本发明涉及安全帽技术领域，尤其涉及一种抗撞击安全帽及其成型方法。
背景技术：
安全帽是指对人头部受坠落物及其他特定因素引起的伤害起防护作用的帽子。安全帽用于多种撞击的防护形式，具体包括防止飞来物体对头部的打击、防止从高处坠楼时头部受伤害以及防止头部遭电击等。佩戴安全帽可以非常有效地减少以上多种撞击形式的伤害，提高人身安全系数。
相关技术中，安全帽由帽壳、帽衬和下颏带等三大部分组成。帽壳承受了绝大部分的外力，而在外撞击力较大的情况下，仅仅只由帽壳来承受外力，完全无法承受住外力的冲击，这样，外力直接传递至头部，从而造成头部损伤，这样的安全帽安全系数低。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种抗冲击力强、安全系数高的抗撞击安全帽及其成型方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种抗撞击安全帽，包括帽壳、里衬和缓冲装置，所述帽壳和所述里衬间隔设置，且两者之间形成一封闭的缓冲空间，所述缓冲装置设于所述缓冲空间内，所述缓冲装置包括填充于所述缓冲空间内的缓冲垫以及至少一个吸收支架，所述吸收支架的一端连接所述帽壳、另一端连接所述里衬，且所述吸收支架两端的横截面面积由大到小逐渐向中间位置收缩。
优选的，所述吸收支架内设置有弹性胶体，所述弹性胶体的两端不贯穿所述吸收支架分别与所述帽壳和所述里衬连接的两个端面；所述弹性胶体为氧化石墨烯或者硅胶。
优选的，所述吸收支架包括与所述帽壳连接的外力吸收端、与所述里衬连接的受力分散端以及连接所述外力吸收端和所述受力分散端的过渡端，所述弹性胶体从所述外力吸收端贯穿所述过渡端并延伸至所述受力分散端。
优选的，所述外力吸收端连接所述帽壳的一端的端面呈圆形，所述受力分散端连接所述里衬的一端的端面也呈圆形。
优选的，所述吸收支架为多个，多个所述吸收支架分别分布于所述安全帽相对头部的头顶、额头、后脑勺以及头部两侧的位置。
优选的，所述缓冲垫采用可压缩材料制成。
优选的，所述缓冲垫为乙烯基腈、聚苯乙烯或者聚丙烯泡沫，所述吸收支架为发泡苯乙烯，所述里衬为高密度聚乙烯。
优选的，所述里衬的外表面凸出设置有多根可变形吸汗条，所述可变形吸汗条从安全帽的帽檐延伸至帽尾，相邻两根所述可变形吸汗条之间形成散热通道。
一种抗撞击安全帽的成型方法，包括如下步骤：
步骤s1，帽壳和里衬一体注塑成型且两者之间形成缓冲空间；
步骤s2，同时往缓冲空间内注射可压缩材料和发泡苯乙烯材料填充形成缓冲垫和吸收支架；
步骤s3，往所述吸收支架内注射氧化石墨烯形成弹性胶体。
优选的，步骤s2和步骤s3中，注射机的针头从所述里衬插入所述缓冲空间内。
本发明实施例提供的抗撞击安全帽，从外部传递来的撞击力通过所述缓冲垫和所述吸收支架吸收、缓冲后再传递至所述里衬以减少冲击力度，同时所述吸收支架连接所述帽壳的一端先大面积地将来自所述帽壳的外撞击力吸收、缓冲后，穿透所述吸收支架的中部汇集吸收的撞击力后再通过另一端大面积分散传递至所述里衬，经过大面积的吸收、缓冲再汇集后大面积的分散，大大地减少了力度的集中，从而大大地减少了传递至头部的力度，有效的提高了抗撞击性能，进一步提高了安全帽的安全系数。
附图说明
图1为本发明提供的抗撞击安全帽的结构示意图；
图2为图1所示的抗撞击安全帽的剖视图；
图3为图2所示的抗撞击安全帽的受力分析图；
图4为图2所示的抗撞击安全帽的内部结构图；
图5为图4所示的可变形吸汗条的剖视图；
