CN116718076A - 一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔及其制备方法 - Google Patents
一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔及其制备方法，解决了现有技术中的芳纶复合防弹头盔虽然能够满足防弹性能要求，但其制作成本较高不适应于部队的大量装备的技术问题。它包括外层盔壳、内层盔壳和外部涂层；所述外层盔壳为多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布压制成型的外层盔壳；所述内层盔壳为多层浸胶芳纶机织布压制成型的内层盔壳；所述聚乙烯纤维无纬布布面密度为70～100g/㎡，所述浸胶芳纶布布面密度为300～420g/㎡。本发明的在强度方面，防弹头盔能够有效的降低子弹射击后，在头盔内侧产生的鼓包的高度，减少了对使用者头部的伤害；有效的减小了子弹穿透的层数，提高了头盔的安全性，并综合降低了防弹头盔的制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种防弹头盔及其制备方法，具体涉及一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔及其制备方法。
背景技术
防弹头盔是一种单兵作战的防护装备，对于单兵头部的弹丸侵彻伤害具有最为直接的防护作用，能够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。
目前轻质防弹头盔大致可分为芳纶复合头盔或聚乙烯材质(PE)复合头盔两大类。采用如下生产工艺制备：首先将聚乙烯(PE)或芳纶无纬布按照设定形状裁剪；然后将裁片层叠，在每层裁片之间错开一定的角度放置；将最后铺设成的防弹头盔坯料采用模具热压成型。
芳纶复合头盔或聚乙烯材质复合头盔两者相比较，聚乙烯材质复合头盔具有价格便宜的优势，但其盔壳厚度高，动态凹陷大，难以满足对于防弹头盔的性能指标要求；芳纶复合头盔具有盔壳厚度低、动态凹陷小、耐高温性能优、刚性较优等长处，但是总体而言芳纶复合头盔的制作成本偏高，不适应于大量的生产与部队的装备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔及其制备方法，以解决现有技术中的芳纶复合防弹头盔虽然能够满足防弹性能要求，但其制作成本较高不适应于部队的大量装备的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔，其特征在于：包括外层盔壳、内层盔壳和外部涂层；所述外层盔壳为多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布压制成型的外层盔壳；所述内层盔壳为多层浸胶芳纶机织布压制成型的内层盔壳；所述外部涂层由丙烯酸纳米复合材料制成。
进一步的，所述超高分子量聚乙烯纤维无纬布的布面密度为70～100g/㎡，所述浸胶芳纶机织布的布面密度为300～420g/㎡。
进一步的，所述超高分子量聚乙烯纤维无纬布的层数为38～60层。
进一步的，所述浸胶芳纶机织布的层数为10～15层。
本发明提供的一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔的制备方法，包括下述步骤：
S1、剪裁布片：根据版样裁剪各层浸胶芳纶机织布和超高分子量聚乙烯纤维无纬布；
S2、铺叠：先将多层浸胶芳纶机织布逐层错缝铺叠在头盔凸模上，再继续错缝叠加多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布；
S3、预压成型：启动液压机对步骤S2中铺叠好的装置进行预压成型；
S4、修剪：使用带刀裁布机，将步骤S3预压成型后的盔壳周边余料，沿模线切除，得到盔壳毛坯；
S5、真空密封：将步骤S4中得到的盔壳毛坯放入静压凹模中，并使用密封袋将其密封包装并抽真空；
S6、等温静压：将步骤S5中抽真空后的头盔及模型浸入等温静压机的压力缸内进行等温静压复合成型；
S7、修整喷漆：将步骤S6等温静压处理后的头盔从静压凹模拆出，对头盔边缘进行进一步修磨整齐，防弹头盔内外表面进行均匀喷漆。
进一步的，所述步骤S3中的预压成型的温度为60℃±5℃，压力为10MPa±2MPa，保持温度与压力不变化压制55～60min。
进一步的，所述步骤S6等温静压复合成型具体包括以下步骤：将压力缸内的介质逐渐加热至115℃～120℃，然后升压至22MPa±2Mpa，保持温度与压力稳定压制55～60min，保持压力稳定开始使介质降温至50℃，卸去缸内压力，取出头盔及模型。
进一步的，所述浸胶芳纶机织布是将经纱、纬纱经加捻后进行织造获得机织布，然后将获得的芳纶机织布通过浸胶工艺处理得到的。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的防弹头盔及其制备方法，在满足防弹性能要求和降低动态凹陷的条件下，又能极大的降低防弹头盔生产制造成本，满足部队的大量装备需求。防弹头盔的内层采用浸胶芳纶机织布，外层采用超高分子量聚乙烯纤维无纬布，并通过真空高压复合结构，采用该结构设计及工艺制作的防弹头盔，充分发挥了浸胶芳纶机织布及超高分子量聚乙烯纤维无纬布的高强度及复合性能。在强度方面，防弹头盔能够有效的降低子弹射击后，在头盔内侧产生的鼓包的高度，减少了对使用者头部的伤害；有效的减小了子弹穿透的层数，提高了头盔的安全性；在价格成本方面，由于超高分子量聚乙烯纤维无纬布的使用，在保证防弹头盔强度的前提下，极大的降低了防弹头盔的生产成本，具有较高的经济效益。
