TWI535393B - 防彈頭盔及其製造方法與模具組 - Google Patents

Description

防彈頭盔及其製造方法與模具組

本發明係關於一種頭盔及其製造方法與模具組，尤其是一種可防止子彈穿透的防彈頭盔及其製造方法與模具組。

請參照第1圖，習知防彈頭盔的製造方法，是先從一大片的防彈布上裁切出數個布片91，各該布片91具有呈放射狀排列的數個缺口911，各該缺口911的二側具有裁切邊；據此，當各該布片91的數個缺口911分別將其二側的裁切邊交疊時，各該布片91可構成概呈碗形的立體狀。

完成該數個布片91的裁切後，將該數個布片91弄成立體狀，並一一置入概呈碗形的一整形具B中。其中，因各該布片91在閉合的缺口911處交疊而厚度較大，故應使正在置入的布片91的數個閉合的缺口911，與已置入該整形具B中的前一個布片91的數個閉合的缺口911形成錯位型態，使該數個立體狀的布片91能較均勻地相疊，避免該數個相疊的立體狀布片91之間產生過大的間隙。

續，自該整形具B中取出相疊的數個立體狀布片91，並將該數個相疊的立體狀布片91套置於一下模具(未繪示)外，並送入一上模具(未繪示)中，以熱壓合該數個相疊的立體狀布片91，進而成型出一防彈頭盔92(如第2圖所示)。

然而，請參照第2圖，由上述製造方法製得的防彈頭盔92， 其內、外表面都會留有明顯的數個搭接痕921。其中，各該搭接痕921處，因防彈纖維受裁斷而形成結構強度較弱的部位，故製造時需刻意將各層布片91的缺口911形成錯位型態，使各層布片91的結構強度弱處不交疊，避免製得的防彈頭盔92在特定部位形成明顯的防彈弱點，卻也因此形成生產效率難以提升的原因之一。

再者，請參照第3圖，該防彈頭盔92的內表面至外表面之間的剖面結構，是呈現以多層布相黏的結構。換言之，該數個相疊的立體狀布片91之間即使經過熱壓合，其結構強度仍不如總厚度相同的一體成型的布體；故為提升整體防彈頭盔92的結構強度，只能使用較多的布片91(大約需要二十多片)並予以熱壓合，致使材料成本及成品重量均難以下降。

簡言之，習知防彈頭盔的製造方法，從裁切出布片，續調整疊合布片的位置，再將疊合好的布片轉置至模具中進行熱壓合等步驟，均相當耗費人力與時間，且裁切布片時還會在昂貴的防彈布上產生許多餘料，故習知防彈頭盔的製造方法不僅生產效率不佳，材料利用率不高更形成材料成本的沉重負擔。有鑑於此，習知防彈頭盔的製造方法確實仍有加以改善之必要。

本發明提供一種防彈頭盔的製造方法及模具組，可將成型防彈頭盔所需的防彈纖維直接定位於該模具組上，並予以熱壓定型，本發明製造方法的步驟簡易，能大幅提升操作便利性及生產效率。

本發明提供一種防彈頭盔的製造方法，能以適量的防彈纖維直接一體成型出防彈頭盔，可大幅提升材料的利用率，以降低材料成本。

本發明提供一種防彈頭盔，係由防彈纖維一體成型製成，其結構強度良好且均勻，不會在局部形成防彈弱點，且不需太厚即可達到具 有防彈效果的結構強度要求，有助減輕防彈頭盔的重量及減少所需防彈纖維用量。

本發明的防彈頭盔的製造方法，包含：將防彈纖維依一第一方向定位於設在一第一模具的數個定位針之間，並形成一第一纖維層；將防彈纖維依一第二方向定位於該數個定位針之間，以於該第一纖維層上形成一第二纖維層；及在該第一模具上形成數個交疊的第一纖維層及第二纖維層後，搭配一第二模具將該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層熱壓合並同時退針，以得一防彈頭盔。

