DE102020122545A1 - Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen und nach diesem Verfahren hergestellte Helmstruktur - Google Patents

Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen und nach diesem Verfahren hergestellte Helmstruktur Download PDF

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Chang-Hsien Ho
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    • A42HEADWEAR
    • A42CMANUFACTURING OR TRIMMING HEAD COVERINGS, e.g. HATS
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A42HEADWEAR
    • A42BHATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/04Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/06Impact-absorbing shells, e.g. of crash helmets
    • A42B3/062Impact-absorbing shells, e.g. of crash helmets with reinforcing means
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen und eine nach diesem Verfahren hergestellte Helmstruktur, umfassend Prozess A: Bereitstellen von mindestens einer Faserschicht und mindestens eines (plastischen) dünnen, ebenen Schalenkörpers; Prozess B „Kombinationsvorgang“: Anbringen der Faserschicht am Schalenkörper, um einen Primärkörper zu bilden (oder als einen solchen zu definieren); Prozess C „Formvorgang“: Erwärmen eines ersten Formmoduls und Komprimieren des Primärkörpers, wodurch mindestens ein Teil der Oberflächenstruktur des Schalenkörpers mit der Faserschicht kombiniert wird oder in diese eindringt, um eine Gesamtheit der Helmform (oder Helmkontur) zu bilden; und Prozess D „Schaumkombinationsvorgang“: Anordnen eines Schaummaterials in der Gesamtheit, Ausbilden eines Schaummaterials zu einer elastischen Struktur durch Anpassung an ein zweites Formmodul und Zusammenfügen dieses und der Gesamtheit, um eine Helmstruktur zu bilden. Unter Erfüllung der Anforderungen an die Gesamtstrukturfestigkeit wird das Gewicht des Helms verringert und werden Verbesserungen gegenüber der komplizierten und zeitaufwendigen herkömmlichen Methode erreicht.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen und eine nach diesem Verfahren hergestellte Helmstruktur und insbesondere eine Technik, bei der eine Faserschicht (oder ein Gewebe) und die Oberfläche eines Schalenkörpers, der als eine ebene Struktur ausgebildet ist, durch Vorgänge wie Formen von Modulen usw. miteinander kombiniert sind.
  • Stand der Technik
  • Die Bildung eines stoßfesten schaumstoffgefüllten Körpers erfolgt durch Erhitzen einer Kunststoffschale mit Schaummaterial, wobei der schaumstoffgefüllte Körper eng mit der Kunststoffschale verklebt ist und von diesem eng umhüllt wird, womit ein Aufbau eines Schutzhelms oder einer Sicherheitskopfbedeckung gebildet ist, der der tragenden Person eine Schutzfunktion beim Ballsport, Reitsport etc. bietet und den Stand der Technik darstellt. Typische Beispiele sind z. B. das US-Patent Nr. 4466138 „Schutzhelm mit einer aus Thermoplasten eingespritzten Schale und Verfahren zur Herstellung dieses Helms“ und das taiwanesische Patent Nr. 85101810 „Herstellungsverfahren für Schutzhelme“.
  • Beim Aufbau derartiger Schutzhelme wird eine Kunststoffschale zum Standhalten der Stoßkraft eines Gegenstands verwendet, wobei gleichzeitig die durch einen Stoß auf den schaumstoffgefüllten Körper einwirkende externe Kraft gedämpft, verteilt und übertragen wird, um den Effekt eines besseren Schutzes des Kopfes des Benutzers zu erreichen.
