JPH10298817A - Impact resistant helmet - Google Patents

Impact resistant helmet

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JPH10298817A
JPH10298817A JP10790997A JP10790997A JPH10298817A JP H10298817 A JPH10298817 A JP H10298817A JP 10790997 A JP10790997 A JP 10790997A JP 10790997 A JP10790997 A JP 10790997A JP H10298817 A JPH10298817 A JP H10298817A
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JP
Japan
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helmet
ceramic
ceramics
fiber
impact
Prior art date
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JP10790997A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshijiro Tate
芳士郎 舘
Takao Ota
隆雄 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the breakage of a ceramic part even by the application of a strong impact force and improve the impact resistance of a helmet by fixing a ceramic part to the whole surface, etc., of the outer face of a specific helmet main body. SOLUTION: A ceramic part 3 made of alumina, etc., is fixed to the whole surface or a part of the surface of the outer face of a helmet main body 1 made of a fiber-reinforced thermoplastic resin such as phenolic resin having a specific tensile strength of >=10×10<6> cm and a specific elastic modulus of >=2.5×10<8> cm, produced by using a high-strength fiber such as high-strength glass fiber as the base material and having a resin content of 5-25%. The ceramic part 3 preferably has a monolithic form which can closely cover the outer face of the helmet main body 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度繊維強化熱
硬化性樹脂プラスチック(以下、ACMという)からな
るヘルメットの外側表面の全面又は一部に、裏面がヘル
メットの曲面形状に合わせた全部又は一部がヘルメット
形状セラミックを接着剤又は機械的方法等で固定するこ
とにより、外側から高速の飛来物を受けた場合、セラミ
ックの部分的破壊により飛来物のエネルギーをほとんど
吸収し、ヘルメット本体の損傷並びに内面の凹みを非常
に小さくし、高速な飛来物に対して優れた耐衝撃性を持
つヘルメットに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a helmet made of high-strength fiber-reinforced thermosetting plastic (hereinafter referred to as "ACM"). When a high-speed flying object is received from the outside by fixing a part of the helmet-shaped ceramic with an adhesive or a mechanical method, the energy of the flying object is almost absorbed by the partial destruction of the ceramic, and the helmet body is damaged. Also, the present invention relates to a helmet having an extremely small inner surface depression and having excellent impact resistance against high-speed flying objects.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックとACM板を接着させること
により、高所から落下する物体又は高速に飛来する物体
に対する耐衝撃体になり得ることは、今日では公知の事
実である。そして、セラミック曲面板とACM曲面板と
を接着することも、防弾チョッキ用耐弾板等において我
が国内外で使用されている。本出願人もこれに関する特
許を出願している(特開平8−192497号公報)。
しかしながら、ヘルメットにおいては耐衝撃性を向上さ
せる為に新素材等を用いて検討されているが、至近距離
での高度の耐衝撃性を満足するものは未だ無く、この点
を改善する必要が生じて来た。
2. Description of the Related Art It is a well-known fact today that the bonding of a ceramic and an ACM plate can be an impact-resistant body against objects falling from a high place or objects flying at high speed. Bonding a ceramic curved plate and an ACM curved plate is also used in Japan and overseas in bulletproof vests for bulletproof vests and the like. The present applicant has also applied for a patent relating to this (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-192497).
However, helmets are being studied using new materials to improve the impact resistance.However, there is still no helmet that satisfies the high impact resistance at short distances, and it is necessary to improve this point. I came.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のACMからなる
ヘルメットは耐衝撃性に優れているが、これに更に強力
な衝撃力が加わった場合の耐衝撃性を向上させる為種々
検討した結果、本発明は、ヘルメット外側の全面又は一
部分にセラミックをヘルメットの表面に固定させること
により、強力な衝撃力を受けた際でもセラミックの破壊
を抑え、セラミック・ACM間の剥離を減少させ、かつ
ACM内面の膨らみを極めて少なくした高耐衝撃性に優
れたヘルメットを完成するに至ったものである。
A conventional helmet made of ACM has excellent impact resistance, but as a result of various investigations to improve the impact resistance when a stronger impact force is applied to the helmet, it has been found that The invention is to fix the ceramic on the entire surface or a part of the outer surface of the helmet to the surface of the helmet, thereby suppressing the destruction of the ceramic even under a strong impact force, reducing the separation between the ceramic and the ACM, and reducing the inner surface of the ACM. This led to the completion of a helmet with extremely low swelling and excellent impact resistance.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、比引張強度が
10×106 cm以上であり、比弾性率が2.5×10
8 cm以上である高強度繊維を基材とし、樹脂含有率が
5〜25%である熱硬化性樹脂繊維強化プラスチックか
らなるヘルメットの外側表面の全面又は一部分にセラミ
ックを固定することを特徴とする耐衝撃性ヘルメットに
関するものであり、更にはセラミックの形状が一体形状
又は複数の個片からなる分割形状であり、分割形状の場
合には所定数量組合せて配列して所定形状とすることを
特徴とする耐衝撃性ヘルメットに関するものである。更
には所定数量のセラミックの配列後の形状が左右対称形
状になっていることを特徴とする耐衝撃性ヘルメットに
関するものである。
According to the present invention, a specific tensile strength is 10 × 10 6 cm or more and a specific elastic modulus is 2.5 × 10 6
A ceramic is fixed to the whole or a part of the outer surface of a helmet made of a thermosetting resin fiber reinforced plastic having a high strength fiber of 8 cm or more and a resin content of 5 to 25%. The present invention relates to an impact-resistant helmet, and is further characterized in that the shape of the ceramic is an integral shape or a divided shape composed of a plurality of individual pieces. And a shock-resistant helmet. Further, the present invention relates to an impact-resistant helmet, wherein a predetermined number of ceramics after being arranged are symmetrical.

