模內(nèi)注塑記憶泡沫部件的頭盔及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】一種具有記憶泡沫部件(20)以及消散沖擊部件(26)的頭盔(10)。該記憶泡沫部件(20)是由記憶泡沫材料制成，該消散沖擊部件(26)是由消散沖擊材料制成，以及該消散沖擊部件(26)具有消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面和與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面相對的消散沖擊部件外側(cè)面。該記憶泡沫部件(20)與該消散沖擊部件(26)模內(nèi)注塑在一起。還有一種頭盔(10)的制造工藝，該制造工藝通過將記憶泡沫部件(26)和消散沖擊材料模內(nèi)注塑在一起制造頭盔(10)。該模內(nèi)注塑工藝將記憶泡沫部件外側(cè)面與消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面永久地結(jié)合在一起。
【專利說明】模內(nèi)注塑記憶泡沬部件的頭盔及其制造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種頭盔及其制造工藝。更具體地，本發(fā)明涉及一種模內(nèi)注塑式頭盔 (in-moulded helmet)以及一種用于制造頭盜的模內(nèi)注塑工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 制造適體的保護(hù)性工具如頭盔的工藝是眾所周知的，通常，該方法包括將膨脹材 料如泡沫和/或泡沫前體添加到中空的模具中。通常在制造過程之前或在制造過程中將該 模具加熱，且通常在真空下以促進(jìn)使該泡沫和/或泡沫前體膨脹。
[0003] 模內(nèi)注塑（公知地為注射模塑和共注塑成型）在頭盔制造領(lǐng)域中眾所周知的是 用于將硬外殼與內(nèi)置的聚苯乙烯成形件結(jié)合起來工藝。所公知的制造頭盔的工藝是在泡 沫聚苯乙烯、聚苯乙烯泡沫或其它泡沫材料添加涂漆的外殼。其他公知的方法是將一種預(yù) 混合物注塑到模具中以制造出一種在沖擊保護(hù)和沖擊吸收之間取得平衡的頭盔，所述預(yù)混 合物可以是可發(fā)性聚苯乙烯（EPS)粒子（expandable polystyrene beads)與柔軟的顆粒 (spongy particles)的混合。在某些情況下也使用可發(fā)性聚丙烯（EPP)粒子。有些工藝將 不同的材料同時加入到模具中，而有些其它的工藝是先形成各自獨(dú)立的部件，然后再將它 們粘貼在一起。在某些情況下，使用粘合劑將該各自獨(dú)立地制成的部件粘貼在一起。在某 些情況下，各自獨(dú)立地制成的部件具有彈性和/或互補(bǔ)的形狀以便其能夠卡接在一起或者 不需要粘合劑能彼此粘貼在一起。
[0004] 在頭盔領(lǐng)域，技術(shù)人員通常使頭頂?shù)目贡Ｗo(hù)性最大化，以用于如美國足球、騎自行 車、摩托車、騎馬、滑冰、棒球、拳擊、滑雪、賽車等等運(yùn)動中。其它的頭盔可以在如格斗、消 防、暴動（防暴頭盔）、施工期間保護(hù)佩戴者。雖然頭盔可能會將頭部保護(hù)的很好，但頭盔可 能會很快地破裂，因而僅僅適用于一次的使用或有限次的使用。其它的長久耐用的頭盔可 能會相對沉重、難以攜帶和/或可能會不能夠吸收或不足以消散沖擊力。
[0005] 盡管在用于改進(jìn)頭頂和頭側(cè)的保護(hù)性的材料上有許多進(jìn)展，但是這些頭盔通常會 沉重、不舒服、易脆、耗能和/或配合不良。這些改進(jìn)可以是定量的（quantitative)(例如， 根據(jù)特別的測試方法來測量）、或是定性的（qualitative)以及主觀上的（subjective)。由 于不同的人們具有不同的頭部形狀、尺寸，以及甚至在什么是舒服的以及"良好配合"是非 常個性化的概念，因此，對于在配合和舒適度方面的定性通常非常主觀。在某些制造頭盔的 工藝中，襯墊和其他部件分別手工添加，其使該頭盔的制造非常耗費(fèi)勞動力，并且產(chǎn)品質(zhì)量 的易受人為誤差的影響。因此，仍需要改進(jìn)頭盔以及改進(jìn)制造頭盔的工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明涉及一種具有記憶泡沫部件和消散沖擊部件的頭盔。