阅读说明：本技术 一种超轻非金属防弹头盔 (A kind of ultralight nonmetal bulletproof helmet ) 是由 周厚勇 杨正均 李朝阳 潘宇 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及防弹头盔领域,具体公开了一种超轻非金属防弹头盔,包括头盔盔体,头盔盔体包括芳纶机织布层、胶膜层和高强高模聚乙烯无纬布层,胶膜层位于高强高模聚乙烯无纬布层和芳纶机织布层之间,且芳纶机织布层、胶膜层和高强高模聚乙烯无纬布层高温高压压制成型。本方案能形成一种超轻的非金属防弹头盔,以提高佩戴者在佩戴时的舒适性,降低佩戴者头部和颈部疲劳。(The present invention relates to bulletproof halmet fields, specifically disclose a kind of ultralight nonmetal bulletproof helmet, including helmet helmet body, helmet helmet body includes aramid fiber machine-woven fabric layer, adhesive film and high-strength high-modulus polyethylene laminated cloth layer, adhesive film is between high-strength high-modulus polyethylene laminated cloth layer and aramid fiber machine-woven fabric layer, and aramid fiber machine-woven fabric layer, adhesive film and high-strength high-modulus polyethylene laminated cloth layer high temperature and pressure compression moulding.This programme can form a kind of ultralight nonmetal bulletproof helmet, to improve comfort of the wearer when wearing, reduce wearer's head and neck fatigue.)

一种超轻非金属防弹头盔

技术领域

本发明属于防弹头盔领域，具体涉及一种超轻非金属防弹头盔。

背景技术

目前我国国内生产的非金属防弹头盔，为单一的芳纶或高强高模聚乙烯(PE)防弹材料压制而成，在使用国产54式7.62mm***发射的1951式7.62mm***弹射击时，头盔防护面积为0.13㎡，在实弹测试后，该头盔虽能防住子弹的穿透，但其弹着点鼓包高度基本在30mm～60mm之间，这个鼓包高度极有可能让佩戴者的头部已经与头盔的内壁接触，冲击力会直接传递到佩戴者头部上，对于佩戴者存在致命性的伤害。

同时现有的非金属防弹头盔重量范围在1400g～1500g之间，虽然满足国家公共安全行业标准和军用标准，但在实际使用过程中任然存在由于其重量较大而影响长时间佩戴的舒适性，使佩戴者因受头盔的重力压迫，容易产生头部和颈部疲劳，不利于长时间执行各种作战任务的需要。

发明内容

本发明意在提供一种超轻的非金属防弹头盔，以提高佩戴者在佩戴时的舒适性，降低佩戴者头部和颈部疲劳。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种超轻非金属防弹头盔，包括头盔盔体，头盔盔体包括芳纶机织布层、胶膜层和高强高模聚乙烯无纬布层，胶膜层位于高强高模聚乙烯无纬布层和芳纶机织布层之间，且芳纶机织布层、胶膜层和高强高模聚乙烯无纬布层高温高压压制成型。

基础方案的原理及其优点：头盔盔体中既采用了芳纶机织布层，又采用了高强高模聚乙烯无纬布层，芳纶机织布层的密度相对于高强高模聚乙烯无纬布层较高，同时其抗冲击性能较强；高强高模聚乙烯无纬布层的抗冲击性能相对于芳纶机织布层稍弱，但是其密度较低，能有效的降低整个头盔盔体的质量。

通过芳纶机织布层和高强高模聚乙烯无纬布层的混合使用，既保证了头盔盔体的防弹性能，又能降低整个头盔盔体的重量，能提高头盔佩戴的舒适性，降低头盔对人体的压迫，便于进行长时间的佩戴。

同时在芳纶机织布层和高强高模聚乙烯无纬布层之间设置了胶膜层，当芳纶机织布层、胶膜层和高强高模聚乙烯无纬布层在高温高压压制成型的过程中，胶膜层能够对芳纶机织布层和高强高模聚乙烯无纬布层进行粘接，增强了两者之间的粘合强度；同时胶膜层在受到子弹的冲击时，胶膜具有的弹性能够抗击子弹的冲击力，提升头盔盔体的防弹性能；同时弹性的胶膜在抗冲击后能具有部分回弹的能力，能有效的降低头盔盔体上弹着点的鼓包高度，降低佩戴者的受伤风险，且具有减震的功能。

