多材料防护头盔的制作方法

本发明涉及一种多材料防护头盔以及制造这种头盔的方法。

背景技术：

防护头盔必须既轻巧又紧凑，以保证使用者的舒适性。它们还必须适于吸收冲击和保护用户。几种类型的材料可用于制造满足这些要求的头盔，特别是发泡聚苯乙烯和发泡聚丙烯。

申请人以商标销售的头盔包括由发泡聚苯乙烯制成的冠部。由于这种材料是脆弱的，冠部有利地被保护壳覆盖以保证良好的冲击吸收，而且还防止划伤。这导致这种头盔相对较重，虽然它是紧凑的。

由申请人以商标销售的头盔具有由膨胀聚丙烯制成的整体结构。这种防护头盔是市场上最轻的头盔之一，但呈现出体积庞大的缺点。膨胀聚丙烯事实上吸收冲击不如膨胀聚苯乙烯好，这意味着冠部因此必须具有更大的厚度以实现相同的冲击吸收水平。另一方面，膨胀聚丙烯稍微柔软，因此比膨胀聚苯乙烯更不易碎，并且这种头盔的冠部因此不必由保护外壳覆盖以防止破损和划伤。

头盔的紧凑性及其重量是影响使用者选择的标准，因此需要提供一种具有这些特征同时保证良好的冲击吸收的头盔。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种轻质且紧凑的防护头盔，同时在碰撞的情况下正确地保护使用者。

为此目的，防护头盔包括：

冠部，包括：

由膨胀聚丙烯制成的在其顶部部分上限定了通孔的主要部分，

填充所述通孔的冲击吸收部分，

热成型外壳，其固定到主要部分的顶部部分并完全覆盖通孔，

冲击吸收部分与主要部分机械连接，并与外壳化学结合，使得主要部分、冲击吸收部分和外壳牢固地结合在一起。

根据本发明的一个特征，外壳可以有利地由防刺穿材料制成。后者可以例如选自聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚乙烯、玻璃纤维、碳纤维或聚(对苯二甲酰对苯二胺)纤维。

就其本身而言，冲击吸收部分可以由发泡聚苯乙烯制成。

根据一个实施例，通孔的内壁可以是倾斜的(bevelled)，使得通孔在冠部的外表面上的横截面小于在内表面上的横截面。在这种情况下，外壳可以有利地大于通孔的外横截面，以便防止冲击吸收部分朝向防护头盔的内部移动。

根据替代实施例，通孔的内壁可以被倒角。

本发明还涉及用于制造具有上述特征的防护头盔的方法。

该方法包括以下步骤：

·提供在其顶部部分上包括通孔的主要部分，

·提供完全覆盖主要部分的通孔的外壳，

·将外壳放置在通孔上，以完全覆盖通孔，

·用设计成形成冲击吸收部分的材料填充所述通孔，使得所述材料与所述通孔的内壁和所述外壳接触，以形成与所述主要部分的机械连接和与外壳的化学结合。

根据该方法的特定实施例，可以通过注射执行孔填充步骤。还可以添加在外壳的内表面上沉积胶的附加步骤，以便将外壳粘附到主要部分上和冲击吸收部分上。

附图说明

通过仅为非限制性示例目的给出并且在附图中表示的本发明的具体实施例的以下描述，其它优点和特征将变得更加清楚，其中：

-图1以示意性方式示出了根据第一实施例的防护头盔的概况，

-图2和图3呈现了根据两个可能的替代实施例的防护头盔的横截面图。

具体实施方式

希望实现既轻质又紧凑的头盔的技术人员可以使用申请人销售的和头盔，并试图修改其结构。

为了使头盔更加紧凑，首先，简单地，用于形成冠部的材料的量需要被限制。然而这对冲击吸收能力是有害的。因此，为了克服这个问题，可以考虑的是外壳可以添加到冠部上。然而这是不可能的，因为用于形成冠部的膨胀聚丙烯是化学惰性的，这防止了在冠部和附加部分之间形成化学键。

为了使头盔更轻，一种解决方案可以是减小外壳的尺寸，以仅保持最受冲击的部分，即顶部部分。然而，重量增益仍然是最小的，因为与冠部的体积相比，由外壳占据的体积是可忽略的。因此，这种修改不能提供令人满意的结果。