  • Ein Thema im Zusammenhang mit der Herstellung solcher Schutzhelme ist, dass zur Erhöhung der Textur oder der Attraktivität solcher Schutzhelme die Oberfläche des Helms in der Regel mit Farben lackiert oder mit einer Musterschicht (z. B. bestehend aus 6 bis 8 Stücken) bzw. mit einem stoffähnlichen Gewebe beklebt ist. In der Praxis wird nach dem Formen der Kunststoffschale die Oberfläche (oder die vorgegebene Position) der Kunststoffschale lackiert oder die Musterschicht bzw. der Stoff aufgeklebt. Den Fachleuten auf diesem Gebiet ist bekannt, dass bei der Herstellung dieser Helmstruktur folgende Nachteile bestehen:
    • 1. Bei der Klebearbeit der Musterschicht oder des Gewebes ist man auf qualifiziertes Personal angewiesen. Der als Musterschicht oder Stoff fungierende Aufkleber wird gemäß der Gestaltung angeordnet und an die Position oder den Bereich der Oberfläche des Helms geklebt. Wenn der Bediener nicht über ausreichende Kenntnisse verfügt, entstehen oft Unebenheiten oder Falten bei der aufgeklebten Musterschicht oder in der Nähe des Rands des Gewebes. Dieses Phänomen tritt besonders wahrscheinlich im Bereich des Konturrands der Musterschicht bzw. des Stoffs auf.
  • Dies liegt daran, dass der Bediener beim Kleben, um den als Musterschicht bzw. Stoff fungierenden gesamten Aufkleber reibungslos und glatt auf die Oberfläche der Kunststoffschale zu kleben, instinktiv auf die Musterschicht oder den Stoff drückt und versucht, den Hauptbereich der Musterschicht oder des Stoffs flach auf die Oberfläche der Kunststoffschale zu legen. Daher steht häufig ein Teil des Rands der Musterschicht oder des Stoffs hervor oder kann nicht auf die Kunststoffschalenkontur ausgerichtet werden (oder befindet sich nicht an der richtigen Position der Kunststoffschalenkontur).
  • Insbesondere stehen die Ränder der elastischen Aufkleber oder Stoffe hervor oder können nicht auf die Kunststoffschalenkontur ausgerichtet werden. In der Regel muss der Bediener zusätzliche Zeit für die Reparatur aufwenden und darauf achten, andere lackierte oder geklebte Bereiche nicht zu verletzen. Dies zeigt, dass es erhebliche Schwierigkeiten bei den Herstellungs- oder Verarbeitungsvorgängen gibt und zu längeren Herstellungszeiten führt.
  • 2. Bei herkömmlichen Methoden ist die Größe der Musterschicht oder des Stoffs von wesentlicher Bedeutung, um zu verhindern, dass der Rand der Musterschicht oder des Stoffs hervorsteht oder nicht auf die Kunststoffschalenkontur ausgerichtet ist (oder sich nicht an der richtigen Position der Kunststoffschalenkontur befindet), damit die Musterschicht oder der Stoff so weit wie möglich mit dem vorgegebenen Bereich der Kunststoffschale übereinstimmen kann. Allerdings ist die Größe solcher elastischen Musterschichten oder Stoffe oft schwer zu kontrollieren.
  • 3. Wenn der die Klebevorgänge ausführende Bediener nicht geschickt genug ist, muss im Teilbereich der Musterschicht oder des Stoffs das Zusammendrücken oder Falten deutlich häufiger durchgeführt werden. Wenn ungeschickte Bediener den Klebevorgang durchführen, führt es manchmal dazu, dass Klebstoff in andere Bereiche der Kunststoffschale gelangt und dort haftet und somit Verunreinigungen verursacht werden.
  • Darüber hinaus ist die Industrie zum gegenwärtigen Zeitpunkt bei der Durchführung des Klebevorgangs der Musterschicht oder des Stoffs immer noch auf viel menschliche Arbeit angewiesen und es können bei der Ausführung einer großen Anzahl von Verarbeitungsvorgängen keine Maschinen eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass es für die Industrie schwierig ist, die erforderliche große Anzahl von qualifizierten Bedienern zu finden, sodass es auch schwierig ist, bei der Herstellung die Produktionsqualität sicherzustellen.
  • Typischerweise spiegeln die obigen Referenzdaten wider, dass die Gestaltung und die Herstellung der Schutzhelmstruktur immer noch nicht optimal sind. Wenn die Gestaltung der Helmstruktur von Grund auf neu konzipiert wird und sich seine Struktur von der herkömmlichen Struktur unterscheidet, können die Herstellung und die Verarbeitung von Helmen geändert werden und sich von der herkömmlichen Technik unterscheiden. In der Tat können auch die bei der herkömmlichen Technik vorhandenen Mängel minimiert werden. D. h. zur Lösung der oben beschriebenen Probleme müssen im Hinblick auf die Struktur und die Zusammensetzung die folgenden Themen berücksichtigt werden:
    • 1. Unter Einhaltung der Sicherheitsanforderungen soll erreicht werden, dass sich die Gestaltung der Helmstruktur hinsichtlich der Arbeitsprozesse und Struktur von der der herkömmlichen Technik unterscheidet, um eine einfach herzustellende Helmstruktur mit einer leichten und dünnen Gestaltung zu schaffen.
