[发明专利]一种特殊复合材料结构的安全防护装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种特殊复合材料结构的安全防护装置，特别涉及劳保鞋、安全鞋、安全帽。 

二、背景技术

我国每年发生的各类安全事众多，其中有36%的工业事故是由于踩踏物件或遭重物砸伤引起的，结果往往导致足部或头部受伤，甚至残疾。因此生产出具有优异性能的安全鞋或安全帽对于广大的劳工是极其重要的。 

市售的安全防护装置一般分为三种，即金属制、树脂制、复合材料制。下面以安全鞋头的制作材料及制作方法为例来说明现有安全防护装置存在的一些问题。金属制鞋头一般指的就是在国内应用较多的钢制鞋头，这种鞋头虽然可以防止重物砸伤，但由于其鞋头太厚、重量较重，使穿者行动不便导致足部容易疲劳。同时，钢制鞋头不能通过机场、火车站的磁场检测，影响人们的出行。后来也有人开发出钛合金制鞋头，其优点是强度高、比重轻，但由于其价格昂贵不适宜一般劳保鞋的制作。基于以上钢制鞋头的缺点，目前已经开发出树脂制鞋头、纤维增强热塑和热固性树脂的复合材料鞋头。树脂制鞋头和纤维增强热塑性树脂制的安全鞋头，虽然工艺较为简单，但难以满足更高安全标准的要求，应用范围较窄。现在市面上以纤维/热固性树脂复合材料制的安全鞋头应用较为广泛，但也存在着一定的不足之处。现有工艺中采用浸渍的方法即将纤维织布置于热固性树脂的溶液中，常需添加一些有毒溶剂（如甲苯、丙酮等）以降低树脂粘度，而且还需要对浸渍过的纤维织布进行烘干，整个工作车间充满了挥发性气体，难闻且有毒，严重伤害了工人们的身体健康，这样就造成工艺复杂和工作环境恶劣，并且存在一定的安全隐患，还无形中增加了能耗。另外这种鞋头虽然相对于钢制鞋头质量较轻，但由于其结构设计简单，仍然较重。 

三、发明内容

鉴于现有方法中所存在的缺点和缺陷，本发明人的目的是提供一种具有很强的力学性能 且重量轻便的安全防护装置，其制备方法简单、高效。 

为实现上述目的，可通过以下方案构成： 

一种安全防护装置，所述安全防护装置是由多层叠加形成的预制品热压复合得到，所述的预制品包括至少4层基底层和至少1层加强层，每层基底层呈半圆形或类半圆形或T形或类T形，并且当基底层呈半圆形或类半圆形时具有放射状裁切口，所述的基底层至少包括两种结构形式，基底层的面积按照叠加顺序梯度减小，所述的加强层的面积均小于最小的基底层的面积，所述的加强层位于基底层之间或者预制品的表面；所述的基底层或加强层是通过在连续纤维或纤维织布上均匀涂覆热固性树脂物料而获得，所述的热固性树脂物料包括热固性树脂、固化剂、促进剂和增韧剂但不含溶剂，其中热固性树脂、固化剂、促进剂和增韧剂的质量比为1：0.4～1.2：0.005～0.05：0.03～0.5。 

本发明的安全防护装置可以是安全鞋头、安全帽等，本领域技术人员可以根据安全防护装置所需要的形状对基底层进行裁剪。 

进一步，所述的预制品还可以包括至少一层补强层，每层补强层位于预制品的内表面或外表面或中间某一层，所述的补强层是通过在连续纤维或纤维织布或薄膜上均匀涂覆热固性树脂物料而获得，所述的热固性树脂物料包括热固性树脂、固化剂、促进剂和增韧剂但不含溶剂，其中热固性树脂、固化剂、促进剂和增韧剂的质量比为1：0.4～1.2：0.005～0.05：0.03～0.5。所述的补强层的形状和大小不限，补强层的加入可以对安全防护装置的某些区域起到补强作用。优选补强层位于预制品的外表面。 

本发明中，基底层和加强层以一定的顺序叠加，其中基底层的面积按照叠加顺序梯度减小，所述的“梯度”可以是一层基底层（即每层基底层的面积都不同，按照由大到小的顺序叠加），也可以是几层基底层（即若干层同一面积的基底层叠加成为基底层组，不同面积的基底层或基底层组按照面积由大到小的顺序叠加）。一般基底层有4-20层，增强层有1-20层。叠加方式可以包括1层基底层+2层加强层、2层基底层+3层增强层等，总层数在5-40层不等。优选的，基底层的层数在8～15层，加强层的层数在4～8层。另外可以在预制品内外表面 各增加一层补强层或在预制品中间某一层或某两层或某三层增加补强层。这样的结构不仅可以防止褶皱的产生，而且能够对产品某些区域起到补强作用，以此来增强防护装置的机械强度。相同强度下，可以减少防护装置厚度、减轻重量、降低成本。