JPS635937A - 防護具用部材およびその製造方法 - 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】 （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、耐力性に
すぐれ、ヘルメット、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、セラミックス板、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
ミックスは、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高張る
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、防弾チョッキ用の素材として
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、アイスピック、
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
よって充填、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
であって、ヘルメット、石川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）における耐汚性不良と被弾
時の大きな変形、そして金属板、セラミックス板あるい
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、耐力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った結果、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、充分な耐力性が得られ、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っ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−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
った。

（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
熱硬化性樹脂によって含浸、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２０　ｇ／ｄ以上の高強度有機合
成繊維使いの織物の複数枚を、フィルム状接着剤を介の して積層したものの上や６ずれか一方もしくは双方に、
同じく引張り強さが２０　ｇ／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ィ
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２０　ｇ／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　Ｐ
ｏｎｔ社製ケブラー０、奇人■製ＨＭ−５０など〕や芳
香族ポリエステル〔例えば、住友化学■製エコノール０
など〕等を好ましいものとして挙げることができる。

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＼、−般かつ好
適には１５０〜２．０００ｄ、特に１，０００〜１．５
００ｄのフィラメント糸を用い、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１．５００
ｄの糸使いの２×２斜子織であれば、経、緯の打ち込み
密度が３４ｘ３４本／２５龍程度（織物重量として４６
０　ｇ　／　ｍ程度）となるように、また１、０００　
ｄの糸使いの平織であれば同じ＜３１Ｘ３１本／　２５
１ｓ程度（織物重量として２８０ｇ／ｒｄ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（部材）の用途等によっても異るが、例え
ば３８０径もしくは４５０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３，５００〜５，０００ｇ
／ｎ？の範囲となるようにすることが望ましく、またか
−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
って異なるが、−船釣には織物重量として２００〜１，
０００ｇ／ｎ（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、不飽和ポリエルテル樹脂、ビニルエステル
樹脂、フェ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
下潮ると耐汚性が不充分となる傾向が認められ、−方６
０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、場合によっては表裏両方←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
ずれであってもよく、要は前記した硬化さるべき織物重
量の筒易外の部分は、織物同志が接着剤で接合された構
造からなり、これによって適度の剛性（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
−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、耐力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
構成しで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って
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って好ましく、
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−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ィ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％を下潮ると、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
分となって、被弾時の変形量が増大する等の虞れがあり
、−方１５重量％を土建る場合には、それ以上耐弾性、
耐力性の向上は認められず、た＼単に重量増加を招くの
みであって好ましくない。

か＼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−定の
品質が備わっていることが特に必要とされること＼、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
成繊維織物とフィ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って、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従って予め前記
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＼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、硬化セしめる方法に比し、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ィルム状接着剤としては、
前記したポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィル
ム、低融点共重合ポリエステルフィルムなどの熱可塑性
樹脂フィルムが最も好適であるが、場合によってはエポ
キシ樹脂フィルムを用いてもよい。これらフィルム状接
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ィ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って
は上下両面に、プリプレグを、−般にそれらの合計の織
物重量が３．５０　Ｑ〜５，０００ｇ／ｎ？で、かつプ
リプレグ（硬化層）の織物重量が２００〜１，０００ｇ
／ｆｆｒ、、！＝２．（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
硬化とフィルム状接着剤による熱接着とを行わしめるこ
とによって実施される。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ィ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／ｃ
＋ｉｌの圧力下に１０〜６０分間保持することによって
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−体化する方法
、あるいは織物をフ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
める方法等によっ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−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ったばかりでなく、
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って
被弾エネルギーを分散、吸収し、人体側への変形量を減
するとの効果を奏し得たものであって、部分硬化に基づ
く重量減とも相俟って、こ＼に軽量でしかも耐弾性、耐
力性のいずれにもすぐれた防護具用部材の提供かはしめ
て可能となったのである。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明をさ轄こ詳細
に説明する。なお、それらに於いて、防護具用部材の耐
弾性および耐力性の評価は以下のようにして行った。

耐弾性：３０ｃＩ１１角の試料を、厚さ２０口の油粘土
壁に垂直に貼り付け、これに、１０ｍの距離より３８０
径および４５０径の拳銃をそれぞれ３発ずつ、かつ各射
撃点がｌＱｃ＋ａ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。

耐汚性：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ンクを両手を用いて勢いよく突
き刺し、その際刃先が油粘土壁に達するかどうかで耐力
性を評価した。

製造例 高強度有機合成繊維として、ノｆう系芳香族ポリアミド
繊維であるケブラー０〔Ｄｕ　Ｐｏｎｔ社製〕を用実施
例Ｉ Ｋ７３５に、不飽和ポリエステル〔商品名ポリマール６
２８　Ｂ、武田薬品工業■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４０　ｇ／ｒｔｒのポリエチレン
フィルム（フィルム状接着剤）とを交互に積層してに７
３５．８枚とフィルム７枚とからなる積層物を作成し、
その上から前記のに７３５ＵＰを１枚重ね合わせ、熱プ
レスにより、１３０℃、１０　ｋｇ　／　ｃｊの条件下
に３０分間加熱加圧成型して板状の防護共用部材を得た
（本発明例１）。

この防護具用部材について、耐弾性および耐汚性の評価
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った結果を併記した
。

比較例１：ジュラルミ：／　（Ａ−２０２４−Ｔ６）、
厚さ２．７１ 〃　２：に７３５．１０枚を重ね合わせたもの〃　１Ｋ
７３５ＵＰ１０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。

〃　４：に７３５ＵＰ８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。

〃　５：に７３５とポリエチレンフィルム（重量４０ｇ
／ｒ＋ｆ）を交互に積層してに７３５．１０枚とフィル
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。

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、耐汚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）によっ
ては、軽量性、耐弾性および耐汚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っては、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）プリプレグとしてに７３５ＵＰ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℃、２０に＋ｒ／ａｌｌ、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：に７３５に、エポキシ樹脂〔エポキシ当
量４５０のビスフェノール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：ｌ　（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）Ｋ７３ＳＥＰ　（プリプレグ）を、Ｋ７３５とポ
リエチレンフィルムの積層物（但し、積層数はに７３５
　８枚、ポリエチレンフィルム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）フィルム状接着剤としてポリエチレンフィルムに
代えてエポキシ樹脂フィルム（重量６０ｇ／ｃｄ）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−に得られた各防護具用部材について、その性能評価
を行った結果を第３表に示す。

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）Ｋ３２Ｂ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った結果実施例４ 実施例２の本発明例２に於いて、内層のＫＥ７３５／ポ
リエチレンフィルム積層物の構成（ＫＥ７３５とフィル
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、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（Ｋ１０
３３ＬＩＰ）を、また内層用の織物として同じくＫ１０
３３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）。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （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って
   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. （２）積層織物の総重量が３，５００〜５，０００ｇ／
   ｍ＾２であり、そのうち表裏両外層部の少なくとも一方
   の２００〜１，０００ｇ／ｍ＾２相当の織物が熱硬化性
   樹脂によって含浸、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. （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. （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ェノール樹脂で
   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. （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って接
   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. （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. （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. （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. （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、フィ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ィ
   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。