进一步，芳纶机织布层包括若干层芳纶机织布，芳纶机织布的双面涂覆有酚醛树脂，酚醛树脂的质量为芳纶机织布质量的10.3-12.4％。

酚醛树脂的涂覆能提升芳纶机织布的强度、硬度、耐冲击性和耐剪切性，从而提高非金属防弹头盔的防弹性能，并有效降低弹着点鼓包高度。

进一步，高强高模聚乙烯无纬布层包括若干层高强高模聚乙烯无纬布，高强高模聚乙烯无纬布的单面涂覆有酚醛树脂，酚醛树脂的质量为芳纶机织布质量的9.4-10.2％。

酚醛树脂的涂覆能提升高强高模聚乙烯无纬布的强度、硬度、耐冲击性和耐剪切性，从而提高非金属防弹头盔的防弹性能，进一步降低弹着点鼓包高度。

进一步，酚醛树脂为PVB改性酚醛树脂，PVB改性酚醛树脂内包括质量分数为16-19％的酚醛树脂、6-8％的PVB胶片树脂和73-78％的工业酒精。

能够让PVB胶片树脂和酚醛树脂快速的溶入到工业酒精中，且PVB胶片树脂和酚醛树脂的混合快速高效且均匀；同时便于将改性后的PVB改性酚醛树脂均匀的涂覆到芳纶机织布和高强高模聚乙烯无纬布上；在自然干燥的过程中，干燥的速度快。

进一步，芳纶机织布层包括第一芳纶层和第二芳纶层，高强高模聚乙烯无纬布层位于第一芳纶层和第二芳纶层之间，第一芳纶层、高强高模聚乙烯无纬布层和第二芳纶层由头盔盔体内依次设置到头盔盔体表面。

高强高模聚乙烯无纬布层设置在第一芳纶层和第二芳纶层之间，在进行防弹时，第二芳纶层和第二层高强复合热熔胶膜最先与装置内的子弹接触，密度高的芳纶机织布层起到防弹作用，第二芳纶层将冲击力分散到高强高模聚乙烯无纬布层上，高强高模聚乙烯无纬布层能阻止头盔盔体被子弹穿过，内层的第一芳纶层能够达到减震的效果。

进一步，第一芳纶层包括四层芳纶机织布，第二芳纶层包括两层芳纶机织布，且芳纶机织布的面密度为465g/㎡。

当头盔盔体受到冲击时，四层芳纶机织布设置的第一芳纶层能有效的为人体抗击冲击，同时达到减震效果；两层芳纶机织布位于高强高模聚乙烯无纬布层外，由于其密度较大，抗冲击的性能很强，能够首先为高强高模聚乙烯无纬布层抗击冲击；同时芳纶机织布的密度的设置能够让头盔盔体达到减重的效果。

进一步，高强高模聚乙烯无纬布层包括25-30层高强高模聚乙烯无纬布，且高强高模聚乙烯无纬布的面密度为145-158g/㎡。

高强高模聚乙烯无纬布层内的高强高模聚乙烯无纬布层数达到了25-30层，多层高强高模聚乙烯无纬布的压制能够有效的提升高强高模聚乙烯无纬布层的强度，同时相应的密度能够有效的降低整个头盔盔体的质量。

进一步，胶膜层包括第一层高强复合热熔胶膜和第二层高强复合热熔胶膜，第一层高强复合热熔胶膜压制在第一芳纶层与高强高模聚乙烯无纬布层之间；第二层高强复合热熔胶膜压制在第二芳纶层与高强高模聚乙烯无纬布层之间。

第一层高强复合热熔胶膜和第二层高强复合热熔胶膜能对第一芳纶层、高强高模聚乙烯无纬布层和第二芳纶层起到稳固的粘接作用，同时能够起到双重的缓冲作用，能进一步的降低头盔盔体上弹着点的鼓包高度。