其中，該數個定位針可以呈矩陣排列，以於該數個定位針之間形成數個交錯的佈線空間。又，可選擇對該第一模具持續釋放該防彈纖維，並將該防彈纖維依序鋪佈於相鄰且朝相同方向延伸的佈線空間中，使該防彈纖維被卡掣定位於二相鄰的定位針之間。

或者，選擇以平行於第一方向的數條防彈纖維，一次性地定位至該數個定位針之間，以形成該第一纖維層；及，以平行於第二方向的數條防彈纖維，一次性地定位至該數個定位針之間，以形成該第二纖維層。又，該數個定位針可以呈矩陣排列。

其中，該第一方向可以正交於該第二方向。

其中，熱壓合該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層前，可以先對該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層噴塗膠劑。

其中，該第一模具設有數個針孔，該數個定位針分別可軸向位移地設於該數個針孔；熱壓合該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層的過程中，可選擇以油壓、空壓或電子退針法控制該數個定位針逐漸縮入各自對應的針孔中。

其中，可選擇以60~150℃的溫度熱壓合該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層。又，熱壓合可以進行10~20分鐘。

本發明的防彈頭盔，具有緊密黏合的數個交疊的第一纖維層及第二纖維層，構成該第一纖維層的防彈纖維沿一第一方向延伸，構成該第二纖維層的防彈纖維沿一第二方向延伸，該第一方向與該第二方向不同。又，該第一方向可以正交於該第二方向。

本發明另提供一種製造防彈頭盔的模具組，包含：一第一模具，該第一模具具有一第一模穴面，該第一模穴面設有數個針孔；數個定位針，該數個定位針分別設於該數個針孔，以受控制而穿出或縮入該第一模具的第一模穴面；及一第二模具，該第二模具具有一第二模穴面，該第二模穴面與該第一模穴面共同形成一壓合空間。

其中，該數個針孔可以呈等距地分布於該第一模穴面，使該數個定位針可以呈矩陣排列。

其中，各該定位針的針徑可以等於或略小於對應的針孔的孔徑。

其中，該第二模具的第二模穴面可以設有數個注膠口。

綜上所述，本發明防彈頭盔的製造方法及模具組，可將成型防彈頭盔所需的防彈纖維直接定位於該模具組上，並予以熱壓定型，本發明製造方法的步驟簡易，能大幅提升操作便利性及生產效率。

再者，本發明防彈頭盔的製造方法，能以適量的防彈纖維直接一體成型出防彈頭盔，可大幅提升材料的利用率，以降低材料成本。

此外，本發明提供一種防彈頭盔，係由防彈纖維一體成型製成，其結構強度良好且均勻，不會在局部形成防彈弱點，且不需太厚即可達到具有防彈效果的結構強度要求，有助減輕防彈頭盔的重量及減少所需防彈纖維用量，進而降低材料成本。

