JPH05501683A - 高強力繊維で強化されたセラミック防護外装及び該防護外装製急断抵抗性物品 - 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】 高強力繊維で強化されたセラミック防護外装及び該防護外装製急所抵抗性物品 本発明は改良された耐衝撃性を有する複雑な複合物品の分野に関する。更に詳し くは、本発明は一部又は全部が高強力繊維により強化されたセラミック物品から 形成されたそのような物品に関する。

２、従来の技術 高強力繊維を含有する防弾チョッキ、ヘルメット、ヘリコプタ−その他の軍用装 備の構造部材、車両パネル、ブリーフケース、レインコート及び傘等の急所（ｂ ａｌｌｉｓｔｉｃ）抵抗性物品は知られている。常用される繊維にポリ（フエニ レンンアミンテレフタルアミド）等のアラミド繊維、黒鉛繊維、ナイロン繊維、 セラミック繊維、ガラス繊維等がある。チョッキ又はチョッキ部品等の多くの用 途にはこれら繊維は織地又は編地として使用される。他の用途の多（には、繊維 は複合材料の中に封入又は埋入される。

ＲＣ，ライプル（Ｒ，Ｃ，Ｌａ１ｂｌｅ）等のＪ、　Ｍａｃｒｏｍｏｌ、　Ｓｃ ｉ、−Ｃｈｅｍ、、Ａ７　（１）、第２９５〜３２２頁（１９７３年）の“高弾 性率繊維の急所防護への適用　（Ｔｈｅ＾ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇ ｈ　Ｍｏｄｕｌｕｓ　Ｆｉｂｅｒｓ　ｔｏ　Ｂａ１ｌｉｓｔｉｃ　Ｐｒｏｔｅｃ ｔｉｏｎ）　”　、謔Q９８ 頁には、第四の要件は紡織材料が高度の耐熱性を有することであり、例えば融点 ２５５℃のポリアミド材料は引っ張り特性が同等であるが融点がポリアミドより 低いポリオレフィン繊維より急所特性上良好な衝撃特性を有すると思われる、と 指摘されている。＾　Ｌ、アレン（＾、　Ｌ、　Ａｌｅｓｉ）等のＮＴｌ５パブ リケーシヨン（ＮＴＩＳ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ）　、ＡＤ−Ａ　０１８　９ ５８　”改良されたヘルメットの製造における新規材料（Ｎｅｗ　Ｍａｔｅｒｉ ａｌｓ　ｉｎ　Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｈｅ１ ｌＩｌｅｔｓ’）@− において、“ＸＰ”と称される多層高配向のポリプロピレンフィルム材料（マト リックス無し）がアラミド繊維（フェノール系、・′ポリビニルブチラール樹脂 マトリックス有り）に対して評価された。この結果、アラミド系は優れた性能と 戦闘用へルメントの開発に対する問題が最少であると言う利点との最も有望な組 み合わせを有すると判定された。

米国特許第４，４０３．０１２号及び同第４．４５７．９８５号明細書には、高 分子量のポリエチレン繊維又はポリプロピレン繊維の網状構造物とオレフィンポ リマー及び同コポリマー、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、並びに繊維 の融点より低い温度で硬化し得る他の樹脂から成るマトリックスより構成される 急所抵抗性複合物品が開示される。

＾、Ｌ、ラストニク（＾、　Ｌ、　Ｌａ５ｔｎｉｋ）等のＴｅｃｈｎｉｃａｌ　 Ｒｅｐｏｒｔ　ＮＡＴＩＣＫ／ＴＲ−８４１０３０，１９８４年６月８日、“樹 脂濃度と変成フェノール樹脂で接着されたケブラー（登録商標）布帛の積層圧力 との効果（Ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｒｅ５ｉｎ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉ ｏｎ　ａｎｄ　Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ＫＥＶＬＡ Ｒ′Ｒ’　Ｆａｂｒｉｃ　Ｂｏｎｄｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｐｈｅ 獅盾撃奄メ@Ｒｅ５ ｉｎ）”には、布帛繊維を封入し、接着する隙間樹脂は得られる複合物品の急所 抵抗性を減すると開示される。

米国特許第４．６２３，５７４号及び同第４．７４８．０６４号明細書には、高 強力繊維がエラストマー性マトリックスに埋入されて成る単純な複合構造物が開 示される。この単純な複合構造物は剛性マトリックスを用いている単純な複合材 料と比較して顕著な急所防護性を示し、その結果がそれら特許明細書に開示され る。米国特許第４．４１３，１１０号明細書に開示されるような超高分子量ポリ エチレン及び同ポリプロピレンを用いる単純複合材料が特に有効である。

米国特許第４．７３７．４０２号及び同第４．６１３．５３５号明細書には、ニ ジストマー性マトリックス材料中に埋入された米国特許第４．４１３．１１０号 明細書に開示される超高分子量ポリエチレン及び同ポリプロピレン等の高強力繊 維の網状構造物とマトリックス中の繊維の主表面に少な（とも１つの追加の剛性 層を含んで成る、改良された耐衝撃性を有する複雑な剛性複合物品が開示される 。これらの複合材料は環境破壊物に対する改良された抵抗性、改良された耐衝撃 性を有し、防護外装等の急所抵抗性物品として予想外に有効であることが明らか にされている。

剛性材料から作られた急所抵抗性防護外装はこの技術分野で公知である。有用な 剛性材料に適当な支持体又はパンクアップ材料に接続されたタイル、例えばセラ ミックタイルを含む複合材料がある。剛性材料は接着剤等の適当な手段で支持体 に接続される。

急所抵抗性材料及び侵入機構についての概説はＲ，Ｃ，ライプル著“急所抵抗性 材料と侵入機構（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｐｅｎｅ ｔｒａｔｉｏｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）　”　［エルセピアサイエンティフィッ クパブリッシング社（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｐｕｂ−１ｉ ｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍａｐｎｙ）　、ニューヨーク、１９８０年〕に与えられてい る。透明なセラミック及び金属の防護外装材料に関する第５〜７章が特に興味の あるものである。

硬い、脆い材料、例えばセラミックから作られた防護外装は知られている。セラ ミック製防護外装の１つの問題は破断セラミック片が衝撃時に飛散することであ る。この特徴のために多重衝撃能が欠ける。

図面の簡単な説明 本発明は次の本発明の詳細な説明と添付図面を参照するとき、更に十分に理解さ れ、そして更なる利点が明らかになるだろう。

添付図面において、図１はセラミックタイルをその１つの軸を巡って取り囲んで いる繊維層から構成される強化帯（ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｇｉｒｄｌｅ）を 有するセラミックタイルから成る本発明の１つの態様を説明する模式図である。

繊維層はタイルの図３は図２と同様の図にして、互いに対して及びタイルの基部 の平面に対してている２つの繊維層から形成されている樹脂強化帯を有する本発 明の詳細な説明０の角度にあり、かつタイルの基部の平面に対して９０６の角度 にある３つの繊維層を含んでいる本発明の詳細な説明する模式図である。

図６は包囲強化帯が３つの繊維層を含み、隣接する層中の繊維線分の方向が９０ °の角度にある本発明の態様の断面図である。

図７は支持体を含み、その表面に複数の図５の物品が取り付けられている本発明 の複雑な急所抵抗性物品の模式図である。

図８は図６の態様の断面図である。

図９は図７及び図８の態様の改変されたものにして、隣接する層中の繊維線分の 方向が９０°の角度となるように物品がマトリックス中の３つの繊維層で３つの 軸に沿って巻き付けられている前記改変態様の断面図である。

発明の要約 本発明の１つの態様はセラミック体とそのセラミック体をその１つの軸を巡って 包囲している少なくとも１つの帯（ｇｉｒｄｌｅ）を含む物品に関する。帯は少 なくとも約７グラム／デニールの強力、少なくとも約１６０グラム／デニールの 引っ張り弾性率及び少な（とも約８ジユール／グラムの破断エネルギーを有する １つ以上の高強力フィラメントを含む。本発明の更にもう１つの態様は帯がマト リックス材料中の１層以上のフィラメント層から成る上記の物品に関する。本発 明の更にもう１つの態様は： １つ以上の金属から成る層とマトリックス材料中に少なくとも約７グラム／デニ ールの強力、少なくとも約１６０グラム／デニールの引っ張り弾性率及び少なく とも約８ジユール／グラムの破断エネルギーを有する高強力フィラメントの網状 構造物を含む層より成る群から選択される１つ以上の層を有する支持体；及びセ ラミック体とそのセラミック体をその１つの軸を巡って包囲している、前記フィ ラメント又はマトリックス材料中の前記網状構造物の１つ以上から構成される少 なくとも１つの帯から成る少なくとも１つの急所抵抗性セラミック物品を含んで 成る多層急所抵抗性物品に関する。