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，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明步骤S2的步骤示意图；
图3是本发明步骤S6的步骤示意图。
图中：1、外层盔壳；2、内层盔壳；3、表面涂层。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
实施例1
1.1材料选取
本发明提供了一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔，包括外层盔壳1、内层盔壳2和外部涂层3；所述外层盔壳1为多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布压制成型的外层盔壳；所述内层盔壳2为多层浸胶芳纶机织布压制成型的内层盔壳；所述外部涂层3由丙烯酸纳米复合材料制成。所述聚乙烯纤维无纬布布面密度为85g/㎡，所述浸胶芳纶布布面密度为360g/㎡。
1.2制备步骤
本发明提供了一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔的制备方法，包括下述的制备步骤：
S1、剪裁布片：根据版样裁剪各层浸胶芳纶机织布和超高分子量聚乙烯纤维无纬布；
S2、铺叠：先将多层浸胶芳纶机织布逐层错缝铺叠在头盔凸模上，再继续错缝叠加多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布；所述浸胶芳纶机织布的层数为15层，所述超高分子量聚乙烯纤维无纬布的层数为38层；
S3、预压成型：启动液压机对步骤S2中铺叠好的装置进行预压成型，步骤S3中的预压成型的温度为60℃℃，压力为10MPaMPa，保持温度与压力不变化压制57min；
S4、修剪：使用带刀裁布机，将步骤S3预压成型后的盔壳周边余料，沿模线切除，得到盔壳毛坯；
S5、真空密封：将步骤S4中得到的盔壳毛坯放入静压凹模中，并使用密封袋将其密封包装并抽真空；
S6、等温静压：将步骤S5中抽真空后的头盔及模型浸入等温静压机的压力缸内进行等温静压复合成型，等温静压复合成型具体包括以下步骤：将压力缸内的介质逐渐加热至116℃，然后升压至22MPaMpa，保持温度与压力稳定压制57min，保持压力稳定开始使介质降温至50℃，卸去缸内压力，取出头盔及模型；
S7、修整喷漆：将步骤S6等温静压处理后的头盔从静压凹模拆出，对头盔边缘进行进一步修磨整齐，防弹头盔内外表面进行均匀喷漆。
实施例2
2.1材料选取
本发明提供了一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔，包括外层盔壳1、内层盔壳2和外部涂层3；所述外层盔壳1为多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布压制成型的外层盔壳；所述内层盔壳2为多层浸胶芳纶机织布压制成型的内层盔壳；所述外部涂层3由丙烯酸纳米复合材料制成。所述聚乙烯纤维无纬布布面密度为70g/㎡，所述浸胶芳纶布布面密度为300g/㎡。
2.2制备步骤
本发明提供了一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔的制备方法，包括下述的制备步骤：
S1、剪裁布片：根据版样裁剪各层浸胶芳纶机织布和超高分子量聚乙烯纤维无纬布；
S2、铺叠：先将多层浸胶芳纶机织布逐层错缝铺叠在头盔凸模上，再继续错缝叠加多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布；所述浸胶芳纶机织布的层数为13层，所述超高分子量聚乙烯纤维无纬布的层数为46层；
S3、预压成型：启动液压机对步骤S2中铺叠好的装置进行预压成型，步骤S3中的预压成型的温度为55℃，压力为8MPa，保持温度与压力不变化压制55min；
S4、修剪：使用带刀裁布机，将步骤S3预压成型后的盔壳周边余料，沿模线切除，得到盔壳毛坯；
S5、真空密封：将步骤S4中得到的盔壳毛坯放入静压凹模中，并使用密封袋将其密封包装并抽真空；
S6、等温静压：将步骤S5中抽真空后的头盔及模型浸入等温静压机的压力缸内进行等温静压复合成型，等温静压复合成型具体包括以下步骤：将压力缸内的介质逐渐加热至115℃，然后升压至20Mpa，保持温度与压力稳定压制55min，保持压力稳定开始使介质降温至50℃，卸去缸内压力，取出头盔及模型；
S7、修整喷漆：将步骤S6等温静压处理后的头盔从静压凹模拆出，对头盔边缘进行进一步修磨整齐，防弹头盔内外表面进行均匀喷漆。
实施例3
3.1材料选取