〔本發明〕

1‧‧‧第一模具

11‧‧‧第一模穴面

12‧‧‧針孔

2‧‧‧定位針

3‧‧‧第二模具

3a、3b、3c‧‧‧組塊

31‧‧‧第二模穴面

32‧‧‧注膠口

4‧‧‧防彈纖維

4a‧‧‧第一纖維層

4b‧‧‧第二纖維層

5‧‧‧防彈頭盔

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

S‧‧‧壓合空間

〔習用〕

91‧‧‧布片

911‧‧‧缺口

92‧‧‧防彈頭盔

921‧‧‧搭接痕

B‧‧‧整形具

第1圖：以習知防彈頭盔的製造方法將布片疊合置入整形具的實施示意圖。

第2圖：以習知製造方法製得的防彈頭盔的立體結構示意圖。

第3圖：習知防彈頭盔的剖視結構示意圖。

第4圖：本發明的第一模具的立體結構示意圖。

第5圖：本發明的模具組的平面局部剖視結構示意圖。

第6a圖：第5圖中I區的俯視平面示意圖。

第6b圖：本發明形成第一纖維層時的示意圖。

第6c圖：本發明在第一纖維層上形成第二纖維層時的示意圖。

第7圖：本發明在第一模具上形成數個交疊的第一纖維層及第二纖維層後的平面局部剖視結構示意圖。

第8圖：本發明對第一模具與第二模具之間的壓合空間噴塗膠劑時的示意圖。

第9圖：本發明進行熱壓合時的示意圖。

第10圖：以本發明製造方法製得的防彈頭盔的立體結構示意圖。

第11圖：本發明防彈頭盔的剖視結構示意圖。

第12圖：本發明第二實施例一次性地將防彈纖維定位至數個定位針之間的實施示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明防彈頭盔的製造方法須搭配一模具組進行，故以下茲先針對該模具組進行說明，以利了解後續製造方法的細節。

請參照第4、5圖，該模具組大致上包含有一第一模具1、數個定位針2及一第二模具3。該第一模具1呈頭盔形，且具有用以供設 置防彈纖維的一第一模穴面11，該第一模穴面11設有數個針孔12。該數個定位針2分別設於該數個針孔12，以受控制而穿出或縮入該第一模具1的第一模穴面11。該第二模具3具有一第二模穴面31，該第二模穴面31與該第一模穴面11共同形成一壓合空間S(請配合參照第8圖所示)。其中，該第一模具1及第二模具3均可依相對壓合時的動作形態，或考量退模的便利性等因素而拆成數個組塊；例如在本實施例中，可選擇將該第二模具3拆成三個組塊3a、3b、3c，但不以此為限。

又，請參照第5圖，該第二模具3的第二模穴面31可以設有數個注膠口32，以對該壓合空間S注入膠劑(如第8圖所示)。各該定位針2的針徑則較佳選擇等於對應的針孔12的孔徑，以由各該定位針2阻擋膠劑滲入對應的針孔12中；或者，各該定位針2的針徑也可以略小於對應的針孔12的孔徑，應考慮膠劑的黏度(viscosity)，以維持膠劑在受壓時仍無法滲入定位針2與針孔12間的縫隙為原則。

另，請參照第4圖，該數個針孔12可選擇呈等距地分布於該第一模穴面11，供該數個定位針2可在穿出該第一模穴面11時呈矩陣排列，以如第6a圖所示，於該數個定位針2之間形成數個交錯的佈線空間。

據由前述的模具組，本發明防彈頭盔的製造方法的第一實施例，包含下列步驟：請參照第4、6b圖，將防彈纖維4依一第一方向D1定位於設在第一模具1的數個定位針2之間，並形成一第一纖維層4a；續將防彈纖維4依一第二方向D2定位於該數個定位針2之間，以於該第一纖維層4a上形成一第二纖維層4b(如第6c圖所示)。

詳言之，該防彈纖維4可例如為克維拉(Kevlar)纖維、迪尼瑪(Dyneema)纖維或聚乙烯(Polyethylene,PE)纖維等，且該防彈纖維4可選擇呈「纖維束」型態。在本實施例中，可藉由一佈線機(未繪示) 對該第一模具1持續釋放防彈纖維4，並將該防彈纖維4依序鋪佈於相鄰且朝相同方向延伸的佈線空間中，使該防彈纖維4能被卡掣定位於二相鄰的定位針2之間。又，該第一方向D1及該第二方向D2皆概呈一弧形方向，該第一方向D1類似於經線，而該第二方向D2則類似於緯線，該第一方向D1大致上正交於該第二方向D2。

請參照第7、6c圖，重複依該第一方向D1及該第二方向D2鋪佈防彈纖維4，以於該第一模具1的第一模穴面11上形成數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b。續搭配第二模具3將該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b熱壓合並同時退針，以得一防彈頭盔5(標示於第10圖中)。

詳言之，請參照第8圖，將鋪佈有數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b的第一模具1移至與該第二模具3相對的位置，並使該第一模具1的第一模穴面11與該第二模具3的第二模穴面31相對靠近，令該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b可位於該第一模具1與該第二模具3共同形成的壓合空間S中，準備進行熱壓合。