セラミック体を包囲する帯の使用によって１つ以上の利点が得られる。例えば、 包囲帯を使用すると、衝撃時に急所抵抗性物品から飛散する破断セラミック片の 量が制限され、またセラミック体の有効硬度が増加して更に大きな急断抵抗防護 性が得られる。また、この包囲帯を使用すると、一部は衝撃に由来するセラミッ クの破断片が飛散するのが防止されることによって弾道弾（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ ）による多数回衝突に対するセラミックの抵抗能が高められる。更に、衝撃時に セラミック物品から飛散する破断片が弾道弾によってできる穴を優先的に通過し ：か（して弾道弾の運動を効果的に妨害し、弾道弾の有効性を減する。

発明の好ましい態様の説明 本発明は前記で説明した図面を参照することによって当業者に理解されるだろう 。図１及び図２を参照して説明すると、急所抵抗性複合材料の製造に使用するた めの物品は１０で示される。物品１０はセラミック体１２を含み、１つ以上の高 強力繊維１６から構成される帯１４がセラミック体１２を包囲している。繊維１ ６は少なくとも約７グラム／デニールの強力、少なくとも約１６０グラム／デニ ールの引っ張り弾性率及び少なくとも約８ジユール／グラムの破断エネルギーを 有し、好ましくはマトリックスの中に埋入又は分散されている。図１は本発明の 物品１０の三次元模式図であり、図２は図１の物品の断面図であり、図３はセラ ミック体１２を包囲している多重繊維層を有する本発明のもう１つの物品の断面 図である。図１のセラミック体１２は基部２０と基部２０に対して垂直な軸１８ を有する。

セラミック体１２はセラミック材料から形成されている。有用なセラミック材料 は広範囲にわたって変わることができ、これには発射体の初期衝撃面を部分的に 変形させるか、又は発射体を破砕させるように機能するセラミック防護外装の製 造において普通使用されるそのような材料がある。このような材料を例示すると 、Ｄ、　Ｆ、ライプル（Ｃ，Ｆ、　Ｌａ１ｂｌｅ）著、急所抵抗性材料と侵入機 構、第５〜７章（１９８０年）に記載されるものがあり、これには次のものがあ る：酸化アルミニウム等の金属及び非金属の酸化物、炭化硼素、炭化ジルコニウ ム、炭化ベリリウム、アルミニウムベライド（ｂｅｒｉｄｅ）　、炭化アルミニ ウム、炭化硼素、炭化珪素、酸化ベリリウム、酸化チタン、炭化アルミニウム、 酸化ジルコニウム、窒化チタン、窒化硼素、硼化チタン、酸化タングステン、浸 硼化チタン、炭化鉄、窒化アルミニウム、窒化鉄、チタン酸バリウム、窒化アル ミニウム、ニオブ酸チタン、炭化硼素、硼化珪素、その他の有用な物質。セラミ ・ツク体１２の製造に好ましい物質は酸化アルミニウム並びに金属及び非金属の 窒化物、硼化物及び炭化物である。セラミック体１２の製造に最も好ましい物質 は酸化アルミニウムと浸硼化チタンである。

これらの図面において、セラミック体１２は立方体の固体として描かれているが 、セラミック体１２の形状は物品の用途に応じて広い範囲にわたって変わること ができる。例えば、セラミック体１２は不規則な又は規則的な賦形体であること ができる。有用なセラミック体１２の例は立方形、長方形、円筒形及び多角形（ 例えば、三角形、五角形及び六角形）の賦形体である。

セラミック体１２の大きさく幅と高さ）も物品１０の用途に応じて広い範囲にわ たって変わることができる。例えば、物品１０が軽武器に対抗して使用するため の軽急所抵抗性複合材料の製造において使用しようとするものであるような場合 にはセラミック体１２は一般により小型であり、逆に物品１０が重武器に対抗し て使用するための重患断抵抗性複合材料の製造において使用しようとするもので ある場合にはセラミック体１２は一般により大型である。本発明の好ましい態様 においては、セラミック体１２は基部２０及び頂部２２と共に主軸１８を有する 規則的な幾何形状の固体であって、基部２０と頂部２２が各々少なくとも約６゜ ５ｃｍ”の等しい断面積を有するものである。これらの好ましい態様において、 セラミック体１２のその主軸１８に沿う高さは約０．３〜約５０ｃｍであり、ま た軸１８に対して直角でかつ基部２０及び頂部２２に対して平行な軸２４に沿う セラミック体１２の幅は約０．３〜約５０ｃｍである。これらの好ましい態様に おいて、セラミック体１２の高さ対幅の比は約０．１対２以上である。本発明の 特に好ましい態様においては、セラミック体１２の基部２０及び頂部２２の断面 積は実質的に等しく、約７〜約６００ｃｍ２の範囲にある。軸１８に沿うセラミ ック体１２の高さは約０．　６〜約２６ｃｍの範囲にあり、また軸２４に沿うセ ラミック体１２の幅は約０．６〜約２６ｃｍの範囲にある。特に好ましい態様に おいて、軸２４に沿うセラミック体１２の幅に対する軸１８に沿うセラミック体 １２の高さの比は約０．　２対１，５〜約０．５対１２である。

本発明の最も好ましい態様において、セラミック体１２は主軸１８に沿う断面が 円形、長方形又は円筒形で、断面積が約２５〜約４００ｃｍ２、主軸１８に沿う 高さが約１〜約２５ｃｍ、主軸１８に対して直角の軸２４に沿う幅が約５〜約２ ５ｃｍであるものである。最も好ましい態様において、軸２４に沿うセラミ・ツ ク体１２の幅に対する主軸１８に沿うセラミック体１２の高さの比は約０．５対 １．２〜約０．７対１．１である。

図１及び図２に示されるように、本発明の物品はセラミック体１２の一部又は全 部をその主軸１８を巡って包囲する１つ以上の繊維］６から構成される帯１４を 含む。帯１４はセラミック体１２の回りに巻かれ、張力で、又はポリスルフィド 、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エラストマー等のような接着剤又はステーブ ル、リベット、ボルト、ねじ等のような機械的手段のような他の適当な取り付は 手段で適所に保持することができる。強化帯１４はセラミ・ツク体１２を軸１８ を巡って包囲する。図１及び図２で説明される特定の態様において、強化帯１４ は繊維１６の１つの層を含む。図３で説明される態様において、帯１４はセラミ ・ツク体１２の回りに巻き付けられた２層の繊維１６より成る。本発明のこの態 様において、２層の繊維１６はシート様配置で軸１８の回りに巻き付けられ、共 通のフィラメント方向に沿って相互に対して平行に整列されている。

強化帯１４は基部２０に対して実質的に平行に配向された１層以上の繊維１６の 層に対しである角度で、即ち９０°、４５°等で配向された１層以上の繊維２６ の層を更に含んでいることができる。本発明のこの態様は図４において説明され ており、この場合基部２０に対して実質的に平行な繊維１６の層に加えて繊維層 １６に対して９０°の角度にある繊維２６の追加層が存在する。この図にはただ １層の繊維２６の追加層しか示されないが、隣接する層中の繊維方向に対して色 々な角度で配向された任意の数の追加繊維層を用いることができることを理解す べきである。

本発明の好ましい態様においては、セラミック体１２を包囲し、その全ての軸の 方向に実質的に平行な繊維帯１４が存在する。これは図５に説明されている。

図５において、セラミック体１２は立体の固体形タイルである。図５から明らか なように、セラミック体１２には、３つの全ての次元において繊維層の１つが立 体セラミック体１２の３つの軸の各々に平行である繊維１６．２６及び２８の層 が巻き付けられている。この場合もまた、セラミック体１２を巻くのに繊維１６ ．２６及び２８に平行な追加の繊維層を用いることができ、これによって追加の 急所防護性を得ることができる。

帯１４を形成する繊維は種々の構成の網状構造物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まとめ、様々に整列されている加熱された又は 無撚のヤーン束を形成することができる。本発明の好ましい態様では、フィラメ ントは実質的に平行に、かつ単方向に整列され、マトリックス材料が個々のフィ ラメントを実質的に被覆している単軸の層を形成している。これらの層の２つ以 上を用いてセラミック体１２を巻き、各層が図５に示されるようにその隣接する 層に対して回転されている被覆された単方向フィラメントの複数の層を持つ複合 体の帯１４を形成することができる。１例は第１層に対して＋４５°、−４５° 、９０°及び０層回転された第２、第３、第４及び第５の層を有する多層帯１４ である。ただし、回転の順序は必ずしも上記のようになっている必要はない。多 の例はヤーン又はフィラメントの０°／９０°配置を有する多層帯１４を含むも のである。

