JPH08511861A - 可撓性シート材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えば身体防護具としての用途に好適な可撓性シート材料であって、そのすべてが同一面内に位置する、複数の別個の剛直なプレート（10）からなり、各プレートは、その連続する各辺に互いに嵌合するくびれた凸部（11）と内曲した凹部（14）とを有することにより、その隣接する各プレート（10）とはめ合い、かつ、かみ合っている。各プレートの端壁断面は隣接するプレートの端壁断面と協調するように形づくられ（第２図）、それにより各プレート（10）がシート材料の総体面に対し垂直方向に相互に分離することが防止される。端部断面はＶ形状であることができ、この場合隣接するプレート（10）の端部断面は相補的な形状をなしており、或いは一つのプレート（10）の端壁の角度が一つのプレートの外辺の周りで変化しており（第３図、４ａ、４ｂ）、隣接するプレート（10）の端部断面は該一つのプレートの該端壁角度とマッチングしている。

Description

【発明の詳細な説明】 可撓性シート材料 本発明は可撓性シート材料に関する。 以下、本発明を、例えばナイフの刃や発射物によって貫通しない身体防護具（ ｂｏｄｙ ａｒｍｏｕｒ）の使用に好適な可撓性シート材料に関して記述する。 しかし、本可撓性材料は他の場合にも広く使用でき、身体防護具にのみ使用する 材料に限定されるものとみなされるべきではない。 社会はさらに暴力的になってきているため、ナイフや、小火器、エアーピスト ル、弓等からの発射物による怪我から身体を護るため、身体防護具の使用が増加 している。このような防護具は、ユーザーが自由に動けるように可撓性でなけれ ばならず、また、長時間使用した際の凝縮を低減するため、ガス透過性であるべ きである。身体防護具はたいてい貫通しない材料からなるか、またはこれらの材 料を含む衣料の形態であり、通常胴体を保護するものであるが、身体防護具の他 のデザインでは手足もまた保護することができる。 最近の身体防護具は、比較的軽量且つ可撓性であることが要求されている。さ らに、多くの場合できるだけ人目につかない材料であることが好ましい。本発明 の目的は、比較的安価で使用に便利である一方、優れた保護性 を有する改良された材料を提供することにある。 本発明によれば、可撓性シート材料であって、当該材料を平坦に広げた場合に そのすべてが実質的に同一面内に位置する、複数の比較的剛直な、近接して並べ られた別個のプレートからなり、各プレートの外辺は隣接する各プレートの外辺 とはめ合い（ｉｎｔｅｒｆｉｔ）、かつ、かみ合い（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ）、各 プレートの端壁は隣接するプレートの端壁と協調して作動し、材料の総体面に対 し垂直方向に各プレートが相互に分離するのを防ぐことを特徴とする可撓性シー ト材料が提供される。 本発明のシート材料は、すべてのプレートが重ならずに同一面内に位置し、従 来の多くのこのような材料のデザインとは異なるものである。この材料は、それ 自体、非常に薄いので、ベストやジャケットといった衣類に使用するのが極めて 容易である。 一つのプレートの外辺の長さの一部は、凸形状又はＶ形状の端壁断面を有する ことができ、また、このプレートとはめ合い、かつ、かみ合う隣接したプレート の外辺の一部は、適宜、相補的な凹形状又は逆Ｖ形状の端壁断面を有することが できる。Ｖ形状の断面の場合、端壁は、実質的に各プレートの厚みの中心面で会 合する斜角で規定することができる。 好ましくは、平面的なシートの場合、各プレートは偶数の辺を有することがで きる多角形を基礎としている。 この多角形が十分な数の辺を有することを条件として、プレートの主要面に対し て垂直な方向への分離は、プレートの一面に対して鋭角である端壁断面を有する プレートの外辺の長さの一部と、プレートの当該一面に対して鈍角である、外辺 の長さの他の部分によって防ぐことができ、互いにはめ合い、かつ、かみ合うこ れら隣接する各プレートの各外辺の各部分は、相補的な形状の端部断面を有する 。したがって、いずれのプレートの外辺も、各々鋭角と鈍角で交互に存在する、 多角形の連続する端壁を有することができる。 