其中，熱壓合該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b前，可先對該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b噴塗膠劑(例如熱固型膠劑)。或者，若選擇使用預沾附有膠劑的防彈纖維4，此噴膠步驟則可省略。

請參照第9圖，以該第一模具1及該第二模具3熱壓合該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b的過程中，可例如透過油壓、空壓或電子退針等法，控制該數個定位針2產生軸向位移，而逐漸縮入各自對應的針孔12中，避免該定位針2縮入過快，使該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b失去支撐定位而移位；及，避免該定位針2縮入過慢，使該定位針2的端部受該第二模具3強壓而變形毀損。

在本實施例中，可選擇以60~150℃左右的溫度，熱壓合該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b約10~20分鐘，使膠劑可受壓而均勻地滲入該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b中，將該數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b緊密結合，並填補原先由該定位針2穿伸所造成的孔隙。值得注意的是，熱壓合進行的溫度與時間，可依據所選用的膠劑成分或防彈纖維4成分等因素而有所不同，此為本領域中具有通常知識者可以理解，並予以適當調整者，故不以本實施例所揭露的數值為限。

將熱壓後所製得的防彈頭盔5(標示於第10圖中)取下後，則可再控制該數個定位針2穿出該第一模具1的第一模穴面11，供進行製造下一個防彈頭盔5。

請參照第10圖，據由本發明的製造方法，可製得一體成型的防彈頭盔5，該防彈頭盔5的內、外表面並不會如習知防彈頭盔92留有明顯的數個搭接痕921(請配合參照第2圖)。更重要的是，請參照第11圖，該防彈頭盔5的內表面至外表面之間的剖面結構具有緊密黏合的數個纖維層，且任二相疊纖維層的纖維延伸方向不同。換言之，構成該防彈頭盔5的防彈纖維4並未受裁斷，可在受力時快速地將力沿著纖維延伸的方向朝二側傳遞，以有效分散受力，達到良好的防彈效果，且該防彈頭盔5的結構強度良好且均勻，不會在局部形成防彈弱點。

請參照第6c、11圖，在本實施例中，該數個纖維層為數個交疊的第一纖維層4a及第二纖維層4b，該第一纖維層4a及第二纖維層4b的纖維延伸方向不同；例如，該第一纖維層4a的纖維沿前述的第一方向D1(標示於第6b圖中)延伸，該第二纖維層4b的纖維則沿前述的第二方向D2延伸。據此，該防彈頭盔5受力時，傳遞到該第一纖維層4a的力，其中沿該第一方向D1的分力將大量地被分散消弱，沿該第二方向D2的剩 餘分力則再向內傳遞到下一第二纖維層4b而被分散消弱，故該第一方向D1與該第二方向D2較佳呈正交，以達到最快分散子彈衝擊力的效果，有助提升整體防彈頭盔5的結構強度。

請參照第12圖，其係本發明防彈頭盔的製造方法的第二實施例，該第二實施例大致上同於前述的第一實施例，其主要差異在於：將防彈纖維4鋪佈至第一模具1上時的方法。

詳言之，在本實施例中，其係以平行於第一方向D1的數條防彈纖維4，一次性地定位至該數個定位針2之間，以形成一第一纖維層4a(如第6b圖所示)；及，以平行於第二方向D2的數條防彈纖維4，一次性地定位至該數個定位針2之間，以形成一第二纖維層4b(如第6c圖所示)，據以提升佈線效率。其餘步驟及細節均大致上同於前述的第一實施例，於此不再詳述。

綜上所述，本發明防彈頭盔的製造方法及模具組，可將成型防彈頭盔所需的防彈纖維直接定位於該模具組上，並予以熱壓定型；相較於以往須將防彈纖維做成防彈布，經過裁切、相疊、調整等步驟後，方可將相疊的立體狀布片轉置至熱壓合模具中並予以熱壓定型，本發明製造方法的步驟相對簡易，具有大幅提升操作便利性及生產效率等功效。

