WO2009066018A2 - Improvement to a plastic part of a protective helmet - Google Patents

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    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
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    • A42B3/04—Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/06—Impact-absorbing shells, e.g. of crash helmets

Definitions

  • the present invention relates to the field of the production of plastic parts and more particularly the production of plastic parts of a protective helmet. According to the invention there is provided a method of treating these materials to improve the holding performance at low and high temperatures.
  • the parts of a protective helmet are intended more particularly for firefighter helmets and are in particular its outer shell, and the plastic parts associated therewith, for example the retaining parts of the chinstrap or the breathing mask, or the pivot axes of the protection screens, internal strip and other.
  • the protective helmets in particular the fire helmets, have a hull made of thermoplastic, and are currently made of polyamide or of Acrylonitrylebutadiene-styrene / polycarbonate (ABS / PC) alloy. It is difficult to reconcile for the same thermoplastic the keeping warm, for example at +120 0 C, and cold, especially at -40 0 C.
  • the parts constituting the helmet could be in another material such as metal, curable polymer or high performance thermoplastic such as Polyphthalamide (PPA), Polyethylenesulfone (PES), Polyetheretherketone (PEEK).
  • PPA Polyphthalamide
  • PES Polyethylenesulfone
  • PEEK Polyetheretherketone
  • the present invention intends to solve the problems mentioned above by proposing a particularly simple and effective method, to give the helmet parts made of thermoplastic qualities identical to those they would have if they were made of other materials such as thermosetting .
  • the helmet parts made of thermoplastics are ionized, knowing that the ionization is a process which is mainly used to sterilize medical-surgical equipment and for the conservation of agri-food products.
  • the parts treated according to the invention have for the same temperature range mechanical characteristics of about 5 to 10% higher, and the new mechanical characteristics allow use of the helmet in a wider range of use.
  • the protective helmet made according to the invention has a greatly improved cold and heat resistance, which is particularly advantageous for a fireman's helmet.
  • the plastic part of a helmet of protection is characterized in that it undergoes a treatment to improve the technical characteristics and in particular the mechanical strength at low and high temperature of a piece of a protective helmet, said treatment consisting of subjecting these parts radiation ionizing.
  • the part is made of thermoplastic type plastic, such as thermoplastic polyamide 6 type (P A6), or polyamide 6/6 (PA 6/6).
  • thermoplastic polyamide 6 type P A6
  • PA 6/6 polyamide 6/6
  • the part is an outer shell of thermoplastic protective helmet.
  • the ionizing radiation is an ionization by electrons, or by photons.
  • the invention also relates to the method of making parts, which is done according to the following steps:
  • the parts are made of plastic material, for example by injection of thermoplastic.
  • the parts are introduced into an ionization chamber to undergo ionizing radiation.
  • the parts, once ionized are evacuated.
  • a co-agent is introduced into the formulation which is intended to facilitate the bridging of the macromolecular chains when the double bonds which compose it are opened.
  • the plastic parts of the protective helmet such as its shell and / or accessories and various parts associated with it, which are made with a thermoplastic, undergo according to the invention a treatment to improve the resistance to temperatures also very low and high, holding that these parts would not have without having undergone the treatment of the invention.
  • the treatment of the invention consists of a process using ionizing radiation, radiation which with sufficient energy causes within the material reactive entities called ions.
  • ions are immediately transformed into free radicals, active, which in combination create new permanent chemical bonds.
  • the plastic parts of the helmet of the invention are, for example, made of thermoplastic polymer, such as polyamide (PA) and advantageously of the polyamide 6 (PA 6) type, Polyamide 6-6 (PA 6-6), which are materials that react perfectly with electrons, but the material could be Polyamide 4-6 (PA 4-6), or Polyamide 11 (PA 11).
  • PA polyamide
  • PA 6 polyamide 6
  • PA 6-6 polyamide 6-6
  • PA 11 Polyamide 11
  • Two types of ionization can be used for the process of the invention, namely electron ionization (Beta treatment), or photon ionization (Gamma treatment).