本发明提供了一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔，包括外层盔壳1、内层盔壳2和外部涂层3；所述外层盔壳1为多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布压制成型的外层盔壳；所述内层盔壳2为多层浸胶芳纶机织布压制成型的内层盔壳；所述外部涂层3由丙烯酸纳米复合材料制成。所述聚乙烯纤维无纬布布面密度为100g/㎡，所述浸胶芳纶布布面密度为420g/㎡。
3.2制备步骤
本发明提供了一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔的制备方法，包括下述的制备步骤：
S1、剪裁布片：根据版样裁剪各层浸胶芳纶机织布和超高分子量聚乙烯纤维无纬布；
S2、铺叠：先将多层浸胶芳纶机织布逐层错缝铺叠在头盔凸模上，再继续错缝叠加多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布；所述浸胶芳纶机织布的层数为10层，所述超高分子量聚乙烯纤维无纬布的层数为60层；
S3、预压成型：启动液压机对步骤S2中铺叠好的装置进行预压成型，步骤S3中的预压成型的温度为65℃，压力为12MPa，保持温度与压力不变化压制60min；
S4、修剪：使用带刀裁布机，将步骤S3预压成型后的盔壳周边余料，沿模线切除，得到盔壳毛坯；
S5、真空密封：将步骤S4中得到的盔壳毛坯放入静压凹模中，并使用密封袋将其密封包装并抽真空；
S6、等温静压：将步骤S5中抽真空后的头盔及模型浸入等温静压机的压力缸内进行等温静压复合成型，等温静压复合成型具体包括以下步骤：将压力缸内的介质逐渐加热至120℃，然后升压至24Mpa，保持温度与压力稳定压制60min，保持压力稳定开始使介质降温至50℃，卸去缸内压力，取出头盔及模型；
S7、修整喷漆：将步骤S6等温静压处理后的头盔从静压凹模拆出，对头盔边缘进行进一步修磨整齐，防弹头盔内外表面进行均匀喷漆。
检测结果
将实施例1-3制备得到的防弹头盔分别弹击性能检测。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔，其特征在于：包括外层盔壳（1）、内层盔壳（2）和外部涂层（3）；所述外层盔壳（1）为多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布压制成型的外层盔壳；所述内层盔壳（2）为多层浸胶芳纶机织布压制成型的内层盔壳；所述外部涂层（3）由丙烯酸纳米复合材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯纤维无纬布的布面密度为70～100g/㎡，所述浸胶芳纶机织布的布面密度为300～420g/㎡。
3.根据权利要求2所述的一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯纤维无纬布的层数为38～60层。
4.根据权利要求2所述的一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔，其特征在于：所述浸胶芳纶机织布的层数为10～15层。
5.一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1～4任意一项所述的芳纶复合聚乙烯防弹头盔，包括下述步骤：
S1、剪裁布片：根据版样裁剪各层浸胶芳纶机织布和超高分子量聚乙烯纤维无纬布；
S2、铺叠：先将多层浸胶芳纶机织布逐层错缝铺叠在头盔凸模上，再继续错缝叠加多层超高分子量聚乙烯纤维无纬布；
S3、预压成型：启动液压机对步骤S2中铺叠好的装置进行预压成型；
S4、修剪：使用带刀裁布机，将步骤S3预压成型后的盔壳周边余料，沿模线切除，得到盔壳毛坯；
S5、真空密封：将步骤S4中得到的盔壳毛坯放入静压凹模中，并使用密封袋将其密封包装并抽真空；
S6、等温静压：将步骤S5中抽真空后的头盔及模型浸入等温静压机的压力缸内进行等温静压复合成型；
S7、修整喷漆：将步骤S6等温静压处理后的头盔从静压凹模拆出，对头盔边缘进行进一步修磨整齐，防弹头盔内外表面进行均匀喷漆。
6.根据权利要求5所述的一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的预压成型的温度为60℃±5℃，压力为10MPa±2MPa，保持温度与压力不变化压制55～60min。
7.根据权利要求5所述的一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔的制备方法，其特征在于：所述步骤S6等温静压复合成型具体包括以下步骤：将压力缸内的介质逐渐加热至115℃～120℃，然后升压至22MPa±2Mpa，保持温度与压力稳定压制55～60min，保持压力稳定开始使介质降温至50℃，卸去缸内压力，取出头盔及模型。
8.根据权利要求5所述的一种芳纶复合聚乙烯防弹头盔的制备方法，其特征在于：所述浸胶芳纶机织布是将经纱、纬纱经加捻后进行织造获得机织布，然后将获得的芳纶机织布通过浸胶工艺处理得到的。
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