一種防彈頭盔及其製備方法與流程
2023-07-23 03:05:11
技術領域：
本發明涉及防彈
技術領域：
，具體涉及一種防彈頭盔及其製備方法。
背景技術：
：當前，傳統防彈頭盔往往採用如下生產工藝製備：1、首先將聚乙烯(PE)或芳綸無緯布按照設定形狀裁剪，其中大多採用花瓣形和風葉輪形(見圖1)；2、然後將裁片層疊，在每層裁片之間錯開一定的角度放置；3、將最後鋪設成的防彈頭盔坯料(見圖2)採用模具熱壓成型。但是，這種傳統的纖維無緯布剪裁與鋪設在一定程度上破壞了單向片材的整體性、連續性和正交結構，從而影響衝擊波擴散速度，降低了防彈頭盔的防彈性能。另一方面，傳統的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維無緯布一般是將UHMWPE纖維按照單向排列嵌入到熱塑性樹脂基體中而製成的，即：將多根UHMWPE纖維經過均勻、平行、挺直等整經工藝沿一個方向排列整齊，用熱塑性樹脂粘結各纖維製得單向布，將多層單向布按0度或90度依次交叉鋪放至少二層，用熱塑性樹脂粘結各層單向布熱壓製得無緯布。這種UHMWPE纖維製備單向布、單向布製備無緯布和無緯布壓製成防彈頭盔過程中都使用了熱塑性樹脂，而防彈頭盔中大量熱塑性樹脂的存在會導致當子彈射入UHMWPE防彈頭盔時，中彈部位的損傷會迅速擴展，UHMWPE無緯布層之間會出現大面積分層和明顯開裂，子彈衝擊造成的頭盔內鼓包高度較大。由UHMWPE纖維製備單向布的過程中，把膠和UHMWPE纖維粘合的工藝複雜，降低了單向布的生產效率。而且每根UHMWPE為絲狀結構，每根UHMWPE纖維均為獨立個體，故各纖維的整經工藝複雜，生產成本高，且在整經、塗膠等工藝過程中易造成斷絲、扭曲、纏繞打結、排列不均勻等缺陷，這些缺陷都將阻礙無緯布對外力進行有效的能量傳遞，進而降低無緯布的強度、防彈等性能。因此，研究在不破壞無緯布整體性、連續性和正交性的前提下製備的頭盔將十分有意義，預期能夠大幅度提高頭盔的防彈性能。另一方面，在保持相當防彈性能的前提下使防彈頭盔輕質化，也是防彈頭盔領域追求的一個目標。技術實現要素：本發明一方面提供了一種防彈頭盔，該頭盔的盔殼可以由多層無緯布的圓形片材壓製成型，並且盔殼內部可以包括由所述無緯布圓形片材一體成型的加強筋，其中所述無緯布的材質可以選自超高分子量聚乙烯纖維、超高分子量聚乙烯薄膜、芳綸纖維或其組合。在一個實施方案中，所述加強筋可以以凸起條的形態分布在盔殼內表面，並且以頭盔頂部為圓心，呈射線延伸到頭盔邊緣(簡稱「射線加強筋」)。在一個任選的實施方案中，所述加強筋還可以包括至少一個圓環形加強筋，以將頭盔的射線加強筋連成整體。可選地，在盔殼包括圓環形加強筋的情況下，所述加強筋還可以包括從圓環形加強筋呈射線延伸到頭盔邊緣的輔助加強筋。在另一實施方案中，所述加強筋的寬度可以為1mm-20mm，高度可以為1mm-10mm。在一個實施方案中，如果無緯布的材質是超高分子量聚乙烯薄膜，無緯布的面密度可以為60-120g/m2；如果無緯布的材質是超高分子量聚乙烯纖維，無緯布的面密度可以為120-160g/m2；如果無緯布的材質是芳綸纖維，無緯布的面密度可以為160-200g/m2。在又一實施方案中，如果無緯布材質是超高分子量聚乙烯纖維，所述盔殼可以由60-70層無緯布的圓形片材壓製成型，優選頭盔的面密度可以為6.0-9.0Kg/m2；如果無緯布材質是超高分子量聚乙烯薄膜，所述盔殼可以由50-90層無緯布的圓形片材壓製成型，優選頭盔的面密度可以為4.0-8.0Kg/m2；如果無緯布材質是芳綸纖維，所述盔殼可以由50-60層無緯布的圓形片材壓製成型，優選頭盔的面密度可以為7.0-10.0Kg/m2。