CN105651116A - 非金属防弹头盔制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非金属防弹头盔制造工艺，包括以下步骤：1）芳纶织物的涂胶；2）芳纶织物预浸布片材的裁剪；3）芳纶织物预浸布裁片的铺叠；4）坯料的预压采用冷压的方法将头盔坯料放置在预压模具上进行初次定型、坯料预压的压力为20—25Mpa；5）坯料的模压采用电加热水冷却工艺，坯料在模压过程中，经过升温、排气、保温和降温过程，模压过程中压力保持在20-25Mpa；6）切边打磨钻孔；7）表面处理。通过本工艺制造的非金属防弹头盔单盔重量更轻、防弹效果更好、防弹性能更稳定。特别是采用电加热水冷模压工艺代替传统的油加热油冷模压工艺，大大提升了生产效率，降低了制作成本。

Description

非金属防弹头盔制造工艺

技术领域

本发明涉及个体防护装备技术领域，具体涉及一种非金属防弹头盔制造工艺。

背景技术

非金属防弹头盔是用于阻止弹丸或碎片穿透，有效保护人体头部的防护装备，它是公安干警和安保人员在执行特殊任务时必须佩戴使用的，以保护人体头部不受枪械发射的弹丸或爆炸物爆炸时产生的碎片的伤害。防弹头盔分为金属防弹头盔和非金属防弹头盔，金属防弹头盔由于重量较大，舒适性差，易产生跳弹造成二次伤害等原因，已逐渐被非金属防弹头盔所取代。目前市场上主流非金属防弹头盔按材料分为芳纶复合盔和高分子聚乙烯复合盔两大类。由于采用的防弹头盔制造工艺的不同，在同一原材料、相同重量的情况下，制造出来的防弹头盔的防弹性能差异很大，主要表现在：防弹头盔防弹性能级别的差异；防弹头盔防弹性能稳定性性的差异；在同等防弹头盔重量的条件下的防弹性能差异；在高低温、水浸条件下防弹性能差异。所述防弹性能包括抗穿透性，背衬材料的凹陷深度、防跳弹能力等。

超高分子量聚乙烯材料(UHMWPE)防弹头盔虽然防子弹穿透性能比较突出，但是由于其着弹时盔体的凹陷深度比较大，容易造成头部非贯穿性损伤，且聚乙烯材料熔点低，不利于过高温度条件下压制，导致其制作工艺难度较大。相反，使用芳纶材料压制的防弹头盔，在制作工艺适当的情况下，其防弹性能和凹陷深度都优于超高分子量聚乙烯材料制作的头盔，且芳纶材料的熔点高，易于高温情况下的压制成型，所以现在市场上主推的是芳纶防弹头盔。

传统的非金属防弹头盔采用油加热油冷工艺，头盔压制周期较长，且加热油加热和传输对设备的要求高，对环境的污染大，对操作人员健康有害，成本投入较高。在产品性能方面，传统工艺对温度的调节控制较难，升降温速度慢，对防弹性能的稳定性和生产效率提高不利。

现有常用的防弹头盔的制造工艺，无论是制造芳纶复合盔还是聚乙烯复合盔，制造出来的防弹头盔都存在以下问题：通过增加防弹头盔片材的层数来增加防弹效果，头盔重量较重；头盔防弹效果差，在复杂环境下，防弹性能不稳定；头盔耐高温、低温及耐水性较差。

发明内容

本发明意在提供一种非金属防弹头盔制造工艺，通过该工艺可制造出单盔重量更轻、防弹效果更好、防弹性能更稳定的非金属防弹头盔，同时提高生产效率，降低生产成本，提高防弹性能稳定性。

1.本发明的非金属防弹头盔制造工艺，包括以下步骤：

1)芳纶织物的涂胶；

2)芳纶织物预浸布片材的裁剪；

3)芳纶织物预浸布裁片的铺叠；

4)坯料的预压采用冷压的方法将头盔坯料放置在预压模具上进行初次定型、坯料预压，压力为20—25Mpa；

5)坯料的模压采用电加热水冷却工艺，坯料在模压过程中，经过升温、排气、保温和降温过程，模压过程中压力保持在20-25Mpa；

6)切边打磨钻孔；

7)表面处理。

本发明的有益效果在于：通过本工艺制造出的防弹头盔层数少、重量轻，防弹效果好，无论是在较低温度、较高温度还是浸水后，都具有较稳定的防弹效果，且具有耐高温、低温等良好的耐受性。