各々鋭角と鈍角で存在する連続する端壁間の移行の存在する領域においては、 隣接する各プレートは、シート材料を貫通する、好ましくは円形である開孔を形 成することで逃げを設けることができる。その後、プラグをその開孔に嵌合する が、そのプラグはシート材料の両面上に広がった頭部を有し、その頭部はプレー トの開孔の周縁部に延在している。 本発明のシート材料において、各プレートは、プレートの表面に対して垂直な 少なくとも一つの対称面を有することができるが、各プレートが、平面図として 見た場合、他のすべてのプレートと同じ形状を有することが好ましい。 シート材料は、普通の状態において立体的な曲率を有することができる。この 場合、必要とされる曲率を得るためには、２以上の混ぜた多角形、たとえば、六 角形と 五角形を混ぜた形状のプレートが効果的である。 プレートの面内での分離を防ぐため、プレート間ではめ合わせ、かつ、かみ合 わせることは、プレートに胴体部がくびれた凸部を設けることで好適に行えるが 、この凸部はプレート内に形成された相補的形態の内曲した凹部とかみ合い、そ してプレートは、凸部が隣接するプレートの対応する凹部に入ることでかみ合う 。各プレートは、シート材料が用いられる目的に応じた適切な物質から形成する ことができる。たとえば、この物質は、チタン、アルミニウム、鉄、セラミック 、熱硬化性若しくは熱可塑性材料、充填材入り若しくは強化された熱硬化性若し くは熱可塑性材料、木材、積層木材、及び繊維性材料と樹脂系との組成物、また はこれら物質の組み合わせから選択することができる。 衝撃を受けると予想される各プレートの表面は、衝撃の影響を最小限にするた めの適切な仕上げとすることができる。たとえば、シート材料がチタンプレート からなり、高速の発射物の貫通を防ぐのを意図する場合には、各プレートの外側 に向いた表面は、一般に行われているように、谷と峰を形成した表面仕上げとす ることができる。これは、衝撃を与える発射物が表面を横切って滑る可能性を低 減するようである。他の表面仕上げでは、身体防護具の一片の全体の厚みを低減 しながら、衝撃点において発射物をそらすのに役立つものもある。 各プレートは、プレートを形成する物質に適合するよ うな技術、たとえば、インジェクションモールディング法、または材料のシート からプレートを切断するような方法により個々に作成することができる。切断は 、ウォーターカッティングジェット、レーザーカッター、エレクトロンビームカ ッター、ソニックカッター、または、他のいくつかの非接触切断法により行なう ことができる。他の実施可能な方法は、２以上の別個の部品から各プレートを製 造することである。各プレートは、部品を好適な方法、たとえば、機械加工、注 型、または鍛造により形成した後、いったん複数のプレートの部品を組み立てて シート状にし、プレートの部品を一緒に溶接若しくは溶融して形成することがで きる。さらに材料のシートからプレートを形成する他の実施可能な方法は、二つ のプレート間の結合領域からシートの材料を、エッチング法または化学的に浸出 する方法により除去するものが挙げられる。 本発明の第二の観点によれば、前述したような本発明の可撓性シート材料を製 造する方法が提供されるが、これには、はめ合い、かつ、かみ合うプレートを形 成するために、比較的剛直なシートを切断する工程を含む。このような切断工程 で、個々のプレートを他のプレートから分離することなしに、共にかみ合ったプ レートが得られる。こうした切断工程は、前述した方法の一つにより行なうこと ができる。 例として、本発明の特有な実施態様を、添付の図面を 参照しながら詳細に説明する。 第１図は、本発明の可撓性シート材料の第一の実施態様の平面図である。 第２図は、第１図に記された線ＩＩ−ＩＩにおいて切断した断面図である。 第３図は、本発明のシート材料を組立に使用するための別のプレート要素の平 面図である。 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、それぞれ線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂにおいて切断した第３ 図のプレートの部分断面図である。 第５図は、それぞれ第３図に示されるプレートの複数からなるシート材料の一 部の平面図である。 