在又一實施方案中，超高分子量聚乙烯薄膜的斷裂強度可以大於27g/D，拉伸模量可以大於1600g/D，斷裂伸長率可以小於2.5％；超高分子量聚乙烯纖維的斷裂強度可以大於37g/D，拉伸模量可以大於1200g/D，斷裂伸長率可以小於4.0％；芳綸纖維的斷裂強度可以大於26g/D，拉伸模量可以大於1200g/D，斷裂伸長率可以小於2.5％。在一個實施方案中，所述無緯布的材質可以是超高分子量聚乙烯薄膜，並且所述無緯布可以由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜層疊鋪放，並以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到；優選地，可以將這些超高分子量聚乙烯薄膜以非零角度層疊鋪放。在一優選的實施方案中，所述無緯布可以由4片超高分子量聚乙烯薄膜按十字交叉，例如雙橫雙縱地層疊鋪放並以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到。在另一實施方案中，所述防彈頭盔還可以包括聚碳酸酯加強內襯板。在一任選的實施方案中，聚碳酸酯加強內襯板可以通過在其製備過程中留有的與頭盔內部加強筋尺寸相對應的凹槽而直接嵌入頭盔中。本發明還提供了一種防彈頭盔的製備方法，其可以包括如下步驟：(1)裁片：將無緯布裁成圓形片材併疊層，其中所述無緯布的材質可以選自超高分子量聚乙烯纖維、超高分子量聚乙烯薄膜、芳綸纖維或其組合；(2)頭盔坯料製備：將步驟(1)得到的無緯布圓形片材疊層在模具中冷壓，得到頭盔坯料；(3)預成型件製備：將頭盔坯料放置於預成型模具中，逐步使頭盔坯料成型，並逐步修剪坯料外沿多餘的材料；(4)成型件製備：將步驟(3)得到的預成型件放入成型模具中，使預成型件頭盔定型，冷卻後取出，製得頭盔半成品；以及(5)將頭盔半成品經修邊、噴漆、懸掛等工藝，製得成品頭盔；其中步驟(2)和(3)中所用的母模具呈花瓣形，公模具的外表面和母模具的內表面都光滑，並且除了步驟(3)所用的模具尺寸是步驟(2)所用的模具尺寸的70％-90％之外，這二個步驟所用的模具相同；步驟(4)中所用的公模具外表面分布有開槽，母模具的內表面光滑。在一個實施方案中，如果無緯布的材質是超高分子量聚乙烯薄膜，無緯布的面密度可以為60-120g/m2；如果無緯布的材質是超高分子量聚乙烯纖維，無緯布的面密度可以為120-160g/m2；如果無緯布的材質是芳綸纖維，無緯布的面密度可以為160-200g/m2。在又一實施方案中，如果無緯布材質是超高分子量聚乙烯纖維，所述盔殼可以由60-70層無緯布的圓形片材壓製成型，優選頭盔的面密度可以為6.0-9.0Kg/m2；如果無緯布材質是超高分子量聚乙烯薄膜，所述盔殼可以由50-90層無緯布的圓形片材壓製成型，優選頭盔的面密度可以為4.0-8.0Kg/m2；如果無緯布材質是芳綸纖維，所述盔殼可以由50-60層無緯布的圓形片材壓製成型，優選頭盔的面密度可以為7.0-10.0Kg/m2。