JP2831711B2 - ヘルメット - Google Patents

ヘルメット

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JP2831711B2
JP2831711B2 JP1203135A JP20313589A JP2831711B2 JP 2831711 B2 JP2831711 B2 JP 2831711B2 JP 1203135 A JP1203135 A JP 1203135A JP 20313589 A JP20313589 A JP 20313589A JP 2831711 B2 JP2831711 B2 JP 2831711B2
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Japan
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JPH0369605A (ja
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義一 白崎
一郎 吉田
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Toyobo Co Ltd
Shoei Kako Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
Shoei Kako Co Ltd
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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

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、人体の頭部に与えられる衝撃を緩和して傷
害から保護するヘルメットに関し、特に耐貫通性及び衝
撃吸収性が優れ軽量且つ安価で優れた防護性能を発揮す
るヘルメットに関するものである。
[従来の技術] 安全ヘルメット、殊に乗車用ヘルメットとしては、ガ
ラス繊維強化熱硬化性樹脂製(以下、GFRP製と言う)が
汎用されているが、最近、ライダー装備のファッション
化が進むにつれて乗車用ヘルメットも高級化してきてお
り、且つ安全性向上の要請もあって、徐々に大型化する
傾向が見られる。ところがGFRPは、比較的高重量である
ため大型化には限界がある。そこで軽量化を目的として
強強力・高弾性率のアラミド繊維及び汎用有機繊維(ビ
ニロン繊維等)等を強化材として併用し、ガラス繊維の
使用量を少なくすることにより軽量大型化を図ったFRP
製ヘルメットが既に市販されている。
[発明が解決しようとする課題] ところがアラミド繊維等の高強力・高弾性率繊維はビ
ニロン繊維に比べて非常に高価であり、しかも有機繊維
の中では比重が大きい方であるため、軽量化には自ずと
限界がある。加えてアラミド繊維のカット性は非常に悪
いので、ヘルメット製造時のトリミングあるいは打抜き
作業性が悪いという問題もあり、強化材としての使用量
は著しく制限される。そのため、満足のいく耐貫通性や
衝撃吸収性を得るには、強化効果の劣るビニロン繊維等
を多量併用せざるを得ないが、ビニロン繊維の比重もア
ラミド繊維に次いで大きく、結果的にはヘルメット構成
材がかなり厚肉となり、且つ軽量化も不充分で満足なも
のは得られていない。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は、優れた耐貫通性及び衝撃吸収性を有し
且つ軽量、大型でしかも安価なヘルメットを提供しよう
とするものである。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決することのできた本発明ヘルメットの
構成は、ガラス繊維層及び有機繊維層を有する繊維強化
熱硬化性樹脂を主たる構成々分とするヘルメットにおい
て、該ヘルメットにおける少なくともJIS T 8133(198
2)で規定されている衝撃吸収試験の試験実施範囲は、
外層をガラス繊維層、中層を高強力・高弾性率ポリエチ
レン繊維布帛層、内層をガラス繊維層で強化してなると
ころに要旨を有するものである。
[作用] 上記の様に本発明のヘルメットは、最も優れた衝撃吸
収性及び耐貫通性が要求される、少なくともJIS T 8133
(1982)で規定される衝撃吸収試験の試験実施範囲(以
下、JIS規格範囲という)の構成を特定したものであ
り、具体的にはガラス繊維層を上層及び下層に配すると
共にその中間層に、有機繊維層として高強力・高弾性率