所述記憶泡沫部件是 由記憶泡沫材料制成，并且所述記憶泡沫部件具有記憶泡沫部件內(nèi)側(cè)面和與所述記憶泡沫 部件內(nèi)側(cè)面相對的記憶泡沫部件外側(cè)面。所述消散沖擊部件是由消散沖擊材料制成，并且 所述消散沖擊部件具有消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面和與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面相對的消散沖 擊部件外側(cè)面。所述記憶泡沫部件外側(cè)面與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面模內(nèi)注塑在一起。
[0007] 本發(fā)明還涉及一種制造頭盔的工藝，該工藝包括下述步驟：提供凹模部分（female mould portion)、提供凸模部分（male mould portion)、提供記憶泡沫材料和提供消散沖 擊材料。所述凹模部分和所述凸模部分互相配合在一起以在兩者之間形成中空模具。將所 述記憶泡沫材料以記憶泡沫部件的形式或者以記憶泡沫材料的形式應(yīng)用于所述凸模部分 上。如果當(dāng)將所述記憶泡沫部件應(yīng)用到所述凸模部分上時，所述記憶泡沫部件還沒有由所 述記憶泡沫材料制成，那么該工藝還包括使所述記憶泡沫材料制成所述記憶泡沫部件的步 驟。所述記憶泡沫部件與所述消散沖擊材料一同在所述中空模具內(nèi)經(jīng)過模內(nèi)注塑工藝。所 述記憶泡沫部件具有記憶泡沫部件內(nèi)側(cè)面和與所述記憶泡沫部件內(nèi)側(cè)面相對的記憶泡沫 部件外側(cè)面。所述消散沖擊材料制成所述消散沖擊部件，所述消散沖擊部件具有消散沖擊 部件內(nèi)側(cè)面和與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面相對的消散沖擊部件外側(cè)面。該模內(nèi)注塑工藝將 所述記憶泡沫部件外側(cè)面與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面永久地結(jié)合在一起。
[0008] 不期望被理論所限制，我們確定上述頭盔和由上述方法制造的頭盔具有多項優(yōu)于 其它頭盔的顯著進(jìn)步，例如，良好的舒適性、較好的抗沖擊性、改善所述記憶泡沫部件與所 述消散沖擊部件之間的結(jié)合效果、增強(qiáng)韌性、提高適應(yīng)性（即一種頭盔的設(shè)計適合多種頭 型的能力，尤其是多種頭型佩戴一種頭盔都感覺舒服）、所述記憶泡沫部件與所述消散沖擊 部件結(jié)合的耐久性（即將所述記憶泡沫部件與所述消散沖擊部件永久地結(jié)合在一起）以及 其它進(jìn)步。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的頭盔的側(cè)視剖視圖。
[0010] 在本發(fā)明中該圖沒有必要按比例制圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 除非有其他特別地聲明，否則所有的測試都在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，其中，該標(biāo)準(zhǔn)條件 為：室內(nèi)，并且測試溫度為25°C室內(nèi)氣壓為海平面氣壓（latm)。除非有其他特別地說明，否 則所有的量度都為公制單位。除非有其他特別地說明，否則所有的比率和百分比都為重量 比率和重量百分比。除非有其他特別地說明，否則本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明所描述的 所有的化學(xué)試劑、原材料以及化合物均易于從世界各地的化學(xué)供應(yīng)商和供給商處獲得。
[0012] 除非有其他明確地說明，否則本發(fā)明所使用的術(shù)語"內(nèi)部的"、"里面的"以及"內(nèi)層 的"表明為接近佩戴者的頭部或用于接近于佩戴者的頭部的頭盔部分的相應(yīng)位置。除非有 其他明確地說明，否則本發(fā)明所使用的術(shù)語"外部的"、"外面的"以及"外層的"表明為接近 頭盔的外層或用于接近頭盔的外層的相應(yīng)位置，所述頭盔的外層遠(yuǎn)離佩帶著的頭部或用于 遠(yuǎn)離佩戴者的頭部。