帯１４の製造に用いられるフィラメントのタイプは広範囲に変わることができ、 金属フィラメント、半金属フィラメント、無機フィラメント及び／又は有機フィ ラメントであることができる。本発明を実施する際に用いるのが好ましいフィラ メントは約１０ｇ／ｄ以上の強力、約１５０ｇ／ｄ以上の引っ張り弾性率及び約 ８ジユール／ｄ以上の破断エネルギーを有するフィラメントである。特に好まし いフィラメントは約２０ｇ／ｄ以上の強力、約５００　ｇ／ｄ以上の引っ張り弾 性率及び約３０ジユール／ｄ以上の破断エネルギーを有するフィラメントである 。

これらの特に好ましい態様では、フィラメントの強力が約２５ｇ／ｄ以上、引っ 張り弾性率が約１０００ｇ／ｄ以上、破断エネルギーが約３５ジユール／ｇ以上 である態様が最も好ましい。本発明の態様において、特に好ましいフィラメント は約３０ｇ／ｄ以上の強力及び約４０ジユール／ｇ以上の破断エネルギーを有す るものである。

帯１４の製造に用いるためのフィラメントは金属、半金属、無機及び／又は有機 のものであることができる。有用な無機フィラメントの具体例はＳ−ガラス、炭 化珪素、アスベスト、バサルト（ｂａｓａｌｔ）　、Ｅ−ガラス、アルミナ、ア ルミナ−シリケート、石英、ジルコニア−シリカ等から形成されたもの、セラミ ックフィラメント、硼素フィラメント、炭素フィラメント等である。有用な金属 又は半金属フィラメントの例は硼素、アルミニウム、鋼及びチタンから構成され たフィラメントである。有用な有機フィラメントの具体例は次のものから構成さ れるものである。アラミド（芳香族ポリアミド）、ポリ（ｍ−キシリレンアジノ 々ミド）、ポリ（ｐ−キンリレンセバカミド）、ポリ（２，２，２−トリメチル へキサメチレンテレフタルアミド）、ポリ　（ピペラジンセノくナミド）、ポリ （メタフェニレンイソフタルアミド）　（Ｎｏｍｅｘ）、ポリ（ｐ−）二二しン テレフタルアミド）　（Ｋｅｖｌａｒ）　；脂肪族と脂環式のポリアミド、例え ばヘキサメチレンジアンモニウムイソフタレート３０％とへキサメチレンジアン モニウムアンベート７０％とのコポリアミド、３０％以下のビス−（−アミドシ クロヘキシル）メチレンとテレフタル酸とカプロラクタムとのコポリアミド、ポ リへキサメチレンアジノくミド（ナイロン６６）、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（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、ポリへキサメ チレンセノくナミド（ナイロン６．１０）、ポリアミノウンデカナミド（ナイロ ン１１）、ポリカプロラクタム（ナイロン１２）、ポリへキサメチレンイソフタ ルアミド、ポリへキサメチレンテレフタルアミド、ポリカプロアミド、ポリ　（ ノナメチレンアゼラミド）（ナイロン９゜９）、ポリ（デカメチレンアジペート ）（ナイロン１０．９）、ポリ（デカメチレンセバカミド）（ナイロン１０．１ ０）、ポリ　［ビス（４−アミノ／りロヘキシル）メタン１，１０デカンジカル ボキサミド］　（Ｑｉａｎａ）　（）ランス）又はこれらの組み合わせ、並びに 脂肪族、脂環式及び芳香族のポリエステル、例えば（１，４−７クロへキンリデ ンンメチルエネテレフタレート）（シス及びトランス）、ポリ（エチレン−１， ５−ナフタレート）、ポリ（エチレン−２，６−ナフタレート）、ポリ（１，４ −シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）（トランス）、ポリ　（デカメチ レンテレフタレート）、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１ノＣノ々ラーヒド口 キノペンゾエート）、ポリ（、ツメチルプロピオラクトン）、ポ１ノ（デカメチ レンアジペート）、ポリ（エチレンスクシネート）等。

また、帯１４の製造に使用するための有用な有機フィラメントの例は式：％式％ （式中、Ｒ１及びＲ２は同一または異なる原子又は基であって、水素、ヒドロキ シ、ハロゲン、アルキルカルボニル、カルボキシ、アルコキンカルボニル、複素 環式基、或いは非置換若しくはアルコキシ、シアノ、ヒドロキシ、アルキル及び アリールより成る群から選択される１個以上の置換基によって置換されたアルキ ル又はアリールである。） で示される丁、β−不不飽和フッマー重合によって形成される鎖延長ポリマーか ら構成されるフィラメントである。Ｔ、β−不不飽和フッマーこのようなポリマ ーの具体例は次の通りである：ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、 ポリ（１−オクタデセン）、ポリイソブチレン、ポリ（１−ペンテン）、ポリ（ ２−メチルスチレン）、ポリ（４−メチルスチレン）、ポリ（１−ヘキセン）、 ポリ（１−ペンテン）、ポリ（４−メトキシスチレン）、ポリ（５−メチル−１ −ヘキセン）、ポリ（４−メチルペンテン）、ポリ（１−ブテン）、ポリ（３− メチル−１−ブテン）、ポリ（３−フェニル−１−プロパン）、ポリ塩化ビニル 、ポリブチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ（メチルペンテン−１）、ポリ（ ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（ 塩化ビニル）、ポリ（塩化ビニリデン）、塩化ビニル−酢酸ビニルクロリドコポ リマー、ポリ　（弗化ビニリデン）、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ　（メ チルメタクリレート）、ポリ（メタアクリロニトリル）、ポリ（アクリルアミド ）、ポリ（弗化ビニル）、ポリ（ビニルホルマール）、ポリ（３−メチル−Ｊ− ブテン）、ポリ（１−ペンテン）、ポリ（４−メチル−１−ブテン）、ポリ（１ −ペンテン）、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、ポリ（１−ヘキセン）、ポ リ（５−メチル−１−ヘキセン）、ポリ（１−オクタデセン）、ポリ（ビニルシ クロペンタン）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ａ−ビニルナフタレン）、 ポリ（ビニルメチルエーテル）、ポリ（ビニルエチルエーテル）、ポリ（ビニル プロピルエーテル）、ポリ　（ビニルカルバゾール）、ポリ（ビニルピロリドン ）、ポリ（２−クロロスチレン）、ポリ（４−クロロスチレン）、ポリ（ビニル ホルメート）、ポリ（ビニルメチルエーテル）、ポリ（ビニルオフチェーチル） 、ポリ（ビニルメチルケトン）、ポリ（メチルイソプロペニルケトン）、ポリ（ ４−フェニルスチレン）等。

本発明の好ましい態様では、帯１４はフィラメントの網状構造物から製造され、 これには高分子量ポリエチレンフィラメント、高分子量ポリプロピレンフィラメ ント、アラミドフィラメント、高分子量ポリビニルアルコールフィラメント、高 分子量ポリアクリロニトリルフィラメント又はこれらの混合物のものがある。帯 １４の製造において、少なくとも２０万、好ましくは少なくとも１．　ＯＯ万、 更に好ましく少なくとも２００万の分子量を有する高度に配向したポリプロピレ ン及びポリエチレンを用いてもよい。このような高分子量のポリエチレンとポリ プロピレンは前記の種々の文献に記載される方法によって、特に米国特許第４， ４１３．１１０号、同第４．４５７，９８５号及び同第４，６６３，１０１号明 細書、好ましくは１９８６年８月１１日に出願された米国特許出願第８９５．３ ９６号及び１９８７年７月６日に出願された米国特許出願第０６９，６８４号明 細書の方法によって妥当かつ十分に配向されたフィラメントに形成することがで きる。

ポリプロピレンは結晶性がポリエチレンよりもはるかに低度の物質であり、かつ ペンダントメチル基を含むので、ポリプロピレンによって達成される強力値は一 般にポリエチレンの対応する値よりも実質的に低い。従って、適当な強力は少な くとも８ｇ／デニールであり、そして好ましい強力は少なくとも１１ｇ／デニー ルである。ポリプロピレンの引っ張り弾性率は少な（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。

帯１４の製造に際して使用するのに好ましい、高引っ張り弾性率を有する高分子 量ポリビニルアルコールフィラメントはＹ、ノナン（Ｙ、　Ｋｖｏｎ）等に付与 された米国特許第４，４４０．７１１号明細書に述べられている。この米国特許 を本発明と矛盾しない範囲で本明細書において引用、参照するものとする。ポリ ビニルアルコール（ＰＶ−０１１１）の場合、少な（とも約２００，０００の分 子量。特に有用なＰＶ−ＯＨフィラメントは少なくとも約３００ｇ／デニールの 弾性率、少なくとも約７ｇ／デニール（好ましくは少なくとも約１０ｇ／デニー ル、更（二好ましくは少なくとも約１４ｇ／デニール、最も好ましくは少な（と も約１７ｇ／デニール）の強力及び少なくとも約８ジユール／ｇの破断エネルギ ーを有すべきである。少なくとも約２００，０００の重量平均分子量、少なくと も約１０ｇ／デニールの強力、少な（とも約３００　ｇ／デニールの弾性率及び 少なくとも約８ジユール／ｇの破断エネルギーを有するＰＶ−ＯＨフィラメント が急所抵抗性物品の製造に際してより有用である。このような性質を有するＰＶ −ＯＨフィラメントは、例えば米国特許第４．５９９．２６７号明細書に開示さ れる方法によって製造することができる。

ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）の場合、帯１４の製造に際して使用するための ＰＡＮフィラメントは少なくとも約４００．０００の分子量を有するものである 。

特に有用なＰＡＮフィラメントは少なくとも約１０ｇ／デニールの強力及び少な くとも約８ジユール／ｇの破断エネルギーを有すべきである。少なくとも約４０ ｏ、ｏｏｏの分子量、少なくとも約１５〜約２０ｇ／デニールの強力及び少なく とも約８ジユール／ｇの破断エネルギーを有するＰＡＮフィラメントが急所抵抗 性物品の製造に有用である。このようなフィラメントは、例えば米国特許第４゜ ５３５．０２７号明細書に開示される。

アラミドフィラメントの場合、帯１４の製造に際して使用するための適当なアラ ミドフィラメントは主として芳香族ポリアミドから形成されるもので、これは米 国特許第３．６７１，５４２号明細書に記載されている。この米国特許を本明細 書において引用、参照するものとする。好ましいアラミドフィラメントは少なく とも約２０ｇ／ｄの強力、少なくとも約４００ｇ／ｄの引っ張り弾性率及び少な くとも約８ジユール／ｇの破断エネルギーを有するものであり、特に好ましいア ラミドフィラメントは少なくとも約２０ｇ／ｄ、少なくとも４８０　ｇ／ｄの弾 性率及び少なくとも約２０ジユール／ｇの破断エネルギーを有するものである。

最も好ましいアラミドフィラメントは少なくとも約２０ｇ／ｄの強力、少なくと も約９００ｇ／ｄの弾性率及び少な（とも約３０ジユール／ｇの破断エネルギー を有するものである。例えば、ケブラー［Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）コ２９．４ ９．１２９及び１４９の商標名でデュポン社（Ｄｕｐｏｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ ｉｏｎ）が商業的に製造しているポリ（フェニレンジアミンテレフタルアミド） フィラメントが急所抵抗性の複合材料の製造において特に有用である。また、商 標名ノメックス（Ｎｏｍｅｘ）でデュポン社が商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）のフィラメントも本発明の実施に有用である。

本発明の更に好ましい態様において、帯１４は網状構造物に配置されたフィラメ ントから形成される。網状構造物は色々な構成を取ることができる。例えば、複 数のフィラメントを一緒にまとめて加熱された又は無撚のヤーンを形成すること ができる。フィラメント又はヤーンは各種の常用の方法のいずれかによってフェ ルトとして形成してもよいし、又は網状構造物に編成若しくは織成してもよいし ［平織り、バスケット織り、サテン織り、クローフィート織り（ｃｒｏｗ　ｆｅ ｅｔ　ｗｅａｖｅ）等］、或いは網状構造物に形成してもよい。本発明の好まし い態様においては、フィラメントはフィラメントが平行で、単方向に整列されて いる無撚のモノフィラメントヤーンである。例えば、フィラメントは通常の方法 によって不織布の層にも形成することができる。

本発明の最も好ましい態様において、帯１４は、フィラメント束中に含まれる各 フィラメントを好ましくは実質的に被覆するマトリックス材料の連続相中に分散 又は埋入された連続繊維の１つ以上の層から構成されている。これは図６に説明 されている。図６において、セラミック体１２はその全の軸に沿って、ポリマー マトリックス中の繊維１６．２６及び２８の層を含む帯１４によって包囲されて いる。フィラメントをマトリックス中に埋入及び分散させる方法は広範囲にわた って変わることができる。フィラメンは実質的に平行に、単方向に整列させても よいし、フィラメントを多方向に整列させてもよいし、或いはフィラメントを互 いに色々な角度で多方向に整列させてもよい。本発明の好ましい態様では、帯１ ４を形成している各層のフィラメントはプレプレグ、引き抜き成型ンート等にお けるように実質的に平行で単方向に整列されている。

ポリエチレンのような有機フィラメントの、相容性又は非相容性マトリックス、 例えばエポキシ樹脂に対する濡れ及び接着はヤーン表面の前処理によって高めら れる。表面処理法は化学的なものであってもよいし、物理的なものであってもよ いし、或いは化学的作用と物理的作用の組み合わせであってもよい。純粋に化学 的な処理法の例はＳ０３又はクロロスルホン酸を使用するものである。化学的処 理と物理的処理の組み合わせ法の例は幾つかの一般的に入手できる機械の１つを 用いるコロナ放電処理又はプラズマ処理である。

使用されるマトリックス材料は広範囲にわたって変わることができ、金属、半金 属物質、有機物質及び／又は無機物質であることができる。マトリックス材料は 可撓性（低弾性率）物質であってもよいし、硬性（高弾性率）であってもよいし 、或いは可撓性物質及び／又は剛性物質の混合物であってもよい。有用な高弾性 率、即ち剛性マトリックス材料の具体例はポリカーボネート、ポリアリーレンス ルフィド、ポリアリーレンオキシド、ポリエステルカーボネート、ポリエーテル エーテルケトン、ポリエステルアミド、ポリアリーレンスルホン、ポリエーテル ケトン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂、フェノール樹脂、変 成フェノール樹脂、アリル樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、例えばビ ニル芳香族モノマー（例えば、スチレン又はビニルトルエン）中で希釈されたビ スフェノールＡとメタクリル酸との縮合生成物のような芳香族ビニルエステル、 ウレタン樹脂、アミノ（メラミンと尿素）樹脂等の熱硬化性樹脂である。主たる 基準はこのような物質がフィラメントを一緒に網状構造物の中に保持し、弾道性 上の又は構造上の負荷を移動させ、及び／又は帯１４の一体性を所望とされる使 用条件下で維持して弾道体が衝突したときセラミック体１２からの破断セラミッ ク片の飛散を防ぎ又は飛散量を制限するかどうかである。

本発明の好ましい態様において、マトリックス材料は低弾性率のエラストマー性 物質である。本発明の好ましい態様では、多様なエラストマー性物質と処方を用 いることができる。マトリックスの形成に際して使用するための適当なエラスト マー性物質の代表的な例は、エンサイクロペディア　オブ　ポリマー　サイエン ス（Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　５ｃｉｅｎｃｅ）　、 第５巻、エラストマース　シンセテイックス（Ｅｌａｓｔｍｅｒｓ−Ｓｙｎｔｈ ｅｔｉｃｓ）の節［ジョン　ワイレー　アンド　サンズ社（Ｊｏｈｎ　ｆｉｌｅ ｙ　＆　５ｏｎｓ）　、１９６４年コに架橋法と共に要約されている構造、性質 及び処方を有するものである。例えば、下記のエラストマー性物質がいずれも用 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 ロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジェンターポリマー、ポリスルフ ィドポリマー、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、当該技術分野で周知のジオクチルフタレートその他の可塑剤を 用いた可塑化ポリ塩化ビニル、ブタジェン−アクリロニトリルエラストマー、ポ リ（インブチレンーコーイソプレン）、ポリアクリレート、ポリエステル、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、エチレンコポリマー。

特に有用なエラストマーは共役ジエンとビニル芳香族モノマーとのブロックコポ リマーである。ブタジェ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モ ノマーである。ポリイソプレンを含むブロックコポリマーを水素化して飽和炭化 水素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。これらのポリマーはＡ−Ｂ−Ａ型の単純なトリブロックコポリマーであっ てもよいし、（ＡＢ）ｎ　（ｎ＝２〜１０）型のマルチブロックコポリマーであ ってもよいし、或いはＲ−（ＢＡ）ｘ　（ｘ＝３〜１５０）型の放射状配置のコ ポリマーであってもよい。ここでＡはポリビニル芳香族モノマーからのブロック 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。これらポリマーの 多くはシェル　ケミカル社（Ｓｈｅｌｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ、　）によっ て商業的に製造され、紀要“クラトン　サーモプラスチック　ラバー（Ｋｒａｔ ｏｎ　Ｔｈｅｒｍｏｐｌ−ａｓｔｉｃ　Ｒｕｂｂｅｒ）　”５Ｃ−６８−８１に 記載されている。

