一种用于PU安全头盔的软硬泡结合工艺的制作方法

本发明具体涉及一种骑行装备中的安全头盔，尤其是涉及一种用于pu安全头盔的软硬泡结合工艺。

背景技术：

由于自行车、电动自行车具有轻便、环保等优点，深受人们的喜爱，成为人们较好的休闲、代步的工具，为保障骑车安全，使用者往往会使用头盔，以保护使用者头部。传统的骑行头盔多采用eps(聚苯乙烯泡沫)材料生产的，生产成本较高，生产工艺对环境的污染大，且由于材料本身特性的原因，使得用其生产的头盔质量较大，所能承受的冲击力并没有显著提高。随着新材料的不断发展，通过采用pu(聚氨酯)材料进行安全头盔的生产制造，能够在降低生产成本，减少对环境污染的前提下，提高头盔使用者的舒适度，且给头盔使用者提供更加有效的保护性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种通过采用pu材料来替代原本使用的eps材料进行软硬泡结合的工艺，并且采用常温混合的发泡工艺，原料温度控制在30-40℃，不仅降低了生产能耗，还减少了可挥发有害气体的排放，可以有效减小对环境的污染。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

一种用于pu安全头盔的软硬泡结合工艺，其工艺步骤为：

步骤1)硬泡混合物料加工，具体步骤为：

a、将30％的聚酯多元醇、20％的聚醚多元醇、20％的大豆油聚醚多元醇、2.2％的复合催化剂、3％的交联剂和3％的泡沫稳定剂置入搅拌容器内，在60r/min的高速搅拌条件下使得上述材料混合均匀，停止搅拌，制得混合物料，备用；

b、将21.8％的多亚甲基多苯基异氰酸酯加入具体步骤a中的搅拌容器内，然后再次启动搅拌容器以60r/min在高速搅拌条件下持续10s，使得多亚甲基多苯基异氰酸酯与混合物料混合均匀，制得硬泡混合物料，备用；

步骤2)硬泡模具组装，其具体步骤为：将头盔壳体固定在安装座上，然后将硬泡模具安装在头盔壳体上，并合上模具锁，使得硬泡模具与头盔壳体固定牢固，制得硬泡夹层生产模具，备用；

步骤3)硬泡夹层浇注生产，其具体步骤为：将步骤1)中的具体步骤b中经过10s搅拌混合制得的硬泡混合物料立即注入到步骤2)制得的硬泡夹层生产模具中，并控制在30-40℃的条件下进行发泡15分钟，使得硬泡夹层成型，然后打开模具取出硬泡夹层，备用；

步骤4)软泡混合物料加工，具体步骤为：采用硬泡混合物料同等量的多亚甲基多苯基异氰酸酯与混合物料混合后，再次启动搅拌容器以60r/min在高速搅拌条件下持续5s，制得软泡混合物料，备用；

步骤5)软泡模具组装，其具体步骤为：将头盔壳体固定在安装座上，然后将小于硬泡模具的软泡模具安装在头盔壳体上，并合上模具锁，使得软泡模具与头盔壳体固定牢固，制得软泡夹层生产模具，再将步骤4)制得的软泡混合物料立即注入到软泡夹层生产模具中，并控制在40-45℃的条件下进行发泡15分钟，使得软泡夹层成型，然后打开模具，即可取出厚度小于硬泡夹层的软泡夹层；

步骤6)将步骤5)制得的软泡夹层贴合在步骤3)制得的硬泡夹层的内部，即可组合成用于pu安全头盔的软硬泡。

进一步的，所述步骤1)中具体步骤a的复合催化剂为0.5％的胺类催化剂33lv、0.2％的胺类催化剂a-1、1.2％的h2o、0.3％的胺类催化剂pc-41的混合物。

进一步的，所述步骤1)中具体步骤a的交联剂选自三乙醇胺。

进一步的，所述步骤1)中具体步骤a的泡沫稳定剂选自泡沫稳定剂ak8860。

本发明的有益效果是：将材料在高速搅拌条件下混合，制得均匀的硬泡混合物料，最后浇注在预制备的硬泡夹层生产模具内经过发泡得到成型的硬泡夹层，再与通过同样材料和同样方式制得的软泡夹层组合成完整的pu安全头盔用夹层，在经过后续加工成pu安全头盔后能够提高壳体20％的冲击载荷，并能够将头盔壳体的重量降低20％，此外硬泡夹层的塑性变形量提高20％，进而提升头盔吸收能量的能力，在事故发生时可降低使用者的头部受伤害程度，再者，所述硬泡夹层的制作方法是采用常温混合的发泡工艺，原料温度控制在30-40℃，不仅降低了生产能耗，还减少了可挥发有害气体的排放，可以有效减小对环境的污染。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体产品图，对本发明进行进一步详细说明。

图1为本发明工艺制得的pu安全头盔用硬泡夹层的正视图；

图2为本发明中硬泡和软泡结合的俯视图；

图3为三轴撞击实验的第一曲线图；

图4为三轴撞击实验的第二曲线图；

图5为三轴撞击实验的第三曲线图；

图6为三轴撞击实验的第四曲线图；

图7为三轴撞击实验的第五曲线图；

图8为三轴撞击实验的第六曲线图；

图9为三轴撞击实验的第七曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种用于pu安全头盔的软硬泡结合工艺，其工艺步骤为：

步骤1)硬泡混合物料加工，具体步骤为：

a、将30％的聚酯多元醇、20％的聚醚多元醇、20％的大豆油聚醚多元醇、2.2％的复合催化剂、3％的交联剂和3％的泡沫稳定剂置入搅拌容器内，在60r/min的高速搅拌条件下使得上述材料混合均匀，停止搅拌，制得混合物料，备用；

b、将21.8％的多亚甲基多苯基异氰酸酯加入具体步骤a中的搅拌容器内，然后再次启动搅拌容器以60r/min在高速搅拌条件下持续10s，使得多亚甲基多苯基异氰酸酯与混合物料混合均匀，制得硬泡混合物料，备用；