在又一實施方案中，超高分子量聚乙烯薄膜的斷裂強度可以大於27g/D，拉伸模量可以大於1600g/D，斷裂伸長率可以小於2.5％；超高分子量聚乙烯纖維的斷裂強度可以大於37g/D，拉伸模量可以大於1200g/D，斷裂伸長率可以小於4.0％；芳綸纖維的斷裂強度可以大於26g/D，拉伸模量可以大於1200g/D，斷裂伸長率可以小於2.5％。在一個實施方案中，所述無緯布的材質可以是超高分子量聚乙烯薄膜，並且所述無緯布可以由2片以上超高分子量聚乙烯薄膜層疊鋪放，並以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到。在一優選的實施方案中，所述無緯布可以由4片超高分子量聚乙烯薄膜按十字交叉，例如雙橫雙縱地層疊鋪放並以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到。附圖說明圖1是現有技術的防彈頭盔製備方法中無緯布裁片的風葉輪形狀的示意圖，從左到右依次是0o、15o、30o、45o的風葉輪結構。圖2是現有技術的防彈頭盔製備方法中頭盔坯料示意圖。圖3是根據本發明一個實施方案的UHMWPE無緯布圓形片材的示意圖。圖4是根據本發明實施例的頭盔坯料製備和預成型件製備工藝步驟所用的公模具和母模具的示意圖(左：公模具左視圖；右：母模具主視圖)。圖5是根據本發明實施例的成型件製備工藝步驟所用的公模具和母模具的示意圖(左：公模具；右：母模具)。具體實施方式本發明中防彈頭盔的盔殼可以由多層無緯布圓形片材壓製成型，並且盔殼內部可以包括由所述無緯布圓形片材一體成型的加強筋，其中所述無緯布的材質可以選自UHMWPE纖維、UHMWPE薄膜或芳綸纖維等。如本文所用，「圓形片材」或「圓片」指呈圓形的片材，其整體表面不包括任何破壞其圓面完整性的痕跡，如剪裁出的豁口等。這種將無緯布直接裁剪成圓片，不僅簡化了傳統防彈頭盔製備中需要將無緯布裁剪成花瓣形或風葉輪形的繁瑣操作，更關鍵的是有效保證了無緯布材質的整體性和連續性。而後一點對於防彈頭盔非常重要，因為當子彈以非常高的衝量射入防彈頭盔時，頭盔內的不連續點都會導致中彈部位的損傷不能迅速擴展到四周，從而有可能穿透頭盔而帶來生命危險。現有技術為了儘量減少風葉輪形或花瓣形無緯布的這些不連續點，往往需要將每層裁片之間錯開一定角度進行疊層，但這種疊層方式不僅非常繁瑣，而且只是一定程度上減小了不連續點的不利影響。本發明通過對無緯布圓片疊層直接壓製成型，根本性地解決了這一困擾防彈技術人員多年的難題。在一個優選的實施方案中，本發明中無緯布的材質可以是UHMWPE薄膜，並且所述無緯布可以由2片以上UHMWPE薄膜層疊鋪放，並以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到；優選地，可以將這些聚乙烯薄膜以非角度層疊鋪放。如
背景技術：
部分所述，這種直接使用UHMWPE薄膜得到的無緯布而不是使用由UHMWPE纖維與熱塑性樹脂製得的單向布得到的無緯布更有效地保證了UHMWPE材質的整體性和連續性，並且避免了因存在熱塑性樹脂而影響成品防彈頭盔的防彈性能的問題。但是，本發明的防彈頭盔當然可以選擇UHMWPE纖維、芳綸纖維、甚至是UHMWPE纖維、UHMWPE薄膜和芳綸纖維中一項或多項的任意組合的無緯布來製備，因為本發明將無緯布裁成圓片並且無緯布圓片一體形成頭盔內的加強筋的方案，已經有效保證了無緯布材質的整體性、連續性和正交性，從而確保了頭盔的防彈性能。在一個實施方案中，UHMWPE薄膜的斷裂強度可以大於27g/D，拉伸模量可以大於1600g/D，斷裂伸長率可以小於2.5％。