[0013] 本發(fā)明涉及一種包含記憶泡沫的頭盔，該頭盔包括記憶泡沫部件和消散沖擊部 件。所述記憶泡沫部件是由記憶泡沫材料制成且具有記憶泡沫部件內(nèi)側(cè)面和與所述記憶泡 沫部件內(nèi)側(cè)面相對的記憶泡沫部件外側(cè)面。所述消散沖擊部件具有消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面和 與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面相對的消散沖擊部件外側(cè)面。所述記憶泡沫部件外側(cè)面與所述 消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面模內(nèi)注塑在一起。
[0014] 所述記憶泡沫材料，有時也稱為粘彈性記憶泡沫材料，本發(fā)明中所使用的是泡沫 材料，所述泡沫材料為在壓力下可以暫短性變形，一旦去除壓力后其會恢復(fù)到初始的形狀 和體積。所述種記憶泡沫材料是眾所周知的且可以選自：聚氨基甲酸酯（polyurethane)、 聚乙烯（polyethylene)、乙烯醋酸乙烯酯（ethylene vinyl acetate)、乳膠（latex)、橡膠 (rubber)及其組合；或丙烯酸聚乙烯（acrylic polyethylene)、聚氨基甲酸酯、乙烯醋酸 乙烯酯及其組合；或聚氨基甲酸酯、乙烯醋酸乙烯酯及其組合。在本發(fā)明的某種實(shí)施方式 中，所述記憶泡沫材料含有低彈性聚氨基甲酸酯材料。
[0015] 在本發(fā)明的工藝中，為了有效地模內(nèi)注塑，所述記憶泡沫材料的熔點(diǎn)通常為約 60°C至約250°C ;或約80°C至約180°C ;或約90°C至約160°C。不期望被理論所限制，可確 定的是所述記憶泡沫材料的熔點(diǎn)溫度范圍協(xié)調(diào)了所期望的性能如韌性、永久地與頭盔其他 構(gòu)件結(jié)合的能力、舒適性等等。
[0016] 本發(fā)明所使用的記憶泡沫材料可能作為化學(xué)原料來出售，然后需要根據(jù)本發(fā)明的 工藝進(jìn)行起泡和/或成型，或者可以以多種形式（例如預(yù)成型片、插入件（inserts)和/或 碎片）從世界各地的供應(yīng)商處購買。然而，為了便于制造，在本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】 中，所述記憶泡沫材料是以化學(xué)原料的形式購買的，然后在模內(nèi)注塑制造工藝中被制成記 憶泡沫部件。
[0017] 通常使用壓痕力偏轉(zhuǎn)（indentation force deflection, IFD)來測量由記憶泡沫 材料制造的記憶泡沫部件的硬度。25%壓縮率下壓痕力偏轉(zhuǎn)（25% IFD)是工業(yè)上測量泡沫 "伸展"或"壓縮"的標(biāo)準(zhǔn)方法，尤其是聚氨基甲酸酯泡沫根據(jù)ASTM D3574-11的16-22節(jié)中 描述的測試B1來測試。所述壓痕力偏轉(zhuǎn)的定義為將直徑為200+3/-0mm的扁圓形壓腳（flat circular indenter foot)壓入到所選用的泡沫樣品中的總厚度的25%時所需要的牛頓力 (N)。例如，如果所述記憶泡沫為10厘米厚，則25% IFD(有時也稱為"IFD025%"）測量將 所述壓腳壓入所述記憶泡沫2. 5cm所需要的力（S卩，將所述記憶泡沫的相關(guān)部分從10cm厚 壓縮到7. 5cm厚）。通常IFD應(yīng)該具體指在具體高度的泡沫樣品上的某一具體的壓痕百分 比的牛頓（N)的量，例如，25 % IFD為在"X"N/ "Y"平方厘米X 10厘米厚。本領(lǐng)域中的技 術(shù)人員可理解：如果使用不同的百分比的壓痕或如果所測試樣品的高度不同，則將得到不 同的IFD值。因此，有必要公開全部樣品的尺寸，尤其是表面積。在理論上除了厚度，樣品 的尺寸（尤其是表面積）能夠極大的影響IFD的讀取。除非有其它的表明，否則在本發(fā)明 中用來測量25% IFD所使用的標(biāo)準(zhǔn)樣品的尺寸為51cmX51cmX10cm，其等于2601平方厘 米X 10cm厚的正方體泡沫塊。