CN113028900B - 一种防弹头盔及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及防弹头盔领域，尤其涉及一种防弹头盔及其加工方法，其中，防弹头盔的加工方法，包括如下步骤：将纤维浸胶处理；将浸胶的纤维在头盔成型模具的表面或者在已铺设的前一层纤维层的表面按照预定的方向铺设；待铺设完成预定层数的纤维层后，固化成型为防弹头盔。本申请由于防弹头盔中的纤维中间均没有断头，因此提高了防弹头盔的防护能力，增强了防弹头盔的性能；并且，还由于避免了在裁片上开减口，以及避免了剪口处裁片的重合，从而避免了防弹头盔的加工造成原材料的浪费。另外，避免了多种加工工艺，缩短防弹头盔的加工工艺。

Description

一种防弹头盔及其加工方法

技术领域

本申请涉及防弹头盔领域，尤其涉及一种防弹头盔及其加工方法。

背景技术

防弹头盔是能吸收和耗散弹头的能量、阻止穿透、减轻钝伤并有效保护人体头部的装备。现有技术中，具有老式的钢盔、高性能纤维复合材料头盔等，其中高性能纤维复合材料头盔更加轻便，防公安部二级要求重量仅为1.2kg，能防破弹片和直射子弹，一般要求能抵御5m外的9mm口径手枪弹丸和弹片的冲击。

目前，高性能纤维复合材料防弹头盔的生产，如图1所示，首先可以将高性能纤维复合材料加工成DU布，高或者还可以将性能纤维复合材料织造形成机织布，将机织布浸胶形成预浸布，然后将DU布或预浸布裁剪成某种预定形状的裁片，如图2所示，为保证成型良好在裁剪过程中均会对裁片开剪口210，如图3所示，再按照一定的角度将裁片310至裁片390叠层手糊预成型为盔体，在此过程中为了保证拼合效果，裁片之间还需要有一定的重合，最后再经过热压形成防弹头盔。

但是，现有技术中的上述方法从原材料加工开始到形成防弹头盔，需要经过纤维预料的加工、裁片、手糊预成型、热压，其工艺流程长，并且在此过程中还会有不同程度的原材料浪费，例如：裁片之间具有一定量的重合、裁片上开剪口等均造成了原材料的浪费。

另外，在裁片上开剪口还造成了裁片上部分纤维的断裂，从而降低了防弹头盔的防护能力，影响了防弹头盔的性能。

因此，如何缩短防弹头盔的加工工艺、减少原材料的浪费，并且还提高防弹头盔的防护能力，是目前本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种防弹头盔及其加工方法，以缩短防弹头盔的加工工艺、减少原材料的浪费，并且还提高防弹头盔的防护能力。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种防弹头盔的加工方法，包括如下步骤：将纤维浸胶处理；将浸胶的纤维在头盔成型模具的表面或者在已铺设的前一层纤维层的表面按照预定的方向铺设；待铺设完成预定层数的纤维层后，固化成型为防弹头盔。

如上所述的防弹头盔的加工方法，其中，优选的是，纤维为将n根高强高模纤维聚合在一起，形成一束高强高模纤维束。

如上所述的防弹头盔的加工方法，其中，优选的是，纤维所浸的胶为：热固型树脂、热塑型树脂或热固型树脂与热塑型树脂的混合树脂。

如上所述的防弹头盔的加工方法，其中，优选的是，铺放前高强高模纤维束前，将离型纸等脱模辅件固定在头盔成型模具的外表面上，或者在头盔成型模具的外表面涂脱模剂。

一种防弹头盔的加工方法，包括如下步骤：在头盔成型模具的表面或者在前一层纤维层的表面喷预定量的胶或者贴预定厚度的胶膜，以形成胶层；在胶层的上表面按照预定的方向铺设纤维，形成纤维层；待铺设完成预定层数的纤维层和形成预定层数的胶层，固化成型为防弹头盔。