第６図は、一般的には第３図及び第４図に示されるような変形したプレート要 素を利用した本発明のシート材料の更なる実施態様の平面図である。 第７図は、第６図に記された線ＶＩＩ−ＶＩＩにおいて切断した断面図である 。 第８図は、結合して単一のプレートを形成する二個の成形プレート部分の平面 図である。 第９図は、第８図に示される二個のプレート部分を有するプレートの複数から 作られるシート材料の一部の平面図である。 最初に第１図及び第２図を参照すると、個々のプレート１０の同一平面層の形 におけるシート材料が示されており、個々のプレートは、各々方形（平面上）を 基礎と し、向かい合う一対の辺１２及び１３に形成された一対のくびれた凸部１１を有 し、他の向かい合う一対の辺１５及び１６に形成された一対の内曲した凹部１４ を有する。各プレート１０は、形状において、従来の比較的複雑でない形状のジ グソーパズルのピースに類似している。 二つの側壁１２及び１５は、Ｖ形状の端壁断面を有するように上部と下部とか ら傾斜がつけられ、プレートの厚さの中心面１７で傾斜が会合し、また、プレー トの上部表面及び下部表面１８及び１９の面に対して、実質的に同じ角度で形成 されている。他の二つの側壁１３及び１６は、側壁１２及び１５に対して相補的 に形成され、また、これら側壁もＶ形状を有するが、プレートの厚さの中心面で プレート材料よりプレートの上部表面及び下部表面がさらに突出するように逆に なっている。 上述したようなプレートの組み合わせは、シートの端部領域のプレートを無視 したとしても少なくとも三つの異なるプレートの設計を必要とする。それらのす べては類似するが、詳細には、与えられたプレートの一つの辺の端壁断面は、次 に隣接するプレートの、該与えられた辺とはめ合い且つかみ合う辺の端壁輪郭と 相補的に適合しなければならならない点において相違する。 上述した、同一のプレートの複数からなり、くびれた凸部が次に隣接するプレ ートの対応する内曲した凹部に位置するようにプレートのすべてがはめ合ってい るシー ト材料は、プレート間のクリアランスが十分小さければ分離することはできない 。くびれた凸部と内曲した凹部とのかみ合いは、シート材料の平面におけるプレ ートの分離を防止し、また突出Ｖ形状及び逆Ｖ形状の側壁のはめ合いは、プレー ト表面に対し垂直方向のプレートの分離を防止する。 このクリアランスは、上述したかみ合い及び分離抵抗を達成するために、非常 に厳密に制御しなければならない。明らかに、もし、くびれた凸部を有する辺及 び内曲した凹部を有する辺にそれぞれ存在する二つの隣接プレートの各断面間の クリアランスが、突出するＶ形状側面が次に隣接するプレートの上部又は下部表 面を越えてスライドするようなものであれば、かみ合いは達成されない。従って 、隣接するプレート間のクリアランスＫは、第２図に記した寸法Ａより小さくな ければならない。 本シート材料が可撓性を発揮して少なくとも二次元に曲がる能力を有するため には、近接のプレートに対して、厳密な同一平面の配列から各プレートがわずか に移動するために、プレート間に最小限のクリアランスが存在しなければならな い。 例として、第１図及び第２図に示された種類の本発明の典型的シート材料にお いて、該材料は約６ｍｍの公称厚さを有し、各プレートが基礎とする方形の各辺 の長さは約１５ｍｍでよく、プレートの上部及び下部表面１８ 及び１９を越える辺１２及び１５の中心面の凸部（寸法Ａ）は約３ｍｍである。 このような配置のため、またプレートの変形なしに５０ｍｍの半径まで該材料を 撓ませるために、プレート間のクリアランスＫは０．２４ｍｍ以上でなければな らないが、かみ合いを十分に安全にするためには、寸法Ａの少なくとも５０％未 満でなければならない。 シート材料を製造することのできる二つの方法がある。第一の方法においては 、該材料は、本質的に同一（平面上において）のプレートであって、該材料を通 ってまっすぐ延び、かつ該シートの表面に対して非垂直角で位置している切片に より規定される端壁を有するプレートの複数からそれそれなる二つの分離したシ ートとして形成される。一つのシート中の与えられたプレートのいづれか一つの 端部の切片の角度は、他方のシート中の対応するプレートの対応する端部の切片 の角度に対して、反対の意味になる。