一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，利用高性能芳纶纤维良好的物化性能，在5针横机上采用纬平针组织编织头盔增强体，在编织中，通过收放针，一次成型，然后进行层叠，2～4层增强体叠加，增强头盔的抗冲击能力，再对增强体结构进行表面改性处理，以抽真空和模压的方法在模具中成型头盔，最后进行固化，得到高强轻质的高性能芳纶纤维针织增强体头盔；该生产工艺方便简洁，节约原料，成本低廉，可以广泛应用于户外作业及摩托车赛手用等领域。等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法


[0001]本专利技术涉及防护装置
，特别涉及一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法。

技术介绍

[0002]在军事、野外作业和运动等领域，头盔都是重要的个人防护装备。在军事方面，头盔是作战人员必不可少的生命防护装备。英军统计数据表明，战场上士兵佩戴头盔可减少受伤率5％，死亡率减少19％；美军相关研究也显示，二战中M1钢盔至少保护了7万名美军士兵的生命。消防头盔是消防员在灭火作业时用于保护头部、颈部和面部安全的防护装具，是每个消防员进入火场或事故现场必须佩戴的常规个人防护装备。在火灾扑救和抢险救援中，消防员的头部往往会受到来自火场的热、烟、毒、辐射、电击、外力冲击等的伤害。在赛手比赛及骑行等方面，头盔对人体头部在运动过程中的撞击起到了防护作用；
[0003]头盔壳体(简称盔壳)是头盔获得防护功能的物质基础，随着科技的发展和新材料的相继问世，盔壳所用材料从金属、锦纶复合材料、玻璃纤维复合材料转向了高强高模碳纤维复合材料、芳纶纤维复合材料等。复合材料盔壳不但有效降低了头盔的质量，而且显著地提高了头盔的防护性能。当前头盔正经历着从单纯的防护装备向高度功能集成复杂系统的升级过程，这对复合材料盔壳的设计开发和加工成型提出了更高要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，解决了现有的生产工艺中头盔的增强体是纤维束聚集形成，没有规整的纺织结构，导致头盔的强力不匀的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，具体按以下步骤实施：
[0006]步骤1，确定纱线规格；
[0007]步骤2，编织针织增强体；
[0008]步骤3，对步骤2编织的针织增强体进行改性；
[0009]步骤4，制作头盔；
[0010]步骤5，对经步骤4制作的头盔进行表面处理，得到针织增强体复合头盔。
[0011]本专利技术的特点还在于：
[0012]其中步骤1中选择对位芳纶长丝作为编织纱线，其细度在1500D～3000D之间；
[0013]其中步骤2中编织针织增强体的具体过程为：
[0014]采用飞虎牌5针手摇横机为编织机器，选择前后针床同时编织的纬平针为基本组织，同时，通过收放针，一次成型头盔增强体；
[0015]其中编织机器运行条件为：弯纱深度调节在10～13之间，将编织好的头盔针织增强体按照2～4层进行层间串套，形成多层组织结构；
[0016]其中步骤3中针织增强体进行改性的具体过程为：
[0017]将经步骤2得到的针织增强体选择KH550硅烷偶联剂进行表面改性处理，其工艺参数为硅烷偶联剂浓度为15％～40％，硅烷偶联剂浓度以乙醇作为溶液，浸泡时间为8～12h，处理温度为25℃～40℃；
[0018]其中步骤4中制作头盔的具体过程为：
[0019]在经步骤3改性后得到的针织增强体的基础上采用树脂传递模塑技术，结合真空辅助工艺，完成对复合头盔的制造过程；其中树脂按质量百分比包括：环氧树脂60～70％，聚酰胺树脂25％～35％，稀释剂5％～10％；
[0020]模塑工艺为：注射操作在1/4～1/2树脂凝胶时间完成，传递时间为2～15min，传递压力为0.3～0.7MPa；
[0021]其中制备得到的头盔中纤维的质量分数在50％-70％，空隙率0～0.5％；
[0022]其中步骤5中对经步骤4制作的头盔进行表面处理的具体过程为：
[0023]分别采用锉削、转鼓滚光、磨削和喷砂对头盔进行飞边消除，再采用2～3马力的座式机床分别对头盔进行粗抛光、精抛光和增泽抛光，最后成型满足技术要求的针织增强体复合头盔；