如上所述的防弹头盔的加工方法，其中，优选的是，纤维为将n根高强高模纤维聚合在一起，形成一束高强高模纤维束。

如上所述的防弹头盔的加工方法，其中，优选的是，纤维束所浸的胶为：热固型树脂、热塑型树脂或热固型树脂与热塑型树脂的混合树脂。

如上所述的防弹头盔的加工方法，其中，优选的是，铺放前高强高模纤维束前，将离型纸等脱模辅件固定在头盔成型模具的外表面上，或者在头盔成型模具的外表面涂脱模剂。

一种防弹头盔，包括：纤维和胶，纤维平行排放形成一层纤维层，并且后一层纤维与前一层纤维层的纤维以预定的角度相交；交粘结相邻的纤维。

如上所述的防弹头盔，其中，优选的是，纤维为由n根高强高模纤维聚合在一起形成的高强高模纤维束。

相对上述背景技术，本发明所提供的防弹头盔及其加工方法，由于防弹头盔中的纤维(高强高模纤维束)中间均没有断头，因此提高了防弹头盔的防护能力，增强了防弹头盔的性能；并且，还由于避免了在裁片上开减口，以及避免了剪口处裁片的重合，从而避免了防弹头盔的加工造成原材料的浪费。另外，避免了多种加工工艺，缩短防弹头盔的加工工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的高性能纤维复合材料防弹头盔的加工流程图；

图2是现有技术中的高性能纤维复合材料防弹头盔中裁片的开剪口示意图；

图3是现有技术中的高性能纤维复合材料防弹头盔中裁片叠层的示意图；

图4是本申请实施例一提供的防弹头盔的加工方法的流程图；

图5是本申请实施例二提供的防弹头盔的加工方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

实施例一

如图4所示，本申请提供了一种防弹头盔的加工方法，包括如下步骤：

步骤S410、将纤维浸胶处理；

本申请中，纤维优选采用高强高模纤维，高强高模纤维是强度大于预定值(强度>2GPa)、模量大于预定值(模量>50GPa)的纤维，例如：超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、PBO纤维、碳纤维、P I纤维等高强高模纤维。

在此之前，还将高强高模纤维形成高强高模纤维束。具体的，将n根高强高模纤维聚合在一起，形成一束高强高模纤维束，后续以高强高模纤维束为单位进行防弹头盔的制作。其中，高强高模纤维束中可以是同一种高强高模纤维，也可以是不同种高强高模纤维混用。另外，将高强高模纤维集束形成高强高模纤维束，在防弹头盔成型后，其每束高强高模纤维束的断裂功均较大，从而提高了防弹头盔的防弹性能。

然后，对高强高模纤维束浸胶。优选的，将高强高模纤维束的外周浸胶，并且高强高模纤维束外周的浸的胶未渗透至高强高模纤维束内部。

具体的，这里高强高模纤维束所浸的胶为：热固型树脂、热塑型树脂或热固型树脂与热塑型树脂的混合树脂。通过高强高模纤维束的外周浸有胶，从而使得多束高强高模纤维束有序层叠排列能够成型为防弹头盔，并且还仅将胶保持在高强高模纤维束外周，避免胶渗透至高强高模纤维束内部，从而以高强高模纤维束为单位进行断裂做功而对子弹进行拦截，能够最大程度地发挥纤维断裂做功。

步骤S420、将浸胶的纤维在头盔成型模具的表面或者在已铺设的前一层纤维层的表面按照预定的方向铺设；

优选的，将外周浸胶的高强高模纤维束在头盔成型模具的表面或者在前一层高强高模纤维束层的表面按照预定的方向铺设。

具体的，铺放前，可以将离型纸等脱模辅件固定在头盔成型模具的外表面上，以使得防弹头盔成型后，较为容易地与头盔成型模具分离；也可以在头盔成型模具的外表面涂脱模剂；当然在头盔成型模具的外表面足够光滑的前提下，在头盔成型模具的外表面上不做任何处理。

然后，将外周浸胶的高强高模纤维束进行加热软化，随后按照预设的铺层路径和铺层角度将高强高模纤维束从头盔成型模具的一侧边缘铺设至相对一侧的边缘，并且在头盔成型模具的边缘处切断高强高模纤维束，这就完成了一束的铺设，其中，头盔成型模具是防弹头盔成型的基础；接下来，按照上述相同的方法，将后续的高强高模纤维束铺设在头盔成型模具上，并且相邻的两束高强高模纤维束之间平行，从而形成了一层高强高模纤维束层。

按照上述相同的方法，在前一层高强高模纤维束层上进行下一层高强高模纤维束层的铺设，并且后一层高强高模纤维束层的高强高模纤维束与前一层高强高模纤维束层的高强高模纤维束以一定角度相交，从而使得成型后的防弹头盔可以不同方向参与子弹的拦截。

