JP2012528294A

JP2012528294A - 高モジュラス超高分子量ポリエチレンテープを含む耐弾道性パネル

Info

Publication number: JP2012528294A
Application number: JP2012513032A
Authority: JP
Inventors: リオンズ，フィールダー，スタントン; メアーズ，ジェフリー，エー．; ウイ−ドン，ジーン，シー．; ハーディング，ケネス，シー．; オーウェン，リサ; ラッセル，ピーター，アンソニー; ミッチェル，ジョセフ; ジョンソン，エリック
Original assignee: ビ−エ−イ−・システムズ・テンシロン・ハイ・パフォーマンス・マテリアルズ，インコーポレイテッド
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2012-11-12
Also published as: WO2010138143A1; AU2010254559A1; EP2435250A1; US7976932B1; BRPI1015963A2; EP2435250A4; EP2435250B1

Abstract

攻撃面部分と裏打ち部分とを含む耐弾道性パネル。該攻撃面部分は、非繊維性超高分子量ポリエチレンテープの複数の交互配置層を含む。該裏打ち部分は、超高分子量ポリエチレンの交差重ね(cross-piled)繊維の複数の交互配置層を含む。該交互配置層のスタック全体は高温高圧で圧縮されて、片面に攻撃面を有する耐弾道性パネルを形成する。耐弾道性は、裏打ち部分に対する攻撃面の重量比が減少するにつれて増加することが見出された。複合パネルの合計重量の多くても４０％を有するＴｅｎｓｙｌｏｎテープの攻撃面を有する該複合パネルは、交差重ねされた高モジュラス繊維の厳密に交互配置層のモノリシック構造体と比べて、改良された耐弾道性を示す。
【選択図】図５

Description

１）本発明は、生存向上に関し、更に詳しくは非繊維性超高分子量ポリエチレンテープが交互に配置された(interleaved)複数の層で形成された攻撃面を含む、交互配置層の圧縮スタック（積重ね体、stack）を含む耐弾道性(ballistic resistant)パネルに関する。

２）生存向上は、戦闘又は他の高脅威環境における装甲車又は固定された若しくは可動の装甲構造体の良く知られた目的である。高エネルギー発射体(projectile)が車両を打つと、乗員と該車両の生存率は、高速度の金属又はセラミックの該車両の内部への噴出(spray)である破片（スパール、spall)の放出により危うくされ得る。従って、高い脅威環境にある車両、船、航空機又は構造体は、スパールライナーをしばしば備えるが、該ライナーは発射体が車両内部に貫通する時に発生するスパールを抑制するように設計されている。

３）内容全体を参照用に本願に含める、２００７年７月３０日出願の特許文献１は、非繊維性超高分子量ポリエチレンテープが交互に配置された層の圧縮スタックから成る攻撃面を提供することにより、脅威性能が著しく改良された耐弾道性パネルを開示した。該非繊維性超高分子量ポリエチレンテープは、ＢＡＥシステムテンシロンハイパーフォマンスマテリアルズ社（ＢＡＥＳｙｓｔｅｍｓＴｅｎｓｙｌｏｎＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）、ノースカロライナ州、モンロー、により製造されたＴＥＮＳＹＬＯＮ（登録商標）であった。パネル全体の少なくとも２５重量％を形成する該攻撃面は、樹脂に埋め込まれた交差重ねされた(cross-piled、相互に直交した状態)繊維の裏打ち層と共に圧縮された。アラミド繊維及び超高分子量ポリエチレン繊維を含む２つのタイプの交差重ね繊維が裏打ち層で評価された。Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープの交差重ね層を接着するのにいくつかの接着剤が許容できること、及びＴｅｎｓｙｌｏｎテープの層を接着するのに必要な接着剤の量は高モジュラス繊維の匹敵する層に必要な量よりも著しく少ないことが見出された。

４）上記の特許出願に開示された、改良された攻撃面を有する耐弾道パネルは脅威に対して良好な抵抗性を示したが、継続したテストは予期し得ない有利な結果を与えた。これらの予期されない結果は、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープを含む攻撃面の、高モジュラスポリエチレン繊維を含む裏打ち材に対する割合を更に減少させると、生存率が増加することを示す。

米国特許出願第１１／８８１，８６３号

５）本発明は、攻撃面部分と裏打ち部分とを含む耐弾道性パネルである。該攻撃面部分は、非繊維性超高分子量ポリエチレンテープが交互に配置された複数の層を含む。該裏打ち部分は、超高分子量ポリエチレンの交差重ね(cross-piled)繊維が交互に配置された複数の層を含む。該交互に配置された層のスタックの全体は高温高圧で圧縮されて１面に攻撃面を有する耐弾道性パネルを形成する。耐弾道性は、裏打ち部分に対する攻撃面の重量比が減少するにつれて増加することが見出された。複合パネルの合計重量の４０％までを形成するＴｅｎｓｙｌｏｎテープの攻撃面を有する該複合パネルは、交差重ねされた高モジュラス繊維の交互配置層の匹敵するモノリシック構造体と比べて、改良された耐弾道性を示した。

６）本発明による、ＵＨＭＷＰＥ（超高分子量ポリエチレン）Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープで形成された攻撃面を含む耐弾道性パネルは、下記を含む、従来技術に対して幾つかの利点を含む：
（１）パネルの合計重量の多くても４０％の割合のＴｅｎｓｙｌｏｎテープの攻撃面を含ませると、モノリシック繊維構造体のパネルと比べて、耐弾道性能が増加する。
（２）弾道性能は、複合パネル中のＴｅｎｓｙｌｏｎテープの割合が減少するにつれて増加する。
（３）本発明のＵＨＭＷＰＥＴｅｎｓｙｌｏｎテープは、従来の弾道性繊維よりも実質的に低価格で製造できる。従って、従来の高モジュラス成分の一部を本発明の高モジュラスＵＨＭＷＰＥテープで置き換えることにより、著しいコスト削減が得られる。
（４）モノリシックＵＨＭＷＰＥテープの耐弾道性パネル又は攻撃面部分の形成は、結合部又は縫い目を減少させ又は除去し、これにより弾道ラミネートの耐弾道性を改良する。
（５）モノリシックＵＨＭＷＰＥテープの攻撃面部分の形成は、ラミネートに構造的支持を与え、そして弾道的事件の後の層間剥離を減少させる。
（６）高モジュラス材料の交互配置層(interleaved)の形成において、加工時間が大きく減少する。本発明のＵＨＭＷＰＥテープは、幅広テープを単純バスケット織りのような織り構造に織るか、又はテープのストリップの縁と縁を単純に突き合わせるか、又は該縁を僅かに重ね、そして次ぎに圧力、熱と圧力を用いてプレスするか、又は接着剤で被覆しそしてプレスすることにより、シート又は層に形成し得る。これは、層当たり数千の個々の繊維と、接着剤を用いた積層、又は製織、編み若しくは交差ステッチングによる加工を必要とする、繊維からシート又は層の形成よりも、ずっと単純且つ安価である。
（７）弾道ラミネートを本発明による攻撃面を用いて成形する(mold)のに必要な接着剤の量は、従来の弾道性繊維で形成した弾道ラミネートに必要な量よりも著しく少ない。耐弾道性パネルの攻撃面部分に使用される高モジュラステープの滑らかな表面積は、従来のＵＨＭＷＰＥから形成された弾道性パネルで得られるよりも低い接着剤対ＵＨＭＷＰＥ比を可能にする。従来の耐弾道性パネルの有効性は一般に、高い接着剤比により悪く影響される。接着剤部分はラミネートに重量を加えるが、該接着剤が制御された層間剥離を生じるように特定的に設計されない限り、耐弾道性に貢献しないからである。