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員理解，所述記憶泡沫和聚氨基甲酸酯泡 沫由多個制造者在很寬泛的IFD范圍內(nèi)制造。本發(fā)明所描述的記憶泡沫部件的25% IFD通 常從約44N/2601平方厘米X 10cm厚至約88N/2601平方厘米X 10cm厚；或從約50N/2601 平方厘米X l〇cm厚至約80N/2601平方厘米X 10cm厚；或從約55N/2601平方厘米X 10cm 厚至約75N/2601平方厘米X 10cm厚。不期望被理論所限制，可以確定的是具有上述水準(zhǔn) 的25% IFD的記憶泡沫材料提供了足夠的舒適性且適于穿戴者的頭部，且也可以消散沖擊 且使頭在頭盔中保持安全。不期望被理論所限制，可以確定的是以上所描述的記憶泡沫材 料也足夠舒適和適合（單一一種頭盔可以適合多種頭型）。
[0018] 有時，根據(jù)密度而不是@25% IFD將所述記憶泡沫分類。在本發(fā)明的某種實(shí)施方式 中，所述記憶泡沫部件的密度從約20克/升至約70克/升；或者從約25克/升至約65克 /升；或者30克/升至約55克/升。不期望被理論所限制，可以確定的是上述范圍在足夠 柔軟以提供可接受的舒適性和足夠硬以可被復(fù)原以及以減少撕裂和損傷之間提供良好地 協(xié)調(diào)作用。
[0019] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，使用硬度計/硬度測驗(yàn)器例如GS-701NTecL〇Ck硬 度測試儀來測量所述記憶泡沫材料和/或所述記憶泡沫部件，或所述記憶泡沫部件的硬 度。這是一種具有直徑為5. 08+/-0. 02mm的半球狀頂針（push needle)彈簧硬度試驗(yàn)機(jī) (spring hardness testing machine)(見 JIS S6050:2002,6. 2 節(jié)的圖 1 所不）。除非在 本發(fā)明中有其它標(biāo)明，否則下述硬度測量是根據(jù)JIS S6050:2002,6. 2節(jié)來測量。為了測 量所述記憶泡沫的硬度，將一塊具有要求厚度的記憶泡沫放置在硬平表面上。所述記憶泡 沫的尺寸必須大于所述半球狀頂針，通常為每條邊至少25mm的正方形，但是也可能有其它 形狀。將該硬度試驗(yàn)機(jī)放置在使頂針高于該記憶泡沫的位置，然后該整個硬度試驗(yàn)機(jī)整 體下沉直至該硬度試驗(yàn)機(jī)的底部剛好接觸到該記憶泡沫的表面。該硬度試驗(yàn)機(jī)上的尺度 (scale)被讀取和記錄。通常將記錄該記憶泡沫樣品的尺度3次然后取尺度的平均值。
[0020] 表I :尺度與彈簧力之間的關(guān)系
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種頭盔，其中，該頭盔包括： A. 由記憶泡沫材料制成的記憶泡沫部件，其中，所述記憶泡沫部件包括記憶泡沫部件 內(nèi)側(cè)面，其中，所述記憶泡沫材料包括與所述記憶泡沫部件內(nèi)側(cè)面相對的記憶泡沫部件外 側(cè)面；以及 B. 由消散沖擊部件材料制成的消散沖擊部件，其中，所述消散沖擊部件包括消散沖擊 部件內(nèi)側(cè)面，其中，所述消散沖擊部件包括與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面相對的消散沖擊部 件外側(cè)面，以及 其中，所述記憶泡沫部件外側(cè)面與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面模內(nèi)注塑在一起。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭盔，其中，所述記憶泡沫材料的熔化溫度為約60°C至約 250。。。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭盔，其中，所述記憶泡沫部件的25%壓縮率下壓痕力偏轉(zhuǎn) 為約44N/2601平方厘米X 10cm厚至約88N/2601平方厘米X 10cm厚。