由于每束高强高模纤维束均是从头盔成型模具的一侧边缘铺设至相对一侧的边缘，每束高强高模纤维束中间均没有断头，因此相比于现有技术为了适应头盔的曲面而在每片裁片上开剪口造成纤维断裂而言，本申请中均是整束的高强高模纤维较较现有技术中具有断裂的纤维而言，提高了防弹头盔的防护能力，增强了防弹头盔的性能。并且，还由于避免了在裁片上开减口，以及避免了剪口处裁片的重合，从而避免了防弹头盔的加工造成原材料的浪费。

步骤S430、待铺设完成预定层数的纤维层后，固化成型为防弹头盔；

优选的，铺设完成一层高强高模纤维束层后，刮去该层高强高模纤维束层上每束高强高模纤维束外周浸润的多余胶，以使高强高模纤维含量为80％-95％。

具体的，待铺设完成每一层高强高模纤维束层后，通过刮胶的方式，将每一层中的每束高强高模纤维束外周浸的胶进行刮除，并且在刮胶的过程中避免胶渗入至高强高模纤维束中，最后使得总体胶的含量为20％-5％，而高强高模纤维的含量为80％-95％。

胶含量在5％-20％时，可以能够保证胶均匀地涂抹在高强高模纤维束的外周，以实现防弹头盔的成型，并且在拦截子弹时，胶仅起到辅助消耗子弹动能的作用；同时还可以尽量提高高强高模纤维的含量，保证断裂做功实现高速破片的动能消耗。

待铺设完成预定层数的高强高模纤维束层，并对每层多余的胶进行了刮除后，固化成型为防弹头盔。

铺设预定层数的高强高模纤维束层，并对每层均进行刮胶后，达到要求的面密度，固化成型为防弹头盔。优选的，成型后，防弹头盔中胶能够达到的变形量与高强高模纤维束能够达到的变形量相同。

另外，根据使用的胶和固化的程度，可以选择以多层高强高模纤维束层的固化单位，一次固化成型，完成防弹头盔的制备加工；也可以选择以一层高强高模纤维束层为固化单位，多次固化成型，完成防弹头盔的制备加工。

实施例二

如图5所示，本申请提供了一种防弹头盔的加工方法，包括如下步骤：

步骤S510、在头盔成型模具的表面或者在前一层纤维层的表面喷预定量的胶或者贴预定厚度的胶膜，以形成胶层；

本申请中，纤维优选采用高强高模纤维，高强高模纤维是强度大于预定值(强度>2GPa)、模量大于预定值(模量>50GPa)的纤维，例如：超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、PBO纤维、碳纤维、P I纤维等高强高模纤维。

在此之前，还将高强高模纤维形成高强高模纤维束。具体的，将n根高强高模纤维聚合在一起，形成一束高强高模纤维束，后续以高强高模纤维束为单位进行防弹头盔的制作。其中，高强高模纤维束中可以是同一种高强高模纤维，也可以是不同种高强高模纤维混用。另外，将高强高模纤维集束形成高强高模纤维束，在防弹头盔成型后，其每束高强高模纤维束的断裂功均较大，从而提高了防弹头盔的防弹性能。

优选的，在头盔成型模具的表面或者在前一层高强高模纤维束层的表面喷预定量的胶或者贴预定厚度的胶膜，以形成胶层，并且使得高强高模纤维含量为80％-95％；

当然，对于在头盔成型模具的表面是否固定离型纸或者涂脱模剂，可以参照实施例一中。在此基础上，在头盔成型模具的表面喷预定量的胶，以形成胶层，然后在胶层上进行后续高强高模纤维束的铺设，待高强高模纤维束铺设一层后，在高强高模纤维束层的表面喷预定量的胶，以继续形成胶层。还可以是在头盔成型模具的表面贴预定厚度的胶膜，以形成胶层，然后在胶层上进行后续高强高模纤维束的铺设，待高强高模纤维束铺设一层后，在高强高模纤维束层的表面贴预定厚度的胶膜，以继续形成胶层。上述两种方式中，通过控制喷胶量或者通过控制胶膜的厚度从而控制成型的防弹头盔的胶含量为20％-5％，也就是使得高强高模纤维的含量为80％-95％。