７）本発明のこれらの及び他の目的及び利点は、図面を参照して下記の記述を読むことにより、より良く理解されるであろう。

８）本発明の弾道ラミネート形成用の層を製造するために、接着剤を用いてＵＨＭＷＰＥテープを積層する製造方法の概略図である。

９）本発明の弾道ラミネート（積層体）の製造のために、接着剤を用いてＵＨＭＷＰＥテープを積層する第２の製造方法の概略図である。

１０）本発明の弾道ラミネートの構成に使用するために、熱と圧力で融合する前の、接着剤被覆した一方向性非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの２つのシート又は層の概略斜視図である。

１１）交差重ねラミネートを形成するために熱と圧力で融合する前の、一方向性非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの２つのシートの側面から見た概略図である。

１２）接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシートと樹脂に埋め込まれた従来の高モジュラス繊維の交差重ねシートとを用いた耐弾道性パネルの形成を描く図である。

１３）種々の成形温度及び２つの別個の成形圧力において、高モジュラス成分として１００％Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープを有する２．０ｐｓｆパネルについての耐弾道性を描くグラフである。

１４）Ｍ８０ボールに対する一連の３．８ｐｓｆ複合パネルの耐弾道性を描くグラフであり、ここで、交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ高モジュラステープの複数の層で形成された攻撃面部分の重量％は１０から５０％に変化する。

１５）ＰＳボールに対する一連の４．２８ｐｓｆ複合パネルの耐弾道性を描くグラフであり、ここで、交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ高モジュラステープの複数の層で形成された攻撃面部分の重量％は１０から５０％に変化する。

１６）ＭＳ８０ボールに対する一連の３．８ｐｓｆ複合パネルの耐弾道性を描くグラフであり、ここで、交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ高モジュラステープの複数の層で形成された攻撃面部分の重量％は１０から５０％に変化する。

１７）ＰＳボールに対する一連の３．８ｐｓｆ複合パネルの耐弾道性を描くグラフであり、ここで、交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ高モジュラステープの複数の層で形成された攻撃面部分の重量％は１０から５０％に変化する。

命名表
１８）下記は、図面に使用されたパート番号と簡単な記述のリストである。
パート番号記述
２０ラミネーター（積層器）／フューザー（融合器）
２２巻き戻しシャフト
２４Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープ
２６第２巻き戻しシャフト
２８接着剤
３０第３巻き戻しシャフト
３２第４巻き戻しシャフト
３４シリコーン剥離紙
３６ニップロール
３８接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎウェブ
４０融合用オーブン
４２冷却したプラテン（圧盤）
４４接着剤被覆一方向性テープ
５０ラミネーター（積層器）／フューザー（融合器）
５２接着剤被覆剥離ロール
５４剥離ライナー
６０接着剤被覆ユニテープ（単位テープ）の頂部シート
６２接着剤被覆ユニテープ（単位テープ）の底部シート
６４Ｔｅｎｓｙｌｏｎ一方向性テープのストリップ
６６接合領域
６８接着剤層
７０接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシート
７２接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシート
７４樹脂中の従来の繊維の交差重ねシート
７６樹脂中の従来の繊維の交差重ねシート

１９）本発明は、高モジュラス材料の複数の層を有する弾道ラミネートに関し、該層の全て又は幾つかの部分は、内容全体を参照用に本願に含める米国特許出願第１１／７８７，０９４号、２００７年４月１３日出願、に記載された非繊維性高モジュラス超高分子量ポリエチレンテープから構成される。該非繊維性高モジュラスＵＨＭＷＰＥテープは、ＢＡＥシステムテンシロンハイパーフォマンスマテリアルズ社（ＢＡＥＳｙｓｔｅｍｓＴｅｎｓｙｌｏｎＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）、ノースカロライナ、モンロー、１９０１ピーモントドライブにより製造され、そしてＴＥＮＳＹＬＯＮ（登録商標）の名前で販売されている。本願に使用されるように、用語「高モジュラス」とは、１，０００グラム／デニール（ｇｐｄ）より大きいモジュラス（弾性率）を有する材料を云う。

２０）本発明による耐弾道性パネル用の改良された攻撃面を形成するために、接着剤を一方向性ＵＨＭＷＰＥテープの複数のウェブの片側に塗布した。接着剤被覆ユニテープのウェブを結合して、一方向性又はユニテープのシートとし、シート化し、そして次ぎに接着剤被覆ユニテープの追加のシートと交差重ねさせた。該交差重ねシートは熱と圧力により弾道ラミネートに成形した。幾つかの従来の接着剤を、弾道ラミネートの形成における有効性についてテストした。テスト手順は下記のステップを含んだ：
（１）二方向交差プライ（ply）に使用するための一方向性材料を形成する目的で、ＵＨＭＷＰＥテープを結合するための種々の接着剤を比較する；
（２）一方向性テープ積層能力及び連結能力を評価する；
（３）各接着剤変形物（ｖａｒｉａｎｔ）を１５０ｐｓｉで公称２．０ポンド／平方フィート（ｐｓｆ）テストパネルに、及び３０００ｐｓｉで２番目の２．０ｐｓｆパネルに形成する；及び
（４）得られたテストパネルを弾道性能についてテストする。

２１）耐弾道性パネルにおける高モジュラス成分としてのＴＥＮＳＹＬＯＮ（登録商標）非繊維性高モジュラスＵＨＭＷＰＥテープの有効性をテストするために、接着剤をＴｅｎｓｙｌｏｎ１９，０００デニールテープ（以後、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープと云う）の片側に塗布した。該１９，０００デニールＴｅｎｓｙｌｏｎテープは公称寸法が、幅１．６２インチ、厚さ０．００２５インチ、及び少なくとも１，４００グラム／デニール（ｇｐｄ）の引っ張り弾性率を含んだ。接着剤のいくつかは接着剤スクリム(scrim)の形態であり、それらをＴｅｎｓｙｌｏｎテープの片側に積層し、他の接着剤は溶媒に分散した樹脂状接着剤であり、それは剥離フィルムに塗装しそして次ぎにＴｅｎｓｙｌｏｎテープの片側に移した。好ましくは、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープは少なくとも２，０００，０００の粘度平均分子量、少なくとも１．０インチの幅、０．００１５〜０．００４インチの厚さ、少なくとも４００：１の幅対厚さ比、６，０００以上のデニール、及び１，４００グラム／デニールを越える弾性率を有する。

２２）図１を参照すると、接着剤スクリムをＴｅｎｓｙｌｏｎテープに積層するためのラミネーター／フューザー２０が示される。該ラミネーター／フューザー２０は、１．６２インチ幅Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープ２４の８個のロールが取り付けられた巻き戻しシャフト２２を含んだ。各ロールは独立したブレーキ張力コントロールを含んだ。第２の巻き戻しシャフト２６は接着剤のロールを含んだ。第３の巻き戻しシャフト３０及び第４の巻き戻しシャフト３２はシリコーン剥離ライナー３４のロールを含んだ。該Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープ２４、接着剤２８、及びシリコーン剥離ライナー３４はニップロール３６で積層されて、２つのシリコーン剥離ライナーの間に挟まれた接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎウェブ３８を形成した。該シリコーン剥離ライナー３４は、該接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎウェブ３８が、オーブン中で融合中にいずれかのロールに付着するのを防止した。次ぎに該接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎウェブ３８は融合用オーブン４０を通過するように運ばれて、熱可塑性接着剤を硬化させた。冷却されたプラテン４２は、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／接着性ラミネート３８を、それが融合用オーブンを出るに際して冷却した。冷却後、剥離ライナー３４はＴｅｎｓｙｌｏｎ／接着剤積層ウェブ３８から除かれて、一方向性Ｔｅｎｓｙｌｏｎ４４の、公称幅１３．０インチの接着剤被覆ロールを形成した。ラミネーター／フューザーを、ライン速度１０〜２０フィート／分で、融合用オーブン４０を温度２３０゜Ｆ〜２６０゜Ｆで操業した。