  • electron ionization electrons emitted from an electrical source lose some of their kinetic energy at each collision with an atom of the treated part.
  • photons emitted by a radioactive source move the electrons to create ions.
  • thermoplastic and crosslinking by ionization gives these parts a holding identical to thermosetting polymers, or high performance thermoplastics (PPA, PES, PEEK).
  • parts produced and crosslinked by ionization are for lighter given characteristics, and their implementation as for example by injection is easier, with a reduced cycle time.
  • the free melting point of the material is eliminated, which gives the material a better resistance to mechanical properties at high temperatures.
  • thermoplastic During ionization, there is a bridging of molecular chains that tends to give the thermoplastic the same behavior as a thermoset.
  • the parts are made of plastic material, for example by thermoplastic injection, such as polyamide 6 or polyamide 6/6.
  • the parts are for example made by injection, granules-based materials previously designated.
  • a co-agent is introduced into the formulation which is intended to facilitate the bridging of the macromolecular chains during the opening of the double bonds which compose it.
  • the use of a co-agent in the formulation also causes a significant decrease in the dose required for crosslinking of macromolecular chains.
  • Preferred co-agents are from the family of methacrylates or allylics.
  • the volume of incorporation of the co-agent into the formulation is for example between 0.05% and 10% by weight.
  • the parts are introduced into an ionization chamber to undergo ionizing radiation.
  • EPDM ethylene dimonomer compounds
  • CoPA 6-12 copolyamides 6-12
  • TPE-E thermoplastic elastomer polyesters

Abstract

The invention relates to a plastic part of a protective helmet, characterised in that the parts undergo a treatment in order to improve the technical specifications thereof, in particular the mechanical strength of a part of a protective helmet at low and high temperatures, said treatment comprising the application of ionising radiation to the parts.

Description

PERFECTIONNEMENT FOUR PIECE EN MATIERE PLASTIQUE D'UN CASQUE DE PROTECTION. IMPROVING PLASTIC MATERIAL PART OF A PROTECTIVE HELMET.
La présente invention concerne le domaine de la réalisation de pièces en matière plastique et plus particulièrement la réalisation de pièces en matière plastique d'un casque de protection. Selon l'invention il est prévu un procédé de traitement de ces matières pour en améliorer les performances de tenue aux températures basses et hautes.The present invention relates to the field of the production of plastic parts and more particularly the production of plastic parts of a protective helmet. According to the invention there is provided a method of treating these materials to improve the holding performance at low and high temperatures.
Les pièces d'un casque de protection, sont destinée plus particulièrement aux casques de pompier et sont notamment sa coque externe, et les pièces plastiques qui y sont associées, comme par exemple les pièces de retenue de la jugulaire ou du masque de respiration, ou les axes de pivotement des écrans de protection, bandeau interne et autre.The parts of a protective helmet are intended more particularly for firefighter helmets and are in particular its outer shell, and the plastic parts associated therewith, for example the retaining parts of the chinstrap or the breathing mask, or the pivot axes of the protection screens, internal strip and other.
Les casques de protection notamment les casques de pompiers ont une coque réalisée en thermoplastique, sont actuellement soit en polyamide, soit en alliage Acrylonitrylebutadiènestyrène /PoIy carbonate (ABS/ PC). Il est difficile de concilier pour un même thermoplastique la tenu au chaud, comme par exemple à +1200C, et à froid, comme notamment à -400C.The protective helmets, in particular the fire helmets, have a hull made of thermoplastic, and are currently made of polyamide or of Acrylonitrylebutadiene-styrene / polycarbonate (ABS / PC) alloy. It is difficult to reconcile for the same thermoplastic the keeping warm, for example at +120 0 C, and cold, especially at -40 0 C.
