Herstellungsverfahren nahtloser kugelsicherer Helme

Übersicht über die Prozesse

Der entscheidende Vorteil des nahtlosen Herstellungsverfahrens für kugelsichere Helme liegt darin, den traditionellen Schneidprozess zu eliminieren. Durch die Anwendung einer integrierten Formtechnologie bleibt die Integrität und Kontinuität von Kernmaterialien wie hochmolekularem Polyethylen (PE) oder Aramidfasern erhalten. Dies verbessert nicht nur die Schutzleistung, sondern vereinfacht auch den Produktionsprozess und senkt die Arbeitskosten. Die Produktaufbauung weist eine mehrschichtige Verbundkonstruktion auf, bestehend aus (von innen nach außen) einer Trägerschicht, einer keramischen Schutzschicht, einer Spritzschutzschicht und einer Oberflächenfinishschicht. Das Endprodukt muss wesentliche Schutzkennwerte erfüllen, wie beispielsweise einen V50-Wert ≥ 800 m/s und eine Rückverformung ≤ 25 mm.

Rohstoffvorbereitung

Auswahl der Kernmaterialien

1. Haupt-Schutzmaterialien: Es wird ein unidirektionales Gewebe aus ultrahochmolekularem Polyethylen (PE) oder ein unidirektionales Aramidgewebe mit einer Flächendichte ≥ 200 g/m² verwendet, um sicherzustellen, dass die Kontinuität der Materialfasern nicht beeinträchtigt wird.

2. Hilfsstoffe: Zusätzliche Vorbehandlungsverfahren für Materialien.

Rohmaterial-Qualitätsprüfung

Faserintegrität: Überprüfen Sie, dass das unidirektionale Gewebe frei von Beschädigungen und gebrochenen Fasern ist, wobei die Gleichmäßigkeit der Faseranordnung eine Abweichung von ≤ 3 % aufweist.

Physikalische und chemische Kennwerte: Prüfung der Vickershärte des Materials (HV ≥ 500) und der Schichtverbundfestigkeit (≥ 20 MPa), um die Einhaltung der Anforderungen gemäß ASTM F1956-19 sicherzustellen.

Umweltbeständigkeit: Bestehen des Temperaturwechseltests im Bereich von -40 °C bis +60 °C, wobei die Änderung der Materialeigenschaften ≤ 10 % beträgt.

Wesentliche Produktionsprozesse

1. Formvorbereitung und -einrichtung Eine dedizierte nahtlose integrierte Form wird verwendet, bestehend aus einem positiven Formteil (Kern + Kernbasis) und einer negativen Form (Hohlraum + Hohlraumbasis). Der Formhohlraum weist eine offene Struktur auf, mit einer Öffnung an der Unterseite zur Ableitung von überschüssigem Material. Vorbehandlung der Form: Die Innenwand des Formhohlraums reinigen, um sicherzustellen, dass keine Verunreinigungen verbleiben; die Form über die Heiz- und Kühlkreislaufleitung auf 80 °C–100 °C vorwärmen, mit einer Temperaturgleichmäßigkeitstoleranz von ±2 °C. Einrichten der Luftführungskanäle: Sicherstellen, dass die vertikalen Luftführungskanäle in den Mittelpunkten von Kern und Hohlraum ausgerichtet sind, um einen reibungslosen Gasaustritt während des Formgebungsprozesses zu ermöglichen.

2. Materiallaminierung: Kein Schneiden erforderlich; die gesamte Rolle aus PE- oder Aramid-Einweg-Gewebe wird direkt entsprechend der konstruierten Anzahl an Lagen (18–23 Lagen) schichtweise in den Formhohlraum gelegt, wobei die Zwischenschicht-Ausrichtungsabweichung ≤ 1 mm beträgt. Trägerschicht-Auflegen: Polyurethanschaum exakt auf die Oberfläche des Formkerns platzieren, um eine feste Verbindung mit der Einweg-Gewebeschicht sicherzustellen und Luftblasenrückstände zu vermeiden. Anordnung der Verbundschicht: Die Harzschicht nacheinander auftragen, sodass das Harz die Oberfläche des Einweg-Gewebes gleichmäßig bedeckt, wobei der Gewichtsanteil zwischen 10 % und 30 % kontrolliert wird.

3. Integrierte Formgebung: Beinhaltet das Schließen der Form, Erhitzen und Aushärten, Abkühlen und Formen sowie die Behandlung von überschüssigem Material.

4. Mehrschichtige Verbearbeitung: Beinhaltet die Behandlung der Kernschicht, die Verbundherstellung der Spritzschutzschicht sowie die Oberflächenfinish-Behandlung.