次に、それらのプレートの各々が他の一つ と正確な重なりを有するように二つのシートを一緒に結合することにより、組み 合わされたプレートはすべての方向における分離に対抗してかみ合いする。二つ のシートは、個々にプレートを形成し、次にそれらプレートを一つに組み立てる ことにより製造するか、又は切断を十分な高い精度でかつ十分狭い切り口で行う ことができる場合は、一枚のシート材料を、それら各プレートを互いに分離する ことなく切断することにより形 成する。 第二の製造方法においては、材料の単一シートを両面から切断して個々のプレ ートを形成するが、切断は二つの切り口がシートの中心面で会合するように行い 、かつ切断装置により切片端部が第２図に示されるようなＶ形状断面を有するよ うな方法で切断を行う。このような切断は、水の極めて細い噴射を、非常に高い 圧力下で、かつ高い制御方法で、シートにぶつける水切断法により、又はレーザ ー切断法により行うことができる。このような切断方法は知られており、また本 技術分野で理解されており、本発明の一部を構成するものではない。それ故、こ れらについては、ここでこれ以上詳細に説明することはしない。 第３図乃至第５図は、第１図及び第２図を参考にして上述の原理を利用してい るシート材料のもう一つ別のデザインを示している。ここで、別個のプレート２ ０の各々は六角形を基礎としており、その各側端は、プレートは全て同一である が、複数のかみ合いプレートから成る材料が上述したのと同じ特徴を示すような に切り離されている。 第３図において、プレートが基礎としている六角形は線２１乃至２６によって 示され、該プレートの各辺は相補的な形状のくびれた凸部２７と内曲した凹部２ ８とを交互に有していることが見てとれる。このプレートのプロフィールは第５ 図に示されるように隣接したプレート が連結することを許容しており、そして材料の平面における該プレートの分離は 、連結している凸部２７と凹部２８とによって阻止される。材料平面に対し法線 方向における分離は隣接した連結部において相補的な形状である各プレートの各 端部の断面によって阻止される。 第４図Ａは、くびれた凸部２７が設けられている各辺におけるプレートの端部 分の断面を示しており、これらは上部平面２９と側端３０との間に鈍角αを形成 するように切られており、第３図においてはこれらの端部は記号「＋」で印付け られている。第４図Ｂは、内曲した凹部２８が設けられている各辺におけるプレ ートの端部の断面を示しており、これらは上部平面２９と側端３１との間に鋭角 βを形成するように切られており、（α＋β）＝１８０°の関係がある。第３図 において、それらの端部は記号「−」で印付けられている。「＋」及び「−」記 号で示された各端部の間の移行的端部領域は、本質的にプレートの該平面に対し て垂直に延在しており、記号○で印付けられている。 先の態様においても、隣接する各プレート間のクリアランスは、材料が厳密な 同一平面上の配置から外へ撓曲させられることを許容するのに充分なものでなけ ればならないが、該クリアランスは（ｔ／tanβ）よりも小さくなければならな ず、ここでｔはプレート材料の厚さである。 第３図乃至第５図に示されるようなシート材料の典型 的な態様は、アラミド繊維で補強されたポリエステル若しくはエポキシ樹脂系か ら成ることができる。各プレートが基礎としている六角形の辺は、約６mmの材料 厚さにあっては５乃至２５mmの範囲内であってよい。好適には、各プレートは、 上述したように、例えば高圧水ジェット切断技術やレーザー切断によって、各プ レートが相互に分離することなしに一枚の材料から切り取られる。 ここで第６図及び第７図について述べると、変更された形状の各プレートから 構成された、本発明のシート材料の別の態様が示されている。プレート３５の各 々は概して第３図及び第４図に示された態様のプレート２０に類似しているので 、ここでは再度詳細には述べない。しかし、第３図において記号○で印付けられ た各プレートの各コーナー領域においては、プレートの材料は３６で切り取られ 、その結果３つの隣接した各プレートが材料の厚さに亙った円形孔を共同して画 定する。各孔には、シート材料の各縁上に広がった丸形ヘッド３８を有するリベ ット３７が配されている。