[发明专利]一种横编三维成形复合材料头盔预制件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种横编三维成形复合材料头盔预制件及其制备方法，属于复合材料领域。本发明所述的横编三维成形复合材料头盔预制件利用横编的局部编织和持圈式收放针实现的一体成形三维立体产品；其制备过程采用电脑横机对纱线进行一体成形编织，解决了传统复合材料头盔预制件整体性差、产品质量参差不齐的问题；避免了传统复合材料头盔预制件生产过程需要耗费大量人力、物力等问题；同时，大大降低了现有复合材料头盔预制件生产过程中因裁剪所产生的材料浪费等诸多问题。

技术领域

本发明涉及一种横编三维成形复合材料头盔预制件及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

2020年4月21日，中国公安部交管局部署“一盔一带”安全守护行动，要求摩托车、电动车骑乘人员佩戴安全头盔，从而减少交通事故死亡人数。据统计，摩托车、电动自行车驾乘人员死亡事故中，约80％为颅脑损伤致死。有关研究表明，正确佩戴安全头盔、规范使用安全带能够将交通事故死亡风险降低60％至70％。因此，安全头盔的重要性不言而喻。为保证头盔具有较好的安全性能以及重量轻量化的需求，复合材料头盔已成为中高端头盔领域的主要组成材质。

目前，复合材料头盔制备过程较多的采用织物铺层方式进行制备复合材料头盔预制件的制备，其中织物铺层过程需要对所需织物进行裁剪、拼接和缝合处理，该过程具有操作繁琐复杂、耗时长、劳动力成本高、产品整体性差、原材料浪费等缺点，同时，用于制备复合材料头盔的织物多为高性能纤维织造而成，一方面裁剪困难，另一方面价格昂贵，通过裁剪势必会造成昂贵材料的浪费，从而增加了生产成本。

由上可知，现有技术中复合材料头盔预制件制作过程中存在的整体性较差、加工时间长、加工成本较高以及原料浪费等诸多的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种横编三维成形复合材料头盔预制件及其制备方法。

本发明的第一个目的是提供一种制备横编三维成形复合材料头盔预制件的方法，所述的方法是采用电脑横机对纱线进行一体成形编织，是通过横编局部编织和持圈式收放针来实现编织；其中，所述的头盔预制件左右整体对称，头盔预制件左侧部分和右侧部分分别在电脑横机的两个针床上编织完成，左侧部分和右侧部分分别需要6次、8次或10次的前针床纬平针组织编织和后针床纬平针组织编织，从而组成所述的头盔预制件。

在本发明的一种实施方式中，所述采用局部编织和持圈式收放针具体为：在进行前针床的纬平针组织编织时先进行满针编织，在进行下一横列的编织时采用每横列2针、3针或4针的收针数量进行局部编织，在收针数量达到一定针数后再采用每横列2针、3针或4针的放针数量进行局部编织，直到满针编织为之，然后再以相同的编织方式编织相同横列的后针床。

在本发明的一种实施方式中，所述的头盔预制件左侧部分和右侧部分分别需要6次、8次或10次的前针床纬平针组织和后针床纬平针组织编织过程中，从第1次到第6次、第8次或第10次的的前针床纬平针组织或后针床纬平针组织编织过程中，每次的编织横列数要先逐渐减小，然后再逐渐增大，实现在第3次、第4次或第5次的编织横列数最小，前面逐渐减小过程中的每次编织横列的差值小于后面逐渐增大过程中每次编织横列的差值，以第1次前针床纬平针组织编织横列数为基准，在编织接下来横列数逐渐减小的前针床纬平针组织时，减小的横列数应在5％-15％范围内，再编织接下来横列数逐渐增加的前针床纬平针组织时，增大的横列数应在10-20％范围内，每次的前针床纬平针组织和后针床纬平针组织编织横列数相同。

在本发明的一种实施方式中，所述的头盔预制件的高度是通过改变参与编织的织针数量来调节；所述的头盔预制件的头围尺寸是通过改变编织的横列数和编织次数来调节；所述的头盔预制件的表面曲线弧度是通过局部编织过程中每次收放针的针数以及总收放针的针数来调节；所述的头盔预制件的表面曲线弧度长度是通过局部编织过程中收放针的总针数来调节。

在本发明的一种实施方式中，所述的方法中采用的纱线为高强涤纶、芳纶或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中的一种或多种。