胶含量在5％-20％时，可以能够保证胶均匀地涂抹在高强高模纤维束的外周，以实现防弹头盔的成型，并且在拦截子弹时，胶仅起到辅助消耗子弹动能的作用；同时还可以尽量提高高强高模纤维的含量，保证断裂做功实现高速破片的动能消耗。

步骤S520、在胶层的上表面按照预定的方向铺设纤维，形成纤维层；

优选的，在胶层的上表面按照预定的方向铺设高强高模纤维束，以使胶层的胶包裹在高强高模纤维束的外周，而未渗透至高强高模纤维束内部。

具体的，在胶层的表面按照预设的铺层路径和铺层角度将高强高模纤维束从头盔成型模具的一侧边缘铺设至相对一侧的边缘，并且在头盔成型模具的边缘处切断高强高模纤维束，这就完成了一束的铺设；接下来，按照上述相同的方法，将后续的高强高模纤维束铺设在头盔成型模具上的胶层上，并且相邻的两束高强高模纤维束之间平行，从而形成了一层高强高模纤维束层。

按照上述相同的方法，在高强高模纤维束层上形成胶层，在胶层上进行下一层高强高模纤维束层的铺设。这样铺设好的后一层高强高模纤维层的高强高模纤维束与前一层高强高模纤维束层的高强高模纤维束以一定角度相交，从而使得成型后的防弹头盔可以不同方向参与子弹的拦截。

由于每束高强高模纤维束均是从头盔成型模具的一侧边缘铺设至相对一侧的边缘，每束高强高模纤维束中间均没有断头，因此相比于现有技术为了适应头盔的曲面而在每片裁片上开剪口造成纤维断裂而言，本申请中均是整束的高强高模纤维较较现有技术中具有断裂的纤维而言，提高了防弹头盔的防护能力，增强了防弹头盔的性能。并且，还由于避免了在裁片上开减口，以及避免了剪口处裁片的重合，从而避免了防弹头盔的加工造成原材料的浪费。

并且，高强高模纤维束的外周包裹有胶层的胶，从而使得多束高强高模纤维束有序层叠排列能够成型为防弹头盔，而胶层的胶则未渗透至高强高模纤维束内部，从而以高强高模纤维束为单位进行断裂做功而对子弹进行拦截，能够最大程度地发挥纤维断裂做功。

步骤S530、待铺设完成预定层数的纤维层和形成预定层数的胶层，固化成型为防弹头盔；

优选的，待铺设完成预定层数的高强高模纤维束层和形成预定层数的胶层，固化成型为防弹头盔。

具体的，铺设预定层数的高强高模纤维束层，并且在每层高强高模纤维层的外表面形成胶层后，达到要求的面密度，固化成型为防弹头盔。优选的，成型后，防弹头盔中胶能够达到的变形量与高强高模纤维束能够达到的变形量相同。

另外，根据使用的胶和固化的程度，可以选择以多层高强高模纤维束层的固化单位，一次固化成型，完成防弹头盔的制备加工；也可以选择以一层高强高模纤维束层为固化单位，多次固化成型，完成防弹头盔的制备加工。

实施例三

本申请提供了一种防弹头盔，包括：纤维和胶，纤维平行排放形成一层纤维层，并且后一层纤维与前一层纤维层的纤维以预定的角度相交；交粘结相邻的纤维。

优选的，纤维为高强高模纤维，高强高模纤维是强度大于预定值(强度>2GPa)、模量大于预定值(模量>50GPa)的纤维，例如：超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、PBO纤维、碳纤维、P I纤维等高强高模纤维。

优选的，纤维为高强高模纤维束。具体的，高强高模纤维束是由n根高强高模纤维聚合在一起形成的，并且高强高模纤维束中可以是同一种高强高模纤维，也可以是不同种高强高模纤维混用。将高强高模纤维集束形成高强高模纤维束，在防弹头盔成型后，其每束高强高模纤维束的断裂功均较大，从而有效地提高了防弹头盔的防弹性能。

另外，高强高模纤维束平行排放形成一层高强高模纤维束层，并且后一层高强高模纤维束层的高强高模纤维束与前一层高强高模纤维束层的高强高模纤维束以预定的角度相交；胶包裹在高强高模纤维束的外周，未渗透至高强高模纤维束的内部，以粘结高强高模纤维束，并且高强高模纤维含量为80％-95％。