２３）溶媒中に樹脂が懸濁された形態のこれらの接着剤については、該樹脂をシリコーン剥離シートの片側に塗布した。図２を参照すると、ラミネーター／フューザー５０が示され、ここでは、接着剤被覆シリコーン剥離ロール５２が巻き戻しシャフト３０上に設けられ、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープ２４が巻き戻しシャフト２２に設けられた。該接着剤被覆シリコーン剥離ウェブ５２は次ぎに、ニップ３６において互いに突き合わせ結合された１．６２インチ幅Ｔｅｎｓｙｌｏｎウェブにニップされた（挟まれた）。米国特許出願第１１／７８７，０９４号（２００７年４月１３日出願）に記載されたように、該ニップで、該接着剤はＴｅｎｓｙｌｏｎウェブに移され、そして８個の１．６２インチＴｅｎｓｙｌｏｎウェブは１枚のシートに融合された。該米国特許出願の内容の全体を、参照用に本願に含める。該接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎ３８は次ぎに、残りのラミネーター／フューザー５０を通過するように運ばれ、そして剥離ライナー５４は１３．０インチ公称幅のＴｅｎｓｙｌｏｎ／接着剤被覆ウェブ３８から除去された。

２４）テストした特定の接着剤及び重要な測定された性質を下記の表１に示す。
＜表１＞−Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープを弾道ラミネートに結合する際の有効性についてテストした接着剤

２５）テストした接着剤は、ポリエチレン−ＰＯ４４０１（Ａ１）、ポリエチレン−ＰＯ４６０５（Ｂ１）、ポリエチレン−ＤＯ１８４Ｂ（Ｃ１）、ポリウレタン−ＤＯ１８７Ｈ（Ｄ１）、及びポリエチレン−ＤＯ１８８Ｑ（Ｅ１）を含んだが、それら全てはスパンファッブ社（ＳｐｕｎｆａｂＬｔｄ．）、オハイオ州、カヤホゴフォール、から入手可能であり、そして、クラトンポリマーユー．エス．社（ＫｒａｔｏｎＰｏｌｙｍｅｒＵ．Ｓ．，ＬＬＣ）、テキサス州、ヒューストン、から入手可能なＫｒａｔｏｎＤ１１６１Ｐ（Ｆ１）；ＨｅｎｋｅｌＡｄｈｅｓｉｖｅｓ，イリノイ州、エルギンから入手可能なＭａｃｒｏｍｅｌｔ６９００（Ｇ１）；及びＬｕｂｒｉｚｏｌＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社、オハイオ州、クリーブランド、から入手可能なＮｏｖｅｏｎ−Ｅｓｔａｎｅ５７０３（Ｈ１）を含んだ。接着剤Ａ１〜Ｅ１は、図１に描いたラミネーター／フューザー２０によりＴｅｎｓｙｌｏｎテープに塗布した。溶媒に分散した接着剤Ｆ１〜Ｈ１は、剥離フィルムに塗装しそして次ぎにＴｅｎｓｙｌｏｎテープの片側に移した。

２６）通常「ユニテープ」と命名され、そして８枚のストリップのＵＨＭＷＰＥテープが、それらの縁部で融合されたものから成る接着剤被覆一方向性Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープを、１２インチｘ１２インチのシートに切断した。図３及び４は、ＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥＵＨＭＷＰＥテープ６４が接合領域６６で融合されたストリップから成る接着剤被覆ユニテープの２枚のシート６０及び６２を描く。接合領域６６は、明瞭にするために図３におけるＵＨＭＷＰＥテープの配向方向を記載して描かれているが、ＵＨＭＷＰＥテープストリップ６４は、本願に記載したように結合された場合は、実質的に透明にされ、これにより接合領域６６は該シートと均一に見えるようにされることを理解されたい。非繊維性高モジュラス超高分子量ポリエチレンＴｅｎｓｙｌｏｎテープの結合は、米国特許出願第１１／７８７，０９４号（２００７年４月１３日出願）に詳細に記載されており、該米国特許出願は参照用に本願に含められた。接着剤被覆ユニテープの上部シート６０は底部シート６２に対して９０度に配向している。図３及び４で接着剤の透明な層として示される接着剤層６８は各シート６０、６２に、上記のようにした結合される。該接着剤は熱可塑性であるので、接着剤被覆ユニテープの２つのシート６０、６２は熱及び圧力でプレスされ、これは該２つのシートを結合して、該結合された２つのシートを０度及び９０度の方向に交差重ねされたＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥの交差重ねシートにする。

２７）耐弾道性パネルを形成するために、接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシートを、ほぼ２．０ｐｓｆ（ポンド／平方フィート）の交差重ねされたＴｅｎｓｙｌｏｎスタック（ｓｔａｃｋ）が得られるまで積み重ねた。公称２．０ｐｓｆのスタックの幾つかを１５０ｐｓｉの圧力でプレスし、そして幾つかを３，０００ｐｓｉの圧力でプレスした。プレスサイクルは、温度２５０゜Ｆ〜２６０゜Ｆで３０分、及び解除前に完全圧力下で１２０゜Ｆ未満への冷却を含み、これにより公称２．０ｐｓｆ面密度（ａｒｅａｌｄｅｎｓｉｔｙ）の耐弾道性パネルを形成した。

２８）図５を参照すると、単純化した図示は、接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシート又はラミネート７０及び７２と、樹脂に埋め込まれた従来の高モジュラス繊維の交差重ねシート７４及び７６とを有する耐弾道性パネルの好ましい態様の形成を描く。接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシート７０及び７２は、従来の高モジュラス繊維の積み重ねられた交差重ねシート７４及び７６の上部に積み重ねられ、圧力及び熱が加えられて、該シートを結合して耐弾道性パネルにする。例として、Ｔｅｎｓｙｌｏｎと従来の繊維が５０／５０重量比の２．０ｐｓｆ耐弾道性パネルを形成するために、樹脂に埋め込まれた従来の繊維が交差重ねされた多数のシートを、ほぼ２．０ｐｓｆの重量が得られるまで置く。次ぎに接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシートを従来の高モジュラス繊維の交差重ねシートの上部に、ほぼ２．０ｐｓｆの合計重量が得られるまで積み重ねる。次ぎに熱及び圧力を加えて、Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ね層及び従来の繊維の交差重ね層を融合して、耐弾道性パネルにする。

２９）次ぎに該耐弾道性パネルを耐弾道性についてテストした。ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａに従って０．３０口径ＦＳＰ（フラグメントを真似た発射体、ＦｒａｇｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｅｄＰｒｏｊｅｃｔｉｌｅ）の発射体を２．０ｐｓｆテストパネル上に発砲（ｆｉｒｅｄ）して、種々の接着剤で結合した該パネルの弾道的性質を得た。発射体の５０％が標的を貫通しなかった速度（Ｖ_５０）をｆｐｓ（フィート／秒）で、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆに従って決定した。１５０ｐｓｉで形成して得られた耐弾道性パネルについてのデータを下記の表２に示し、そして３，０００ｐｓｉで形成して得られた耐弾道性パネルについてのデータを下記の表３に示す。
＜表２＞種々の接着剤を用いて成形圧力150 psiで形成したUHMWPEテープの耐弾道性パネルについてのデータ結果及び弾道性テスト結果：