    • 2. Durch das bereitgestellte Arbeitsverfahren sollte das Problem, dass der Rand der Musterschicht oder des Stoffs hervorsteht oder nicht auf die Kunststoffschalenkontur ausgerichtet ist, so weit wie möglich beseitigt werden, um die bei der herkömmlichen Technik bestehenden Mängel, wie z. B. Unebenheiten an den Verbindungsstellen, zeitaufwendige Verarbeitung oder Herstellung, Bedarf an vielen qualifizierten Arbeitskräften und hohe Fehlerrate, zu beseitigen.
    • 3. Insbesondere sollte die Faserschicht (z. B. die Musterschicht oder der Stoff) durch das bereitgestellte Arbeitsverfahren in einen Spannungszustand versetzt werden, um dadurch eine elastische Reaktionskraft oder einen Rückpralleffekt zu erzeugen, wenn durch einen Stoß eine äußere Kraft auf den Schalenkörper einwirkt.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen bereitzustellen, das Folgendes umfasst:
  • Prozess A: Bereitstellen von mindestens einer Faserschicht und mindestens eines Schalenkörpers; wobei der Schalenkörper aus Kunststoff, PC oder ähnlichen Materialien besteht und als dünne, ebene Struktur ausgebildet ist;
  • Prozess B „Kombinationsvorgang“: Anbringen der Faserschicht am Schalenkörper, um einen Primärkörper zu bilden (oder als einen solchen zu definieren);
  • Prozess C „Formvorgang“: Erwärmen eines ersten Formmoduls und Komprimieren des Primärkörpers, wodurch mindestens ein Teil der Oberflächenstruktur des Schalenkörpers mit der Faserschicht kombiniert wird oder in diese eindringt, um einen Bindungszustand zu bilden (oder als einen solchen zu definieren); wobei der Primärkörper zu einer Gesamtheit mit einer Helmform (oder Helmkontur) ausgebildet ist.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen umfasst dieses nach dem Prozess C ferner den Prozess D „Schaumkombinationsvorgang“: Anordnen eines Schaummaterials in der Gesamtheit, Ausbilden eines Schaummaterials zu einer elastischen Struktur durch Anpassung an ein zweites Formmodul und Zusammenfügen dieses und der Gesamtheit, um eine Helmstruktur zu bilden. Unter Erfüllung der Anforderungen an die Gesamtstrukturfestigkeit wird das Gewicht des Helms verringert und werden Verbesserungen gegenüber der komplizierten und zeitaufwendigen herkömmlichen Methode erreicht.
  • Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Helmstruktur umfasst die Kombination eines Schalenkörpers und einer auf der Außenseite des Schalenkörpers angeordneten Faserschicht, wobei mindestens ein Teil der Oberflächenstruktur des Schalenkörpers mit der Faserschicht kombiniert wird oder in diese eindringt, um einen Bindungszustand zu bilden (oder als einen solchen zu definieren); sodass die Faserschicht entlang der Kontur des Schalenkörpers (der Oberfläche des Schalenkörpers) einen Spannungszustand bildet und somit bei der Faserschicht (beim Schalenkörper durch Unterstützung der Faserschicht) eine elastische Reaktionskraft oder ein Rückpralleffekt erzeugt werden kann, wenn durch einen Stoß eine äußere Kraft auf den Schalenkörper einwirkt.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Ansicht des Prozesses A gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die Struktur der Faserschicht und des Schalenkörpers (oder der dünnen, ebenen Struktur) dargestellt ist;
    • 2 zeigt eine schematische Ansicht des Prozesses B gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in der Figur dargestellt ist, dass zur Bildung des Primärkörpers die Faserschicht am Schalenkörper angebracht wird;
    • 3 zeigt eine schematische Ansicht des Prozesses C gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in der Figur dargestellt ist, dass der Primärkörper durch Anpassung an das erste Formmodul zu einer Gesamtheit mit einer Helmform oder Helmkontur ausgebildet ist;
    • 4 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in der Figur dargestellt ist, dass die Oberfläche des Schalenkörpers mit der Faserschicht kombiniert wird oder in diese eindringt;
    • 5 zeigt eine schematische Ansicht des Prozesses D gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in der Figur dargestellt ist, dass die Gesamtheit und das Schaummaterial durch Anpassung an das zweite Formmodul zu einer Helmstruktur ausgebildet sind;
    • 6 zeigt eine schematische Ansicht der Umsetzung eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in der Figur dargestellt ist, dass durch einen Stoß eine externe Stoßkraft (oder eine Normalkraft) a uf die Gesamtheit oder Helmstruktur einwirkt;
    • 7 zeigt eine schematische Ansicht der Umsetzung eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in der Figur dargestellt ist, dass durch einen Stoß eine externe Stoßkraft in einem schrägen Winkel (oder Scherkraft) auf die Gesamtheit oder die Helmstruktur einwirkt.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Es wird auf 1 Bezug genommen, die das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen zeigt. Hierin ist ein Sportschutzhelm als Ausführungsbeispiel gewählt. Dieser Schutzhelm kann auch ein Jethelm oder Integralhelm zur Verwendung beim American Football, beim Hockey, auf der Baustelle, für Bergsteiger, Reiter, Fahrradfahrer, Motorradfahrer, Skifahrer etc. sein.
  • Für die in der folgenden Beschreibung verwendeten Wörter/Begriffe „obere“, „obere Richtung“, „untere“, „Unterseite“, „äußere“ oder „innere“ dient die in den Figuren dargestellte Richtung als Referenzrichtung. Die Elemente, die in Richtung des Trägers weisen, werden als erste Fläche (innere Seite) und die entgegengesetzt gerichteten Elemente, welche vom Träger wegweisen, werden als zweite Fläche (äußere Seite) definiert.
  • Es wird auf die 1, 2 und 3 Bezug genommen. Das Herstellungsverfahren für Schutzhelme umfasst Folgendes:
  • Prozess A: Bereitstellen von mindestens einer Faserschicht 50 und mindestens eines Schalenkörpers 10; wobei zur Veranschaulichung für den Schalenkörper 50 ein Stoff, ein Gewebe oder ein ähnliches Material verwendet wird. Der Schalenkörper 50 besteht aus Kunststoff, PC oder ähnlichen Materialien und ist als dünne, ebene Struktur ausgebildet.
  • Die Figuren zeigen, dass die Faserschicht 50 und der Schalenkörper 10 jeweils eine erste Fläche 51, 11 und eine zweite Fläche 52, 12 definieren oder aufweisen. In einem möglichen Ausführungsbeispiel kann die Faserschicht 50 durch Zusammenfügen mehrerer Stücke zu einer gesamten Faserschicht 50 ausgebildet sein.
  • Prozess B „Bereitstellen eines Kombinationsvorgangs“: Anbringen der Faserschicht 50 (oder der ersten Fläch e 51 der Faserschicht) am als eine ebene Struktur ausgebildeten Schalenkörper 10 (oder der zweiten Fläche 12 des Schalenkörpers), um einen Primärkörper 40 zu bilden.
  • In einem möglichen Ausführungsbeispiel kann die Faserschicht 50 nach dem Anbringen am Schalenkörper 10 zusammen mit diesem mittels eines Moduls 45 (z. B. einer Walze) komprimiert werden, um das Anbringen der Faserschicht 50 am Schalenkörper 10 zu unterstützen, wie dies durch den als gepunktete Linie dargestellten Bereich in 2 dargestellt ist. Oder zwischen der Faserschicht 50 (oder der ersten Fläche 51 der Faserschicht) und dem Schalenkörper 10 (oder der zweiten Fläche 12 des Schalenkörpers) kann ein Klebstoff 44 (siehe den in gepunkteter Linie dargestellten Bereich in der Figur) angeordnet sein, um das Anbringen der Faserschicht 50 am Schalenkörper 10 zu unterstützen.