Bien entendu les pièces constituant le casque pourraient être en une autre matière comme par exemple métallique, en polymère durcissable ou en thermoplastique de hautes performances tel qu'en Polyphthalamide (PPA), Polyéthylènesulfone (PES), Polyétherétherkétone (PEEK). Mais dans le cas d'un casque de protection le poids est un élément important, de même que le prix de revient.Of course the parts constituting the helmet could be in another material such as metal, curable polymer or high performance thermoplastic such as Polyphthalamide (PPA), Polyethylenesulfone (PES), Polyetheretherketone (PEEK). But in the case of a protective helmet the weight is an important element, as well as the cost price.
La présente invention entend résoudre les problèmes évoqués précédemment en proposant un procédé particulièrement simple et efficace, pour donner aux pièces du casque réalisées en thermoplastique des qualités identiques a celles qu'elles auraient si elles étaient réalisées en d'autres matières comme par exemple en thermodurcissable.The present invention intends to solve the problems mentioned above by proposing a particularly simple and effective method, to give the helmet parts made of thermoplastic qualities identical to those they would have if they were made of other materials such as thermosetting .
Ainsi, selon l'invention, les pièces du casque réalisées en thermoplastiques sont ionisées, sachant que l'ionisation est un procédé qui n'est utilisé essentiellement que pour stériliser du matériel médico- chirurgical et pour la conservation des produits agro alimentaires.Thus, according to the invention, the helmet parts made of thermoplastics are ionized, knowing that the ionization is a process which is mainly used to sterilize medical-surgical equipment and for the conservation of agri-food products.
On sait qu'au froid les caractéristiques aux chocs sont pénalisées, tandis qu'au chaud la résistance mécanique est grandement diminuée. Les pièces traitées selon l'invention ont pour une même gamme de températures des caractéristiques mécaniques d'environ 5 à 10 % supérieures, et les nouvelles caractéristiques mécaniques permettent une utilisation du casque dans une plage d'utilisation plus large.It is known that the cold shock characteristics are penalized, while the hot mechanical strength is greatly reduced. The parts treated according to the invention have for the same temperature range mechanical characteristics of about 5 to 10% higher, and the new mechanical characteristics allow use of the helmet in a wider range of use.
En résumé le casque de protection réalisé selon l'invention à une tenue au froid et au chaud grandement améliorée, ce qui est particulièrement intéressant pour un casque de pompier ;Ainsi, selon l'invention, la pièce en matière plastique d'un casque de protection, est caractérisé en ce qu'elle subit un traitement pour en améliorer les caractéristiques techniques et notamment la tenue mécanique à basse et haute température d'une pièce d'un casque de protection, ledit traitement consistant à faire subir à ces pièces un rayonnement ionisant.In summary, the protective helmet made according to the invention has a greatly improved cold and heat resistance, which is particularly advantageous for a fireman's helmet, Thus, according to the invention, the plastic part of a helmet of protection, is characterized in that it undergoes a treatment to improve the technical characteristics and in particular the mechanical strength at low and high temperature of a piece of a protective helmet, said treatment consisting of subjecting these parts radiation ionizing.
Selon une caractéristique complémentaire, la pièce est en plastique de type thermoplastique, comme par exemple en thermoplastique de type polyamide 6 (P A6), ou en polyamide 6/6 (PA 6/6).According to a complementary feature, the part is made of thermoplastic type plastic, such as thermoplastic polyamide 6 type (P A6), or polyamide 6/6 (PA 6/6).
Selon une autre caractéristique, la pièce est une coque externe de casque de protection en thermoplastique.According to another feature, the part is an outer shell of thermoplastic protective helmet.
Ajoutons que selon l'invention, le rayonnement ionisant est une ionisation par électrons, ou par photons.Let us add that according to the invention, the ionizing radiation is an ionization by electrons, or by photons.