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭盔，其中，所述記憶泡沫材料選自：聚氨基甲酸酯、聚乙烯、 乙烯醋酸乙烯酯、乳膠、橡膠及其組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭盔，其中，所述消散沖擊材料選自：聚苯乙烯、聚丙烯及其 混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭盔，其中，所述頭盔進(jìn)一步包括設(shè)置在所述消散沖擊部件 外側(cè)面外部的殼。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頭盔，其中，所述殼的殼材料選自：聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙 烯酸酯及其混合物。
8. -種制造頭盔的工藝，所述工藝包括下述步驟： A. 提供凹模部分； B. 提供與所述凹模部分互相配合的凸模部分，其中，所述凹模部分和所述凸模部分能 夠配合在一起以在兩者之間形成中空模具； C. 提供記憶泡沫材料，且將所述記憶泡沫材料以記憶泡沫部件的形式或者以記憶泡沫 材料的形式應(yīng)用于所述凸模部分；以及 D. 提供消散沖擊材料，且將所述消散沖擊材料應(yīng)用于所述中空模具之中， 其中，如果當(dāng)將所述記憶泡沫部件應(yīng)用到所述凸模部分上時，所述記憶泡沫部件還沒 有由所述記憶泡沫材料制成，那么所述工藝還包括使所述記憶泡沫材料制成所述記憶泡沫 部件的步驟， 其中，所述記憶泡沫部件與所述消散沖擊材料一同在所述中空模具內(nèi)經(jīng)過模內(nèi)注塑工 藝， 其中，所述記憶泡沫部件包括記憶泡沫部件內(nèi)側(cè)面，其中，所述記憶泡沫部件包括與所 述記憶泡沫部件內(nèi)側(cè)面相對的記憶泡沫部件外側(cè)面， 其中，所述消散沖擊材料制成消散沖擊部件，所述消散沖擊部件包括消散沖擊部件內(nèi) 側(cè)面， 其中，所述消散沖擊部件包括與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面相對的消散沖擊部件外側(cè) 面，以及其中，所述模內(nèi)注塑工藝將所述記憶泡沫部件外側(cè)面與所述消散沖擊部件內(nèi)側(cè)面 永久地結(jié)合在一起。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造頭盔的工藝，其中，所述中空模具包括溫度控制元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造頭盔的工藝，其中，所述工藝還包括下述步驟： E.提供殼材料，且將所述殼材料應(yīng)用于所述凹模部分， 其中，所述殼材料制成殼，以及所述模內(nèi)注塑工藝將所述殼與所述消散沖擊部件外側(cè) 面永久地結(jié)合在一起。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭盔，其中，所述記憶泡沫材料的硬度為根據(jù)JIS S6050:2002,6. 2節(jié)規(guī)定的約5至約75。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造頭盔的工藝，其中，所述記憶泡沫材料的硬度為根據(jù) JIS S6050:2002,6. 2節(jié)規(guī)定的從約5至約75。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的頭盔，其中，所述記憶泡沫部件的硬度為根據(jù)JIS S6050:2002,6. 2節(jié)規(guī)定的約10至約70。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造頭盔的工藝，其中，所述記憶泡沫部件的硬度為根據(jù) JIS S6050:2002,6. 2 節(jié)規(guī)定的約 10 至約 70。
【文檔編號】A42B3/06GK104159463SQ201380010224
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】鄭天浩 申請人:韜略運(yùn)動器材有限公司