  • Es wird auf 3 Bezug genommen, die den Prozess C „Bereitstellen eines Formvorgang“ zeigt. Beim Formvorgang wird ein erstes Formmodul 60 erwärmt und der Primärkörper 40 komprimiert, wodurch der Primärkörper 40 zu einer Gesamtheit 99 mit einer Helmform (oder Helmkontur) ausgebildet ist. Ferner funktioniert die Faserschicht 50 wie eine Schutzschicht und es können durch sie verschiedene Muster und/oder Schriftzüge bereitgestellt werden.
  • 4 zeigt den Prozess C. Mindestens ein Teil der Oberflächenstruktur des Schalenkörpers 10 (der zweiten Fläche 12 des Schalenkörpers) wird mit der Faserschicht 50 (der ersten Fläche 51 der Faserschicht) kombiniert oder dringt in diese ein, um einen Bindungszustand zu bilden (oder als einen solchen zu definieren). Der Bindungszustand ermöglicht es, die Oberflächenstruktur des Schalenkörpers 10 (der Oberfläche oder der zweiten Fläche 12) in die Faserschicht 50 einzuführen, während die Struktur der Faserschicht 50 leicht aufgeweitet wird, sodass die Faserschicht 50 entlang der Kontur des Schalenkörpers 10 (der Oberfläche) einen Spannungszustand bildet und somit bei der Faserschicht 50 (beim Schalenkörper 10 durch Unterstützung der Faserschicht) eine elastische Reaktionskraft oder ein Rückpralleffekt erzeugt werden kann, wenn durch einen Stoß eine äußere Kraft auf den Schalenkörper 10 einwirkt.
  • Insbesondere erhält der Schalenkörper 10 (und/oder die Faserschicht 50) durch den Prozess C eine gekrümmte Kontur (Helmkontur), um die Bildung des oben beschriebenen Spannungszustands (oder gespannten Zustands) der Faserschicht 50 entlang des Schalenkörpers 10 zu unterstützen, wodurch die Probleme der herkömmlichen Methoden, nämlich die durch das manuelle Aufkleben des Gewebes auf den Schalenkörper hervorgerufenen Falten und die zeitaufwendige Herstellung sowie das Problem, dass der Verstärkungseffekt der Struktur der Kunststoffschale nicht durch herkömmliche Methoden erzielt werden kann, deutlich reduziert werden.
  • Es versteht sich, dass die im oben erwähnten Ausführungsbeispiel gezeigte Kombination der Faserschicht 50 und des Schalenkörpers 10 dazu beiträgt, einen komplementären Effekt der strukturellen Festigkeit zwischen ihnen zu erzeugen, was vorteilhaft ist, um die Dicke des Schalenkörpers 10 und somit das Gewicht und das Volumen eines Helms zu reduzieren. Beispielsweise besteht der Schalenkörper 10 aus einem eine Dicke von 0,5 mm bis 2,0 mm aufweisenden Plattenkörper (also keine dünne (plastische) Folie).
  • Es wird auf 5 Bezug genommen, die den Prozess D „Bereitstellen eines Schaumkombinationsvorgangs“ zeigt. Beim Schaumkombinationsvorgang ist ein (festes) Schaummaterial in der Gesamtheit 99 angeordnet; wobei ein zweites Formmodul 65 erwärmt wird und somit das Schaummaterial (d. i. eine Dämpfungswirkung bildende elastische Struktur 30) und die Gesamtheit 99 zusammengefügt werden, um eine Helmstruktur 100 zu bilden. Unter Erfüllung der Anforderungen an die Gesamtstrukturfestigkeit wird das Gewicht des Helms verringert und werden Verbesserungen gegenüber der komplizierten und zeitaufwendigen herkömmlichen Methode erreicht.