＜表３＞種々の接着剤を用いて成形圧力3,000psiで形成したUHMWPEテープの耐弾道性パネルについてのデータ結果及び弾道性テスト結果：

３０）データの要約は、接着剤Ａ１，Ｂ１及びＣ１を用いて成形した３，０００ｐｓｉ耐弾道性パネルは、１５０ｐｓｉ耐弾道性パネルよりも弾道性能が僅かに高くランク付けられたことを示唆する。接着剤Ｂ１及びＣ１は本質的に性能が等しかった。Ｖ_５０の結果は、テストパネルの全てが、０．３０口径フラグメントを真似た発射体の耐弾道に許容できたことを示唆する。

３１）次ぎに耐弾道性パネルを、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープ対従来の高モジュラス繊維の性能をテストするために調製した。樹脂に埋め込まれた、デイエスエムダイネーマビー．ヴィ．（ＤＳＭＤｙｎｅｅｍａＢ．Ｖ．），オランダ国、ウルモンドから入手可能な、Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標）ＨＢ２５交差重ね繊維を、２．０ｐｓｆパネルに形成した。高モジュラス成分として１００％ＨＢ２５から形成したパネルを、対照サンプル又はベースラインとして使用した。公称２．０ｐｓｆパネルもまた、１００％高モジュラスＴｅｎｓｙｌｏｎテープから形成した。ＴｅｎｓｙｌｏｎテープとＨＢ２５の種々の他の組み合わせから耐弾道性パネルを形成して、種々の量のＴｅｎｓｙｌｏｎテープを従来の高モジュラス成分の代わりに有するパネルの耐弾道性をテストし、そしてまたＴｅｎｓｙｌｏｎテープは種々の下記の構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）において、より有効か否かをテストした：１）Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープと従来の高モジュラス成分の交互のシート、２）耐弾道性パネルのフロント（前部）における攻撃面としてのＴｅｎｓｙｌｏｎテープ、３）従来の高モジュラス成分で該攻撃面を形成した裏打ち材料としてのＴｅｎｓｙｌｏｎテープ、及び４）従来の高モジュラス成分に対するＴｅｎｓｙｌｏｎテープの割合を変える。これらの変形のいくつかを、以下の表４に示すように１５０ｐｓｉ及び２５０゜Ｆでパネルに成形し、そしていくつかは、表５に示すように、１５０ｐｓｉ及び２１０゜Ｆでパネルに成形した。該耐弾道性パネルを、０．３０口径ＦＳＰラウンド（ｒｏｕｎｄｓ）を用いてテストし、そしてＶ_５０結果を記録した。

３２）表４は、欄１−７の左から右に：１）高モジュラス組成物、２）１種の高モジュラス成分で形成したパネルについてのベースラインＶ_５０テスト結果、３）Ｔｅｎｓｙｌｏｎ攻撃面を用いて形成したパネルのＶ_５０テスト結果、４）攻撃面としてＨＢ２５を用いて形成したパネルについてのＶ_５０テスト結果、５）計算したＶ_５０、及び６）計算したＶ_５０と、欄３、４又は５に記録した実際のＶ_５０との差であるデルタＶ_５０を含む。計算したＶ_５０は、混合物のルール（ＲｕｌｅｏｆＭｉｘｔｕｒｅ）により決定する。該混合物のルールにおいては、複合物の性質は、該複合物中の材料の容量フラクションに比例し、従って、５０／５０の割合のＴｅｎｓｙｌｏｎＣとＨＢ２５の計算したＶ_５０は、Ｖ_５０＝０．５（１６５０）＋０．５（２２５０）、又はＶ_５０（計算値）＝１９５０である。ＴｅｎｓｙｌｏｎＣ（ＴｅｎＣ）及びＴｅｎｓｙｌｏｎＡ（ＴｅｎＡ）は、種々の量（ｌｅｖｅｌ）のポリオレフィン接着剤を用いて成形したパネルであった。ＴｅｎｓｙｌｏｎＡ（ＴｅｎＡ）は、ポリオレフィン接着剤５．７重量％を含み、ＴｅｎｓｙｌｏｎＣ（ＴｅｎＣ）はポリオレフィン接着剤１０．４重量％を含んだ。

３３）従って、デルタＶ_５０が±５０ｆｐｓの範囲内であると、混合物のルールは最終Ｖ_５０値の良い予測判断材料であり、そして別の高モジュラス成分が該パネル中で組み合わされた態様からの影響はない。従って、該表の４行により表された、ＴｅｎｓｙｌｏｎテープとＨＢ２５の交互の層についてのＶ_５０は、混合物のルールにより予測される。しかしながら、デルタＶ_５０の絶対値が、テストパネルのいくつかについて５０ｆｐｓよりも著しく大きいと、耐弾道性パネル内に配置される（複数の）高モジュラス成分の順序(order)が統計的に重要であることを意味する。従って、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープが耐弾道性パネルの前部（フロント）か後部（バック）かは、該パネルの弾道性能に著しい影響を及ぼす。＋５０ｆｐｓよりも大きいデルタＶ_５０は、混合物のルールにより予期されるよりも高い耐弾道性の結果を示し、従って、該パネル内の高モジュラス成分の有利な配置を示す。−５０ｆｐｓ未満のデルタＶ_５０は、混合物のルールにより予期される耐弾道性よりも低い耐弾道性を示し、従って該パネル内の高モジュラス成分の望ましくない配置を示す。

３４）従って、表４のテスト結果から、行５及び１０−１２の組成物は、高い耐弾道性を有するパネルを製造するのに有利であると結論することができる。欄１は、これらのパネルの高モジュラス組成が、２５％Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／５０％ＨＢ２５／２５％Ｔｅｎｓｙｌｏｎ（パネル５）、２５％Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／７５％ＨＢ２５（パネル１０及び１１）、及び５０％Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／５０％ＨＢ２５（パネル１２）であることを示す。従って結果は、高モジュラスＵＨＭＷＰＥＴｅｎｓｙｌｏｎテープから成る攻撃面は、耐弾道性パネルの性能を改良することを示す。最終の耐弾道性パネルにおいて、接着剤は該パネルの合計重量の２０重量％未満であった。
＜表４＞−成形圧力１５０ｐｓｉ及び温度２５０゜Ｆの２．０ｐｓｆ耐弾道性パネルの結果

ＴｅｎＣ／ＨＢ２５ａｌｔ．^＊−ＴｅｎｓｙｌｏｎＣとＨＢ２５の交互の層

３５）表５は、１５０ｐｓｉ及び温度２１０゜Ｆで成形されたＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープ及びＨＢ２５繊維の種々の組成のパネルについてのテスト結果を含む。該耐弾道性パネルを０．３０口径ＦＳＰラウンド（ｒｏｕｎｄｓ）を用いてテストし、そしてＶ_５０速度（ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ）を記録した。
＜表５＞−成形圧力１５０ｐｓｉ及び温度２１０゜Ｆの２．０ｐｓｆ耐弾道性パネルの結果

３６）表５を参照すると、１５０ｐｓｉ及び温度２１０゜Ｆで成形された２．０ｐｓｆパネルの耐弾道性は、該パネルの攻撃面としてＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープを用いて著しく改良されたことを示す。従って、攻撃面としてＴｅｎｓｙｌｏｎテープを添加した耐弾道性における改良は、２５０゜Ｆ（表４）及び２１０゜Ｆ（表５）で成形されたパネルに起こった。