图6为本发明提供的抗撞击安全帽的成型方法流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2和图3，其中，图1为本发明提供的抗撞击安全帽的结构示意图；图2为图1所示的抗撞击安全帽的剖视图；图3为图2所示的抗撞击安全帽的受力分析图。该抗撞击安全帽包括帽壳1、里衬3和缓冲装置5，所述帽壳1和所述里衬3之间间隔设置，且两者之间形成一封闭的缓冲空间6，所述缓冲装置5设于所述缓冲空间6内，所述缓冲装置5包括填充于所述缓冲空间6内的缓冲垫51以及至少一个吸收支架53，所述吸收支架53的一端连接所述帽壳1、另一端连接所述里衬3，且所述吸收支架53两端的横截面面积由大到小逐渐向中间位置收缩，这样，从外部传递来的撞击力通过所述缓冲垫51和所述吸收支架53吸收、缓冲后再传递至所述里衬3以减少冲击力度，同时所述吸收支架53连接所述帽壳1的一端先大面积地将来自所述帽壳1的外撞击力吸收、缓冲后，穿透所述吸收支架53的中部汇集吸收的撞击力后再通过另一端大面积分散传递至所述里衬3，经过大面积的吸收、缓冲再汇集后大面积的分散，大大地减少了力度的集中，从而大大地减少了传递至头部的力度，有效的提高了抗撞击性能，进一步提高了安全帽的安全系数。
具体的，在本实施例中，所述帽壳1采用玻璃钢、聚碳酸酯塑料、abs塑料、超高分子聚乙烯塑料或者改性聚丙烯塑料制成。其中，玻璃钢安全帽主要用于冶金高温作业场所、油田钻井森林采伐、供电线路、高层建筑施工以及寒冷地区施工场景。聚碳酸酯塑料安全帽主要用于油田钻井、森林采伐、供电线路、建筑施工等作业。abs塑料安全帽主要用于采矿、机械工业等冲击强度高的室内常温作业场所。超高分子聚乙烯塑料安全帽适用范围较广，如冶金化工、矿山、建筑、机械、电力、交通运输、林业和地质等作业的工种。改性聚丙烯塑料安全帽主要用于冶金、建筑、森林、电力、矿山、井上、交通运输等作业的工种。
需要提出的是，为了让安全帽能更好的透气透风，所述帽壳1还开设有细小的透气孔8。要注意的是，所述透气孔8开设在所述帽壳1的两侧上（头部耳朵以上的位置）且受到外冲击力几率较少的部位，所述透气孔从所述帽壳1贯穿至所述里衬3，通过所述透气孔8来散热和透气以改善安全帽内的空气环境。同时，所述透气孔的开设位置要避开所述吸收支架53，所述透气孔8与所述吸收支架53间隔设置。
所述透气孔8的孔径为0.3~0.6cm，即所述透气孔8的孔径可以为0.3cm、0.4cm、0.5cm或者0.6cm、优选的，所述透气孔的孔径为0.5cm，所述透气孔8的个数在3~6个，即所述透气孔8的个数可以为3个、4个、5个或者6个，优选的，所述透气孔8的个数为5个。
所述吸收支架53两端的横截面面积由大到小逐渐向中间位置收缩，以形成力度收集后进行吸收、缓冲再分散的力度传递改造和力度缩小的过程，大大的减少撞击力对头部的伤害。
所述吸收支架53包括与所述帽壳1连接的外力吸收端531、与所述里衬3连接的受力分散端533以及连接所述外力吸收端531和所述受力分散端533的过渡端535，所述弹性胶体537从所述外力吸收端531贯穿所述过渡端535并延伸至所述受力分散端533，使撞击力吸收后、再集中在所述弹性胶体537处进行弹性缓冲后再分散，经过三道工序后有效地减少传递至所述里衬3的力度。
所述外力吸收端531连接所述帽壳1的一端的端面呈圆形，所述受力分散端533连接所述里衬3的一端的端面呈圆形。圆形的所述外力吸收端531呈圆盘式吸住所述帽壳1和所述里衬3，这样，接触面积大，连接效果好。
所述吸收支架53内设置有弹性胶体537，所述弹性胶体537的两端不贯穿所述吸收支架53分别与所述帽壳1和所述里衬3连接的两个端面，所述弹性胶体537的强度远低于所述吸收支架53其他部分的强度，这是为了更有效的提高安全帽的强度。
所述弹性胶体537为氧化石墨烯或者硅胶，优选的，所述弹性胶体537为氧化石墨烯。氧化石墨烯为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性，遇到外力后变形，通过弹性变形来吸收冲击力，从而有效地减少传递至头部的压力，对冲击力进行有效缓冲。
具体的，在本实施例中，所述吸收支架53为多个，优选的，所述吸收支架53为五个，五个所述吸收支架53分别分布于所述安全帽相对头部的头顶、额头、后脑勺以及头部两侧的位置。这样所述吸收支架53分布于头部的各个部位，全方位地保护头部不受外撞击力伤害，提高安全帽的安全系数。