L'invention concerne aussi le procédé de réalisation de pièces, qui se fait selon les étapes suivantes :The invention also relates to the method of making parts, which is done according to the following steps:
- lors d'une première étape préliminaire, les pièces sont réalisées en matière plastique, par exemple par injection de thermoplastique.in a first preliminary step, the parts are made of plastic material, for example by injection of thermoplastic.
- lors d'une deuxième étape, les pièces sont introduites dans une chambre d'ionisation, pour subir un rayonnement ionisant. - lors d'une troisième étape, les pièces, une fois ionisées sont évacuées.- In a second step, the parts are introduced into an ionization chamber to undergo ionizing radiation. - In a third step, the parts, once ionized are evacuated.
Selon une caractéristique complémentaire du procédé, préalablement à l'injection il est introduit dans la formulation un co- agent qui a pour but de faciliter le pontage des chaînes macromoléculaires lors de l'ouverture des doubles liaisons qui le composent.According to a complementary characteristic of the process, prior to the injection, a co-agent is introduced into the formulation which is intended to facilitate the bridging of the macromolecular chains when the double bonds which compose it are opened.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre.Other features and advantages of the invention will emerge from the description which follows.
Les pièces en matière plastique du casque de protection, telles que sa coque et /ou ses accessoires et pièces diverses qui lui sont associés, qui sont réalisés avec un thermoplastique, subissent selon l'invention un traitement destiné à en améliorer la tenue aux températures aussi bien basses que hautes, tenue que ces pièces n'auraient pas sans avoir subit le traitement de l'invention.The plastic parts of the protective helmet, such as its shell and / or accessories and various parts associated with it, which are made with a thermoplastic, undergo according to the invention a treatment to improve the resistance to temperatures also very low and high, holding that these parts would not have without having undergone the treatment of the invention.
Le traitement de l'invention consiste en un procédé utilisant un rayonnement ionisant, radiation qui avec une énergie suffisante provoque au sein du matériau des entités réactives appelées ions. Dans le cas de la matière plastique du casque et de ses accessoires ou pièces associées, les ions se transforment immédiatement en radicaux libres, actifs, qui en se combinant créent de nouvelles liaisons chimiques permanentes.The treatment of the invention consists of a process using ionizing radiation, radiation which with sufficient energy causes within the material reactive entities called ions. In the case of the plastic of the helmet and its associated accessories or parts, the ions are immediately transformed into free radicals, active, which in combination create new permanent chemical bonds.
Les pièces en matière plastique du casque de l'invention, sont par exemple en polymère thermoplastique, tel qu'en polyamide (PA) et avantageusement de type Polyamide 6 (PA 6), Polyamide 6-6 (PA 6-6), qui sont des matières qui réagissent parfaitement aux électrons, mais la matière pourrait être de type Polyamide 4-6 (PA 4-6), ou Polyamide 11 (PA 11).The plastic parts of the helmet of the invention are, for example, made of thermoplastic polymer, such as polyamide (PA) and advantageously of the polyamide 6 (PA 6) type, Polyamide 6-6 (PA 6-6), which are materials that react perfectly with electrons, but the material could be Polyamide 4-6 (PA 4-6), or Polyamide 11 (PA 11).
Deux types d'ionisation peuvent être utiliser pour le procédé de l'invention, à savoir une ionisation par électrons (traitement Bêta), ou une ionisation par photons (traitement Gamma). Au cours de l'ionisation par électrons, les électrons émis d'une source électrique perdent une partie de leur énergie cinétique à chaque collision avec un atome de la pièce traitée.Two types of ionization can be used for the process of the invention, namely electron ionization (Beta treatment), or photon ionization (Gamma treatment). During electron ionization, electrons emitted from an electrical source lose some of their kinetic energy at each collision with an atom of the treated part.
Au cours de l'ionisation par photons, les photons émis par une source radioactive mettent en mouvement les électrons pour créer des ions.During photon ionization, photons emitted by a radioactive source move the electrons to create ions.
