安全帽外壳的制造方法 【技术领域】
本发明是有关于一种安全帽外壳的制造方法。
背景技术
按，先行所知，有关安全帽之成型制法，概可区分为三种方式，其一为射出成型法，此法采用塑料基材或用短纤维补强塑料基材，其强度较差且制成品重量也常流于笨重。其二为干纱灌注成型法，其三为席布喷压法，此二法均利用松散或席布状之玻璃纤维直接铺设于模具内壁，再将树脂直接注入，以润湿纤维后成型，但是存在有树脂分布不均，成品强度不佳，品质控制不易之缺点。
见日本专利JP61-215014号公开的一种安全帽制造方法，该方法为预先在模具内涂喷树脂再应用充气袋加压进行模具成型，此方法虽然可解决上述射出成型法中成品重量笨重的问题，但是树脂分布不均的问题仍然存在，且成品的强度会因分布不均会造成产品的品质不佳，若是对安全帽不同位置有不同强度的要求，此方法中强度的分布具有随机性，不是按照人为的要求针对不同位置的强度进行强度控制；见中国专利公告第1068771号公开了一种复合材料元件的制造方法，其是将预浸布，构成一封闭的空壳体，利用挥发性物质气化产生膨胀压力贴合于模具内成型，其解决了树脂分布不均匀的问题，但产品成型时预浸布事先需构成一封闭的空壳体，仅靠成型模具定型，仅为一简单的元件外壳成型，即所制的成品各个位置能够承受的强度是一致的，如需要迎合某个局部地强度，必须增加整个成品的厚度，这样就会增加产品的重量和成本。尤其是对于安全帽而言，由于各国安全规格的不同要求，则在安全帽本体不同位置的强度要求各不相同，利用此方法成型，其安全帽本体的强度无法得到有效的控制。
由此可见采用上述第一种方法制造安全帽，无法人为控制不同位置的强度设置；采用上述第二种方法，为了达到强度的要求，只能以最高强度的要求来设置帽壳厚度，因此会增加产品的重量和成本。
【发明内容】
本发明的主要目的，即在提供一种安全帽外壳的制造方法，其不仅强度品质可以按照要求进行人为控制，而且质轻强度佳，可以降低成本。
为实现上述目的，本发明的解决方案是：一种安全帽外壳的制造方法，其制造过程如下：
1)织板制备，系将复合材料连续纤维束或纤维编织布利用含浸机含浸树脂后形成一长纤维预浸材或预浸布，即成“织板”；
2)裁/斩纱，系依产品需求之叠层设计，以裁纱机及斩型机将“织板”依规格尺寸裁切分割，作为材料预型时使用；
3)气袋制备，系以硅胶或生橡胶分别作出成型气袋及预型气袋，以备材料预型及成型时使用；
4)材料预形，将依规格裁/斩纱完成的织板，依叠层设计逐层贴覆于前项的预型气袋上，如此层层贴合而完成一复合材料贴设的安全帽雏型；
5)成型，系依据所用基材树脂类型之不同，先将模具加热至所需温度，并于其上涂刷一层离型剂，再将前项预型完成之安全帽雏型及预型气袋一并置入成型模模穴中，合模后立即把成型气袋置入预型气袋内，盖模锁模使之密封，依树脂特性于不同时间段施以不同公斤数的压力，以撑大预型及成型气袋，迫使叠层织板完全服贴于母模模穴表面，使树脂受热均匀流动于整顶帽壳，以模温进行加热一段时间后，织板即硬化成型，待取出冷却后即可得到结构紧密之安全帽主体半成品；
6)帽壳整修，系将成型所得的半成品帽壳，加以切边、挖孔等整修作业，即可得到一高品质之安全帽外壳。
上述成型的步骤中模具加热所需的温度为：常温至180度；盖模锁模密封后，如果使用不饱和树脂，可在0-6-12分钟时施以3-9KG的压力，6-12-20分钟施以5-12KG的压力成型。
上述的织板制备步骤中复合材料连续纤维束或纤维编织布利用含浸机含浸树脂后披覆于离型纸上形成一长纤维预浸材或预浸布。
上述的裁/斩纱步骤中“织板”裁切分割成正方形、长方形、梯形、及斩刀不规则形。
由以上步骤可知，本发明系藉由长纤维预浸材或预浸布，即本发明中所称之“织板”的适度黏性，由预型气袋适当提供周表以作为织板叠层贴覆用，而成品强度不是单靠树脂的薄厚来控制，不同方向设置的纤维对强度的提高具有决定的作用，在不同位置针对不同的强度要求，可以方便的控制织板贴覆的层数，同时织板采用不同角度所裁纱别进行叠层设计有利于改善单一角度纱别造成的成品强度弱的不利因素，所以在安全帽本体的补强定位极为准确，同时置入成型模中进行加压成型，帽壳厚度均匀性易于控制，且重量的控制容易且精确，在贴纱的过程中，可以选择成本低且可以满足强度的纱片，有效的控制成品的成本，据此达成较以往惯用者更为质轻、强度佳、避震性及抗穿刺性良好的安全帽外壳。
【附图说明】
图1为本发明之制造流程方块图；
图1A与1B为本发明之基材树脂与纤维材料含浸的示意图；
图2A与2B为本发明的纱片角度示意图；
图3A与3B为本发明的烘烤后纱片贴合示意图；
