一种防弹头盔及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种防弹头盔，其盔壳由多层无纬布圆形片材压制成型，并且盔壳内部包括由所述无纬布圆形片材一体形成的加强筋，其中所述无纬布的材质选自超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯薄膜、芳纶纤维或其组合。本发明专利技术还涉及一种防弹头盔的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求2016年8月16日向中国国家知识产权局提交的、申请号为201610678262.2、名称为“一种防弹头盔及其制备方法”的中国专利技术专利申请的优先权。
本专利技术涉及防弹
，具体涉及一种防弹头盔及其制备方法。
技术介绍
当前，传统防弹头盔往往采用如下生产工艺制备：1、首先将聚乙烯(PE)或芳纶无纬布按照设定形状裁剪，其中大多采用花瓣形和风叶轮形(见图1)；2、然后将裁片层叠，在每层裁片之间错开一定的角度放置；3、将最后铺设成的防弹头盔坯料(见图2)采用模具热压成型。但是，这种传统的纤维无纬布剪裁与铺设在一定程度上破坏了单向片材的整体性、连续性和正交结构，从而影响冲击波扩散速度，降低了防弹头盔的防弹性能。另一方面，传统的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维无纬布一般是将UHMWPE纤维按照单向排列嵌入到热塑性树脂基体中而制成的，即：将多根UHMWPE纤维经过均匀、平行、挺直等整经工艺沿一个方向排列整齐，用热塑性树脂粘结各纤维制得单向布，将多层单向布按0度或90度依次交叉铺放至少二层，用热塑性树脂粘结各层单向布热压制得无纬布。这种UHMWPE纤维制备单向布、单向布制备无纬布和无纬布压制成防弹头盔过程中都使用了热塑性树脂，而防弹头盔中大量热塑性树脂的存在会导致当子弹射入UHMWPE防弹头盔时，中弹部位的损伤会迅速扩展，UHMWPE无纬布层之间会出现大面积分层和明显开裂，子弹冲击造成的头盔内鼓包高度较大。由UHMWPE纤维制备单向布的过程中，把胶和UHMWPE纤维粘合的工艺复杂，降低了单向布的生产效率。而且每根UHMWPE为丝状结构，每根UHMWPE纤维均为独立个体，故各纤维的整经工艺复杂，生产成本高，且在整经、涂胶等工艺过程中易造成断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等缺陷，这些缺陷都将阻碍无纬布对外力进行有效的能量传递，进而降低无纬布的强度、防弹等性能。因此，研究在不破坏无纬布整体性、连续性和正交性的前提下制备的头盔将十分有意义，预期能够大幅度提高头盔的防弹性能。另一方面，在保持相当防弹性能的前提下使防弹头盔轻质化，也是防弹头盔领域追求的一个目标。
技术实现思路
本专利技术一方面提供了一种防弹头盔，该头盔的盔壳可以由多层无纬布的圆形片材压制成型，并且盔壳内部可以包括由所述无纬布圆形片材一体成型的加强筋，其中所述无纬布的材质可以选自超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯薄膜、芳纶纤维或其组合。在一个实施方案中，所述加强筋可以以凸起条的形态分布在盔壳内表面，并且以头盔顶部为圆心，呈射线延伸到头盔边缘(简称“射线加强筋”)。在一个任选的实施方案中，所述加强筋还可以包括至少一个圆环形加强筋，以将头盔的射线加强筋连成整体。可选地，在盔壳包括圆环形加强筋的情况下，所述加强筋还可以包括从圆环形加强筋呈射线延伸到头盔边缘的辅助加强筋。在另一实施方案中，所述加强筋的宽度可以为1mm-20mm，高度可以为1mm-10mm。在一个实施方案中，如果无纬布的材质是超高分子量聚乙烯薄膜，无纬布的面密度可以为60-120g/m2；如果无纬布的材质是超高分子量聚乙烯纤维，无纬布的面密度可以为120-160g/m2；如果无纬布的材质是芳纶纤维，无纬布的面密度可以为160-200g/m2。在又一实施方案中，如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯纤维，所述盔壳可以由60-70层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为6.0-9.0Kg/m2；如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯薄膜，所述盔壳可以由50-90层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为4.0-8.0Kg/m2；如果无纬布材质是芳纶纤维，所述盔壳可以由50-60层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为7.0-10.0Kg/m2。在又一实施方案中，超高分子量聚乙烯薄膜的断裂强度可以大于27g/D，拉伸模量可以大于1600g/D，断裂伸长率可以小于2.5％；超高分子量聚乙烯纤维的断裂强度可以大于37g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于4.0％；芳纶纤维的断裂强度可以大于26g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于2.5％。在一个实施方案中，所述无纬布的材质可以是超高分子量聚乙烯薄膜，并且所述无纬布可以由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜层叠铺放，并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到；优选地，可以将这些超高分子量聚乙烯薄膜以非零角度层叠铺放。在一优选的实施方案中，所述无纬布可以由4片超高分子量聚乙烯薄膜按十字交叉，例如双横双纵地层叠铺放并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到。