジン・ジイソシアネート　トリディン・ジイソ シアネ−１・、ヘキサメチレン・ジイソシアネート、４．４−−ジイソシアネー トジフェニルメタン等のジイソシアネートと、ポリ（テトラメエチレンアジベー ト）、ポリ（１，５−ベンチレフアジベート）、ポリ（１，３−プチレンアジペ −１−）、ポリ（エチレン・スクシネート）、ポリ（２，３−ブチレン・スクシ ネート）、ポリエーテルジオール等のような線状の長鎖ジオールとの反応で誘導 されるポリウレタン類：ポリ［メタン・ビス（４−フェニル）カーボネート］、 ポリ〔１，１−エタン・ビス（４−フェニル）カーボネート］、ポリ［ジフェニ ルメタン・ビス（４−フェニル）カーボネート］、ポリ［１，１−シクロヘキサ ン・ビス（４−フェニル）カーボネートコおよび同様のカーボネート重合体のよ うなポリカーボネート類：ボリスルホン類：ポリエーテルエーテルケトン類：ポ リ（４−アミノ酪酸）、ポリ（ヘキサメチレンアジパミド）、ポリ（１４−アミ ノヘキサン酸）、ポリ（ｍ−キノリレン・アジパミド）、ポリ（ｐ−キシリレン ・セパシカミド）、ポリ［２，２，２−トリメデルヘキサメチレンチレフタルア ミド）、ポリ（メタフェニレン・イソフタルアミド）（ノメックス）、ポリ（ｐ −フェニレン・テレフタルアミド）（ケブラー）および同様のアミド重合体のよ うなポリアミド類：ポリ（エチレンアゼラエート）、ポリ（エチレン−１，５− ナツタ１ノート）、ポリ（１，４−シクロヘキサン・ジメチレンテレフタレート ）、ポリ（エチレンオキシベンジェ−１−）　（Ａ−Ｔｅ　１．１）　、ポリ（ バラ−ヒドロキシベンゾエート）（Ｅｋｏｎｏ　Ｉ）　、ポリ（１，４−シクロ へキシリデン・ジメチレンテレフタレート）（Ｋｏｄｅｌ）（ａｓ）、ポリ（１ ，４−シクロへキシリデン・ジメチレンテレフタレート）（Ｋｏｄｅｌ）（ｔｒ ａｎｓ）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート） および同様のエステル重合体のようなポリエステル類；ポリ（２，１４−ジメチ ル−１，，４−フェニレンオキシド）、ポリ（２，１４−ジフェニル−１，４− フェニレンオキシド）および同様のオキシド重合体のようなポリ（アリーレンオ キシド）類；ポリ（フェニレンスルフィド）および同様のスルフィド重合体のよ うなポリ（アリーレンスルフィド）類；ポリエーテルイミド類：ポリウレタンエ ラストマー、フルオロエラストマー、ブタジェン／アクリロニトリルエラストマ ー、ケイ素エラストマー、ポリブタジェン、ポリイソブチレン、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、ポリクロロプレ ン、ポリスルフィドエラストマー、ポリスチレン、ポリ（ビニルトルエン）、ポ リ（ｔ−ブチルスチレン）、ポリエステルおよびそれらと同様のものなどのガラ ス状セグメントまたは結晶性ブロックと、ポリブタジェン、ポリイソプレン、エ チレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブチレン共重合体、ポリエーテル−エ ステルおよびそれらと同様のもののようなエラストマー性ブロックから作られた 、例えばシェル・ケミカル社（ＳｈｅｌｌＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ） からクラトン（Ｋｒａｔｏｎ）の商品名で製造されているポリスチレン−ポリブ タジェン−ポリスチレン・ブロック共重合体のようなブロック共重合体；ポリ酢 酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポ リ塩化ビニリデン、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびそれらと同様の重合体 のようなビニル重合体および共重合体；ポリエチルアクリレート、ポリ（ｎ−ブ チルアクリレート）、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、 ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、ポリ（ｎ−プロピルメタクリレ−１・）、 ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、エチレン−アク リル酸共重合体、メチルメタクリレート−スチレン共重合体、エチレン−エチル アクリレート共重合体、メタクリレート化ブタジェン−スチレン共重合体および それらと同様の重合体のようなポリアクリル系重合体類、ポリアクリレート類お よびそれらの共重合体；低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化低密度ポ リエチレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）および同様のオレフィン重合体 のようなポリオレフィン類；イオノマー類；ポリカーボネート類；ポリエビクロ ロヒドリン類；等である基材層２６もある適切な形状では繊維だけで作ることが できる。適した繊維の例は層１４の製作に用いられる前記の繊維である。基材層 ２６中の繊維は様々な構造を持つ網目状に配置することができる。例えば、複数 のフィラメントを一緒にして、各種並べ方で、撚られたまたは撚られていない糸 束にすることができる。フィラメントまたはヤーンはこの繊維をフェルト、編物 または織物（平織、バスケット織、朱子織およびクローフート織など）のような 網状組織に成形するが、不織布にするか、平行に並べるか、多層にするが、また は各種従来技術の任意の方法によって織物に成形することができる。繊維網状物 を成形する技術の中で、防弾用に利用する場合には、防弾性物品用アラミド繊維 布帛の製造に通常用いられる方法を使用することが推奨される。例えば、米国特 許第４．　１８１．　７１４８号明細書およびＭ、　Ｒ，ノリクイスト（Ｍ、Ｒ ，５ｔｌｙｑｕｉｓｔ）等のＪ、Ｍａｃｒｏｍｏｌ　Ｓｃｉ、Ｃｈｅｍ、、Ａ７ 　（１）、ｐｉ）、２０３以降（１９７３）の中で説明されている方法が特に適 している。