La réticulation par ionisation permet d'augmenter le choix des matériaux. Ainsi le casque de protection et/ ou ses annexes peuvent être réalisées en thermoplastique et la réticulation par ionisation confère à ces pièces une tenue identique à des polymères thermodurdssables, ou des thermoplastiques de haute performance (PPA, PES, PEEK).Cross-linking by ionization makes it possible to increase the choice of materials. Thus the protective helmet and / or its annexes can be made of thermoplastic and crosslinking by ionization gives these parts a holding identical to thermosetting polymers, or high performance thermoplastics (PPA, PES, PEEK).
Ainsi les pièces réalisées et réticulées par ionisations sont pour des caractéristiques données plus légères, et leur mise en œuvre comme par exemple par injection est plus aisée, avec un temps de cycle réduit.Thus the parts produced and crosslinked by ionization are for lighter given characteristics, and their implementation as for example by injection is easier, with a reduced cycle time.
Selon le procédé de l'invention, le point de fusion franc de la matière est supprimé, ce qui confère à la matière une meilleure tenue des propriétés mécaniques à des températures élevées.According to the process of the invention, the free melting point of the material is eliminated, which gives the material a better resistance to mechanical properties at high temperatures.
Lors de l'ionisation, il y a un pontage des chaînes moléculaires qui tend à conférer au thermoplastique le même comportement qu'un thermodurcissable.During ionization, there is a bridging of molecular chains that tends to give the thermoplastic the same behavior as a thermoset.
Le procédé de traitement des pièces, se fait selon les étapes suivantes :The process of parts processing, is done according to the following steps:
Lors d'une première étape préliminaire, les pièces sont réalisées en matière plastique, par exemple par injection thermoplastique, comme par exemple en polyamide 6 ou en polyamide 6/6.In a first preliminary step, the parts are made of plastic material, for example by thermoplastic injection, such as polyamide 6 or polyamide 6/6.
Les pièces sont par exemple réalisées par injection, à base de granulés des matières désignées précédemment. Préalablement il est introduit dans la formulation un co-agent qui a pour but de faciliter le pontage des chaînes macromoléculaires lors de l'ouverture des doubles liaisons qui le composent. L'utilisation d'un co-agent dans la formulation provoque également une baisse sensible de la dose nécessaire à la réticulation des chaînes macromoléculaires. Les co-agents préférés sont de la famille des Méthacrylates ou des Allyliques. Le volume d'incorporation du co-agent dans la formulation est par exemple compris entre 0,05 % à 10% en masse.The parts are for example made by injection, granules-based materials previously designated. Beforehand, a co-agent is introduced into the formulation which is intended to facilitate the bridging of the macromolecular chains during the opening of the double bonds which compose it. The use of a co-agent in the formulation also causes a significant decrease in the dose required for crosslinking of macromolecular chains. Preferred co-agents are from the family of methacrylates or allylics. The volume of incorporation of the co-agent into the formulation is for example between 0.05% and 10% by weight.
Lors d'une deuxième étape, les pièces sont introduites dans une chambre d'ionisation, pour subir un rayonnement ionisant.In a second step, the parts are introduced into an ionization chamber to undergo ionizing radiation.
Lors d'une troisième étape, les pièces, une fois ionisées sont évacuées.In a third step, the parts, once ionized are evacuated.