为了示例的目的，在附图中示出了所提出的能够实现紧凑且轻质的头盔的解决方案。

图1示出了包括由两个部分制成的冠部2的防护头盔1：包括有利地在其顶部部分上通孔的孔的主要部分2a和位于主要部分2a的孔中的冲击吸收部分2b，如将进一步看到的。冠部2的顶部部分由覆盖形成在主要部分2a中的孔的外壳3覆盖。

防护头盔1还包括可通过调节环5调节的后头带4a、前头带4b和下颚带4c，该调节环5能够打开和关闭以便使用者能够放置和移除防护头盔1。

防护头盔1可以包括容纳在冠部2内部并且直接与使用者的头部接触的泡沫衬垫(未示出)。冠部2还可以设置有被设计成提高使用者舒适性的通气孔(未示出)。

外壳3覆盖冠部2的顶部部分。外壳3由具有非常强的耐冲击性和良好的耐老化性的材料制成。有利的是用这种类型的材料防护头盔的顶部部分，因为它是最可能受到冲击并因此最快速老化的部分。另一方面，在头盔的侧向部分上，添加外壳是不太感兴趣的，因为这些区域不太可能受到冲击。因此，将外壳3仅放置在头盔的顶部部分上因而能够显著地限制重量，然而不会对用户的安全造成不利影响。

外壳3例如由聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚乙烯、玻璃纤维、碳纤维，或商标为或的聚(对苯二甲酰对苯二胺)纤维制成。这些材料非常坚固并且与膨胀聚丙烯相比提供改进的耐冲击性。与结构相同但完全被外壳覆盖的头盔(例如头盔)相比，仅将外壳3放置在冠部2的顶部部分上能够实现约30％的重量减轻。

为了保证防护头盔1的轻重量，冠部2的主要部分2a有利地由膨胀聚丙烯制成，其方式类似于头盔，但是与现有技术头盔相比使用较小的材料厚度。

为了形成轻质、非常坚固并且在冲击的情况下确保良好的能量吸收的攀岩头盔，本发明人发现，外壳3必须通过不同于膨胀聚丙烯的中间元件牢固地结合到冠部2的主要部分2a。该中间元件由填充孔的冲击吸收部分2b形成。

该冲击吸收部分2b布置在头盔的顶部部分，在形成于发泡聚丙烯中的孔的内部。冲击吸收部分2b由铸件通过模制而形成，以填充存在于冠部2的主要部分2a中的孔，从而重新密封冠部。以这种方式，冠部2是整体的，并且在顶部部分和也称为主要部分2a的周边区域之间呈现不同的机械性能。冲击吸收部分2b的厚度小于头盔的顶部部分的厚度，使得防护头盔1比现有技术紧凑得多。

冲击吸收部分2b还由体积质量密度接近于膨胀聚丙烯的体积质量密度并且大幅低于外壳3的体积质量密度的材料制成，以便不使头盔1比现有技术中对由膨胀聚丙烯专门制成的冠部实现的头盔重。冲击吸收部分2b由在受到冲击时呈现良好地吸能性质的材料制成，以便向用户传递较小的力并且提高用户的防护和舒适性。

可观察到，当在主要部分2a和冲击吸收部分2b之间进行机械连接而不是化学结合时，增强了防护头盔的强度。

根据有利的实施例，形成在冠部2的主要部分2a中并由冲击吸收部分2b填充的孔被构造成防止冲击吸收部分2b在孔内旋转，这种旋转会加速摩擦区域中的老化。

还有利的是，在冠部2的主要部分2a中形成的并且被冲击吸收部分2b填充的孔被构造成防止冲击吸收部分2b在垂直于头盔的顶部部分的方向上的平移，即具有使得冲击吸收部分2b相对于冠部2的其余部分可移除的构造。

孔的形状可以具有一个或多个突出区域，以便防止冲击吸收部分相对于冠部的其余部分平移和/或旋转。这种类型的实施例在图2中示出。通孔的内壁可以被倒角，使得主要部分2a和冲击吸收部分2b之间的机械连接防止冲击吸收部分2b朝向冠部2的内部和外部两者的移动。在这种情况下，外壳3可以具有与通孔的形状和尺寸相同的形状和尺寸，以便在不压在主要部分2a上的情况下覆盖通孔。然而，为了满足安全和/或美学要求，外壳3可以非常容易地占据冠部2的外部的更大的表面。