エラストマー性マトリックス材料は上記エラストマーの少なくとも１種から本質 的に成るものが最も好ましい。低弾性率のエラストマー性マトリックスは、例え ばカーボンブラック、シリカ、ガラスマイクロバルーン等のような充填剤を、好 ましくはエラストマー性物質の約２５０容量％を越えない量以下、更に好ましく は約１００重量％を越えない量以下、最も好ましくは約５０容量％を越えない量 以下含んでいることができる。マトリックス材料はオイルで増量することができ 、例えばハロゲン化パラフィンのような難燃剤を含んでいることができ、またゴ ム技術者には周知の方法を用いて硫黄、過酸化物、酸化金属又は放射線硬化系に よって加硫させることができる。色々なエラストマー性物質のブレンドも１種以 上の熱可塑性樹脂とブレンドすることができる。適当な性質を有するマトリック ス材料を得るために高密度、低密度及び線状低密度のポリエチレンを単独か又は ブレンドとして架橋することができる。いずれの場合もエラストマー性マトリッ クス材料の弾性率は約６，０００ｐｓｉ　（４１，３００ｋＰａ）を越えるべき ではなく、好ましくは約５．０ＯＯｐｓ　ｊ　（３４，５００ｋＰａ）未満、更 に好ましくは５００ｐｓｉ　（３，４５０ｋＰａ）未満である。

本発明の好ましい態様において、マトリックス材料は引っ張り弾性率が約２３℃ において測定して約６，０００ｐｓｉ　（４１，３００ｋＰａ）未満である低弾 性率のエラストマー性物質である。更に改良された性能を得るにはエラストマー 性物質の引っ張り弾性率は約５．０ＯＯｐｓｉ　（３４，５００ｋＰａ）未満で あるのが好ましく、更に好ましくは１．０００ｐｓｉ　（６，９００ｋＰａ）未 満、最も好ましくは約５００ｐｓｉ　（３，４５０ｋＰａ）未満である。エラス トマー性物質のガラス転移温度（Ｔｇ）（物質の延性と弾性の急激な低下によっ て証明される）は約０℃未満である。エラストマー性物質のＴｇは約−４０℃未 満が好ましく、約−５０℃未満が更に好ましい。エラストマー性物質はまた少な （とも約５０％の破断伸びを有する。エラストマー性物質の破断伸びは少な（と も約３００％が好ましい。

帯１４中のフィラメントに対するマトリックスの割合は重要でなく、マトリック ス材料が材料自体急所抵抗性を有するか（一般的にはそうではない）否かを含め て多くの因子と、帯１４に所望とされる剛性、形状、耐熱性、耐摩耗性、難燃性 、その他の性質に依存して広範囲にわたって変わることができる。一般に、帯１ ４中のフィラメントに対するマトリックスの割合はマトリックス量がフィラメン トに対して約１０容量％である比較的少量から、マトリックス量が最大でフィラ メントの約９０％である比較的大量まで変わることができる。本発明の好ましい 態様では、約１５〜約８０容量％のマトリックス量が用いられる。容量％は全で 帯１４の総容量に基づく。本発明の特に好ましい態様、本発明の急所抵抗性物品 では、帯１４は、急所抵抗性はほとんど完全にフィラメントに起因するので、比 較的少割合（例えば、複合材料の約１０〜約３０容量％）のマトリックスを含み 、そして本発明の特に好ましい態様では帯１４中のマトリックスの割合はフィラ メントの約１０〜約３０重量％である。

本発明の物品は常用の方法を用いて製造することができる。例えば、帯１４を形 成する繊維を個々のフィラメント又は多重フィラメントとしてセラミック体１２ の回りに巻き付けて所望とされる繊維層数と所望とされる繊維の配向を有する帯 １４を形成することができる。帯１４がマトリックス材料中に繊維を含む場合の 本発明の好ましい態様では、帯１４はマトリックス材料と繊維の組み合わせを所 望とされる構成と量でセラミック体１２の回りに成型し、次いでその組み合わせ を熱と圧力に付すことによって形成される。

本発明の好ましい態様において、帯１４を形成するフィラメントはこれらを予備 成型して所望とされる網状構造物となし、次いでそれらを熱と圧力に付すことに よって所望とされる構成でセラミック体１２の回りに配置することができる。

ＥＣＰＥフィラメントでは、成型温度は約２０〜約１５０℃、好ましくは約８０ 〜約１４５℃、更に好ましくは約１００〜約１３５℃、もつと好ま１７ベは約１ １０〜約１３０℃の範囲である。圧力は約１０〜約１０．０ＯＯｐｓｉ　（６９ 〜６９．０ＯＯｋＰａ）の範囲である。約１０〜約１００ｐｓ　ｉ　（６９−６ ９０ｋＰａ）の範囲内の圧力を約１００℃未満の温度と約１．０分未満の時間と 組み合わせて用いると、隣接するフィラメントを簡単に粘着させることができる 。約１００〜約１０，０００１）ｓ　ｉ　（６９０−６９，０００ｋＰａ）の範 囲内の圧力を約１００〜１５５℃の範囲内の温度と約１〜約５分の範囲内の時間 と組み占わせて用いると、フィラメントを変形させ、−緒に圧縮することができ る（一般に、フィルム様形状）。約１００〜約１０．０００ｐｓ　ｉ　（６９０ 〜６９，０００ｋＰａ）の範囲内の圧力を約１５０〜約１５５℃の範囲内の温度 と約１〜約５分の範囲内の時間と組み合わせて用いると、フィルムを半透明又は 透明にすることができる。

ポリプロピレンフィラメントでは、温度範囲の」二限はＥＣＰＥフィラメントよ り約１０〜約２０℃高くなる。７ 本発明の好ましい態様では、（所望によっては予備成型された）フイラノ゛／ト は所望とされるマトリックス材料で予備被覆した後継状構造物に配置され、そし ５て前記のように帯１・１に成型される。被覆は種々の方法でフィラメントに施 すことができ、そし、て当業者に知られた任意のフィラメント被覆法が１段又は 多段で用いることができる。例えば、１つの方法は延伸された高弾性率フィラメ ントにマトリックス材料を液体として、また粘着性固体若しくは懸濁物中の粒子 として、或いは流動床と（８、て適用する方法である。別法として、マトリック ス材料は適用温度においてフィラメントの性質に悪影響を及ぼさない適当な溶剤 中の溶液又はエマルジョンとして適用することができる。これらの例示態様にお いては、任意の液体が用い得る。しかし、マトリックス材料がエラストマー性物 質である本発明の好ましい態様では、溶剤の好ましい群は水、パラフィン油、ケ トン、アルコール、芳香族溶剤又は炭化水素溶剤、或いはこれらの混合物であり 、具体的な特定の溶剤としてはパラフィン油、キシレン、トルエン及びオクタン がある。マトリックス材料を溶剤に溶解又は分散させるのに用いられる方法は同 様のエラストマー性物質を色々なサブストレートに適用するために通常用いられ る方法である。

フィラメントに被覆を施すのに他の方法も用いることができ、これにはフィラメ ントから溶剤を除去する前又は後のいずれかにおいて高温研伸操作の前の高弾性 率前駆体（ゲルフィラメント）を被覆する方法がある。次に、フィラメントを高 温で延伸して被覆フィラメントを製造する、：、とができる。ゲルフィラメント は適当なマトリックス材料の溶液、例えばパラフィン油、芳香族溶剤又は脂肪族 溶剤に溶解させたエラス）−マー性物質に所望とされる被覆層が得られるような 条件で通すことができる。ゲルフィラメント中のポリマーの結晶化は、フィラメ ントが冷却溶液に達する前に起きていてもよいし、起きていなくてもよい。別法 として、フィラメントを粉末としての適当なマトリックス材料の流動床中に押し 出すこともできる。

帯１４中の被覆フィシ５メント上又は布帛上の被覆割合は、被覆月料がそれ自体 耐衝撃性又は急所抵抗性を有するか（一般的にはそうではない）否かに依存して 、及び複雑な複合物品に所望とされる剛性、形状、耐熱性、耐摩耗性、難燃性、 その他の性質に依存して、比較的少量（例えば、フィラメントに対して１重量％ ）から比較的多量（例えば、フィラメントに対して１５０重量％）まで変わる、 −とができる。一般に、被覆フィラメントを含有する帯１４は、その急所抵抗性 がほとんど完全にフィラメントに起因するので、比較的少割合（例えば、フィラ メントに対して約１０〜約３０容量％）の被覆を有すべきである。それにもかか わらず、被覆含量がより天きい被覆フイラメン！・を用いることができる。Ｌ７ かし、一般的には、被覆が約６０％（フィラメントの容量基準）より大きくなる と、追加のマトリックス材料を用いなくとも被覆フィラメントは同様の被覆フィ ラメントと合体して繊維層を形成する。。

これらの層の１つ又はそれ以上を所望とされる量と構成でセラミック体１２の回 りに巻き付ける６−とができ、次いでその組み合わせを熱と圧力の下で成型して 所望とされる本発明の物品を形成することができる。