进一步，芳纶机织布呈圆形，且芳纶机织布的圆周上均匀设置有若干第一缺角；高强高模聚乙烯无纬布呈圆形，且高强高模聚乙烯无纬布的圆周上均匀设置有若干第二缺角。

芳纶机织布上的第一缺角可以拼合进而贴合头盔盔体表面的弧面，保证拼合处不会有多层芳纶机织布的重叠，各个层次之间的厚度均匀，便于在压制成第一芳纶层和第二芳纶层时，第一芳纶层和第二芳纶层的各个局部厚度均匀，贴合紧密；同时高强高模聚乙烯无纬布上第二缺角的设置也具有相同的技术效果，便于充分的发挥防弹效果。

进一步，高温高压压制成型时，成型温度125°-135°，成型压力7-9MPa，成型时间17-22min。

该成型参数的选择不会损失芳纶机织布和高强高模聚乙烯无纬布的原有强度和模量，且在短时间内可以接近高强高模聚乙烯无纬布的最低熔点，让高强高模聚乙烯无纬布表面轻微熔化后黏合在一起，可使两种材料的热压复合成型达到最佳的防弹性能和对鼓包高度的控制

附图说明

图1为本发明实施例1的一种超轻非金属防弹头盔主视方向的局部剖视图；

图2为本发明实施例2的一种超轻非金属防弹头盔中芳纶机织布的放大图；

图3为本发明实施例2的一种超轻非金属防弹头盔中高强高模聚乙烯无纬布的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：头盔盔体10、芳纶机织布层20、第一芳纶层201、第二芳纶层202、高强高模聚乙烯无纬布层30、胶膜层40、第一层高强复合热熔胶膜401、第二层高强复合热熔胶膜402、芳纶机织布成品50、第一缺角501、第一切缝502、高强高模聚乙烯无纬布成品60、第二缺角601、第二切缝602。

实实施例1

实施例1基本如附图1所示：一种超轻非金属防弹头盔，包括头盔盔体10，头盔盔体10包括芳纶机织布层20、胶膜层40和高强高模聚乙烯无纬布层30，高强高模聚乙烯无纬布层30包括27层高强高模聚乙烯无纬布。

芳纶机织布层20包括第一芳纶层201和第二芳纶层202，高强高模聚乙烯无纬布层位于第一芳纶层201和第二芳纶层202之间，第一芳纶层201、高强高模聚乙烯无纬布层30和第二芳纶层202由头盔盔体10内依次设置到头盔盔体10表面；第一芳纶层201包括四层芳纶机织布，第二芳纶层202包括两层芳纶机织布。

胶膜层40包括第一层高强复合热熔胶膜401和第二层高强复合热熔胶膜402，第一层高强复合热熔胶膜401压制在第一芳纶层201与高强高模聚乙烯无纬布层30之间；第二层高强复合热熔胶膜402压制在第二芳纶层202与高强高模聚乙烯无纬布层30之间。

在制作时，头盔盔体10的制作过程如下，包括以下步骤：

(1)材料准备：准备整张的高强高模聚乙烯无纬布、芳纶机织布、第一层高强复合热熔胶膜401和第二层高强复合热熔胶膜402；

(2)酚醛树脂改性处理：准备质量分数分别为17％的酚醛树脂、7％的PVB胶片树脂和 76％的工业酒精；其中酚醛树脂的型号为2124，且酚醛树脂内的固体含量为50％；将酚醛树脂、PVB胶片树脂和工业酒精混合，酚醛树脂和PVB胶片树脂溶入到工业酒精中，形成PVB 改性酚醛树脂；

(3)浸料处理：对步骤(1)中的芳纶机织布进行PVB改性酚醛树脂的双面涂覆，形成芳纶预浸料，使PVB改性酚醛树脂的质量达到芳纶机织布质量的11.8％，然后在自然环境下干燥，使芳纶预浸料的面密度达到465g/㎡；对步骤(1)中的高强高模聚乙烯无纬布进行PVB改性酚醛树脂的单面涂覆，形成聚乙烯预浸料；使PVB改性酚醛树脂的质量达到高强高模聚乙烯无纬布质量的9.7％，然后在自然环境下干燥，使聚乙烯预浸料的面密度达到155g/ ㎡；

(4)下料处理：将步骤(3)中的芳纶预浸料剪切为500mm的圆片，形成芳纶机织布成品；将步骤(3)中的聚乙烯预浸料剪切为500mm的圆片，0形成高强高模聚乙烯无纬布成品；