通孔的内壁可以具有其它形状，唯一的要求是防止冲击吸收部分的移动。任何形式的阳/阴型能够在主要部分2a和冲击吸收部分2c之间进行机械连接，并且因此被构造成实现根据本发明的防护头盔1。

根据在图3中示意性地示出的替代实施例，可以通过与固定到外壳3的冲击吸收部分协作的孔的形状来防止旋转和/或平移。在这种情况下，外壳3延伸超过冲击吸收部分2b，即，到冠部2的主区域2a的外部上。具体来说，通孔的内壁可以是倾斜的(bevelled)，以便防止冲击吸收部分2b朝向冠部2的外部移动。因此，通孔的内壁被切割成使得孔在冠部2的外表面上的横截面小于在内表面上的横截面。为了防止冲击吸收部分2b朝向冠部2的内部移动，外壳3具有有利地大于主要部分2a的孔的横截面的横截面，以便压在后者上。如将进一步看到的，将冲击吸收部2b和外壳3化学结合以防止冲击吸收部分2b朝向冠部2的内部的任何平移也是有利的。

已经观察到的是，在冲击的情况下，通过借助冲击吸收部分2b的优选方式缓冲冲击，使用未化学结合到膨胀聚丙烯冠部2的主要部分的外壳3能够更好地分散能量。与期望相反，该实施例似乎提供比将外壳3直接结合到冠部2的其余部分上更好的性能。

然而，由于外壳3具有小的厚度，例如小于2mm，需要在冲击吸收部2b和外壳3之间进行化学粘合。外壳3化学固定到冲击吸收部分2b，并且它通过存在于冲击吸收部分2b和冠部的主要部分2a之间的机械连接而固定到冠部2的其余部分。

然而，作为变型，也可以仅在某些点处将外壳3粘在冠部2上。

外壳3与冲击吸收部分2b的结合以形成头盔的顶部部分是特别有利的，因为这使得能够生产具有与现有技术的头盔相同的冲击吸收性能的头盔，同时更加紧凑和轻质。该结合还使得可以使冠部2的顶部部分变薄。

为了制造包含刚刚提到的特征的防护头盔1，首先必须提供在顶部部分的水平处设置孔的主要部分2a，该孔至少开放到冠部2的外表面上。主要部分2a可以有利地通过注射模制。通孔可以通过两种不同的方式实现，即通过包括通孔的模具，或者通过在主要部分2a从模具中取出之后对主要部分2a进行钻孔。

根据所使用的材料的类型，外壳3通过注射或热成型来成型。外壳3的形状有利地选择为紧密地配合冠部2的外部部分，特别是完全覆盖在主要部分2a中形成的通孔。

外壳3然后抵靠冠部2的外部放置，在它于制造方法的结束时必须具有的最终位置处，即完全覆盖通孔和可能压在冠部2的主要部分2a上。

根据第一实施例，然后孔被膨胀聚丙烯完全填充以形成冲击吸收部分2b。材料被插入以便与孔的内壁接触，以形成与主要部分2a的机械连接。调节材料的量，使得冲击吸收部分2b的厚度与主要部分2a的厚度相同。因此，冠部2具有均匀的厚度，这使得其能够以舒适的方式使用。

当冲击吸收部分2b和外壳3接触时，在外壳3的材料和膨胀聚丙烯之间发生化学反应，使得这两个部分彼此化学结合。

由膨胀聚丙烯填充孔可以通过注射进行。如果孔是通孔，则优选地从冠部2的内部填充它，因为外壳3在冠部2的外表面上覆盖孔。

根据替代实施例，冲击吸收部分2b可以通过在模具中注射形成，然后插入孔中。可能需要强制插入该部分，特别是如果孔的内壁被倒角时。

如果必要的话，胶层可以应用到设计为与冠部2的外表面接触的外壳3的壁。这改善了冲击吸收部分2b与外壳3之间的化学结合。