更に、延伸操作又は他の溶媒交換、乾燥等の処置プロセスを受けた後においてだ けフィラメントがその最終の性質を達成するならば、最終フィラメントの前駆体 に対して被覆を施すことも意図されるものである。このような場合には、フィラ メントの所望とされる好ましい強力、弾性率、その他の性質は被覆フィラメント 前駆体に対し、て用いた方法に相当する方法でそのフィラメント前駆体に対して 処置プロセスを行うことによって判定すべきである。しかして、例えば、被覆を カベノシコ（Ｋａｖｅｓｈ）等の米国特許出願第５７２．６０７号明細書に記載 されるキセロゲルフィラメントに施し、次に被覆キセロゲルフィラメントを一定 温度と延伸比の条件で延伸するとすれば、フィラメントの強力値と弾性率値は同 様に延伸された非被覆キセロゲルフィラメントに対して測定されることになろう 。各フィラメントを帯１４の製造のためのマトリックス材料で実質的に被覆する ことが本発明の好ましい態様である。フィラメントは上記の被覆法のいずれかを 用いることによって実質的に被覆するか、又は前に記載した方法で（例えば、公 知の高圧成型法を用いることによって）被覆されたフィラメントと本質的に同じ 程度に被覆されたフィラメントを製造し得る他の任意の方法を用いてフィラメン トを被覆することも可能である。

帯１４に対しては、フィラメントに対するマトリックス材料の割合は変更可能で あり、フィラメントに対して約５〜約１５０容量％と言うマトリ・ソクス材料の 量が広い一般的範囲を表す。この範囲内でマトリックス材料が帯１４に対して約 １０〜約５０容量％、更に好ましくはその複合体に対して約１０〜約３０容量％ に過ぎない帯１４のようなフィラメント含量が比較的高い複合体を用いるのが好 ましい。

言い換えると、フィラメントの網状構造物は帯１４の総容量に対して色々な割合 を占めるのである。しかし、フィラメントの網状構造物が帯１４の少なくとも約 ３０容量％を占めるのが好ましい。急所防護用には、フィラメントの網状構造物 が少なくとも約５０容量％、更に好ましくは約７０容員％、最も好ましくは約７ ５容量％を占め、マトリックス材料が残りを占める。

帯１４の中に含まれる繊維の層数は広く変わることができる。一般に、層数が多 くなればなる程高い急所防護度が得られ、逆に層数が少なくなればなる程急所防 護度は小さくなる。

帯１４の１つの好ましい構成はセラミック体１２にその軸を巡、−）で１つ以上 の層をラミネートとじて巻ぐ構成で、ラミネートにおいてマトリックス材料を有 する冷却されたフィラメント（所望によっては、予備成型されている）はシー　 ト様配列で配置され、共通のフィラメント方向に沿って相互に平行に整列されて いる。

このような被覆された単方向性フィラメントの連続する層はこれらを前の層に対 して回転させ１、次いでセラミック体１２の回りに巻き付けることができる。そ の後、セラミック体１２と帯１４の組み合わぜを熱と圧力の下で成型することに よって本発明の物品を形成することができる。斯かる層状帯１４の１−例は、第 ２、第３、第４及び第５の層が回転され、セラミック体１２の回りに第１層に対 して４５°、−４５°、９０°及び０６で巻き付けられている層状構造のもので ある。

ただし、層の回転順序は必ずしも上記の通りである必要はない。このような層状 帯１４のもう１つの例は、同様に、帯を形成している色々な単方向性層が隣接し ている層の共通のフィラメント軸が００．９０°となるように整列されている層 状構造物である。

帯１４の製造において使用するための、実質的に平行な、単方向に整列されたフ ィラメントの層を形成する特に効果的な方法はフィラメント又はフィラメント束 をマトリックス材料、好ましくはエラストマー性マトリックス材料の溶液を含む 浴を通して引き出す工程、及びこのフィラメントを、例えばシリンダーのような 適当な形状の長尺物の周囲に、かつフィラメント束に沿って円周方向に巻回して 単一のシート様の層となす工程を含む方法である。次に溶剤を蒸発させると、シ リンダー形から取り外すことができる、マトリックス中に埋入されたフィラメン トのシート様層が後に残る。別法として、複数のフィラメント又はフィラメント 束をマトリックス材料の溶液又は分散液を含む浴から同時に引き出し、適当な表 面に相互に実質的に平行に密接配置させることもできる。溶剤を蒸発させると、 マトリックス材料で被覆され、実質的に平行に共通のフィラメント方向に沿って 整列されたフィラメントより成るシート様層が後に残る。このシートはセラミッ ク体１２の回りに積層して前記の帯１４を形成する等の後続の処理に適したもの である。

同様に、帯１４はヤーンタイプの単純な複合物から形成してもよい。斯かる帯は １群のフィラメント束をマトリックス材料の分散液又は溶液に通して引き出して 個々のフィラメントの各々を実質的に被覆し、次いで溶剤を蒸発させて被覆ヤー ンを形成することによって製造することができる。次に、このヤーンを用いて、 例えば布帛を形成し、順次セラミック体１２の周囲に所望とされる量と構成で巻 いて帯１４を形成することができる、即ち被覆ヤーンを所望とされる量と構成で セラミック体１２を直接巻いて帯１４を形成することができる。更に、この被覆 されたヤーンは常用のフィラメントワインディング法を用いることによって、セ ラミック体１２の回りに所望とされる量と構成で積層して帯１４を形成すること が可能な、平行な単方向に整列されたヤーンを含有する単純複合物に加工するこ 一体部分における如き複雑な急所抵抗性物品に組み込むことができる。図７及び 図８を参照して説明すると、これらの図面において複雑な急所抵抗性物品は３０ として示される。複雑な急所抵抗性物品３０はセラミック層３２、所望によって 存在し得る剛性層３４及びポリマー複合層３６より成る３層複合体である。セラ ミック層３２は複数のセラミック物品１０から構成され、それらセラミック物品 １０は適当な取り付は手段で剛性層３４の表面に取り付けられている。本発明の このような態様において、剛性層を省く場合はセラミック層３２は適当な取り付 は手段でポリマー複合層３６の表面に取り付けられる。セラミック層３２は通常 複雑な急所抵抗性物品３０の衝撃部となる。即ち、この部分は環境、例えば接近 して来る発射体の衝撃に最初にさらされる部分である。図７と図８の態様では、 セラミック層３２は複数の、図５に示される本発明の物品から形成されている。

セラミック層３２は発射体の最初の衝撃表面を少な（とも部分的に変形させるか 、又は発射体を粉砕する。セラミック層３２は、前記のように、酸化アルミニウ ム、炭化硼素、炭化珪素及び酸化ベリリウム等の物質から形成される（追加の有 用な剛性層についてはライプルの前記文献、第５〜７章を参照されたい）。セラ ミック層３２を剛性層３４又はポリマー層３６に取り付ける手段は広（色々に変 わることができ、これにはこの機能を与えるこの技術分野で普通に使用されてい る任意の手段がる。有用な取り付は手段の例を挙げると、ライプルの前記文献、 第６章に記載されるもののような接看痢、ボルト、ねじ、機械的な固定手段等で ある。

本発明の好ましい態様では、取り付は手段は接着剤、及び／又は主たるセラミッ ク体にボルトとナツトで固定される、剛性の金属又は複合体のカバー、例えばア ルミニウム又は鎖延長ポリエチレン繊維、アラミド繊維若しくはガラス繊維等の 繊維のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂又はフェノール樹脂等の剛性マトリッ クス中複合体の使用を通じての機械的取り付は手段である。本発明の特に好まし い態様においては、取り付は手段はセラミック層をカバーする金属カバー、例え ばアルミニウム板であって、これはボルトとナツト、及び接着により主たるセラ ミック体に固定される。

堅い剛性層３４は剛性材料から形成される。剛性材料は複雑な急所抵抗性物品３ ０の用途に依存して広範囲にわたり変わることができる。本明細書及び請求の範 囲において用いられている“剛性”なる用語は潰れることなく自由に立っている ことはできない半可撓性及び半剛性の構造のものを包含するものとする。

本発明の好ましい態様において、堅い剛性層は耐衝撃性の材料、例えば鋼板、銅 、チタン、複合防護外装板、セラミック強化金属複合体、セラミック板、コンク リート及び高強力フィラメント複合材料（例えば、セラミック繊維、硼素繊維、 アラミドフィラメント又は炭素繊維と高弾性率の熱硬化性樹脂マトリックス、例 えばエポキシ樹脂、アリル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂 、ビニルエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂：熱可塑性樹脂、例えばポリ エーテルエーテルケトン、ポリアリーレンスルフィド、ポリアリーレンオキシド 、ポリスルホン、ナイロン６、ナイロン６．６及びポリビニリデンハライド）、 並びにそれらの組み合わせから成るのが好ましい。剛性層３４は急所抵抗性上有 効なもの、例えば金属板又はセラミック強化金属複合体であるのが更に好ましい 。