(5)铺叠处理：先选用四张芳纶机织布成品依次重叠铺设在头模上，此四张芳纶机织布成品形成第一芳纶层201；然后将第一层高强复合热熔胶膜401铺设到第一芳纶层201的上表面上；然后将27层高强高模聚乙烯无纬布成品依次重叠铺设在第一层高强复合热熔胶膜401上形成了高强高模聚乙烯无纬布层30，且高强高模聚乙烯无纬布成品涂覆有PVB改性酚醛树脂的一侧与另一块高强高模聚乙烯无纬布成品未涂覆有PVB改性酚醛树脂的一侧贴合；然后在高强高模聚乙烯无纬布层30的表面重叠铺设第二层高强复合热熔胶膜402；然后在第二层高强复合热熔胶膜402上重叠铺设两层芳纶机织布成品形成第二芳纶层202；由此形成预成型的坯料；

(6)热压复合成型：对步骤(5)中预成型的坯料进行热压成型，成型温度130°，成型压力8MPa，成型时间20min；该成型参数的选择不会损失芳纶机织布成品和高强高模聚乙烯无纬布成品的原有强度和模量，且在短时间内可以接近高强高模聚乙烯无纬布的最低熔点，让高强高模聚乙烯无纬布表面轻微熔化后黏合在一起，可使两种材料的热压复合成型达到最佳的防弹性能和对鼓包高度的控制。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，实施例2还包括基本如附图2和3所示的，芳纶机织布成品50的圆周上均匀设置有四个第一缺角501，第一缺角501的圆心角为R1等于60度,且半径为110mm；且高强高模聚乙烯无纬布成品60的圆周上均匀设置有四个第二缺角601，第一缺角501的圆心角为R2等于60度，且半径为110mm。

第一芳纶层201内的芳纶机织布成品50上的第一缺角501错位层叠设置，第二芳纶层 202内的芳纶机织布成品50上的第一缺角501错位层叠设置，高强高模聚乙烯无纬布成品层 30内的高强高模聚乙烯无纬布成品60上的第二缺角601错位层叠设置。

此外芳纶机织布成品50上设有四条第一切缝502，第一切缝502的一端与第一缺角501 的圆心处共点，第一切缝502的另一端与外芳纶机织布成品50的圆心处相对，第一切缝502 的长度为75-85mm，优选80mm；同时高强高模聚乙烯无纬布成品60上设有四条第二切缝602，第二切缝602的一端与第二缺角601的圆心处共点，第二切缝602的另一端与外芳纶机织布成品50的圆心处相对，第二切缝602的长度为75-85mm，优选80mm。

本实施例中的轻型防弹头盔在制作时与实施例1相比有如下不同之处，在步骤(4)的下料处理过程中，在形成对芳纶机织布成品50后，对芳纶机织布成品5进行第一缺角501的切除，同时对芳纶机织布成品50的第一缺角501处进行第一切缝502的切割；同时对高强高模聚乙烯无纬布成品60进行第二缺角601的切除，同时对高强高模聚乙烯无纬布成品 60的第二缺角601处进行第二切缝602的切割。

在步骤(5)的铺叠处理中，将单层的芳纶机织布成品50叠压制成第一芳纶层201和第二芳纶层202时，第一芳纶层201和第二芳纶层202内的芳纶机织布成品50的圆周轮廓重合，但四层芳纶机织布成品50上的第一缺角501错位设置，且以每层20°累加旋转铺叠，以达到材料预成型均匀，无薄弱点的效果；第一缺角501的设置便于将第一芳纶层201和第二芳纶层202压制定型为头盔盔体10状，且头盔盔体10状的局部不会有过厚的褶皱；同时第一切缝502的设置也便于芳纶机织布成品50的中线处随着头盔盔体10的表面弧度变化，避免局部褶皱不光滑。同时由于错位设置，能增强第一缺角501处的抗冲击能力，让第一缺角501和第二缺角601处的抗冲击能力不受到缺角的影响。

同时将单层的高强高模聚乙烯无纬布成品60制成高强高模聚乙烯无纬布层30时，高强高模聚乙烯无纬布成品层30内的高强高模聚乙烯无纬布成品60的圆周轮廓重合，但27层芳纶机织布成品50上的第二缺角601错位设置，且以每层20°累加旋转铺叠；此处的第二缺角601和第二切缝602与第一缺角501和第一切缝502有相同效果和作用。