  • Eine nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen hergestellte Helmstruktur umfasst die Kombination eines Schalenkörpers (10) und einer auf der Außenseite (oder der zweiten Fläche 12) des Schalenkörpers (10) angeordneten Faserschicht (50), wobei mindestens ein Teil der Oberflächenstruktur (oder die Struktur der zweiten Fläche 12) des Schalenkörpers 10 mit der Faserschicht 50 kombiniert wird oder in diese eindringt, um den oben erwähnten Bindungszustand zu bilden; sodass die Faserschicht 50 entlang der Kontur des Schalenkörpers 10 (der Oberfläche des Schalenkörpers) einen Spannungszustand bildet und somit bei der Faserschicht 50 (beim Schalenkörper 10 durch Unterstützung der Faserschicht) eine elastische Reaktionskraft oder ein Rückpralleffekt erzeugt werden kann, wenn durch einen Stoß eine äußere Kraft auf den Schalenkörper 10 einwirkt.
  • In einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist zur Bildung einer Helmstruktur 100 eine elastische Struktur 30 aus Schaummaterial, die an die erste Fläche 11 (oder die Innenfläche) des Schalenkörpers angepasst ist, vorgesehen.
  • Es wird auf 6 Bezug genommen. Wenn durch einen Stoß eine externe Stoßkraft (oder Normalkraft) auf die Gesamtheit 99 oder die Helmstruktur 100 einwirkt, werden jeweils beim Schalenkörper 10, bei der elastischen Struktur 30 und/oder bei der Faserschicht 50 zur Reduzierung der Geschwindigkeit der externen Stoßkraft unterschiedliche elastische Verformungsbeträge erzeugt, wobei alle zusammen der externen Stoßkraft widerstehen und somit eine Stoßabsorptionswirkung erzielt wird, wodurch die externe Stoßkraft dezentral verteilt und auf die Gesamtheit 99 oder die Helmstruktur 100 übertragen wird, um zu verhindern, dass die externe Stoßkraft in die Gesamtheit 99 oder die Helmstruktur 100 eindringt, um Hirnschäden zu vermeiden.
  • Sobald die externe Stoßkraft verschwunden ist, kommt es durch die strukturelle Eigenschaft der elastischen Struktur 30 und/oder die strukturelle Eigenschaft, bei der der Schalenkörper 10 durch die elastische, gespannte Kraft (Rückprallkraft) unterstützt wird, wieder zu einem weitestmöglichen Zurückkehren in die ursprüngliche Kombinationsposition.
  • Es wird auf 7 Bezug genommen. Wenn eine externe Stoßkraft (oder Scherkraft) auf die Gesamtheit 99 oder die Helmstruktur 100 einwirkt, werden jeweils beim Schalenkörper 10, bei der elastischen Struktur 30 und/oder bei der Faserschicht 50 zur Reduzierung der durch die Drehbeschleunigung oder die seitliche Drehkraft der externen Stoßkraft (einschließlich der rotierenden Stoßkraft mit geringer Schwerkraft) verursachten Verschiebungsbewegung unterschiedliche elastische Verformungsbeträge erzeugt, wo bei alle zusammen der externen Stoßkraft widerstehen und somit eine Stoßabsorptionswirkung erzielt wird, wodurch die externe Stoßkraft dezentral verteilt und auf die Gesamtheit 99 oder die Helmstruktur 100 übertragen wird, um die durch die externe Stoßkraft erzeugte Drehbeschleunigung und erzeugten Drehmomente aufzunehmen und zu reduzieren und somit Hirnschäden zu vermeiden.
  • Sobald die externe Stoßkraft verschwunden ist, kommt es durch die strukturelle Eigenschaft der elastischen Struktur 30 und/oder die strukturelle Eigenschaft, bei der der Schalenkörper 10 durch die elastische, gespannte Kraft (Rückprallkraft) unterstützt wird, wieder zu einem weitestmöglichen Zurückkehren in die ursprüngliche Kombinationsposition.
  • Im Vergleich zur Kunststoffschalenstruktur herkömmlicher Schutzhelme trägt die Kombination des Schalenkörpers 10 und der Faserschicht 50 dazu bei, die elastische Kraft des Schalenkörpers 10 zu erhöhen und eine bessere strukturelle Festigkeit des Schalenkörpers 10, der elastischen Struktur 30 und/oder der Gesamtheit 99 zu erzielen, um externen Stoßkräften zu widerstehen.
  • Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass das Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen und eine nach diesem Verfahren hergestellte Helmstruktur gegenüber herkömmlichen Methoden folgende Vorteile aufweist:
  • Die kombinierte Struktur des Schalenkörpers 10 und der Faserschicht 50 (und/oder der elastischen Struktur 30) ist von Grund auf neu konzipiert. Beispielsweise wird eine stabile Kombination zwischen der Faserschicht 50 und dem Schalenkörper 10 des Primärkörpers 40 durch Anwendung der Prozesse A bis C erzeugt. Die Herstellung und die Verarbeitung sind einfach und bequem und unterscheiden sich von denen herkömmlicher Methoden und sind vorteilhaft für die nachfolgende Arbeit zur Bildung einer Helmstruktur. All diese Merkmale unterscheiden sich klar von herkömmlichen Schutzheimstrukturen.
  • 2. Mindestens ein Teilbereich des Schalenkörpers 10 wird mit der Faserschicht 50 kombiniert oder dringt in diese ein, sodass die Faserschicht 50 entlang der Kontur des Schalenkörpers 10 einen Spannungszustand bildet und somit eine elastische Reaktionskraft oder ein Rückpralleffekt erzeugt werden kann, wenn durch einen Stoß eine äußere Kraft auf den Schalenkörper 10 einwirkt. Unter Erfüllung der Anforderungen an eine optimale strukturelle Festigkeit, kann mit der Erfindung ferner eine einfach herzustellende Helmstruktur mit einer leichten und dünnen Gestaltung geschaffen und ein komplementärer Effekt der strukturellen Festigkeit zwischen der Faserschicht und dem Schalenkörper erzielt werden, um dadurch die Dicke, das Gewicht und das Volumen des Helms erheblich zu reduzieren.
  • 3. Insbesondere werden die Probleme, dass der Rand der Musterschicht oder des Stoffs hervorsteht oder nicht mit der Kunststoffschalenkontur ausgerichtet ist, durch das bereitgestellte Arbeitsverfahren so weit wie möglich beseitigt, um die Mängel der herkömmlichen Technik, wie z. B. Unebenheiten an den Verbindungsstellen, Entstehen von Falten, zeitaufwendige Verarbeitung oder Herstellung, Bedarf an vielen qualifizierten Arbeitskräften, hohe Fehlerrate und hohe Materialkosten, zu beseitigen.
  • Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein effektives Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen und eine nach diesem Verfahren hergestellte Helmstruktur bereit, dessen räumlicher Aufbau sich von den herkömmlichen Aufbauten unterscheidet und der im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden außergewöhnliche Vorteile besitzt. Die vorliegende Erfindung stellt einen erheblichen Fortschritt dar und erfüllt somit die Anforderungen für eine Anmeldung eines Patents.
  • Die vorstehende Beschreibung stellt nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Patentansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Schalenkörper
    11, 51
    erste Fläche
    12, 52
    zweite Fläche
    30
    elastische Struktur
    40
    Primärkörper
    44
    Klebeschicht
    45
    Modul
    50
    Faserschicht
    60
    erstes Formmodul
    65
    zweites Formmodul
    99
    Gesamtheit
    100
    Helmstruktur
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4466138 [0002]
    • TW 85101810 [0002]

Claims (14)

  1. Ein Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen, umfassend: Prozess (A): Bereitstellen von mindestens einer Faserschicht (50) und mindestens eines Schalenkörpers (10); wobei die Faserschicht (50) und der Schalenkörper (10) jeweils eine erste Fläche (51, 11) und eine zweite Fläche (52, 12) aufweisen; Prozess (B): Bereitstellen eines Kombinationsvorgangs und Anbringen der ersten Fläche (51) der Faserschicht (50) an der zweiten Fläche (12) des Schalenkörpers (10), um einen Primärkörper (40) zu bilden; Prozess (C): Bereitstellen eines Formvorgangs und Erwärmen eines ersten Formmoduls (60) und Komprimieren des Primärkörpers (40), wodurch mindestens ein Teil der Oberflächenstruktur des Schalenkörpers (10) in die Faserschicht (50) eindringt, um einen Bindungszustand des Primärkörpers (40) zu bilden und somit den Primärkörper (40) zu einer Gesamtheit (99) mit einer Helmform auszubilden.