在另一实施方案中，所述防弹头盔还可以包括聚碳酸酯加强内衬板。在一任选的实施方案中，聚碳酸酯加强内衬板可以通过在其制备过程中留有的与头盔内部加强筋尺寸相对应的凹槽而直接嵌入头盔中。本专利技术还提供了一种防弹头盔的制备方法，其可以包括如下步骤：(1)裁片：将无纬布裁成圆形片材并叠层，其中所述无纬布的材质可以选自超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯薄膜、芳纶纤维或其组合；(2)头盔坯料制备：将步骤(1)得到的无纬布圆形片材叠层在模具中冷压，得到头盔坯料；(3)预成型件制备：将头盔坯料放置于预成型模具中，逐步使头盔坯料成型，并逐步修剪坯料外沿多余的材料；(4)成型件制备：将步骤(3)得到的预成型件放入成型模具中，使预成型件头盔定型，冷却后取出，制得头盔半成品；以及(5)将头盔半成品经修边、喷漆、悬挂等工艺，制得成品头盔；其中步骤(2)和(3)中所用的母模具呈花瓣形，公模具的外表面和母模具的内表面都光滑，并且除了步骤(3)所用的模具尺寸是步骤(2)所用的模具尺寸的70％-90％之外，这二个步骤所用的模具相同；步骤(4)中所用的公模具外表面分布有开槽，母模具的内表面光滑。在一个实施方案中，如果无纬布的材质是超高分子量聚乙烯薄膜，无纬布的面密度可以为60-120g/m2；如果无纬布的材质是超高分子量聚乙烯纤维，无纬布的面密度可以为120-160g/m2；如果无纬布的材质是芳纶纤维，无纬布的面密度可以为160-200g/m2。在又一实施方案中，如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯纤维，所述盔壳可以由60-70层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为6.0-9.0Kg/m2；如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯薄膜，所述盔壳可以由50-90层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为4.0-8.0Kg/m2；如果无纬布材质是芳纶纤维，所述盔壳可以由50-60层无纬布的圆形片材压制成型，优选头盔的面密度可以为7.0-10.0Kg/m2。在又一实施方案中，超高分子量聚乙烯薄膜的断裂强度可以大于27g/D，拉伸模量可以大于1600g/D，断裂伸长率可以小于2.5％；超高分子量聚乙烯纤维的断裂强度可以大于37g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于4.0％；芳纶纤维的断裂强度可以大于26g/D，拉伸模量可以大于1200g/D，断裂伸长率可以小于2.5％。在一个实施方案中，所述无纬布的材质可以是超高分子量聚乙烯薄膜，并且所述无纬布可以由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜层叠铺放，并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防弹头盔，包括盔壳，其特征在于所述盔壳由多层无纬布圆形片材压制成型，并且盔壳内部包括由所述无纬布圆形片材一体形成的加强筋，其中所述无纬布的材质选自超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯薄膜、芳纶纤维或其组合。

【技术特征摘要】
2016.08.16 CN 20161067826221.一种防弹头盔，包括盔壳，其特征在于所述盔壳由多层无纬布圆形片材压制成型，并且盔壳内部包括由所述无纬布圆形片材一体形成的加强筋，其中所述无纬布的材质选自超高分子量聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯薄膜、芳纶纤维或其组合。2.根据权利要求1的防弹头盔，其特征在于所述加强筋以凸起条的形态分布在盔壳内表面，并且以头盔顶部为圆心，呈射线延伸到头盔边缘；优选地，所述加强筋还包括至少一个圆环形加强筋，以将头盔的射线加强筋连成整体；更优选地，所述加强筋还可以包括从圆环形加强筋呈射线延伸到头盔边缘的辅助加强筋。3.根据权利要求1或2的防弹头盔，其特征在于所述加强筋的宽度为1mm-20mm，高度为1mm-10mm。4.根据权利要求1至3中任一项的防弹头盔，其特征在于如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯薄膜，所述头盔的面密度为4.0-8.0Kg/m2，优选所述头盔由50-90层超高分子量聚乙烯薄膜无纬布圆形片材压制成型；如果无纬布材质是超高分子量聚乙烯纤维，所述头盔的面密度为6.0-9.0Kg/m2，优选所述头盔由60-70层超高分子量聚乙烯纤维无纬布圆形片材压制成型；如果无纬布材质是芳纶纤维，所述头盔的面密度为7.0-10.0Kg/m2，优选所述头盔由50-60层芳纶纤维无纬布圆形片材压制成型。5.根据权利要求1至4中任一项的防弹头盔，其特征在于所述无纬布的材质是超高分子量聚乙烯薄膜，并且所述无纬布由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜层叠铺放，并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到；优选由4片超高分子量聚乙烯薄膜按十字交叉，例如双横双纵地层叠铺放并以胶接、热压或绑定纱等连接方式得到；更优选所述无纬布的面密度为60-120g/m2。6.根据权利要求1至5中任一项的防弹头盔，其特征在于所述防弹头盔还包括聚碳酸酯加强内衬板；优选地，聚碳酸酯加强内衬板通过在其制备过程中留有的与...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山，姚红庆，谷志飞，满长阵，
申请(专利权)人：包头北方嘉瑞防务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15