３７）表６は、ＳＵＲＬＹＮ（登録商標）樹脂を用いて１５０ｐｓｉ及び温度２５０゜Ｆで成形したＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープ及びアラミド織物から構成された３．８公称ｐｓｆ耐弾道性パネルについての弾道性テスト結果を含む。ＳＵＲＬＹＮ（登録商標）は、ＤｕｐｏｎｔＰａｃｋａｇｉｎｇａｎｄＩｎｓｕｓｔｒｉａｌＰｏｌｙｍｅｒｓ、デラウェア州、ウィルミントン、から入手可能なエチレン／メタアクリル酸コポリマーである。該アラミド織物は、Ｂａｒｒｄａｙ社により、商品名ＢａｒｒｄａｙＳｔｙｌｅ１０１３で商業的に製造される。該アラミド織物は、１４オンス／平方ヤード（ｏｚ／ｙｄ^２）重量の織物の３，０００デニールＫｅｖｌａｒ（登録商標）２９から構成された。Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープの各プライの間に１プライの１．５−ミルＣＡＦフィルム（ＳＵＲＬＹＮ（登録商標）樹脂）を使用した。（アラミド織物及びＴｅｎｓｙｌｏｎテープの重量の変化の結果として、面密度を調和させることは困難であった。該弾道性パネルを、０．３０口径ＦＳＰラウンド（ｒｏｕｎｄｓ）を用いてテストし、そしてＶ_５０速度を記録した。
＜表６＞−成形圧力１５０ｐｓｉ及び温度２５０゜Ｆの３．３ｐｓｆ耐弾道性パネルの結果

Ｔｅｎｓ／Ａｒａａｌｔ．^＊−Ｔｅｎｓｙｌｏｎとアラミドの交互の層

３８）表６に示されるように、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープ攻撃面を有するテストパネルは耐弾道性２６３２ｆｐｓを有したが、これは混合物のルールで予期されるよりも著しく高かった。

３９）表７は、ＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープ及びＨＢ２５から構成され、そしてＮＩＪレベルＩＩＩＭ８０ボール発射体（７．６２ｍｍ完全金属カバーした（jacketed）弾丸に対する米国軍隊表示）を用いてテストされた３．８公称ｐｓｆ耐弾道性パネルについて弾道性テスト結果を含む。
＜表７＞−テスト結果−３．８ｐｓｆ耐弾道性パネル，Ｍ８０ボール

Ｔｅｎｓ／ＨＢ２５ａｌｔ．^＊−ＴｅｎｓｙｌｏｎとＨＢ２５の交互の層

４０）公称３．８ｐｓｆ複合耐弾道性パネルについての表７に示されるように、ＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープは、耐弾道性パネルの攻撃面として置かれた場合、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープが攻撃面及び５０％の高モジュラス成分を構成する耐弾道性パネルについては２８８０ｆｐｓのＶ_５０速度、そしてＴｅｎｓｙｌｏｎテープが攻撃面及び２５％の高モジュラス成分を構成する耐弾道性パネルについては２８９７ｆｐｓのＶ_５０速度を含む、有利な効果を有した。

４１）表８は、アルミニウム及び高硬度スチール（ＨＨＳ）の表面(facings)、及び種々の重量のＨＢ２５を含む種々の裏打ち材組成物、及びＨＢ２５とＴｅｎｓｙｌｏｎテープを含む種々の組成を用いた擬似アーマー（防護）(simulated armor)用スパールライナーについての耐弾道性テスト結果を含む。高モジュラス成分としてのＴｅｎｓｙｌｏｎテープを含めて、該アーマー（armor,防護具ないし防護衣)設計の全ては、要件(requirement)に対するライフル脅威について正の結果を有した。
＜表８＞−弾道データ要約−スパールライナー

^* Rqmt.−要件 ^** Frag.−フラグメント化

４２）表９は、下記の種々の構成を含む擬似スパールボールライナーについての弾道性テスト結果を含む：１）１／４”超高硬度スチール（ＵＨＨＳ）及び１．１ｐｓｆのＫＥＶＬＡＲ（登録商標）補強プラスチック（ＫＲＰ）のベースライン構成、２）ベースラインと、ＫＲＰの後ろに２５ｍｍ離れた２５ｍｍのＨＢ２５、３）ベースラインと、ＫＲＰの後ろに２５ｍｍ離れた２５％のＴｅｎｓｙｌｏｎ及び７５％のＨＢ２５から成る２５ｍｍの高モジュラス成分、及び４）ベースラインと、ＫＲＰの後ろに２５ｍｍ離れた５０％のＴｅｎｓｙｌｏｎ及び５０％のＨＢ２５から成る２５ｍｍの高モジュラス成分。テスト結果は、層１及び３で測定したスパールコーン角度、及び層１及び３を貫通したフラグメントの平均数を含んだ。２５％のＴｅｎｓｙｌｏｎテープ及び５０％のＴｅｎｓｙｌｏｎテープを含むスパールライナーについてのスパールコーン角度及び貫通したフラグメントの平均数は、１００％ＨＢ２５のスパールライナーについて得られたものと同様であった。
＜表９＞−弾道データ要約−擬似スパールライナー、２０ｍｍＦＳＰ

４３）別の態様では、耐弾道性パネルは、高モジュラス成分としてＴｅｎｓｙｌｏｎテープを使用して構成して、耐弾道性に対する成形圧力及び温度の影響を決定した。表１０は、１．６２インチ幅ＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープの交差重ね層から成る２．０ｐｓｆパネルについての弾道性テスト結果を含み、最初の一連のパネルは１５０ｐｓｉ及び種々の温度で成形し、そして２番目の一連のパネルは５００ｐｓｉ及び種々の温度で成形した。ＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープの交差重ね層は、低密度ポリオレフィンスクリム（Ｓｐｕｎｆａｂ［ＰＯ４６０５）と交互配置し、そして該表に記録された種々の圧力及び温度でプレス及び結合した。表１０の最後の事項、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ^＊、は、縦糸に対して横糸を９０度に配置したバスケット織りを使用して織物に織った１．６２インチＴｅｎｓｙｌｏｎテープの層から成った。該織った層は１８ミクロン低密度ポリエチレンフィルムとプレスして、２．２ｐｓｆ耐弾道性パネルを形成した。該耐弾道性パネルを、ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａ当たり０．３０口径ＦＳＰラウンド（ｒｏｕｎｄｓ）を用いてテストし、そして平均Ｖ_５０速度を記録した。
＜表１０＞−成形圧力１５０ｐｓｉ及び５００ｐｓｉ、そして種々の温度での２．０ｐｓｆ耐弾道性パネルの結果

^＊−１”テープを用いてＴｅｎｓｙｌｏｎ０／９０織りから形成した２．２ｐｓｆパネル

４４）図６に示されるように、表１０のＴｅｎｓｙｌｏｎＢ１パネルについて得られた平均Ｖ_５０値を、温度に対してプロットし、そして回帰線(regression line)は各一連のデータポイントに適合した。該パネルの耐弾道性は、成形温度が減少するにつれて一般に増加した。

４５）上記の耐弾道性パネルの態様は特定のパラメータで調製されたが、加工条件の他の種々の変形は本発明の範囲から逸脱せずに可能である。例えば、耐弾道性パネルの隣接する層内のＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープはそれぞれ０度及び９０度に配向したが、他の配向、例えば隣接する層内で０度及び４５度、又は３つの連続する層の各々について０度、４５度及び９０度、が可能である。好ましくは、非繊維性超高分子量ポリエチレンテープの交互の層の各々におけるテープの配向方向は、隣接する層中のテープの配向方向に対して少なくとも３０度の角度である。本願でテストした特定の成形温度は１８０゜Ｆと２８０゜Ｆの間であったが、本発明の耐弾道性パネルの形成には、１５０゜Ｆと３００゜Ｆの間の成形温度が許容し得ると思われる。１５０ｐｓｉ、５００ｐｓｉ及び３０００ｐｓｉの特定の成形圧力がテストされたが、本発明の耐弾道性パネルの形成には、少なくとも１００ｐｓｉ、及びそれ以上の成形圧力が許容し得ると思われる。