ポリエチレン繊維布帛層を配設して強化したものであ
り、これら各構成材の積層効果と上記高強力・高弾性率
ポリエチレン繊維布帛の強化効果により、衝撃吸収性及
び耐貫通性は著しく改善され、軽量で且つ防護効果の優
れた大型ヘルメットを得ることができる。
本発明において、上記強化繊維のマトリックス成分と
なる熱硬化性樹脂としては、汎用のFRP材製造用熱硬化
性樹脂がいずれも支障なく使用できるが、最も一般的な
のは不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等であり、これらは単独
で使用してもよく、あるいは必要により2種以上を併用
することもできる。
上記ガラス繊維としては、一般にE・ガラスと称され
ている電気絶縁性・化学耐久性ガラス繊維が使用される
が、勿論これに限定されるものではない。又使用形態と
しては、予めヘルメット状に賦形化されたポリフォーム
・セット及びチョップド・マットが使用される。
有機繊維層は、主として衝撃吸収性、耐貫通性を保持
しつつ軽量化を図る作用を有するものであり、有機繊維
としては通常ポリアミド、ポリエステル、ビニロン等の
汎用有機繊維が使用される。ところが汎用有機繊維だけ
では満足の行く防護効果が得られにくく、充分な防護効
果を得ようとすれば、汎用有機繊維層を肉厚にせざる得
ず、結果としてヘルメット全体が重くなる。そこで本発
明では軽量大型化を図った場合の防護効果の不足を補う
ために、少なくともJIS規格範囲の中層に有機繊維層と
して高強力・高弾性率ポリエチレン繊維布帛層を形成し
て強化することとしている。
ここで使用される高強力・高弾性率ポリエチレン繊維
は、好ましくは引張強度が20g/d以上、より好ましくは2
5g/d以上、引張弾性率が500g/d以上、好ましくは1000g/
d以上、より好ましくは1200g/d以上のものである。また
ヘルメット仕上工程における打抜き部の層間剥離やヘル
メットが衝撃を受けたときの層間剥離に起因する衝撃吸
収性低下を一層確実に阻止するため、接着性を改善した
高強力・高弾性ポリエチレン繊維を使用することは極め
て有効である。接着性改善手法は特に限定するものでは
ないが、コロナ放電処理、低温プラズマ処理、コーティ
ング処理等が一般的である。
高強力・高弾性率ポリエチレン繊維布帛の形態は不織
布及び織布の如何を問わないが、衝撃吸収性および耐貫
通性の面では織布の方が効果的である。織布組織にも平
織、朱子織、綾織、バスケット織等種々の種類があり、
いずれでも使用できるが、生地の取扱い性及び接着性を
考慮すると平織が最も好ましい。撚構成は無撚、撚掛け
糸のいずれでも良いが、衝撃を受けた時の層間剥離を抑
えるうえでは、経糸、緯糸とも撚掛けされたものか、或
は経糸が撚掛けされ、緯糸は実質的に無撚りのものが好
ましい。但し撚掛け糸の場合、撚係数が大きくなり過ぎ
ると引張強度が低下する傾向があるので、撚係数は2.0
以下に抑えることが望まれる。
高強力・高弾性率ポリエチレン繊維布帛の生地目付量
は100〜400g/m2が望ましい。その理由は、生地目付量が
100g/m2以下では積層枚数を増やさなければならなくな
るので、コスト高となり、一方400g/m2以上になると生
地密度が高くなり過ぎて成形時の樹脂浸透性を阻害し、
衝撃吸収性が低下するからである。
上記積層素材を用いてヘルメットを製造する方法につ
いても格別の制約はないが、最も一般的な方法を示すと
次の通りである。即ち予めヘルメット状に賦形化された
プリフォーム・ガラス繊維セットを、120℃程度に加熱
された雌型内に装填する。次いで少なくとも強化が必要
とされるJIS規格範囲内面側に、所定サイズにカットし
た、高強力・高弾性ポリエチレン繊維布帛を所定枚数配
設し、更に最内層に所定サイズにカットした薄いガラス
繊維マットを当てガラスとして装填し強化繊維層を構成
する。ついでビニールエステル樹脂等にベンゾイル・バ
ーオキサイド等の硬化剤を適量配合した樹脂液を所定量
金型内に注入し、直ちにゴム膜等を雌型内で膨らませ、
圧力を加えて所定時間加圧成形し、樹脂を硬化させる方
法(加圧バッグ法)が採用される。
従って本発明ヘルメットにおけるJIS規格範囲の積層
構造は、外面側から見てガラス繊維−高強力・高弾性率
ポリエチレン繊維布帛層−ガラス繊維を強化繊維として
含む熱硬化性樹脂層の積層構造を有するものとなる。こ
の場合、内、外面側のいずれを問わず表層に高強力・高
弾性率ポリエチレン繊維布帛層を配設した場合は、仕上
加工(穿孔、切削等)するときに高強力・高弾性率ポリ
エチレン繊維が完全に切断されないでひげ状に露出し、