在一個實施方案中，UHMWPE纖維的斷裂強度可以大於37g/D，拉伸模量可以大於1200g/D，斷裂伸長率可以小於4.0％。在一個實施方案中，芳綸纖維的斷裂強度可以大於26g/D，拉伸模量可以大於1200g/D，斷裂伸長率可以小於2.5％。本發明所用UHMWPE薄膜的面密度可以為60-120g/m2，UHMWPE纖維的面密度可以為120-160g/m2，芳綸纖維的面密度可以為160-200g/m2。這類高強度高模量的輕質材料使得由此製備的防彈頭盔在保持防彈能力的前提下，重量大大減輕。本發明人研究發現：根據應力波傳播機理，應力波在彎度小的纖維中相對於在彎度大的纖維中傳播快，而應力波傳遞越快，單位時間內傳遞能量越多，吸能效果越好，因此正交結構的單向布防彈性能較好。在本發明的一個優選實施方案中，UHMWPE薄膜無緯布可以由4片UHMWPE薄膜按十字交叉，例如雙橫雙縱地層疊鋪放並以膠接、熱壓或綁定紗等連接方式得到。這種單向布的正交結構能夠最大程度地保證防彈效果。本發明所用的這種4層複合膜的面密度可以為60-120g/m2。至於膠接、熱壓或綁定紗等連接方式，這是本領域的常規連接方式，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇。本發明的防彈頭盔盔殼可以由多層無緯布的圓形片材壓製成型。即用裁刀將無緯布直接裁成圓形片材，例如，如圖3所示直徑550mm的圓片，再將圓片直接進行疊層，壓製成型。將無緯布直接裁成圓形片材並直接疊層，不僅避免了現有技術中裁成風葉輪形或花瓣形等複雜形狀以及需要將每層裁片錯開一定角度放置的繁瑣操作，更重要的是沒有破壞無緯布的整體性、連續性以及正交結構，從而不會影響衝擊波的擴散速度，有效保證了頭盔的防彈性能。在本發明的一個實施方案中，無緯布的材質可以是UHMWPE薄膜，此材質的防彈頭盔的面密度可以為4.0-8.0Kg/m2，優選6.0Kg/m2。參考該面密度並考慮最終的防彈性能(例如1.1g模擬破片V50值)，可以將50-90層UHMWPE薄膜無緯布圓形片材壓製成型。具體而言，根據GA293-2012標準，頭盔的表面積是一定的：中號裸盔的表面積為0.125m2，此時頭盔重量大概750g；大號裸盔的表面積為0.13m2，此時頭盔重量大概780g。根據國標，既然頭盔的表面積一定，因此頭盔的面密度當然是越小越好，這樣頭盔的重量能比較輕。但是，為了保證防彈性能和頭盔應具有一定剛性，頭盔也必須具有一定重量。本發明在使用UHMWPE薄膜無緯布製備頭盔中，通過將面密度控制在4.0-8.0Kg/m2之間，在保證防彈性能的前提下，成功使得頭盔儘量輕質化。例如，大號頭盔的重量才約780g，中號頭盔的重量才約750g，而1.1g模擬破片V50值均可達到650m/s。根據本發明的另一實施方案，無緯布的材質可以是UHMWPE纖維，此材質的防彈頭盔的面密度可以為6.0-9.0Kg/m2，優選8.0Kg/m2，同樣參考該面密度並考慮最終的防彈性能，可以將60-70層UHMWPE纖維無緯布圓形片材壓製成型。在另一實施方案中，無緯布的材質可以是芳綸纖維，此材質的防彈頭盔的面密度可以為7.0-10.0Kg/m2，優選8.5Kg/m2，同樣參考該面密度並考慮最終的防彈性能，可以將50-60層芳綸纖維無緯布圓形片材壓製成型。但是，當無緯布不裁切成風葉輪或者花瓣形時，由於球面積最小，因此不可避免地會產生更多褶皺。