４６）表５、６及び７に示したように、攻撃面としてＵＨＭＷＰＥ交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎを、パネルの裏打ち部分として、樹脂に埋め込まれたＨＢ２５交差重ね繊維と組み合わせたものを含む耐弾道性パネルは、耐弾道性を著しく改良した。攻撃面として交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎを、交差重ね繊維から成る耐弾道性複合物と組み合わせて使用するこの相乗効果は、０．３０口径発射体を用いてテストした２．０ｐｓｆパネル（表５）、０．３０口径発射体を用いてテストした３．３ｐｓｆパネル（表６）、及びＭ８０ボールを用いてテストした３．８ｐｓｆパネル（表７）に見られた。これらの好ましい結果として、追加の耐弾道性パネルを構成して、攻撃面中の交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎと、パネルの裏打ち部分中の交差重ね繊維との最適な割合を決定した。攻撃面中でテストした交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎＵＨＭＷＰＥテープ材料は、ＴｅｎｓｙｌｏｎＨＴＢＤ−０９Ａ及びＴｅｎｓｙｌｏｎＨＴＢＤ−２１Ｄであり、以後、それぞれＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ及びＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄと云い、ＢＡＥシステムテンシロンハイパーフォマンスマテリアルズ社（ＢＡＥＳｙｓｔｅｍｓＴｅｎｓｙｌｏｎＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．）、ノースカロライナ州、モンローから入手可能である。交差重ね繊維裏打ち材料は、ＤＳＭＤｙｎｅｅｍａＢ．Ｖ．，オランダ国、ウルモンド、から入手可能なＨＢ２６であった。該耐弾道性パネルは本願ではＴｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６ハイブリッドとみなす。

４７）本発明の操作のために、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープの交差重ね層を、図３及び４に示すように結合した。重ねされた０／９０の単一層はテープの２つの層を含み、テープの第１層はテープの第２層に対して９０度の角度で配向したが、以後、これを交差重ね０／９０と云う。各Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープ６４は公称断面積０．００２５ｘ６．７インチ及び７８，３９０のデニールを有した。交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ層は、表２の列１に示すように、単層の２つの側面にポリオレフィン接着剤を合計公称接着剤重量１０．４重量％で含んだ。交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄは、表２の列２に示すように、各単層の１つの側面にポリオレフィン接着剤を合計公称接着剤重量５．７重量％で含んだ。次ぎに裏打ちパネル部分を、ＨＢ２６繊維の複数のプライを積み重ねることにより形成した。Ｔｅｎｓｙｌｏｎの種々のプライをＨＢ２６のプライ上に積み重ねて、所望の重量の攻撃面を形成し、そして最終弾道パネル内のターゲット重量パーセントに合うようにした。攻撃面と裏打ち部分を含む組み合わせ層を次ぎに、熱と圧力で結合して、弾道パネルを形成した。各ＨＢ２６層又はプライは、言い換えると、０゜／９０゜／０゜／９０゜に向いた繊維の４層の複合物であり、それは０．０１４インチ厚となり、そしてポリウレタン接着剤で結合された。ハイブリッドパネルが、各Ｔｅｎｓｙｌｏｎ攻撃面を対応するＨＢ２６裏打ち部分に接着することにより形成して、所望の重量割合のＴｅｎｓｙｌｏｎ攻撃面対ＨＢ２６裏打ち部分を有するパネルを達成した。表１１は、テストパネルを形成するために使用した面密度とプライ数を与える。

４８）各組みのテスト用に、第１対照パネルは１００％Ｔｅｎｓｙｌｏｎ（モノリシックＴｅｎｓｙｌｏｎ）から形成し、第２対照パネルは１００％ＨＢ２６（モノリシックＨＢ２６）から形成した。該交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ製品中の個々のテープは断面サイズ０．００２５ｘ６．７インチ及び７８，３９０のデニールを有した。脅威に対する最適保護レベルを決定するために、追加のパネルを、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６ハイブリッド比５０／５０、４０／６０、３０／７０、２０／８０及び１０／９０で構成したが、ここでハイブリッド比の最初の数は、攻撃面材料の重量パーセントを示し、そして第２の数は裏打ち部分材料の重量パーセントを示す。４つの組のテストパネルを調製したが、これは１）Ｔｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ／ＨＢ２６の３．８ｐｓｆパネル、２）Ｔｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ／ＨＢ２６の４．２８ｐｓｆパネル、３）Ｔｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ／ＨＢ２６の３．８ｐｓｆパネル、及び２）Ｔｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ／ＨＢ２６の４．２８ｐｓｆパネルを含む。各テストパネルは３０００ｐｓｉで成形した。
＜表１１＞−攻撃面及び裏打ち材中の面密度と各プライ数

４９）全てのＴｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６ハイブリッドは、３０００ｐｓｉ、温度で３０分浸漬で加工した。Ｔｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａハイブリッドは２３４゜Ｆで加工し、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄハイブリッドは２４８゜Ｆで加工した。集めた全てのデータは１６”ｘ１６”パネルに対して行った。該ハイブリッドは全て同時硬化し（ｃｏ−ｃｕｒｅｄ）、そしてＴｅｎｓｙｌｏｎ攻撃面とＨＢ２６裏打ち材との間の中間層は３Ｍ９４８５５ミル感圧性アクリル系接着剤であり、該接着剤はスリーエム（３Ｍ）、ミネソタ州、セイントポール、から入手可能である。他の材料、例えば表１に示した材料、と結合したハイブリッドは、同等に良く機能すると期待される。

５０）上記３．８ｐｓｆ及び４．２８ｐｓｆのパネルの２つのターゲット面密度を、脅威で決定した。Ｍ８０ボールに対して評価したＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ／ＨＢ２６及びＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ／ＨＢ２６の全てについて、面密度は３．８ｌｂ／ｆｔ^２であった（パネル重量は６．７５ポンドであった）。ＰＳボール（タイプＭ１９４３）に対して評価したＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ／ＨＢ２６及びＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ／ＨＢ２６の全てについて、面密度は４．２８ｌｂ／ｆｔ^２であった（パネル重量は７．６ポンドであった）。

５１）下記の表、表１２ａ、１３ａ、１４ａ及び１５ａ、は攻撃面中のＴｅｎｓｙｌｏｎ対裏打ち材中のＨＢ２６の重量比、成形圧力及び温度、及び面密度を含む、各パネルの加工条件を与える。表１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ及び１５ｂは、脅威、平均Ｖ_５０（フィート／秒）、及び該Ｖ_５０を計算するのに使用したショットの数（括弧内）を与える。表１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ及び１５ｂ中の耐弾道性テスト結果をそれぞれ図７−１０にグラフで示す。図７−１０は、モノリシックＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ（又はＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ）Ｖ_５０及びモノリシックＨＢ２６Ｖ_５０を含む。

５２）表１２ａ及び１２ｂは、交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａから構成した攻撃面とＤｙｎｅｅｍａＨＢ２６の裏打ち材とを含む耐弾道性パネルについてのデータを与える。モノリシック（１００％）Ｔｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ及びモノリシックＨＢ２６の対照パネルもまた含まれる。該パネルは公称重量３．８ｐｓｆを含み、そしてＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ対ＨＢ２６の重量比を表１２ａに示すように変えた。次ぎに該テストパネルをＭ８０ボールに対して評価したが、耐弾道性テストの結果を表１２ｂに集計する。
＜表１２ａ＞−種々の割合の攻撃面中のTensylon 09A対裏打ち材中のHB26を有するパネルのプロセス条件

＜表１２ｂ＞−Ｔｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａを脅威（Ｍ８０ボール）に向けて、Ｍ８０ボールに対して評価した、表１２ａの3.8psf耐弾道性パネルの耐弾道性結果