【0005】ここに用いられるセラミックは、好ましく
は主としてファインセラミックスと呼ばれているもの
で、アルミナ(純度90〜99.9)系、窒化ケイ素
系、炭化ケイ素系、ジルコニア系等があり、特に限定さ
れない。また、かかるセラミックスの1種又は2種以上
を組合わせても良い。セラミックスの物性としては、ビ
ツカース硬度1000kg/mm2 以上、曲げ強度30
kgf/mm2 以上、弾性率2.8×104kg/mm
2 以上が好ましい。セラミックの形状としてはヘルメッ
トの外側にほゞぴったりとかぶさる一体型ヘルメット形
状のもの(図1)、あるいはこれを2ケ以上に分割した
もの(図2)、あるいは分割形状としては個片が3角
形、4角形(正方形,長方形,台形)、6角形等でこれ
らを組み合わせた多面形(図3、図4、図5及び図6)
であっても良い。
The ceramics used here are preferably mainly called fine ceramics, and include alumina (purity 90 to 99.9), silicon nitride, silicon carbide, zirconia and the like. Not done. Further, one or more of such ceramics may be used in combination. The physical properties of ceramics include Vickers hardness of 1000 kg / mm 2 or more and bending strength of 30.
kgf / mm 2 or more, elastic modulus 2.8 × 104 kg / mm
Two or more are preferred. The ceramic shape is an integrated helmet shape that almost exactly covers the outside of the helmet (Fig. 1), or it is divided into two or more pieces (Fig. 2), or the divided shape is a triangle , Polygons (squares, rectangles, trapezoids), hexagons, etc., and combinations of these polygons (FIGS. 3, 4, 5, and 6)
It may be.

【0006】一方ACMに用いられる高強度繊維として
は引張強度を密度で割った比引張強度が10×108
m以上であり、弾性率を密度で割った比弾性率が2.5
×108 cm以上のものである。具体的には、高強度ガ
ラス繊維、アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、高
強度ポリエチレン繊維、高強度ナイロン繊維等である。
一般のガラス繊維、ナイロン繊維及びポリエステル繊維
などは該当しない。比引張強度あるいは比弾性率が前記
値以下の繊維を用いた場合、その複合成形物の耐衝撃性
は必ずしも十分ではない。一方、これら高強度繊維に含
浸又は塗布する樹脂としては、通常、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ビニルエステル樹脂及びポリイミド樹脂等の熱硬
化性樹脂である。
On the other hand, as a high-strength fiber used for ACM, specific tensile strength obtained by dividing tensile strength by density is 10 × 10 8 c
m or more, and the specific elastic modulus obtained by dividing the elastic modulus by the density is 2.5
× 10 8 cm or more. Specifically, high-strength glass fiber, aramid fiber, aromatic polyester fiber, high-strength polyethylene fiber, high-strength nylon fiber, and the like.
General glass fiber, nylon fiber, polyester fiber, etc. are not applicable. When fibers having a specific tensile strength or a specific elastic modulus of not more than the above values are used, the impact resistance of the composite molded product is not always sufficient. On the other hand, as a resin to be impregnated or applied to these high-strength fibers, a phenol resin,
Thermosetting resins such as epoxy resins, polyurethane resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, and polyimide resins.