On a compris que grâce au traitement par ionisation que la tenue aux chocs de la pièce traitée par ionisation est améliorée, et particulièrement sa résistance aux chocs à froid. On notera que pour augmenter la résistance au choc à froid d'un Polyamide de type 6 ou 6-6 il est possible d'utiliser deux techniques de traitement :It has been understood that, thanks to the ionization treatment, the shock resistance of the piece treated by ionization is improved, and particularly its resistance to cold shocks. It should be noted that to increase the cold impact resistance of a type 6 or 6-6 polyamide it is possible to use two treatment techniques:
- soit un greffage lié à l'exposition de la matière sous rayonnement comme par exemple avec des composés de l'éthylène dimonomère (EPDM) ou des copolyamides 6-12 (CoPA 6-12) ou bien des polyesthers thermoplastiques élastomères (TPE-E). sur un por a grafting linked to the exposure of the material under radiation, for example with ethylene dimonomer compounds (EPDM) or copolyamides 6-12 (CoPA 6-12) or thermoplastic elastomer polyesters (TPE-E) ). on a p
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and represented by way of examples, but it also includes all the technical equivalents as well as their combinations.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pièce en matière plastique d'un casque de protection, caractérisé en ce que les pièces subissent un traitement pour en améliorer les caractéristiques techniques et notamment la tenue mécanique à basse et haute température d'une pièce d'un casque de protection, ledit traitement consistant à faire subir à ces pièces un rayonnement ionisant.1. Plastic part of a protective helmet, characterized in that the parts undergo a treatment to improve the technical characteristics and in particular the mechanical strength at low and high temperature of a piece of a protective helmet, said treatment of subjecting these parts to ionizing radiation.
2. Pièce en matière plastique d'un casque de protection, selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pièce est en plastique de type thermoplastique.2. Plastic part of a protective helmet, according to the preceding claim, characterized in that the piece is thermoplastic plastic type.
3. Pièce en matière plastique d'un casque de protection, selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pièce est en plastique de type thermoplastique de type polyamide 6 (P A6).3. Plastic part of a protective helmet, according to the preceding claim, characterized in that the piece is made of thermoplastic plastic type polyamide 6 (P A6).
4. Pièce en matière plastique d'un casque de protection, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce est en plastique de type thermoplastique de type polyamide 6/6 (PA 6/6).4. Plastic part of a protective helmet, according to claim 2, characterized in that the piece is made of thermoplastic plastic type polyamide 6/6 (PA 6/6).
5. Pièce en matière plastique d'un casque de protection, selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la pièce est une coque externe de casque de protection en thermoplastique.5. Plastic part of a protective helmet, according to the preceding claim, characterized in that the piece is an outer shell of thermoplastic protective helmet.
6. Pièce en matière plastique d'un casque de protection, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rayonnement ionisant est une ionisation par électrons.6. Plastic part of a protective helmet according to any one of the preceding claims, characterized in that the ionizing radiation is electron ionization.
7. Pièce en matière plastique d'un casque de protection, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le rayonnement ionisant est une ionisation par photons.7. Plastic part of a protective helmet according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the ionizing radiation is a photon ionization.
8. Procédé de réalisation de pièces selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé, se fait selon les étapes suivantes : - lors d'une première étape préliminaire, les pièces sont réalisées en matière plastique, par exemple par injection de thermoplastique.8. Process for producing parts according to any one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out according to the following steps: in a first preliminary step, the parts are made of plastic material, for example by injection of thermoplastic.
- lors d'une deuxième étape, les pièces sont introduites dans une chambre d'ionisation, pour subir un rayonnement ionisant.- In a second step, the parts are introduced into an ionization chamber to undergo ionizing radiation.
- lors d'une troisième étape, les pièces, une fois ionisées sont évacuées.- In a third step, the parts, once ionized are evacuated.
9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que préalablement à l'injection il est introduit dans la formulation un co- agent qui a pour but de faciliter le pontage des chaînes macromoléculaires lors de l'ouverture des doubles liaisons qui le composent.9. Method according to the preceding claim, characterized in that prior to the injection is introduced into the formulation a co-agent which aims to facilitate the bridging macromolecular chains when opening the double bonds that compose it.
10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le co-agent est de la famille des Méthacrylates ou des Allyliques.10. Method according to the preceding claim, characterized in that the co-agent is of the family of methacrylates or Allylics.
11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le volume d'incorporation du co-agent dans la formulation est compris entre 0,05 % à 10% en masse. 11. Method according to the preceding claim, characterized in that the incorporation volume of the co-agent in the formulation is between 0.05% to 10% by weight.
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