為此，本發明通過開發設計頭盔製備新工藝，使這些褶皺在頭盔內部自然形成加強筋(即這些加強筋是由無緯布圓形片材一體成型的)；這不僅有效解決了褶皺問題，而且所述加強筋能夠起到龍骨的作用，對於提高頭盔剛性非常有利。根據本發明的一個實施方案，加強筋可以以凸起條的形態分布在盔殼內表面，並且以頭盔頂部為圓心，呈射線延伸到頭盔邊緣(簡稱「射線加強筋」)。加強筋是頭盔模製過程中擠壓成的稜；當將頭盔倒置(即頭盔內部朝上)，從帽簷平面看，這些凸起條呈現山丘似的梯形，緊挨頭盔的地方稍稍寬些，往上就稍窄些，像一個「凸」字。任選地，加強筋還可以包括至少一個圓環形加強筋，以將頭盔的射線加強筋連成整體。在盔殼包括圓環形加強筋的情況下，所述加強筋還可以包括從圓環形加強筋呈射線延伸到頭盔邊緣的輔助加強筋。加強筋的寬度可以為1mm-20mm，高度可以為1mm-10mm。根據本發明的一個實施方案，頭盔盔殼可以包括4-16根射線加強筋、1-5根圓環形加強筋和4-16根輔助加強筋，這可以根據加強筋的寬度以及頭盔強度來具體調整。在一個優選的實施方案中，盔殼可以包括8根射線加強筋、1根圓環形加強筋和8根輔助加強筋。為了使無緯布圓形片材產生的褶皺一體形成加強筋，本發明可以通過處理無緯布圓形片材疊層的3個特定工藝步驟來實現：I.頭盔坯料製備：將無緯布圓形片材疊層在模具中冷壓，得到頭盔坯料；II.預成型件製備：將頭盔坯料放置於預成型模具中，逐步使頭盔坯料成型，並逐步修剪坯料外沿多餘的材料；III.成型件製備：將預成型件放入成型模具中，使預成型件頭盔定型，冷卻後取出，製得頭盔半成品；其中步驟I和II中所用的母模具呈花瓣形，公模具的外表面和母模具的內表面均光滑，並且除了步驟II所用的模具尺寸是步驟I所用的模具尺寸的70％-90％之外，這二個步驟所用的模具相同；步驟III中所用的公模具外表面分布有開槽，母模具的內表面光滑。具體而言，步驟II所用的預成型公模具比步驟I所用的坯料公模具的尺寸可以小60-80mm，預成型母模具尺寸比坯料母模具尺寸可以小30-50mm，預成型公模具的高度比坯料公模具高度可以少50-65mm。根據本發明的一個實施方案，在步驟I中，將無緯布圓形片材疊層於常溫和1-10MPa的壓力下在呈花瓣形的母模具(可參考圖4，其中示出了本申請實施例中所用的公模具和母模具)中冷壓5-60秒，得到頭盔坯料。圖4中所示的母模具有6個花瓣開口，但這只是示例性的，本領域技術人員可以根據具體需要調整花瓣開口數。根據本發明的一個實施方案，在步驟II中，將頭盔坯料放置於預成型模具(形狀同樣可參考圖4)中，在60-120℃的溫度和1MPa-15MPa的壓力下逐步使頭盔坯料成型1-30分鐘，並逐步修剪坯料外沿多餘的材料。其中「逐步」表示該步驟的溫度和壓力一般是逐步增加的，例如溫度可以以線性方式升溫，而壓力可以採用階梯式加壓(比如從常壓加壓到1MPa，可以採用0.1-0.2-0.3……0.9-1.0MPa的逐步加壓方式)。當然，壓力也可以直接一步加壓到位。根據本發明的一個實施方案，在步驟III中，將步驟II得到的預成型件放入成型模具(可參考圖5，其中示出了本申請實施例中所用的公模具和母模具)中，在110-150℃的溫度和10MPa-30MPa的壓力下使預成型件頭盔定型5-60分鐘，並在10-40℃的溫度和10MPa-30MPa的壓力下冷壓成型1-30分鐘後取出，製得頭盔頂部到下邊緣圓弧過渡、頭盔兩側耳朵處圓弧過渡和頭盔前後下邊緣有一定高度梯度的頭盔半成品。