層２６は適切な重合体で被覆された繊維からも作ることができる。適した重合体 は、例えばポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリブタジェンのよう なポリジエン、ウレタン類、ポリ（スチレン−ブタジェン−スチレン）ブロック 共重合体のようなジエン／オレフィン共重合体および広範囲のエラストマー類で ある。繊維層１２は、また、重合体マトリックス中に分散された網状組織の繊維 からなることができる。このようなマトリックスの例は可撓性の布帛または一軸 複合材を製造するために前記で引用した一種またはそれ以上の重合体のマトリッ クスであり、次の米国特許明細書中により詳細に説明されている：第４．６２３ ．５７４号：第４，７４８，０６４号；第４，７３７，４０２号；第４．９１６ ．０００号；第４．４０３．０１２号；第４，４５７．９８５号；第４．６５０ ．７１０号；第４．６８１，７９２号；第４．７３７，４０１号；第４，５４３ ．２８６号；第４，５６３，３９２号、および第４，５０１，８５６号。本発明 の望ましい態様では、層１２は一軸複合材から作られており、その中の繊維は米 国特許第４．９１６，０００号明細書に説明されているようなアラミド繊維、ポ リエチレン繊維またはそれらの組合せである。

前面層２２と２４は、同じ文献の、基材層２６と同じ材料で構成することができ る。例えば、前面層２２と２４は、望ましくは、不織布または織物だけ、または 平行若しくは実質的に平行に並んだ繊維列の一軸層、または米国特許第４，９１ ６．０００号および同第４．７３７．４０２号明細書に記載されている構造物の ような重合体マトリックス中に分散または埋め込まれた網状構造の繊維から形成 されている。

防弾性の研究では、外殻および板の比重量は面密度（ＡＤＴ）の用語を用いて表 される。この面密度は防弾性防護服の単位面積当たりの重量に相当する。フィラ メント強化複合材の場合、その防弾耐性はフィラメントに依存し、その他の有用 な重量特性はその複合材のフィラメントの面密度である。この用語は複合材の単 位面積当たりフィラメント強化材の重量（ＡＤ）に相当する。

以下の実施例は本発明のより完全な理解を与えるために提供されるものであって 、本発明がそれらに限定されると解すべきではない。

実施例１ 次の表１にまとめて示したような多数のパネルを作製した：即ち、アライド−ノ ブナル社（ＡＩｌｉｅｄ−８ｊｇｎａｌ　Ｉｎｃ、）からスペクトラ　シールド ・コンポジット［５ＰＥＣＴＲＡ　（登録商標）　５ＨＩＥＬＤ　ＣＯＭＰＯＳ ＩＴＥ］という商品名で市販されている重合体マトリックスの中にポリエチレン 繊維を含む複合材の層から形成された繊維層のバンキングにラミネートした、様 々な厚みのチタン衝撃面を有する、全面密度７．６ｋｇ／ｍ”で、寸法が１３” （３３ｃｍ）Ｘ１３“　（３３ｃｍ）であるパネルを作製した。