本發明防彈頭盔的製造方法，能以適量的防彈纖維直接一體成型出防彈頭盔，可大幅提升材料的利用率；相較於以往裁切防彈布而產生許多餘料的情況，本發明可以達到降低材料成本的功效。

本發明的防彈頭盔，係由防彈纖維一體成型製成，其結構強度良好且均勻，不會在局部形成防彈弱點，且防彈頭盔的厚度不需太厚，即可達到具有防彈效果的結構強度要求，使本發明防彈頭盔的厚度可小於習知防彈頭盔的厚度，有助減輕防彈頭盔的重量，且可減少構成防彈頭盔所需的防彈纖維用量，進而降低材料成本。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧第一模具

11‧‧‧第一模穴面

12‧‧‧針孔

2‧‧‧定位針

3‧‧‧第二模具

3a、3b、3c‧‧‧組塊

31‧‧‧第二模穴面

32‧‧‧注膠口

4‧‧‧防彈纖維

4a‧‧‧第一纖維層

4b‧‧‧第二纖維層

S‧‧‧壓合空間

Claims (16)

1. 一種防彈頭盔的製造方法，包含：將防彈纖維依一第一方向定位於設在一第一模具的數個定位針之間，並形成一第一纖維層；將防彈纖維依一第二方向定位於該數個定位針之間，以於該第一纖維層上形成一第二纖維層；及在該第一模具上形成數個交疊的第一纖維層及第二纖維層後，搭配一第二模具將該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層熱壓合並同時退針，以得一防彈頭盔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，該數個定位針呈矩陣排列，以於該數個定位針之間形成數個交錯的佈線空間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，其係對該第一模具持續釋放該防彈纖維，並將該防彈纖維依序鋪佈於相鄰且朝相同方向延伸的佈線空間中，使該防彈纖維被卡掣定位於二相鄰的定位針之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，其係以平行於第一方向的數條防彈纖維，一次性地定位至該數個定位針之間，以形成該第一纖維層；及，以平行於第二方向的數條防彈纖維，一次性地定位至該數個定位針之間，以形成該第二纖維層。
5. 如申請專利範圍第4項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，該數個定位針呈矩陣排列。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，該第一方向正交於該第二方向。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，熱壓合該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層前，先對該數個交 疊的第一纖維層及第二纖維層噴塗膠劑。
8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，該第一模具設有數個針孔，該數個定位針分別可軸向位移地設於該數個針孔；熱壓合該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層的過程中，以油壓、空壓或電子退針法控制該數個定位針逐漸縮入各自對應的針孔中。
9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，其係以60~150℃的溫度熱壓合該數個交疊的第一纖維層及第二纖維層。
10. 如申請專利範圍第9項所述之防彈頭盔的製造方法，其中，熱壓合進行10~20分鐘。
11. 一種防彈頭盔，具有緊密黏合的數個交疊的第一纖維層及第二纖維層，構成該第一纖維層的防彈纖維沿一第一方向延伸，構成該第二纖維層的防彈纖維沿一第二方向延伸，該第一方向與該第二方向不同。
12. 如申請專利範圍第11項所述之防彈頭盔，其中，該第一方向正交於該第二方向。
13. 一種製造防彈頭盔的模具組，包含：一第一模具，該第一模具具有一第一模穴面，該第一模穴面設有數個針孔；數個定位針，該數個定位針分別設於該數個針孔，以受控制而穿出或縮入該第一模具的第一模穴面；及一第二模具，該第二模具具有一第二模穴面，該第二模穴面與該第一模穴面共同形成一壓合空間。
14. 如申請專利範圍第13項所述之製造防彈頭盔的模具組，其中，該數個針孔呈等距地分布於該第一模穴面，使該數個定位針呈矩陣排列。
15. 如申請專利範圍第13項所述之製造防彈頭盔的模具組，其中，各該定位針的針徑等於或略小於對應的針孔的孔徑。
16. 如申請專利範圍第13項所述之製造防彈頭盔的模具組，其中，該第二模具的第二模穴面設有數個注膠口。