任選地，上述步驟I、II和III的溫度變化過程可以都以線性方式進行，而壓力變化過程可以一次進行或以階梯狀進行。總之，通過上述步驟I、II和III，尤其是步驟I和II中採用花瓣形母模具製備頭盔坯料和預成型件，步驟III中採用外表面帶有開槽的公模具和內表面光滑的母模具，並且步驟II中儘量逐步升溫和加壓，這些措施集中保證了圓形片材容易起的褶皺轉而成為一體形成在頭盔內部的加強筋。具體而言，步驟I和II使用的花瓣形母模具能夠使得圓片所起的部分褶皺儘量被擠壓到花瓣邊緣，從而被方便地剪切除掉。步驟I、II和III的三步壓制工藝，能有效避免UHMWPE熱塑性樹脂受熱後因流動而發生形變或位移。事實上，現有技術一般採取先熱壓後冷壓的一步壓制工藝，但由於頭盔的母模具大體是球形，壓制過程中頭盔頂部受力顯然大於頭盔周邊，因此一步壓製成型的頭盔周邊往往緻密程度不夠，防彈效果降低。本發明的三步壓制工藝則有效地解決了現有技術的這一弊端。對於步驟III中所用的公模具，根據本發明的一個實施方案，其外表面分布有以頂部為圓心，呈射線延伸到邊緣的長方形開槽(「射線開槽」)。任選地，公模具外表面還可以分布有至少一個圓環形開槽，以將射線開槽連成整體。在公模具包括圓環形開槽的情況下，其外表面還可以分布有從圓環形開槽呈射線延伸到邊緣的輔助長方形開槽。開槽的寬度可以為1mm-20mm，深度可以為1mm-10mm。根據本發明的一個實施方案，公模具外表面可以分布有4-16個射線開槽、1-5個圓環形開槽和4-16個輔助開槽，這可以根據開槽的寬度以及所需的頭盔強度來具體調整。在一個優選的實施方案中，公模具外表面可以分布有8個射線開槽、1個圓環形開槽和8個輔助開槽。根據本發明，在一個實施方案中，防彈頭盔還可以包括聚碳酸酯加強內襯板。在一個優選的實施方案中，聚碳酸酯加強內襯板可以通過在其製備過程中留有的與頭盔內部加強筋尺寸相對應的凹槽而直接嵌入頭盔中。本發明還提供了一種防彈頭盔的製備方法，其可以包括如下步驟：(1)裁片：將無緯布裁成圓形片材併疊層，其中所述無緯布的材質可以選自UHMWPE纖維、UHMWPE薄膜、芳綸纖維或其組合等；(2)頭盔坯料製備：將步驟(1)得到的無緯布圓形片材疊層在模具中冷壓，得到頭盔坯料；(3)預成型件製備：將頭盔坯料放置於預成型模具中，逐步使頭盔坯料成型，並逐步修剪坯料外沿多餘的材料；(4)成型件製備：將步驟(3)得到的預成型件放入成型模具中，使預成型件頭盔定型，冷卻後取出，製得頭盔半成品；以及(5)將頭盔半成品經修邊、噴漆、懸掛等工藝，製得成品頭盔；其中步驟(2)和(3)中所用的母模具呈花瓣形，公模具的外表面和母模具的內表面均光滑，並且除了步驟(3)所用的模具尺寸是步驟(2)所用的模具尺寸的70％-90％之外，這二個步驟所用的模具相同；步驟(4)中所用的公模具外表面分布有開槽，母模具的內表面光滑。可以看到，步驟(2)、(3)和(4)實際分別對應於前述步驟I、II和III，因此以上針對步驟I、II和III的描述分別適用於步驟(2)、(3)和(4)。為更好地理解本發明，下面通過實施例並結合相應附圖對本發明作進一步說明，但這些實施例絕不構成對本發明的限制。實施例一按照如下步驟，使用UHMWPE薄膜製備中號的防彈頭盔：(1)裁片：首先將4片UHMWPE薄膜以縱橫交錯(即0°/90°角)的方式交疊，並對至少一個單層的下表面塗覆聚氨酯乳液膠合劑，由此製成無緯布。