リベット３７は第７図に図解されたように、孔中では 緩い嵌め合いとなっている。例えばチタン製のプレートの場合、リベットは同じ 材料で作成することができ、或いは焼き入れ鋼から作成することができよう。 第８図は、別々に作成されるが、溶融技術によって一体に接合されて第３図に 示されたのものと類似の完成品 プレートを形成することができる、２つに分離したプレート部晶４０及び４１を 示す。そのようなプレート部品は、第３図及び第４図に関して上述したように、 適切な端部断面を有するように好適な材料から機械加工、鋳造或いは鍛造技術に よって製造することができる。これら複数のプレート部品は第８図に示すように 組み立てることができ、本発明の完全な、可撓性シート材料を形成するべく、各 プレートの該２つのプレート部品は、線４２に沿って、例えばレーザー溶接技術 によって、溶接されるか或いはさもなければ融合される。溶接が正確に行なわれ れば、完成したシート材料は、プレート２０（第３図）から成る第５図の材料と 実質的に同じ特性を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．可撓性シート材料であって、当該材料を平坦に広げた場合にそのすべてが実 質的に同一面内に位置する、複数の比較的剛直な、近接して並べられた別個のプ レートからなり、各プレートの外辺は隣接する各プレートの外辺とはめ合い、か つ、かみ合い、各プレートの端壁は隣接するプレートの端壁と協調して作動し、 各プレートが材料の総体面に対し垂直方向に相互に分離するのを防ぐことを特徴 とする可撓性シート材料。 ２．一つのプレートの外辺の長さの一部が、凸形状の端壁断面を有しており、こ のプレートとはめ合い、かつ、かみ合う隣接したプレートの外辺の一部が、相補 的な凹形状の端壁断面を有する請求項１記載の可撓性材料。 ３．一つのプレートの外辺の長さの一部が、複数の斜角で規定された一般的なＶ 形状を有する端部断面を有しており、このプレートとはめ合い、かつ、かみ合う 隣接したプレートの外辺の一部が、相補的な逆Ｖ形状の端壁断面を有する請求項 １記載の可撓性材料。 ４．一つのプレートの外辺の長さの一部が、プレートの一面に対して鋭角である 端壁断面を有しており、このプレートの外辺の他の一部が、プレートの当該一面 に対して鈍角で存在しており、互いにはめ合 い、かつ、かみ合う隣接した各プレートの外辺の上記各部分が相補的な形状の各 端壁断面部分を有する請求項１記載の可撓性材料。 ５．各プレートの外辺が鋭角と鈍角とで交互に存在する連続する端壁をそれぞれ 有する請求項４記載の可撓性材料。 ６．各プレートはプレートの表面に対し垂直な少なくとも一つの対称面を有する 請求項４又は５に記載の可撓性材料。 ７．各プレートが、平面図として他のすべてのプレートと同じ形状を有する請求 項６記載の可撓性材料。 ８．各プレートが、偶数の辺を有する多角形をベースとするものであり、その各 辺が交互に、相補的形態のくびれた凸部と内曲した凹部とを有し、一のプレート の各凸部が隣接する各プレートの対応する各凹部に受容され、該一のプレートが その各凹部で隣接する各プレートの各凸部を受容することにより、各プレートが 、各プレートの共通面内における相互移動に対してかみ合う、先行する請求項の いずれか一項に記載の可撓性材料。 ９．各プレートが６辺からなる多角形をベースとするものでる請求項８記載の可 撓性材料。 10．各プレートが、チタン、アルミニウム、鉄、セラミック、熱硬化性若しくは 熱可塑性材料、充填材入りの若しくは強化された熱硬化性若しくは熱可塑性 材料、木材、積層木材、及び繊維性材料と樹脂系との組成物から選択される材料 からなる、先行する請求項のいずれか一項に記載の可撓性材料。 11．３枚以上のプレート間の結合領域が開口しており、該開口にゆるいプラグが 嵌合している、先行する請求項のいずれか一項に記載の可撓性材料。 12．比較的剛直なシートを切断することにより、該はめ合い兼かみ合いプレート を、各プレートが互いにかみ合った状態で、個々のプレートが相互に分離するこ となく形成する工程を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の可撓性材料 の製造方法。 13．シートをウォータージェット又はレーザーカッターで切断する請求項12記載 の方法。