５３）表１２ｂからの耐弾道性結果を図７にグラフで示す。該グラフに示されるように、Ｖ_５０値は、攻撃面中の交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａのパーセントが低くなると増加した。Ｍ８０ボールテスト結果は、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６パネルは、ほぼ３０／７０及びそれ以下のＴｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６の割合で、モノリシックＨＢ２６より優れたことを示す。得られた最も高いＶ_５０は、１０％のＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ及び９０％のＨＢ２６を有するパネルについて３２４０ｆｐｓであった。Ｖ_５０を計算するのに使用したショット数は、Ｖ５０−１及びＶ５０−２の結果の後の括弧内に示す。

５４）種々のレベルの交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ及びＤｙｎｅｅｍａＨＢ２６を有する別の組みの耐弾道性パネルについてのデータを、表１３ａ及び１３ｂに示す。４．２８ｐｓｆパネルを、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａを脅威（ＰＳボール）に向けて、ＰＳボールに対して評価し、その結果を図１３ｂに示す。
＜表１３ａ＞−種々の割合の攻撃面中のＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ対裏打ち材中のＨＢ２６を有するパネルの加工条件

＜表１３ｂ＞−Ｔｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａを脅威（ＰＳボール）に向けて、ＰＳボールに対して評価した表１３ａの４．２８ｐｓｆ耐弾道性パネルの耐弾道性結果

５５）表１３ｂからのＰＳボールテスト結果を図８にグラフで示す。図８に示されるように、回帰線は、攻撃面中の交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａのパーセントが低くなるとＶ_５０値が一般に増加したことを示した。５０／５０Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６パネルを除いて、ＰＳボールテスト結果は、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６パネルが、４０／６０及びそれ以下のＴｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６の全ての割合で、純粋なＨＢ２６パネルよりも優れたことを示す。Ｖ_５０値を計算するのに使用したショット数は、Ｖ５０−１及びＶ５０−２の結果の後の括弧内に再び示す。

５６）攻撃面中に種々のレベルの交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ及びＤｙｎｅｅｍａＨＢ２６を有する別の組みの耐弾道性パネルについてのデータを、表１４ａ及び１４ｂに示す。３．８ｐｓｆパネルをＭ８０ボールに対して評価し、その結果を図１４ｂに示す。
＜表１４ａ＞−種々の割合の攻撃面中のＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ対裏打ち材中のＨＢ２６を有するパネルの加工条件

＜表１４ｂ＞−Ｔｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄを脅威（Ｍ８０ボール）に向けて、Ｍ８０ボールに対して評価した表１４ａの３．８ｐｓｆ耐弾道性パネルの耐弾道性結果

３２９２^＊−Ｖ_５０が、到達したテスト銃身（ｂａｒｒｅｌ）の最高速度よりも大きいことを示す。

５７）表１４ｂからのＭ８０ボールテスト結果を図９にグラフで示す。図９に示されるように、回帰線は、攻撃面中の交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄのパーセントが低くなるとＶ_５０値が増加することを描く。該回帰線は、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６パネルが、ほぼ３７／６３及びそれ以下のＴｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６の割合で、純粋なＨＢ２６パネルよりも優れたことを示す。

５８）攻撃面中に種々のレベルの交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ及びＤｙｎｅｅｍａＨＢ２６を有する別の組みの耐弾道性パネルについてのデータを、表１５ａ及び１５ｂに示す。４．２８ｐｓｆパネルをＰＳボールに対して評価し、その結果を図１５ｂに示す。
＜表１５ａ＞−種々の割合の攻撃面中のＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄ対裏打ち材中のＨＢ２６を有するパネルの加工条件

＜表１５ｂ＞−Ｔｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄを脅威（ＰＳボール）に向けて、ＰＳボールに対して評価した表１５ａの４．２８ｐｓｆ耐弾道性パネルの耐弾道性結果

５９）表１５ｂからのＰＳボールテスト結果を図１０にプロットする。図１０の回帰線は、攻撃面中の交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄのパーセントが低くなるとＶ_５０値が増加することを示す。該回帰線は、Ｔｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６パネルが、約３０／７０及びそれ以下のＴｅｎｓｙｌｏｎ／ＨＢ２６の割合で、モノリシックＨＢ２６パネルよりも優れたことを示す。

６０）前に示すように、各１０／９０比のパネルについて、Ｔｅｎｓｙｌｏｎの攻撃面を含めることの結果としてのＶ_５０における改良は、Ｍ８０ボールテストについては少なくとも９３ｆｐｓであり、これはＮＩＪ標準０１０８．０１レベルＩＩＩであり、そしてＰＳボールについては少なくとも１１４ｆｐｓであった。このように、本願で表１２ａ−１５ｂに記載したような、合計パネル重量の４０％又はそれ以下を占めるＴｅｎｓｙｌｏｎ攻撃面を有する耐弾道性パネルは、本発明の好ましい態様を形成する。

６１）パネルの好ましい態様の攻撃面部分中のＴｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ及びＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄの交差重ね層を形成する個々のＴｅｎｓｙｌｏｎテープ又はストリップの性質は、厚さ０．００１５インチ〜０．００３５インチ、好ましくは厚さ０．００２インチ〜０．００３インチ、幅が少なくとも１インチ、及び最小靭性１４グラム／デニールを含むであろう。各Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープは１１，７００〜１４０，４００のデニール（１３，０００〜１５６，０００のｄｔｅｘ）を含むであろう。

６２）パネルの好ましい態様の攻撃面部分中の交差重ね０／９０Ｔｅｎｓｙｌｏｎ０９Ａ及び交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎ２１Ｄの各層は、面密度０．０１５〜０．０４０ポンド／平方フィート、好ましくは面密度０．０２〜０．０３ポンド／平方フィートと、接着剤含量２重量％〜３０重量％、及び最も好ましくは接着剤含量５重量％〜１５重量％を含むであろう。交差重ねＴｅｎｓｙｌｏｎの各交互の層中のテープの配向方向は、好ましくは、隣接する層中のテープの配向方向に対して少なくとも３０度の角度をなす。

６３）本願の１つの態様においてＴｅｎｓｙｌｏｎテープはバスケット織りを用いて織物に織られたが、Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープをあらゆる織物の織り、例えば平織り、綾織り、サテン（ｓａｔｉｎ）織り等、を用いて織物に形成するのは本発明の範囲内である。本願の耐弾道性パネルの攻撃面部分の特定の例は、交差重ね非繊維性超高分子量ポリエチレンテープ、例えば高強度テープ成分、を用いたが、ランクホーストピュアコンポジットビー．ヴィ．（ＬａｎｋｈｏｒｓｔＰｕｒｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂ．ｖ．），オランダ国、スニーク、から入手可能なＰＵＲＥ（登録商標）複合材料のような交差重ね非繊維性超高分子量ポリプロピレンテープもまた、高強度成分として使用できるものと思われる。本発明による耐弾道性パネルの裏打ち部分は、超高分子量ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維、Ｓ２−ガラス、Ｅ−ガラス、液晶ポリマー系繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）、ポリ（ベンゾビスオキサゾール）、ポリ（ベンゾビスチアゾール）、ポリ（ベンゾビスイミダゾール）、及びそれらのブレンド物を含む幾つかの高モジュラス繊維で形成することができるものと思われる。