該UHMWPE薄膜的斷裂強度約為30g/D，拉伸模量約為1700g/D，斷裂伸長率約為2.2％，所得無緯布的面密度約為100g/m2。將上述UHMWPE無緯布裁成直徑為550mm的圓片，並將60個這樣的圓片直接疊層。(2)頭盔坯料製備：將步驟(1)得到的UHMWPE無緯布圓片疊層在室溫20℃置於如圖4所示的花瓣形母模具中，將壓力一次升高到約4MPa，並在此壓力下用公模具對圓片疊層進行15秒的冷壓，得到頭盔坯料。(3)預成型件製備：將頭盔坯料置於預成型模具(形狀如圖4所示，尺寸為坯料模具的80％)中，通過溫控系統將溫度線性升高到80℃和壓力一次增加到11MPa下逐步使頭盔坯料成型8分鐘，並在此過程中逐步修剪坯料外沿多餘的材料，製得預成型件。(4)成型件製備：將步驟(3)得到的預成型件放入成型模具(如圖5所示)中，通過溫控系統將溫度線性升高到130℃和將壓力一次加壓到23MPa下使預成型件頭盔定型20分鐘，之後使溫度降低到20℃，並繼續在23MPa的壓力下冷壓成型10分鐘後取出，由此得到頭盔頂部到下邊緣圓弧過渡、頭盔兩側耳朵處圓弧過渡和頭盔前後下邊緣有一定高度梯度的頭盔半成品。(5)將頭盔半成品經修邊、噴漆、懸掛等工藝，製得成品頭盔。由此製得的頭盔裸重約750g，面密度約為6.0Kg/m2，並且1.1g模擬破片V50測試值為650m/s。實施例二按照如下步驟，使用UHMWPE薄膜製備大號的防彈頭盔：(1)裁片：首先將4片UHMWPE薄膜以縱橫交錯(即0°/90°角)的方式交疊，並對至少一個單層的下表面塗覆KratonD1161膠合劑，由此製成無緯布。該UHMWPE薄膜的斷裂強度約為27g/D，拉伸模量約為1600g/D，斷裂伸長率約為2.3％，所得無緯布的面密度約為80g/m2。將上述UHMWPE無緯布裁成直徑為550mm的圓片，並將87個這樣的圓片直接疊層。(2)頭盔坯料製備：將步驟(1)得到的UHMWPE無緯布圓片疊層在室溫20℃置於如圖4所示的花瓣形母模具中，將壓力一次升高到約10MPa，並在此壓力下用公模具對圓片疊層進行15秒的冷壓，得到頭盔坯料。(3)預成型件製備：將頭盔坯料置於預成型模具(形狀如圖4所示，尺寸為坯料模具的80％)中，通過溫控系統將溫度線性升高到110℃，並在將壓力以階梯方式(即在2分鐘內從常壓加壓到3MPa，從第3分鐘到第6分鐘從3MPa加壓到6MPa，從第7分鐘到第8分鐘從6MPa加壓到7MPa)增加到7MPa的過程中逐步使頭盔坯料成型8分鐘，並在此過程中逐步修剪坯料外沿多餘的材料，製得預成型件。(4)成型件製備：將步驟(3)得到的預成型件放入成型模具(如圖5所示)中，通過溫控系統將溫度線性升高到125℃和將壓力一次加壓到20MPa下使預成型件頭盔定型40分鐘，之後使溫度降低到16℃和壓力降低到18MPa的壓力下冷壓成型20分鐘後取出，由此得到頭盔頂部到下邊緣圓弧過渡、頭盔兩側耳朵處圓弧過渡和頭盔前後下邊緣有一定高度梯度的頭盔半成品。由此製得的頭盔裸重約845g，面密度約為6.5Kg/m2，並且1.1g模擬破片V50測試值為650m/s。下表列出了本發明的頭盔與現有技術頭盔的性能比較。可以看到，本發明的頭盔在顯著減輕重量的同時，仍然實現了更高的防彈效果。型號裸盔重量面密度V50值新型中號頭盔750g6.0Kg/m2650m/s新型大號頭盔780g6.0Kg/m2650m/s傳統中號頭盔1150g9.2Kg/m2630m/s傳統大號頭盔1200g9.2Kg/m2630m/s當前第1頁1 2 3