  2. Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 1, wobei dieses nach dem Prozess (C) ferner den Prozess (D) umfasst: Bereitstellen eines Schaumkombinationsvorgangs, Anordnen eines Schaummaterials in der Gesamtheit (99), Ausbilden eines Schaummaterials zu einer elastischen Struktur (30) durch Anpassung an ein zweites Formmodul (65) und Zusammenfügen dieses und der Gesamtheit (99), um eine Helmstruktur (100) zu bilden.
  3. Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Prozess (B) der Primärkörper (40) mittels eines Moduls (45) komprimiert wird, um das Anbringen der Faserschicht (50) am Schalenkörper (10) zu unterstützen.
  4. Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Prozess (B) ein Klebstoff (44) zwischen der ersten Fläche (51) der Faserschicht und der zweiten Fläche (12) des Schalenkörpers angeordnet ist, um das Anbringen der Faserschicht (50) am Schalenkörper (10) zu unterstützen.
  5. Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Prozess (C) die Oberflächenstruktur des Schalenkörpers (10) in die Faserschicht (50) eingeführt wird, während die Struktur der Faserschicht (50) leicht aufgeweitet wird, sodass die Faserschicht (50) entlang der Kontur des Schalenkörpers (10) einen Spannungszustand bildet.
  6. Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 3, bei dem im Prozess (C) die Oberflächenstruktur des Schalenkörpers (10) in die Faserschicht (50) eingeführt wird, während die Struktur der Faserschicht (50) leicht aufgeweitet wird, sodass die Faserschicht (50) entlang der Kontur des Schalenkörpers (10) einen Spannungszustand bildet.
  7. Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 4, bei dem im Prozess (C) die Oberflächenstruktur des Schalenkörpers (10) in die Faserschicht (50) eingeführt wird, während die Struktur der Faserschicht (50) leicht aufgeweitet wird, sodass die Faserschicht (50) entlang der Kontur des Schalenkörpers (10) einen Spannungszustand bildet.
  8. Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schalenkörper (10) aus einem eine Dicke von 0,5 mm bis 2,0 mm aufweisenden Plattenkörper besteht.
  9. Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 5, bei dem der Schalenkörper (10) aus einem eine Dicke von 0,5 mm bis 2,0 mm aufweisenden Plattenkörper besteht.
  10. Eine gemäß dem Herstellungsverfahren für verstärkte Kunststoffschalen von Schutzhelmen nach Anspruch 1 hergestellte Helmstruktur, umfassend: die Kombination eines Schalenkörpers (10) und einer auf der Außenseite des Schalenkörpers (10) angeordneten Faserschicht (50), wobei mindestens ein Teil der Oberflächenstruktur des Schalenkörpers (10) in die Faserschicht (50) eindringt, um einen Bindungszustand zu bilden.
  11. Helmstruktur nach Anspruch 10, bei der die Faserschicht (50) durch Zusammenfügen mehrerer Stücke zu einer gesamten Faserschicht (50) ausgebildet ist.
  12. Helmstruktur nach Anspruch 10 oder 11, bei der der Schalenkörper (10) eine Struktur annimmt, in der zur Bildung eines Schalenkörpers (10) mehrere ebene Körper miteinander verbunden sind.
  13. Helmstruktur nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Faserschicht (50) entlang der Oberflächenkontur des Schalenkörpers (10) einen Spannungszustand bildet; wobei eine aus einem Schaummaterial bestehende elastische Struktur (30) auf der Innenfläche des Schalenkörpers (10) angeordnet ist und die beiden zusammen eine Helmstruktur (100) bilden.
  14. Helmstruktur nach Anspruch 12, bei der die Faserschicht (50) entlang der Oberflächenkontur des Schalenkörpers (10) einen Spannungszustand bildet; wobei eine aus einem Schaummaterial bestehende elastische Struktur (30) auf der Innenfläche des Schalenkörpers (10) angeordnet ist und die beiden zusammen eine Helmstruktur (100) bilden.
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