本発明の最も好ましい態様では、剛性層３４は金属層、好ましくは有孔金属層で ある。

図７及び図８において、剛性層３４はセラミック層３２とポリマー層３６との間 にサンドイッチされた単一層として描かれているが、多重剛性層も用いることが でき、またそれらの多重層は所望のように配向させることができることを理解す べきである。また、剛性層３４は任意層であって、これを含めなくてもよいこと も理解すべきである。

複雑な急所抵抗性物品３０はまたポリマー層３６を含む。図７及び図８に示され るように、ポリマー層３６は複雑な複合物品２４の遠位部、即ち環境、例えば接 近して来る発射体の衝撃に最初にはさらされない部分をなす。図６及び図７には 唯一つのポリマー層があるだけであるが、他の態様ではポリマー層は１層以上で あることができ、例えばポリマー層３６は２つの剛性層３４の間にサンドイッチ された芯部をなすことができる。この複雑な複合体は他の形態も適当で、例えば 交互に配置された複数の層３４及び３６を含む複合体である。

ポリマー層３６の製造において使用される材料は広い範囲にわたって変えること ができる。このような材料の例を挙げると、包囲帯１４の形成について前記した 繊維及び繊維／マトリックスの組み合わせがある。例えば、高強力ポリマー繊維 を含むポリマー層３６の製造においては、高強力のアラミド繊維及びポリプロピ レン繊維等の有用な繊維を一緒にまとめて加熱された又は無撚のヤーンを形成す ることができる。この繊維又はヤーンはフェルトとして形成してもよいし、編成 又は織成してもよいしく平織り、バスケット織り、サテン織り、クローフィート 織り等）、網状構造物に形成してもよいし、不織布に加工してもよいし、平行な 単方向配列で配置させてもよいし、或いは米国特許第４．１８１．７６８号明細 書及びＭ、　Ｒ，シリクエスト（Ｍ、　Ｒ，５ｉｌｙｑｕｅｓｔ）等のＪ、　Ｍ ａｃｒｏｗｏｌ、　Ｓｃｉ、　Ｃｈ相０、Ａ７　（１）　、第２０３頁以降（１ ９７３年）に記載される方法等の色々な常用の方法のいずれかによって布帛に形 成してもよい。繊維又は布帛はライクネス（ｌｉｋｅｎｅｓｓ）を熱と圧力に付 すことによって予備成型することができる。繊維又は布帛には、前記のように包 囲帯１４の製造に対して前記した方法を用いて網状構造物に配置してニジストマ ー性マトリックス中繊維網状構造物を形成する前又は後に前記のエラストマー性 マトリックス材料を被覆してもよい。例えば、特定の好ましい層３６はアラミド フィラメント又は高度に配向した高分子量のポリエチレンフィラメントがエラス トマー性マトリックス、例えばブタジェン及びイソプレン等の共役ジエンとスチ レン、ビニルトルエン及びブチルスチレン等のビニル芳香族モノマーとのブロッ クコポリマーに含まれて成る単純な複合材料から成る。

層３６に含まれる単純複合材料層の数は複合体３０の用途に応じて大幅に変わる ことができる。例えば、複合体３０を急所防護用に用いるような用途においては 、ポリマー層３６を形成する単純層の数は所望とされる急所防護度因子、及び急 所防護の技術分野の当業者に知られているその他の因子を含めて多数の因子に依 存する。この用途には一般に、所望とされる防護度が高くなればなる積層３６中 に含まれる単純複合体層の、物品の所定重量についての層数は多くなる。逆に、 急所防護の必要度が低くなればなる積層３６中に含まれる単純複合体層の、物品 の所定重量についての暦数は少なくなる。斯かる複合材料の幾何形状をフィラメ ントの幾何形状によって特性化し、マトリックス材料がフィラメントの網状構造 物によって残されたボイド空間の一部又は全部を占めることを示すのが便利であ る。層３６の１つの好ましい適した配置は被覆されたフィラメントがシート様配 列で配置され、共通のフィラメント方向に沿って相互に平行に整列されている複 数の層、即ちラミネートである。層３６は、隣接層が互いに対して回転されてい る被覆された単方向性フィラメントの複数のそのような層より成る。このような ラミネート構造物の１例は第１層に対して４５°、−４５°、９０°及び０°回 転されている第２、第３、第４及び第５の層を有する複合体である。ただし、回 転順序は必ずしもそうである必要はない。他の例に０°／９０°のヤーン又はフ ィラメント配置を有する複合体がある。

図９に示されるように、層３２．３４及び３６はこれらを繊維層３８の中で物品 ４０の１つ以上の軸の回りに巻くことができる。層３８は発射体の接触によって 生ずるセラミック粒子又は破砕片を保持し、かつセラミック体３２をそのような 接触中又は接触後に適所に保持し、その防護外装体の多数回衝突に耐える能力を 高めるものである。本発明の好ましい態様において、層３８は複数の単方向性高 強力繊維、例えば鎖延長ポリエチレン繊維であるスペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ） 及びアラミド繊維をマトリックス中に有する物品４０の３つ以上の軸の回りに巻 かねている。この場合、隣接層中の繊維の直線軸は４５°、９０°等の角変をな している。

複雑な急所抵抗性物品３０には多数の用途がある。例えば、そのような複合体を より複雑な複合体のなかに組み込んで、例えばヘルメット、航空機の構造部材及 び車両パネル等の構造急所抵抗性部材として適当な剛性のある複雑な複合物品を 得ることができる。

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るものである 。本発明の詳細な説明するために記載される特定の方法、条件、材料、割合及び 報告されるデーターは例示であり、従ってこれらを以て本発明の範囲を限定する ものと解してはならない。

下記の実施例においては次の技術用語が用いられている。

Ａ、Ｄは面密度であって、単位面積当たりの防護外装材料の重量である。単位・ ｋｇ／平方メートル又はポンド７′平方フイート。

Ｖ２Ｏは統計上完全貫通と部分的貫通との境界線にある発射体速度（即ち、標的 を貫通する確率が５０％である発射体速度）である。

ＳＥＡは標的の比エネルギー吸収量である。これは標的の面密度で割ったＶ２Ｏ における発射体の運動エネルギーと定義される。単位：　Ｊ／　（ｋｇ／平方メ ー熱町塑性エラストマーであるマドす・ｌクスとしてのクラトンＤ１１０７　Ｕ メチ１ノンを１４重量％含むポリスチレンーポリイソブレンーポリスチレンブロ ソクコポリマー、／エルケミカル社（Ｓｈｅｌｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）の製品］ を含浸させた中方向性高強力鎖延長ポリエチレン（ＥＣＰＥ）ヤーンであるスペ クトラ（登録商標）−９００から成る複数のソートを成型することによって急所 抵抗性パネルを製造した３、ヤーンは強力３０ｇ／デニール、弾性宇１．２００ ｇ／デニール及び破断エネルギー３３ジユール／ｇであった。ヤーンの破断伸び は４％、繊度は１．２００デニール、個々のフィラメントの繊度は１０デニール であり、従ってヤーン１本当たりのフィラメンＩ・数は１１８本であった。各フ ィラメントは直径０．００１４’　（０，００３６ｃｍ）であった。

合計２６０枚の層を用い、θ°／９０６のヤーン配向で一緒に積み重ね、即ち積 層させた。各層は隣接層のフィラメントの線分に対して垂直なフィラメントの線 分を有していた。

積層複合パネルを次に２４”　（６１ｃｍ）Ｘ２４’　（Ｇｌｃｍ）平方の２枚 の平行な板の間で温度１２４℃及び圧力４２０ｐｓｉ　（２，９００ｋＰａ）に おいて４０分間成型した。成型後、パネルを３０分かけて室温まで冷却した。成 型されたパネルは寸法が２４’　（６１，ｃｍ）Ｘ２４’　（６１ｃｍ）ｘＯ， ２７６″　（０７１Ｃｍ、）で、７ｋｇ／ｍ２の面密度を有し７テイた。

寸法４’　（１０，２ｃｍ）ｘ４’　（１０，２ｃｍ）の防護外装標的を鎖延長 ポリエチレン繊維・スペクトラと酸化アルミニウムタイルを含有し、その３つの 軸の回りに鎖延長ポリエチレン繊維・スペクトラのマトリックス中複合体が巻か れた上記繊維パネルを用いて組み立てた。

この防護外装標的の構造上の特徴を次の表１に示す。

スペクトラ（登録商標）複合体’　４．０　０．１５７（０，４）８５％ＡＩ　 ２０３　３１．６　０．３７５（０，９５３）スペクトラ（登録商標）　７、Ｏ Ｏ，２７６（０，７）スペクトラ（登録商標）複合体’　４．０　０．１５７（ ０，４）合計　４６．６　０．９６５（２，４５）１相互に垂直な３方向におい て標的防護外装の回りに巻かれたクラトン（登録商標）マトリックス中鎖延長ポ リエチレン繊維・スペクトラ（登録商標）の複合体。