【0007】ACMを得るには、高強度繊維に熱硬化性
樹脂を含浸又は塗布してプリプレグを作製し、このプリ
プレグを複数枚重ね、加熱加圧する圧縮成形法、あるい
はプリプレグを作らないハンドレイアップ法などがあ
る。樹脂含有率は5〜80%(重量%、以下同じ)の範
囲が使用可能であるが、本発明においては5〜25%、
である。
In order to obtain ACM, a high-strength fiber is impregnated or coated with a thermosetting resin to prepare a prepreg, a plurality of the prepregs are stacked, and a compression molding method in which heat and pressure are applied, or a hand lay-up in which a prepreg is not formed There are laws. The resin content can be in the range of 5 to 80% (% by weight, hereinafter the same), but in the present invention, 5 to 25%,
It is.

【0008】上述の方法で得られたACMからなるヘル
メット本体の表面にセラミックスを固定する方法として
は、セラミックスの裏面とACMの表面とを、ACMに
用いられた樹脂そのものあるいは合成ゴム系やエポキシ
樹脂等の接着剤又は両面テープ等の粘着剤で接着する方
法、あるいはマジックテープをヘルメット本体外側とセ
ラミック裏面とに貼りつけておき両者を固定する方法が
望ましいが、場合によってはボルトやリベット等による
機械的な接合方法も可能ある。なお接着にて複数のセラ
ミックスを並べる場合には一片と隣りの一片との隙間は
小さい方がよく、耐衝撃性向上のために0.3mm以下
が望ましい。一片と隣りの一片との接触面は接着剤を塗
布しない方が良い。この理由は、外部から衝撃を受けた
場合にその一片のセラミックスはかなり破壊されるが、
その破壊が隣りのセラミックスまで伝播させないためで
ある。
As a method of fixing ceramics on the surface of the helmet body made of ACM obtained by the above-mentioned method, the back surface of the ceramics and the surface of the ACM may be fixed to the resin itself used for the ACM or a synthetic rubber or epoxy resin. Or an adhesive such as double-sided tape, or a method of attaching a magic tape to the outside of the helmet body and the back of the ceramic to fix them together, but in some cases, a machine using bolts, rivets, etc. A typical joining method is also possible. When a plurality of ceramics are arranged by bonding, the gap between one piece and an adjacent piece is preferably small, and is preferably 0.3 mm or less to improve impact resistance. It is better not to apply the adhesive on the contact surface between one piece and the adjacent piece. The reason for this is that when a shock is applied from the outside, that piece of ceramic is considerably destroyed,
This is because the fracture does not propagate to the next ceramic.

【0009】この様にして得られた耐衝撃性ヘルメット
は、例えば大きな衝撃力の物体や高速な飛来物が衝突し
た際、まずセラミックが破壊し急速にエネルギーを失っ
た衝突物体がヘルメットに到達しても衝撃は少く、衝撃
によるヘルメット内面への膨らみはほとんどなく、頭部
の損傷をほとんどなくすことが可能である。更に、セラ
ミック形状を左右対称にすることは、ヘルメットを装着
した場合のバランスがよいため、機能上、操用性上重要
なことでもある。
In the impact-resistant helmet obtained in this way, for example, when an object having a large impact force or a high-speed flying object collides, the crushed object, which firstly breaks down the ceramic and rapidly loses energy, reaches the helmet. Even so, the impact is small, the impact hardly bulges into the inner surface of the helmet, and it is possible to hardly damage the head. Further, making the ceramic shape bilaterally symmetrical is also important in terms of function and operability, because the balance when a helmet is worn is good.