进一步，在步骤1)中，涂胶的胶液重量为芳纶织物重量的25％。

进一步，在步骤2)中，包括卷材分段、裁片排版和电剪下料的步骤。

进一步，在步骤3)中，片材的铺叠层数为18-20层，每铺一层用双面胶捆绑定型，层叠铺设过程中，每铺一层，前后两层十字割缝之间逆时针旋转18o到25o。

进一步，在步骤4)中，模压前，分别在上、下模具表面均匀涂抹脱模膏，再将预压好的坯料盖到下模具上，上、下模具合模。

进一步，模压过程中进行三次到五次排气，每次排气间隔2-3min。

进一步，排气温度为130-145℃，保温温度为145-150℃，保温时间为8-12min。

进一步，降温时间是10-12min，温度降至80℃后出模。

附图说明

图1为实施例一中防弹头盔的裁片样板图。

图2为防弹头盔裁片的排版图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作作进一步详细的说明：

实施例一：本实施例非金属防弹头盔制造工艺包括芳纶织物的涂胶、芳纶织物预浸布片材的裁剪、芳纶织物预浸布裁片的铺叠、坯料的预压和模压成型、切边打磨钻孔、表面处理。具体的工艺流程如下：

1.芳纶织物的涂胶工艺

打开成卷的芳纶织物，拉开一层芳纶织物，称量芳纶织物重量25％的混合树脂胶液，然后涂刷在芳纶织物的一面，等胶液晾干不粘手后，再翻转涂刷另一面，将全部胶液涂完，将涂完胶液的芳纶织物预浸布悬挂晾干。

2.芳纶织物预浸布片材的裁剪

将芳纶织物预浸布按照设计好的下料尺寸进行卷材分段、排版、电剪下料等工序，制作头盔裁片。

卷材分段的要求：为更好的利用材料，分段片材尺寸按造单盔片材消耗量的整数倍设计布置，一般按1-2倍布置，两侧余量为5-10cm；单次下料片材层数控制在5-10层，以避免对刀具的磨损。

排版要求：裁片形状及排版见附图1和附图2。

电剪下料要求：电剪刀采用专用防弹材料裁剪合金刀片，刀片切割方向与片材平面方向正交垂直。

3.芳纶织物预浸布裁片的铺叠

选择裁片铺叠层数为18层为一组，作为一个头盔坯料单元。首先根据防弹头盔的规格选择铺贴用的头模，再将芳纶织物预浸布裁片逐层进行叠加铺设，每层都与头模形状紧贴，重叠位置采用顺时针叠铺，每铺一层用双面胶捆绑定型，双面胶起到定型和与下一层粘连的作用；层叠铺设过程中，每铺一层，前后两层十字割缝之间逆时针旋转18o，如此重复连续铺贴至该组最后一层。

裁片角度均匀旋转可保证整体厚度方向的层数均匀。因为铺贴过程中会出现部分的交叉叠加，旋转后可补充未叠加部分层数。

4.坯料的预压和热模压成型

(1)头盔坯料预压

通过液压机压力作用，采用冷压的方法将头盔坯料放置在头盔压铸模具上进行初次定型，作用是通过初压保证头盔外观形状的一致性，同时对坯料进行紧固处理，便于热压阶段的上模装配。本实施例坯料预压的液压机压力设置为20Mpa。

(2)热模压成型。

本热模压工艺采用的是电加热水冷却工艺，区别于目前其它防弹头盔模具热压工艺。目前市场上大多采用加热油油冷的模压工艺，该工艺加热效率低，设备投入高，且易造成油污染，制造成本高。

热模压工艺操作流程：

1)液压机提升，将头盔模具上下模块分开。分别在上下模具表面均匀涂抹脱模膏，脱模膏的作用是使头盔出模时不会粘连，再将预压好的坯料盖到下模具上，调整位置，最后放下上模具。

2)逐步升压，压力维持在20Mpa范围，打开模具加热组件电源，对模具进行加热。严格按照以下工艺条件进行升温、排气、保温、冷却的操作，并做好跟踪记录。参考数据如下：

3)待模具温度冷却到80度左右，提升上模具，取出成型盔体，放置冷却，同时向模具中放入下一个头盔成型坯料进行压制，实现连续压制。模具温度保证在80摄氏度左右出模，一方面是方便取出，另一方面是避免模具起始温度过低，增加升温时间和耗电等。