在上述基础上，胶为：热固型树脂、热塑型树脂或热固型树脂与热塑型树脂的混合树脂。通过胶包裹高强高模纤维束，从而使得多束高强高模纤维束有序层叠排列能够成型为防弹头盔，并且还仅将胶保持在高强高模纤维束外周，避免胶渗透至高强高模纤维束内部，从而以高强高模纤维束为单位进行断裂做功而对子弹进行拦截，能够最大程度地发挥纤维断裂做功。

另外，后一层高强高模纤维束层的高强高模纤维束与前一层高强高模纤维束层的高强高模纤维束以一定角度相交，可以使得成型后的防弹头盔从不同方向参与子弹的拦截，提高防弹头盔的防弹性能。

此外，胶含量在5％-20％，可以能够保证胶均匀地包裹在高强高模纤维束的外周，以实现防弹头盔的成型，并且在拦截子弹时，胶仅起到辅助消耗子弹动能的作用；同时还可以尽量提高高强高模纤维的含量，使得高强高模纤维的含量高达80％-95％，从而保证断裂做功实现高速破片的动能消耗。

优选的，防弹头盔中胶能够达到的变形量与高强高模纤维束能够达到的变形量相同，从而可以最大程度地应用胶变形对子弹动能的消耗，进而最大程度的实现防弹的功能。

由于本申请的防弹头盔中的纤维(每束高强高模纤维束)中间均没有断头，因此相比于现有技术为了适应头盔的曲面而在每片裁片上开剪口造成纤维断裂而言，提高了防弹头盔的防护能力，增强了防弹头盔的性能。并且，还由于避免了在裁片上开减口，以及避免了剪口处裁片的重合，从而避免了防弹头盔的加工造成原材料的浪费。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种防弹头盔的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

将高强高模纤维束浸胶处理；

将浸胶的高强高模纤维束在头盔成型模具的表面或者在已铺设的前一层高强高模纤维束层的表面按照预定的方向铺设，以使高强高模纤维束从头盔成型模具的一侧边缘铺设至相对一侧的边缘，并且每束高强高模纤维束中间均没有断头；

其中，高强高模纤维束的外周浸胶，以使多束高强高模纤维束有序层叠排列成型，并且高强高模纤维束外周浸的胶未渗透至高强高模纤维束内部，使得以高强高模纤维束为单位进行断裂做功而对子弹进行拦截；待铺设完成预定层数的高强高模纤维束层后，固化成型为防弹头盔。

2.根据权利要求1所述的防弹头盔的加工方法，其特征在于，纤维所浸的胶为：热固型树脂、热塑型树脂或热固型树脂与热塑型树脂的混合树脂。

3.根据权利要求1所述的防弹头盔的加工方法，其特征在于，铺放高强高模纤维束前，将离型纸脱模辅件固定在头盔成型模具的外表面上，或者在头盔成型模具的外表面涂脱模剂。

4.一种防弹头盔的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

在头盔成型模具的表面或者在前一层高强高模纤维束层的表面喷预定量的胶或者贴预定厚度的胶膜，以形成胶层；

在胶层的上表面按照预定的方向铺设高强高模纤维束，以使高强高模纤维束从头盔成型模具的一侧边缘铺设至相对一侧的边缘，并且每束高强高模纤维束中间均没有断头，形成高强高模纤维束层；

其中，高强高模纤维束的外周浸胶，以使多束高强高模纤维束有序层叠排列成型，并且高强高模纤维束外周浸的胶未渗透至高强高模纤维束内部，使得以高强高模纤维束为单位进行断裂做功而对子弹进行拦截；

待铺设完成预定层数的高强高模纤维束层和形成预定层数的胶层，固化成型为防弹头盔。

5.根据权利要求4所述的防弹头盔的加工方法，其特征在于，纤维束所浸的胶为：热固型树脂、热塑型树脂或热固型树脂与热塑型树脂的混合树脂。

6.根据权利要求4所述的防弹头盔的加工方法，其特征在于，铺放高强高模纤维束前，将离型纸脱模辅件固定在头盔成型模具的外表面上，或者在头盔成型模具的外表面涂脱模剂。

7.一种防弹头盔，其特征在于，其由权利要求1-6任一项所述的防弹头盔的加工方法加工所得到，并且包括：高强高模纤维束和胶，高强高模纤维束平行排放形成一层高强高模纤维束层，并且后一层高强高模纤维束与前一层高强高模纤维层的纤维以预定的角度相交；胶粘结相邻的高强高模纤维束。

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