常用の試験法を用いてこの複雑な急所抵抗性物品を評価した。結果を次の表ＩＩ に示す。

表ＩＩ Ｖ２Ｏ、フィート／秒（ｍ／秒）　１．１０４（３３１，２）ＳＥＡ、Ｊ／（ｋ ｇ／ｍ２）　５５．９実施例２ 実施例１０手順を用いて表ＩＩＩに示す構造」二の特徴を有する複雑な急所抵抗 性物品を製造した３、各特徴はそれらが試験中に発射体にさらされる順序で示さ れる。

スペクトラ（登録商標）複合体’　６．５　０．２５６（０，６５）ＤＪＳセラ ミックス２　５８．６　０．７５（１，９１）ＧＲＰパネル３　３９．０　０． ７６８（１，９５）スペクトラ（登録商標）複合体’　６．５　０．２５６（０ ，６５）合計　１１０．６　２．０３（５，１６）１相互に垂直な３方向に巻く ことによって標的を閉じ込める際に使用したスペクトラ（登録商標）の複合体。

２ＤＪＳセラミツクスはＡＩ　２０３粉体をエポキシ樹脂と混合し、硬化のため にヒートキユアリングすることによって製造した。

３ＧＲＰパネルはＳガラスロービングの布帛をエポキシ樹脂で含浸し、成型プレ スでヒートキユアリングすることによって製造した。

実施例１の方法を用いてこの急所低抗性物品を試験した。結果を次の表ＩＶに示 す。

衝撃速度、フィー８７秒（ｍ／秒）　３．０００（９１４，４）残留速度、フィ ー８７秒（ｍ／秒）　２．５５０７７７．５）吸収エネルギー／単位ＡＤ、Ｊ／ （ｋｇ／ｍ”）　６４．９実施例３ 実施例１の手順を用いて表■に示す構造上の特徴を有する複雑な急所抵抗性物品 を製造した。それらの特徴はそれらが試験中に発射体にさらされる順序で示され る。

スペクトラ（登録商標）複合体’　６．５　０．２５６（０，６５）９９．５％ ＡＩ　２０３　４９．０　０．５（１，２７）ＧＲＰパネル　４５．０　０．８ ８（２，２４）スペクトラ（登録商標）複合体’　１９．４　０．２５６（１， ９３）スペクトラ（登録商標）複合体’　６．５　０．２５６（０，６５）合計 　１２６．４　２．６５（６，７４）ｌ相互に垂直な３方向に巻くことによって 標的防護外装を閉じ込める際に使用したスペクトラ（登録商標）の複合体。

実施例】の方法を用いて物品の急所抵抗特性を評価した。結果を次の表Ｖｌに示 す。

表Ｖｌ 性質　値 衝撃速度、フィー８７秒（ｍ／秒）　３．０７８（９３８，２）残留速度、フィ ー８７秒（ｍ／秒）　９３９（２８６，２）比較例 本発明の閉じ込められた防護外装の急所抵抗特性が対応する閉じ込められていな い防護外装より優れていることを示すために一連の実験を行った。

比較例１ セラミック体が閉じ込められていない急所抵抗性標的を実施例１の酸化アルミニ ウムタイルとスペクトラ（登録商標）複合体を用いて製造した。このパネルの構 造上の特徴を次の表Ｖｌｌに示す。

表ＶＩＩ ８５％Ａｌ　２０３　３１．６　０．３７５（０，９５３）スペクトラ（登録商 標）複合体１　７．０　０．２７６（０，７）合計　３８．６　０．６５１（１ ，６５３）実施例１の方法を用いてこの防護外装の急所抵抗特性を評価した。結 果を実施例１の防護外装体の同じ急所抵抗特性の評価結果と並列比較して次の表 ＶＩＩＩＶ５０、フィート７秒（ｍ／秒）　９４５（２８３，５）　１．１０４ （３３１，２）ＳＥＡ、Ｊ／（ｋｇ／ｍ２）　、　４９，８　５５．９比較例２ セラミックが閉じ込められていない急所抵抗性標的を実施例２のスペクトラ（登 録商標）複合体、ＤＪＳセラミック及びＧＲＰパネルを用いて製造した。このパ ネルの構造上の特徴を次の表ＩＸに示す。

スペクトラ（登録商標）複合体’　６．５　０．２５６（０，６５）ＤＪＳセラ ミックス　５８．６　０．７５（１，９１）ＧＲＰパネル　３９．０　０．７６ ８（１，９５）スペクトラ（登録商標）複合体’　６．５　０．２５６（０，６ ５）合計　１１０．６　２．０３（５，１６）１セラミック層とガラス層を閉じ 込める際に使用したスペクトラ（登録商標）の複合体。

実施例１の方法を用いてこの防護外装の急所抵抗特性を評価した。結果を実施例 ２の防護外装の同じ特性の評価結果と並列比較して次の表Ｘに示す。

麦Ｘ フィート７秒（ｍ／秒＞　２．６５３（８０１１１，６）　２，５５１（７７７ ，５）かくして、セラミック体が閉じ込められている実施例２の態様は比較例２ の閉じ込められていない標的より約２７％高いエネルギー吸収能を示した。

比較例３ 標的もセラミック体も閉じ込められていない急所抵抗性標的を実施例３のスペク トラ複合体、酸化アルミニウムタイル及びＧＲＰパネルを用いて製造した。この パネルの構造上の特徴を次の表ＸＩに示す。

９９．５％ＡＩ　２０３　４９．０　０．５（１，２７）ＧＲＰパネル　４５． ０　０．８８（２，２４）スペクトラ（登録商標）複合体’　３５．２　１．４ （３，５６）合計　１２９．２　２．７８（７，０７）実施例１の方法を用いて この標的の急所抵抗特性を評価した。結果を実施例３の防護外装の同じ特性の評 価結果と並列比較して次の表Ｘｌｌに示す。

か（して、実施例３の本発明標的は比較例３の標的より約５３％高いエネルギー 吸収能を示した。

ＦＩＧ、１ ■ ＦＩＧ、４ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．セラミック体と該セラミック体をその軸を巡って包囲している繊維の帯を含 んで成る物品にして、該帯は少なくとも約７ｇ／デニールの強力、少なくとも約 １６０ｇ／デニールの引っ張り弾性率及び少なくとも約８ジュール／ｇの破断エ ネルギーを有する複数の高強力繊維を含むものである、前記物品。
2. ２．１種以上の堅い剛性材料から成る１層以上の堅い剛性層と少なくとも約１５ ０ｇ／デニールの引っ張り弾性率、少なくとも約８ジュール／ｇの破断エネルギ ー及び約７ｇ／デニール以上の強力を有する繊維の網状構造物をマトリックス中 に含む層より成る群から選択される１つ以上の層から構成されるサブストレート ；及び 該サブストレートの表面の一部又は全部に取り付けられた、セラミック体と該セ ラミック体をその軸を巡って包囲している、複数の該繊維を含む第一の帯を含ん で成る１つ以上のセラミック要素 を含んで成る急断抵抗性複合物品。
3. ３．該サブストレートを包囲する第二の帯と複数の該セラミック要素を更に含む 、請求の範囲第２項に記載の物品。
4. ４．該サブストレートが少なくとも２層から成り、その少なくとも１つは金属で あるか、又は硬質のポリマー複合体であり、その少なくとも１つは繊維の該網状 構造物を含む層である、請求の範囲第１項に記載の物品。
5. ５．該金属層の少なくとも１つが有孔金属層である、請求の範囲第４項に記載の 物品。
6. ６．該フィラメントが約１０ｇ／デニール以上の強力、約３００ｇ／デニール以 上の引っ張り弾性率及び約１０ジュール／ｇ以上の破断エネルギーを有するもの である、請求の範囲第１項に記載の物品。
7. ７．該強力が約２０ｇ／デニール以上であり、該弾性率が約５００ｇ／デニール 以上であり、該破断エネルギーが約１５ジュール／ｇ以上である、請求の範囲第 ６項に記載の物品。
8. ８．該繊維がポリエチレン繊維、アラミド繊維又は両繊維の組み合わせである、 請求の範囲第２項に記載の物品。
9. ９．該帯が少なくとも２層から成り、その各々が、繊維が共通の繊維方向に沿っ て相互に対して実質的に平行に配置されているシート様の繊維配列のものであり 、そして隣接する層が該層に含有される平行な繊維の共通の繊維方向に対してあ る角度で整列されている、請求の範囲第１項に記載の物品。
10. １０．該角度が約４５°乃至約９０°である、請求の範囲第９項に記載の物品。