【0010】以下、本発明を図面にて説明する。図1
は、ヘルメット形状の一体型セラミックをヘルメット本
体外側に固定した場合であり、(1)はヘルメット本
体、(2)は一体型セラミックである。図2は、4分割
したセラミックを組み合わせてヘルメット本体全面に固
定した場合であり、(1)はヘルメット本体、(3)は
分割セラミックの組合せ体である。図3及び図4は、台
形状セラミックを組み合わせてヘルメット本体の側面に
固定した場合であり、(1)はヘルメット本体、
(4)、(5)は分割セラミックの組合せ体である。図
5は、3角形状のセラミックを組み合せてヘルメット本
体全面に固定した場合であり、(1)はヘルメット本
体、(6)は分割セラミックの組合せ体である。図6
は、6角形状のセラミックを組み合せてヘルメット本体
全面に固定した場合であり、(1)はヘルメット本体、
(7)は分割セラミックの組合せ体である。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
The figure shows a case where a helmet-shaped integral ceramic is fixed to the outside of the helmet body. (1) is the helmet body, and (2) is the integral ceramic. FIG. 2 shows a case where ceramics divided into four parts are combined and fixed to the entire surface of the helmet main body. (1) is a helmet main body, and (3) is a combination body of divided ceramics. 3 and 4 show a case where the trapezoidal ceramics are combined and fixed to the side surface of the helmet body.
(4) and (5) are combinations of divided ceramics. FIG. 5 shows a case in which triangular ceramics are combined and fixed to the entire surface of the helmet main body. FIG.
Is a case in which hexagonal ceramics are combined and fixed on the entire helmet body, (1) is a helmet body,
(7) is a combination of divided ceramics.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のヘルメットは、高所から落下する物体あるいは高速
に飛来する物体に対して優れた耐衝撃性を有している。
As is apparent from the above description, the helmet of the present invention has excellent impact resistance against an object falling from a high place or an object flying at a high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 一体形セラミックを固定したヘルメットで、
(a)は側断面図、(b)は(a)のA−A断面図
Fig. 1 Helmet with integrated ceramic fixed
(A) is a side sectional view, (b) is an AA sectional view of (a).

【図2】 4分割セラミックを組み合わせて固定したヘ
ルメットで、(a)は側面図、(b)は平面図
FIGS. 2A and 2B are helmets fixed by combining four-divided ceramics, wherein FIG. 2A is a side view and FIG.

【図3】 台形状の6分割セラミックを組み合わせて固
定したヘルメットで、(a)は側面図、(b)は平面図
3A and 3B are helmets fixed by combining trapezoidal six-piece ceramics, wherein FIG. 3A is a side view and FIG. 3B is a plan view.

【図4】 台形状のセラミックを組み合わせて固定した
ヘルメットで、(a)は側面図、(b)は平面図
FIG. 4 is a helmet fixed by combining trapezoidal ceramics, (a) is a side view, and (b) is a plan view.

【図5】 3角形状のセラミックを組み合せて固定した
ヘルメットで、(a)は側面図、(b)は平面図
FIG. 5 is a helmet fixed by combining triangular ceramics, (a) is a side view, and (b) is a plan view.

【図6】 6角形状のセラミックを組み合せて固定した
ヘルメットの斜視図
FIG. 6 is a perspective view of a helmet fixed by combining hexagonal ceramics;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヘルメット本体 2 一体型セラミック 3,4,5,6,7 分割セラミックの個片 1 Helmet body 2 Integrated ceramic 3,4,5,6,7 Split ceramic pieces

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 比引張強度が10×106 cm以上であ
り、比弾性率が2.5×108 cm以上である高強度繊
維を基材とし、樹脂含有率が5〜25%である熱硬化性
樹脂繊維強化プラスチックからなるヘルメット本体の外
側表面の全面又は一部分にセラミックを固定することを
特徴とする耐衝撃性ヘルメット。
1. A high-strength fiber having a specific tensile strength of 10 × 10 6 cm or more and a specific elastic modulus of 2.5 × 10 8 cm or more as a base material, and a resin content of 5 to 25%. An impact-resistant helmet comprising a ceramic fixed to the entire surface or a part of an outer surface of a helmet body made of thermosetting resin fiber reinforced plastic.
【請求項2】 セラミックの形状がヘルメット本体の外
面にかぶせることが可能な一体形状である請求項1記載
の耐衝撃性ヘルメット。
2. The impact-resistant helmet according to claim 1, wherein the shape of the ceramic is an integral shape capable of covering the outer surface of the helmet body.
【請求項3】 セラミックが複数の個片からなりヘルメ
ット本体の外表面に所定数量組合せ配列する請求項1記
載の耐衝撃性ヘルメット。
3. The impact-resistant helmet according to claim 1, wherein the ceramic comprises a plurality of pieces and is arranged in a predetermined number on the outer surface of the helmet body.
【請求項4】 所定数量のセラミックの配列後の形状が
左右対称である請求項3記載の耐衝撃性ヘルメット。
4. The impact-resistant helmet according to claim 3, wherein the shape of the predetermined number of ceramics after the arrangement is symmetrical.
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