图4为本发明的裁/斩纱片规格示意图；
图5为本发明的成型气袋示意图；
图6A与6B为本发明的预型气袋示意图；
图7A、7B与7C为本发明的预型示意图；
图7D、7E与7F为本发明的模具成型示意图；
图8A与8B为本发明的成型后安全帽示意图；
图9A与9B为本发明的整修后安全帽示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本发明一种先进的安全帽外壳的制造方法，包括：第一、织板制备，第二、裁/斩纱，第三、气袋制备，第四、材料预形，第五、成型，第六、帽壳整修等六个步骤，其中：
第一织板制备
系将连续之玻纤、碳纤...等复合材料纤维束或玻纤、碳纤...等复合材料纤维编织布利用含浸机2含浸树脂，并刮除复合材料纤维束或编织布1中过量之树脂，确保树脂及纤维含量比例后，如图1A与图1B所示，披覆于离型纸3上形成一长纤维预浸材或预浸布4，即本发明中所称之“织板”，再依需要将“织板”割出叠层所需角度，再取下含浸机。如图2A与图2B所示，经此阶段，″织板″得以确实有效的控制纤维树脂的含量、厚度及重量。
由图2A与图2B所得的不同角度“织板”，即送入烘箱烘烤，以除去其中包含的过量溶剂，烘烤后的“织板”根据不同的重量需求进行贴合(或仅在上面再覆一层离型纸)，如此“织板”的两面都覆有离型纸3，可方便保存及裁纱，如图3A与图3B所示。
第二、斩/裁纱
系依产品需求，考量所需通过测试法规种类，成品外型及重量，设计不同的叠层设计，以裁纱机及斩型机将烘烤后所得的“织板”依据叠层设计需求裁切分割成不同规格，形状不一的纱片11、12、13，如图4有正方形、长方形、梯形、及斩刀不规则形等，作为材料预型时使用-----籍此可以有效的避免其接头的重叠，使纤雏对力的传递效果得到加强，同时跟据帽壳不同区域强度设计需求采用不同形状规格的纱片。
第三、气袋制备
气袋区分为成型气袋4及预型气袋5二种，系以硅胶或生橡胶为材料作成，以备材料预型及成型时使用，请参考图5的成型气袋4，系以专用之气袋模具，将材料置入模具中，经高温及高压而成，其作用为承受模具成型过程中的高压，避免气压外泄，并将压力传导于预型气袋5。图6之预型气袋5，具有相当的刚性能支撑起帽壳形状，使操作者能在其上进行织板贴覆。
第四、材料预形
系利用一预型气袋5，先行于其上涂刷一层离型剂，其作用为利于预型气袋5于成型后与帽壳脱离。待形成离型模后，直立于操作台上，根据不同的设计，将依规格裁/斩纱完成之织板1，撕掉两面的离形纸3后依叠层设计逐层贴覆于前项之预型气袋5上。预型所用之织板1，借着树脂之适度黏性，同时织板1采用不同角度所裁纱别进行叠层设计，可依所预定补强位置加以黏贴而不易移位或掉落，如此层层贴合而完成一复合材料贴设之安全帽雏型6。如图7A-7C所示。一般状况第一层设计成西瓜皮状以利贴合操作，其余相邻两层均不宜设计成相同的形状规格，更有利于避免相邻两层纱片1的接头重叠。在贴纱的过程中，可以选择成本低且可以满足强度的纱片，有效的控制成品的成本。
第五、成型，
系依据所用基材树脂类型之不同，先将模具7加热至所需温度，此温度设置为常温至180℃，成型时先于母模71模面上涂刷一层离型剂，其作用为利于成型后，帽壳与成型模之脱离。打开安全帽成型模具，再将前项预型完成之安全帽雏形6及预型气袋5一并置入成型模模穴中，如图7D所示。合模后立即把成型气袋4置入预型气袋内，盖模锁模使之密封，依树脂特性于不同时间段施以不同公斤数之压力，如果使用不饱和树脂，可在0-6～12分钟时施以3-9KG的压力，6～12-20分钟施以5-12KG的压力以撑大成型及预型气袋4、5，迫使叠层织板1完全服贴于母模71模穴表面，使树脂受热均匀流动于整顶帽壳，以模温进行加热一段时间，织板即硬化成型。如图7E、7F所示。待取出冷却后即可得到结构紧密之安全帽主体半成品8，如图8A、8B所示。
第六、帽壳整修，
系将前项成型所得的半成品帽壳8，依安全帽形态、尺寸以机械手等工具进行切边、挖孔等整修作业，即可得到一高品质之安全帽外壳9。如图9A与9B所示。
由以上步骤可知，本发明系藉由长纤维预浸材或预浸布，即本发明中所称之”织板”之适度黏性，由预型气袋适当提供周表以作为织板叠层贴覆用，是以在安全帽本体之补强定位极为准确，帽壳厚度均匀性易于控制，且树脂的量可减少至最适宜的状态(30％-50％)成重量之控制容易且精确，同时采用不同角度的纱别进行叠层设计有利于改善单一角度别造成的不利因素，据此达成较以往惯用者更为质轻、强度佳、避震性及抗穿刺性良好的安全帽外壳。