チタン−スペクトラ　シールド・コンポジット標　的　スペクトラ　シールド　 チタンプレートの厚みコンポジットの％　（インチ）（センチ）４　１００　０ ．０　（０，０） ９　８２　０．０１２　（０，０３０５）１４６２　領０２５　（０，０６３５ ）７　３９　０．０４０（Ｏ□　１０２）１０　２４　０．０５０　（０，１２ ７）１００　０　０．０６３　（０，１６０）注・全　的のＡＤＴ＝７．６ｋ　 ｍ” このスペクトラ　シールド・コンポジットは、市販のスペクトラ　シールド・コ ンポジット（クラトンＤ１１０７のマトリックス中で連続的に繊維の方向が変え られた、Ｏ”／９０’のスペクトラ　シールド繊維から成り、一つの０’／９０ ″層のＡＤＴは０．１３２ｋｇ／ｍ２である）から成形されたものである。この 複数のスペクトラ　シールド層を積層し、油圧プレスで、３５トン（３１，７８ ０ｋｇ）の全圧を用い、熱盤温度１２５℃で３０分加圧成形した。

防弾性試験はスレッド１および２と決めた低Ｌ／Ｄのスレッドとスレッド３と決 めた高Ｌ／ＤのスＩノットに対して行われた。■、。はごれらスレッドを用い、 一連の標的に対してめた。防弾効率の尺度である５ＥＡＴは投射体（ｐｒｏｊｅ ｃｔｉｌｅ）のＶ、。値における運動エネルギーと標的の面密度との比を計算す ることによりめた。これらの実験では、標的の面密度を一定にし、標的の組成の 変化が防弾性能に及ぼす効果を５ＥＡＴの相対値を用いて示した。

図５に示した、組成の関数としてのスレッド１の防弾性能の比較から、複合コン ポジットににって改善された性能が達成されることが明確に示されている。１０ ０　Ｖ／　ｔ％スペクトラ　シールド・コンポジットとして示されている単一ス ペクトラ　シールド・コンボノットの防弾性能は、Ｑｗｔ％スペクトラ　シール ド・コンポジットとして示されているチタン・プレートの防弾性能より明らかに はるかに優れている。標的面に垂直な衝撃を考えた場合、これら二つの点を結ぶ 線ＭＳは混合剤に従うと考えた場合、組成の関数として、その複合コンポジット から期待される性能を示している。図５から分るように、６７から９９ｗｔ％の スペクトラ　シールド・コンポジットの組成範囲（領域Ａ）で、複合コンポジッ トの防弾性能は混合剤から期待される性能を凌駕するばかりでなく、１００％ス ペクトラ　シールド・コンポジットから成る単純コンポジットより防弾性が優れ ている。４０から５７ｗｔ％のスペクトラ　シールド・コンポジットの組成範囲 （領域Ｂ）では、複合コンポジットの防弾性能は混合物の法則から期待される性 能を超えている。また図５から、標的が４５度の入射角で衝撃を受ける場合も性 能において同じ傾向が得られることは明らかである。図６に示されているように 、防弾性試験結果は、スレッド１で観測されたのと同じ傾向がスレッド２でも保 持され°Ｃいることを示す。

図７に示されたスレッド３に対して発揮される防弾性のデータは、４５度の衝撃 角度での複合コンポジットの性能は混合物の法則から期待されるより有意に優れ ていることを示す。図７から分るように、１から７０ｗｔ％のスペクトラ　シー ルド・コンポジットの組成範囲で、複合コンポジットはスレッド３に対し単純コ ンポジットよりは著しく優れているチタン・プレートより防弾上より有効である 。図７の領域Ｂが示すように、複合コンポジットのこの絶対優位な組成範囲（図 ７の領域Ａで示されている）に加えて、この複合コンポジットは７０から８５ｗ ｔ％のスペクトラ　シールド・コンポジットの範囲で、混合剤がらプラス方向に ずれる。（混合剤から予想される結果を表す線Ｍ２Ｓ２と実測点を比較されたい ）。