外観を悪くするばかりでなく、切断端で高強力・高弾性
率ポリエチレン繊維強化樹脂層が剥離現象を起こし易く
なる。これに対しポリエチレン繊維強化樹脂層の両側に
ガラス繊維層を配設しておけば、上記の様な問題も起こ
らない。
又本発明では有機繊維層の部分全体に亘って、該ポリ
エチレン繊維布帛を使用しても良いが、最も優れた性能
の要求される少なくともJIS規格範囲に該ポリエチレン
繊維布帛を使用することが必須条件となる。
尚本発明において前記高強力・高弾性率ポリエチレン
繊維による補強効果を効果的に発揮させるには、強化部
即ちJIS規格範囲における該ポリエチレン繊維の占める
体積比率が、当該規格範囲における全構成繊維体積の40
〜70%となる様に使用量を設定することが望まれる。し
かしてポリエチレン繊維の構成比率が40%未満である場
合はその強化効果が不十分であり、全繊維の使用量を多
くしなければ満足のいく防護性能は得られにくく、軽量
化の目的が達成され難くなるからである。一方、ポリエ
チレン繊維の構成比率が70%を超える場合は、軽量化の
目的は十分達成されるものの、市販の有機繊維強化GFRP
ヘルメットに比べて著しく高価になるばかりでなく、強
化部が剛性不足となって衝撃による変形が元に戻りにく
くなるといった傾向が生じてくるからである。
[実施例] 実施例1〜4 全デニール1200d、引張強度30g/d,引張弾性率1100g/d
の高強力・高弾性率ポリエチレン繊維(ダイニーマ・ジ
ャパン社製、商品名「ダイニーマSK-60」)を使用し、
下記構成の平織物を製織した。
第1表の平織物を使用し、第2表に示す積層条件で各
水準のヘルメット帽体を成形した。
即ち第1表のポリエチレン織物とプリフォームガラス
繊維セット(自家製、目付300g/セット)及びガラス繊
維マット(日東紡績社製、目付450g/m2)を使用し、熱
硬化性樹脂としては昭和高分子社製ビニールエステル樹
脂「リポキシR802」を用いて、前記加圧バッグ法に準拠
してヘルメット帽体を作製した。硬化条件は120℃×15
分とした。
得られたヘルメットの重量を第2表に併記した。
比較例1、2 比較例として第3表の織物を使用し、第4表に示す構
成のヘルメット帽体を作製した。
上記実施例および比較例で得たヘルメットの防護性試
験結果を第5表に一括して示す。
尚防護性の評価はSNELL規格1985に基づいて行なっ
た。
第5表からも明らかである様に実施例1〜4のヘルメ
ットはいずれも帽体重量が比較例1、2に比べて著しく
軽量であり、しかもSNELL規格に基づく耐貫通性や衝撃
吸収性にも合格している。また実施例1〜4では加圧成
形後のカット性や打抜き性も良好でひげ状の物が残った
り切断端部で剥離を起こす様なこともなく、美麗に仕上
げることができた。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、ガラス繊維層と
有機繊維層を基本構成とするヘルメットにおいて少なく
ともJIS規格範囲を高強力・高弾性率ポリエチレン繊維
布帛で強化することにより、軽量でしかも耐貫通性及び
衝撃吸収性の優れたヘルメットを安価に提供し得ること
になった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−104346(JP,A) 特開 平3−69603(JP,A) 特開 平3−69604(JP,A) 特開 昭58−186603(JP,A) 実開 昭63−140027(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A42B 3/00 - 3/06 A42B 3/10 - 3/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス繊維層及び有機繊維層を有する繊維
    強化熱硬化性樹脂を主たる構成々分とするヘルメットに
    おいて、該ヘルメットにおける少なくともJIS T 8133
    (1982)で規定される衝撃吸収性試験の試験実施範囲
    は、外層をガラス繊維層、中層を高強力・高弾性率ポリ
    エチレン繊維布帛層、内層をガラス繊維層で強化してな
    ることを特徴とする繊維強化樹脂製ヘルメット。
  2. 【請求項2】請求項(1)に規定される試験範囲におけ
    る高強力・高弾性率ポリエチレン繊維の占める体積割合
    が、当該範囲における全繊維の体積含有率の40〜70%で
    ある請求項(1)に記載のヘルメット。
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