4)待成型头盔冷却之后，用样板绘制头盔的切边边缘线及钻定位孔的位置。

5.切边、打磨和钻孔

1)按照成型头盔上绘制的边缘线，使用带锯机进行边缘切割，要求头盔边缘截面平整、无飞屑。

2)用刨边机和手砂轮机打磨头盔制品外边缘和内边缘，打磨掉内外边缘的飞边。

3)按照样板事先标好的钻孔位置，用专用芳纶钻和夹具进行钻孔，要求孔径为4-5mm，且内外边缘无飞屑。

6.表面后处理

表面后处理包括盔体内外表面补灰、底漆喷途、边缘胶条粘制、面漆喷涂，附件装配。

通过实施例一的工艺制成的防弹头盔，其各项性能参数如下表所示：

实施例二

与实施例一不同的是：步骤3芳纶织物预浸布片材的铺叠中，片材铺叠层数为20层为一组，每铺一层，前后两层十字割缝之间逆时针旋转25o。

步骤4坯料的预压和热模压成型中，预压的液压机压力设置为25Mpa。模压过程中按照以下工艺条件进行升温、排气、保温、冷却的操作，模压的压力保持在25Mpa。具体参数如下表：

通过实施例二的工艺制成的防弹头盔，其各项性能参数如下表所示：

对比例：

现有的防弹头盔制造工艺如下：

采用双面覆膜的芳纶织物布进行下料，排版及裁剪，铺片结构采用圆片结构，坯料铺片层数为21-23层，重量高出现有头盔重量的5％-10％。

将铺设好定型的铺片坯料放入模具中直接油加热升温模压成型，模具温度升高到130℃左右，升温时间在30-40min，然后3次左右的排气，每次排气时间为1-2min，再进行保温，温度控制在130℃-135℃之间，保温时间15-20min；关闭加热油，打开冷却油进行降温处理，降温到80℃以下，降温时间为20-30min，最后是头盔出模。整个过程模压压力保持在25MPa左右，整个压制时间为65-80min。

上述对比例制成的防弹头盔，其各项性能参数如下表：

从实施例一和实施例二与对比例的比较可知：采用本发明实施例的方案制造出来的防弹头盔的各项性能均优于传统工艺制造的防弹头盔，本发明方案制造出的防弹头盔防弹材料层数少、重量轻，防弹效果更好，无论是在常温，低温、高温还是浸水后条件下，防弹性能稳定性和凹陷深度都由于传统防弹头盔制作工艺。同时，其中电加热水冷模压制作方法更使得头盔的生产效率提高20-40分钟，同时降低成本，提升了生产效率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.非金属防弹头盔制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）芳纶织物的涂胶；

2）芳纶织物预浸布片材的裁剪；

3）芳纶织物预浸布裁片的铺叠；

4）坯料的预压采用冷压的方法将头盔坯料放置在预压模具上进行初次定型、坯料预压，压力为20—25Mpa；

5）坯料的模压采用电加热水冷却工艺，坯料在模压过程中，经过升温、排气、保温和降温过程，模压过程中压力保持在20-25Mpa；

6）切边打磨钻孔；

7）表面处理。

2.根据权利要求1所述的非金属防弹头盔制造工艺，其特征在于：在步骤1）中，涂胶的胶液重量为芳纶织物重量的25%。

3.根据权利要求1所述的非金属防弹头盔制造工艺，其特征在于：在步骤2）中，包括卷材分段、片材排版和电剪下料的步骤。

4.根据权利要求1所述的非金属防弹头盔制造工艺，其特征在于：在步骤3）中，裁片的铺叠层数为18-20层，每铺一层用双面胶捆绑定型，层叠铺设过程中，每铺一层，前后两层十字割缝之间逆时针旋转18^o到25^o。

5.根据权利要求1所述的非金属防弹头盔制造工艺，其特征在于：在步骤4）中，模压前，分别在上、下模具表面均匀涂抹脱模膏，再将预压好的坯料盖到下模具上，上、下模具合模。

6.根据权利要求5所述的非金属防弹头盔制造工艺，其特征在于：模压过程中进行三次到五次排气，每次排气间隔2-3min。

7.根据权利要求6所述的非金属防弹头盔制造工艺，其特征在于：排气温度为130℃-145℃，保温温度为145℃-150℃，保温时间为8-12min。

8.根据权利要求7所述的非金属防弹头盔制造工艺，其特征在于：降温时间是10-12min，当温度降至80℃后出模。