約７０ｗｔ％のスペクトラ　シールド・コンポジットを有する複合コンポジット は単純スペクトラ　シールド・コンポジットまたはチタン・プレートが単独で用 いられた場合に比べて高および低Ｌ／Ｄの両スレッドに対し“Ｃ非常に優れた防 護を与えることは明らかである。

複合コンポンッ）・の最適組成はスレッドの性質と標的の全面密度とともに変わ る。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ ＦｉＧ、３ ＦＩＧ、７ 繊維層の重量％ 手続補正書 平成　７年　１月　９日　−

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．少くとも二つの層を含んでなる貫通抵抗性の複合材にして、該層の少くとも 一層はスレットに曝される該複合材の衝撃側に置かれた金属、金属／セラミック 複合材またはそれらの組み合せからなる金属層であり、該層の少くとも一層は非 衝撃側に置かれた、重合体マトリックス中に網状組織の繊維を含んでなる繊維層 であり、そして該金属層と該繊維層との重量比が、スレットに対する該複合材の 貫通抵抗性が混合則から期待される該層の加成性効果より大きくなるように選ば れている、前記の改善された貫通抵抗性複合材。
2. ２．金属層と繊維層が均一なまたは実質的に均一な厚みを有する層である、請求 の範囲第１項に記載の複合材。
3. ３．金属層の重量パーセントが複合材の総重量の約２から約９８であり、他方繊 維層の重量パーセントが約９８から約２である、請求の範囲第２項に記載の複合 材。
4. ４．金属層の重量パーセントが約２０から約８０であり、他方繊維層の重量パー セントが約８０から約２０である、請求の範囲第３項に記載の複合材。
5. ５．金属層の重量パーセントが約５０から約３５であり、他方繊維層の重量パー セントが約５０から約６５である、請求の範囲第３項に記載の複合材。
6. ６．繊維層が、引張強さが約１０ｇ／ｄまたはそれ以上で、引張りモジュラスが 約５００ｇ／ｄまたはそれ以上であり、かつ破断エネルギーが約２０ジュール／ グラムまたはそれ以上である網状組織の繊維からなる、請求の範囲第３項に記載 の複合材。
7. ７．繊維がポリエチレン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維 、ガラス繊維またはそれらの組合せである、請求の範囲第６項に記載の複合材。
8. ８．繊維がポリエチレン繊維である、請求の範囲第７項に記載の複合材。
9. ９．繊維層が少くとも一つのシート様配列繊維からなり、そして繊維が共通の繊 維方向に沿って互いに実質的に平行に配列されている、請求の範囲第７項に記載 の複合材。
10. １０．繊維層が一つより多い繊維配列層からなり、それら隣接繊維配列層は当該 配列層中に含まれている平行なフィラメントの縦軸に対してある一定の角度で整 列されている、請求の範囲第９項に記載の複合材。
11. １１．基材層が不織布、織物またはそれらの組み合せからなる、請求の範囲第７ 項に記載の複合材。
12. １２．全体または一部が請求の範囲第１項に記載の複合材から作られている物体 を含んでなる製造物品。
13. １３．表面に一つまたはそれ以上の平面状の物体が固着されている少くとも一つ の基材層を含んでなるタイプの改善された貫通抵抗性複合材にして、少くとも二 つの層を含んでなるラミネートされた面状物体であって、該層の少くとも一層が スレットに曝される該複合材の衝撃側に置かれた金属層であり、該層の少くとも 一層が非衝撃側に置かれた、重合体マトリックス中に網状組織の繊維を含んでな る繊維層であり、そして該金属層と該繊維層との重量比が、スレットに対する該 複合材の貫通抵抗性が混合則から期待される該層の加成性効果より大きくなるよ うに選ばれている該面状体を含んでいることを改善点とする前記の改善された貫 通抵抗性複合材。
14. １４．全体または一部が請求の範囲第１３項に記載の複合材から作られている物 体を含んでなる製造物品。