６４）このように本発明を好ましい態様を参照して記載したが、本発明は本願の記述により限定されず、特許請求の範囲により定義されている。

２０：ラミネーター（積層器）／フューザー（融合器）
２２：巻き戻しシャフト
２４：Ｔｅｎｓｙｌｏｎテープ
２６：第２巻き戻しシャフト
２８：接着剤
３０：第３巻き戻しシャフト
３２：第４巻き戻しシャフト
３４：シリコーン剥離紙
３６：ニップロール
３８：接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎウェブ
４０：融合用オーブン
４２：冷却したプラテン（圧盤）
４４：接着剤被覆一方向性テープ
５０：ラミネーター（積層器）／フューザー（融合器）
５２：接着剤被覆剥離ロール
５４：剥離ライナー
６０：接着剤被覆ユニテープ（単位テープ）の頂部シート
６２：接着剤被覆ユニテープ（単位テープ）の底部シート
６４：Ｔｅｎｓｙｌｏｎ一方向性テープのストリップ
６６：接合領域
６８：接着剤層
７０：接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシート
７２：接着剤被覆Ｔｅｎｓｙｌｏｎの交差重ねシート
７４：樹脂中の従来の繊維の交差重ねシート
７６：樹脂中の従来の繊維の交差重ねシート

Claims

レベルＩＩＩアーマー(armor)タイプのためのＮＩＪ標準０１０８．０１に合致する防弾性を有し、そして高モジュラス材料の交互配置(interleaved)層の圧縮スタックを含む耐弾道性パネルであって、
該交互配置層の圧縮スタックは攻撃面部分と裏打ち部分とを含み；
該圧縮スタックの該攻撃面部分は、交差重ねされた(cross-piled)非繊維性超高分子量ポリエチレンテープの複数の交互配置層を含み；
該圧縮スタックの該裏打ち部分は、樹脂に埋め込まれた交差重ね繊維の複数の交互配置層を含み；そして
該攻撃面部分は、交互配置層の該圧縮スタックの合計重量の４０％以下である、耐弾道性パネル。
前記の交差重ねされた非繊維性超高分子量ポリエチレンテープの複数の層の各層が、
少なくとも１４グラム／デニールの靭性；及び
２〜３０重量％の接着剤含量
を有する超高分子量ポリエチレンを含む、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
前記の交差重ねされた非繊維性超高分子量ポリエチレンテープの層が、ＴｅｎｓｙｌｏｎＨＴＢＤ−０９Ａ及びＴｅｎｓｙｌｏｎＨＴＢＤ−２１Ｄを含む群から選ばれる、請求項２に記載の耐弾道性パネル。
前記裏打ち部分中の前記高モジュラス繊維が、超高分子量ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維、Ｓ２−ガラス、Ｅ−ガラス、液晶ポリマー系繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）、ポリ（ベンゾビスオキサゾール）、ポリ（ベンゾビスチアゾール）、ポリ（ベンゾビスイミダゾール）、及びそれらのブレンド物から成る群から選ばれる、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
前記の樹脂に埋め込まれた交差重ね繊維の交互配置層が、高強度超高分子量ポリエチレン繊維を含む、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
前記の交差重ねされた非繊維性超高分子量ポリエチレンテープの複数の層の各層が、複数のテープストリップを含み；
該テープストリップが少なくとも１．０インチの幅を含み；
該テープストリップが縁部（ｅｄｇｅｓ）を含み；そして
該テープストリップが該縁部で突合せ接合又は重なり接合で融合される、請求項２に記載の耐弾道性パネル。
前記の非繊維性超高分子量ポリエチレンテープストリップが、
少なくとも２，０００，０００の粘度平均分子量；
０．００１５〜０．００３５インチの厚さ；
１，４００グラム／デニールを越える弾性率；及び
少なくとも１４グラム／デニールの靭性
を有する、請求項６に記載の耐弾道性パネル。
前記の交差重ねされた非繊維性超高分子量ポリオレフィンテープの複数の層の各層が、
縁部で互いに結合された（複数の）一方向性テープストリップの第１層；
縁部で互いに結合された（複数の）一方向性テープストリップの第２層；
を含み、そして
該第１層及び第２層中の該テープストリップが互いに９０度の角度である、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
前記の高モジュラス材料の交互配置層の圧縮スタックが、
少なくとも１００ｐｓｉの圧力で；そして
華氏１５０〜３００度の温度で
圧縮及び結合される、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
前記の交差重ねされた非繊維性超高分子量ポリオレフィンテープの各層の少なくとも片面上に接着剤を含む、請求項１に記載の耐弾道性パネル。
前記の非繊維性超高分子量ポリエチレンテープの交差配置層の各層上の前記接着剤が、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）、ポリアミド、ポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリスチレン−イソプレンコポリマー、及びエチレン−メタアクリル酸コポリマーから成る群から選ばれる、請求項１０に記載の耐弾道性パネル。
前記接着剤が、前記パネルの合計重量の２〜３０重量パーセントを構成する、請求項１０に記載の耐弾道性パネル。
前記の非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープストリップが、部分的に配向したＵＨＭＷＰＥテープを、合計延伸比（draw ratio）１００：１又はそれ以上に延伸することにより形成され、ここで該延伸比は、延伸後の長さを延伸前の長さで割ったものとして定義され、
該テープストリップが少なくとも４００：１の幅対厚さ比を含み；そして
該テープストリップが１１，７００〜１４０，４００のデニールを含む、請求項６に記載の耐弾道性パネル。
前記接着剤が、前記非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの前記交互配置層の各層上の接着剤のスクリム又はフィルムを含む、請求項１０に記載の耐弾道性パネル。
前記の交差重ねされた非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの前記複数の層の各層が２つの面を含み、前記接着剤が、該非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの１面に塗布された液体分散体の形態である、請求項１０に記載の耐弾道性パネル。
固定された又は可動の防御具（ａｒｍｏｒｅｄ）構造体に含めるための耐弾道性パネルであって、該耐弾道性パネルが、
内側層の周りを挟む２つの外側層を含む高モジュラス材料の３つの層を含み；
該外側層は、熱及び圧力で積層された複数の交差重ねされたシートを含んでなり、この際に該交差重ねされたシートの各々は接着剤被覆モノリシック非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの複数の端部を有していて、それらの端部において融合されており；
該内側層は、樹脂に埋め込まれた複数の交差重ね繊維を含み；
該３つの層は熱及び圧力で結合され：そして
該耐弾道性パネルは、２．０ポンド／平方フィート以下の面密度と、標準ＭＩＬ−Ｐ−４６５９３Ａに従って０．３０公称フラグメント擬似発射体を使用したとき、２０００フィート／秒以上のＶ５０弾道限界を含む、耐弾道性パネル。
前記３つの層を、少なくとも１５０ｐｓｉの圧力、及び少なくとも華氏２５０度の温度で一緒に成形して耐弾道性パネルを形成する、請求項１６に記載の耐弾道性パネル。
前記接着剤被覆モノリシック非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの各端部が、該非繊維性テープの少なくとも片面に接着剤が塗布された１９，０００デニールテープである、請求項１６に記載の耐弾道性パネル。
前記非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの前記端部の各々が、
少なくとも２，０００，０００の粘度平均分子量；
少なくとも１．０インチの幅；
０．００１５〜０．００４インチの厚さ；
少なくとも４００：１の幅対厚さ比；及び
１，４００グラム／デニールより大きい弾性率；
を有する、請求項１６に記載の耐弾道性パネル。
前記接着剤被覆モノリシック非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープ上の前記接着剤が、ポリアミド、ポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリスチレン−イソプレンコポリマー、又はエチレン／メタアクリル酸コポリマーから成る群から選ばれる、請求項１６に記載の耐弾道性パネル。
前記内側層中の前記樹脂に埋め込まれた交差重ね繊維が、超高分子量ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維、液晶ポリマー系繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）、ポリ（ベンゾビスオキサゾール）、ポリ（ベンゾビスチアゾール）、ポリ（ベンゾビスイミダゾール）、及びそれらのブレンド物から成る群から選ばれる、請求項１６に記載の耐弾道性パネル。
前記非繊維性ＵＨＭＷＰＥテープの前記端部の各々が少なくとも４００：１の幅対厚さ比を含む、請求項１６に記載の耐弾道性パネル。