步骤2)硬泡模具组装，其具体步骤为：将头盔壳体固定在安装座上，然后将硬泡模具安装在头盔壳体上，并合上模具锁，使得硬泡模具与头盔壳体固定牢固，制得硬泡夹层生产模具，备用；

步骤3)硬泡夹层浇注生产，其具体步骤为：将步骤1)中的具体步骤b中经过10s搅拌混合制得的硬泡混合物料立即注入到步骤2)制得的硬泡夹层生产模具中，并控制在30-40℃的条件下进行发泡15分钟，使得硬泡夹层成型，然后打开模具取出硬泡夹层，备用；

步骤4)软泡混合物料加工，具体步骤为：采用硬泡混合物料同等量的多亚甲基多苯基异氰酸酯与混合物料混合后，再次启动搅拌容器以60r/min在高速搅拌条件下持续5s，制得软泡混合物料，备用；

步骤5)软泡模具组装，其具体步骤为：将头盔壳体固定在安装座上，然后将小于硬泡模具的软泡模具安装在头盔壳体上，并合上模具锁，使得软泡模具与头盔壳体固定牢固，制得软泡夹层生产模具，再将步骤4)制得的软泡混合物料立即注入到软泡夹层生产模具中，并控制在40-45℃的条件下进行发泡15分钟，使得软泡夹层成型，然后打开模具，即可取出厚度小于硬泡夹层的软泡夹层；

步骤6)将步骤5)制得的软泡夹层贴合在步骤3)制得的硬泡夹层的内部，即可组合成用于pu安全头盔的软硬泡。

在本实施例中，所述步骤1中的30％聚酯多元醇为15％的聚酯多元醇ra-55和15％的聚酯多元醇400a的混合物。

在本实施例中，所述步骤1中的聚醚多元醇选自聚醚多元醇450bc。

在本实施例中，所述步骤1中的大豆油聚醚多元醇选自大豆油聚醚多元醇4110a。

在本实施例中，所述步骤1中的复合催化剂为0.5％的胺类催化剂33lv、0.2％的胺类催化剂a-1、1.2％的h2o、0.3％的胺类催化剂pc-41的混合物。

在本实施例中，所述步骤1中的交联剂选自三乙醇胺。

在本实施例中，所述步骤1中的泡沫稳定剂选自泡沫稳定剂ak8860。

实施例2

该实施例2与实施例1的区别在于通过调整配方的量进行生产，并可以根据需求，结合不同形状的头盔壳体进行制成不同形状的、用于pu安全头盔的软硬泡，配合软泡用于提高穿戴的舒适性，以及安全性能，例如施工工地用的安全头盔、矿洞用的安全头盔。

结合图1-2，本发明制得的用于pu安全头盔的软硬泡具有以下特点：

1.结合软泡和头盔壳体组成安全头盔，用于佩戴在骑行者的头上，在发生事故时减小骑行者的头部伤害风险，以达到保护其头部的作用。其在安全头盔作为缓冲层，能够缓冲20％的冲击载荷，并且能够承受20％的冲击塑性变形量，并且与常规的头盔相比，其重量更低，不会对头部造成负担；

2.通过本申请工艺制成的用于pu安全头盔的软硬泡还包括具有减少风阻和增加透气性的透气孔；

实验例

根据安全头盔ce认证标准的en1078要求，以通过软硬泡夹层制成自行车运动头盔为例，分别对比通过普通材料以及普通的成型工艺与本申请实施例1中的新材料结合新工艺进行对比，分别通过曲线图和表格分析。

普通材料制成型号为0329ks09，l尺寸的黑色运动头盔，并通过在温度为20℃、湿度为50％的实验室内进行实验，采用最大峰值g的授权为250g，授权的最大峰值m/s2：2452m/s2，落体总成为5.706公斤的滤波器进行实验，结合三轴撞击实验的曲线图3-5，得出以下对应的数据：

对应该附图3的数据表1

对应附图4的数据表2

对应附图5的数据表3

新材料制成型号为0813ks09，l尺寸的黑色运动头盔，并通过在温度为20℃、湿度为50％的实验室内进行实验，采用最大峰值g的授权为250g，授权的最大峰值m/s2：2452m/s2，落体总成为5.706公斤的滤波器进行实验，结合三轴撞击实验的曲线图6-9，得出以下对应的数据：

对应附图6的数据表1

对应附图7的数据表2

对应附图8的数据表3

对应附图9的数据表4

综合普通材料以及新材料制成的运动头盔的曲线图以及数据，得出本申请采用新材料在新的加工工艺制成的硬软泡的数据比普通材料在原有的加工工艺制成的硬软泡的数据更加稳定。

本发明的有益效果是：将材料在高速搅拌条件下混合，制得均匀的硬泡混合物料，最后浇注在预制备的硬泡夹层生产模具内经过发泡得到成型的硬泡夹层，再与通过同样材料和同样方式制得的软泡夹层组合成完整的pu安全头盔用夹层，在经过后续加工成pu安全头盔后能够提高壳体20％的冲击载荷，并能够将头盔壳体的重量降低20％，此外硬泡夹层的塑性变形量提高20％，进而提升头盔吸收能量的能力，在事故发生时可降低使用者的头部受伤害程度，再者，所述硬泡夹层的制作方法是采用常温混合的发泡工艺，原料温度控制在30-40℃，不仅降低了生产能耗，还减少了可挥发有害气体的排放，可以有效减小对环境的污染。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。