[0024]其中转鼓滚光的转速为15～25r/min；座式机床对头盔分别进行粗抛光、精抛光和增泽抛光的转速分别为1000～1500r/min，2000～2500r/min，2000～2500r/min。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术的一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法采用高性能芳纶纤维，以不同的弯纱深度，在5针手摇横机上编织头盔增强体，采用RTM技术成型复合材料头盔，本专利技术解决了现有专利的原料浪费及力学性能薄弱等问题，有效的减少了头盔的质量，同时提高了头盔的力学性能，降低了生产成本，且容易实现工业化生产，可以广泛应用于产业领域，具有极其重要的理论意义及社会效益。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0028]为了研究针织增强体高强度复合头盔的生产工艺，首先需要确定高性能芳纶纤维的纱线规格；然后确定针织增强体的编织工艺，确定头盔针织增强体的改性工艺，确定头盔制作过程中的工艺参数，最后确定后处理工艺。最终得到可以应用于户外作业及摩托车赛手等领域的高强轻质头盔。
[0029]本专利技术提供了一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，具体按以下步骤实施：
[0030]步骤1，确定纱线规格：由于芳纶纤维具有轻质高模的良好性能，结合编织要求及头盔性能要求，选择对位芳纶长丝作为编织纱线，其细度在1500D～3000D之间；
[0031]步骤2，确定针织增强体编织工艺：以飞虎牌5针手摇横机为编织机器，选择前后针床同时编织的纬平针为基本组织，同时，通过收放针一次成型头盔增强体，弯纱深度调节在10～18之间，然后将编织好的头盔针织增强体按照2～4层进行层间串套，形成多层组织结构；
[0032]步骤3，确定增强体改性工艺：由于芳纶纤维表面具有一定的浆料保护芳纶表面，
在编织过程中的机器的油污也可能附着在纱线表面，影响头盔针织增强体纱线与树脂的结合，因此，必须进行表面改性处理，选择KH550硅烷偶联剂对增强体进行处理，其工艺参数为硅烷偶联剂浓度为15％～40％(以乙醇作为溶液)，时间为8～12h，温度为25℃～40℃；
[0033]步骤4，确定头盔制作工艺：采用树脂传递模塑(RTM)技术，结合真空辅助工艺，完成对复合头盔的制造过程；树脂配方为：环氧树脂60～70％，聚酰胺树脂(固化剂)25％～35％，稀释剂5％～10％；模塑工艺为：注射操作在1/4～1/2树脂凝胶时间完成，传递时间为2～15min，传递压力为0.3～0.7MPa；成品要求纤维含量在50％～70％(质量分数)，空隙率(0～0.5％)；
[0034]步骤5，确定头盔后处理工艺：分别采用锉削、转鼓滚光、磨削及喷砂对头盔进行飞边消除，其中转鼓滚光的转速为15～25r/min；再采用2～3马力的座式机床分别对头盔进行粗抛光、精抛光和增泽抛光，转速分别为1000～1500r/min，2000～2500r/min，2000～2500r/min，最后成型满足技术要求的针织增强体复合头盔。
[0035]实施例1：
[0036]步骤1，确定纱线规格：由于芳纶纤维具有轻质高模的良好性能，结合编织要求及头盔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，确定纱线规格；步骤2，编织针织增强体；步骤3，对步骤2编织的针织增强体进行改性；步骤4，制作头盔；步骤5，对经步骤4制作的头盔进行表面处理，得到针织增强体复合头盔。2.根据权利要求1所述的一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，其特征在于，所述步骤1中选择对位芳纶长丝作为编织纱线，其细度在1500D～3000D之间。3.根据权利要求1所述的一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，其特征在于，所述步骤2中编织针织增强体的具体过程为：采用飞虎牌5针手摇横机为编织机器，选择前后针床同时编织的纬平针为基本组织，同时，通过收放针，一次成型头盔增强体。4.根据权利要求3所述的一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，其特征在于，所述编织机器运行条件为：弯纱深度调节在10～13之间，将编织好的头盔针织增强体按照2～4层进行层间串套，形成多层组织结构。5.根据权利要求1所述的一种针织增强体高强度复合头盔的生产方法，其特征在于，所述步骤3中针织增强体进行改性的具体过程为：将经步骤2得到的针织增强体选择KH550硅烷偶联剂进行表面改性处理，其工艺参数为硅烷偶联剂浓度为15％～40％，硅烷偶联剂浓度以乙醇作为溶液，浸泡时间为8～12h，处理温度为25℃～40℃。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：孟家光，程燕婷，薛涛，支超，刘艳君，赵澍，张新安，宋瑶，王永臻，林颖蕾，刘亚明，张永锋，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：