具体的，在本实施例中，所述缓冲垫51由可压缩材料制成。所述缓冲垫51为乙烯基腈、或者聚丙烯泡沫，优选的，所述缓冲垫51为聚苯乙烯。聚苯乙烯具有可压缩性和易碎性，置于所述缓冲垫51填充在所述帽壳1和里衬3之间，所述缓冲垫51在外撞击力产生结构破坏来缓冲和吸收力度，大大减少了传递至所述里衬3的压力，提高了安全帽的抗撞击能力。
具体的，在本实施例中，所述吸收支架53为发泡苯乙烯，发泡苯乙烯又称为可发性聚苯乙烯，具有耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振、电绝缘性好等特点。通过所述吸收支架53的抗冲击、抗振动的性能，使从所述帽壳1传递至所述吸收支架53的撞击力能被所述吸收支架53吸收和缓冲，有效的降低了外力的撞击力度。
具体的，在本实施例中，所述里衬3为高密度聚乙烯，具有较高的刚度和硬度，机械强度好，使用寿命长。
请结合参阅图4和图5，其中，图4为图2所示的抗撞击安全帽的内部结构图；图5为图4所示的可变形吸汗条的剖视图。所述里衬3的外表面凸出设置有多根可变形吸汗条7，所述可变形吸汗条7从安全帽的帽檐延伸至帽尾，即从安全帽佩戴后的额头前延伸至后脑勺位置。具体的，在本实施例中，所述可变形吸汗条7为海绵，所述可变形吸汗条7的横截面为半圆形。所述可变形吸汗条7的厚度为0.4-1cm，即所述可变形吸汗条7可以为0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.7cm、0.8cm、0.9cm或者1.0cm，优选的，所述可变性吸汗条7为0.6cm。一方面，海绵能够在外力挤压的情况下发生一定的形变，当安全帽佩戴在头部时，海绵可以在形变的情况下贴合头部的弧度，佩戴起来更加的舒适；而且由于每个人的头部结构不尽相同，通过所述可变形吸汗条7的形变，防撞击安全帽自动调整为适应不同的头部结构和形状尺寸，从而使绝大部分人都可以佩戴该安全帽，有效的提高了安全帽的适用范围。另一方面，所述可变形吸汗条7能吸收头部的汗水，尤其是在炎热的夏天，工作人员出汗多，通过所述可变形吸汗条7将汗水吸收，可有效的保持安全帽内的干燥性，安全帽佩戴起来更加舒适。
同时，相邻两根所述可变形吸汗条7之间形成散热通道9，外部空气从所述散热通道9进入，内部的热湿气通过从所述散热通道9排出，因此，所述散热通道9形成的空气导流，使安全帽内的环境更加接近于外部环境，有效的降低了安全帽内的温度，同时提高了干燥性，进一步提高了安全帽的佩戴舒适性。
请参阅图6，为本发明提供的抗撞击安全帽的成型方法流程图。一种抗撞击安全帽的成型方法，包括如下步骤：
步骤s1，所述帽壳1和所述里衬3一体注塑成型且两者之间形成所述缓冲空间6。注塑机往模具内同时注入两种不同的材料，所述帽壳1为玻璃钢，所述里衬3为高密度聚乙烯。
步骤s2，采用注射机同时往所述缓冲空间6内注射可压缩材料和发泡苯乙烯填充形成所述缓冲垫51和所述吸收支架53，具体的，注射机的针头分别从所述里衬3处插入所述缓冲空间6内。
步骤s3，往所述吸收支架53所形成的空位内注射氧化石墨烯形成弹性胶体537，同样地，注射机从所述里衬3处插入所述吸收支架53内。
最后，将海绵在所述里衬3内热熔加工成所述可变形吸汗条7。
需要说明的是，为了使所述吸收支架53能更好的成型为预设形状，可以在所述帽壳1和所述里衬3一体成型时，先在模具内植入与所述吸收支架53形状相同的框架，成型所述吸收支架53时，直接往框架内注射材料。
本发明实施例提供的抗撞击安全帽，从外部传递来的撞击力通过所述缓冲垫和所述吸收支架吸收、缓冲后再传递至所述里衬以减少冲击力度，同时所述吸收支架连接所述帽壳的一端先大面积地将来自所述帽壳的外撞击力吸收、缓冲后，穿透所述吸收支架的中部汇集吸收的撞击力后再通过另一端大面积分散传递至所述里衬，经过大面积的吸收、缓冲再汇集后大面积的分散，大大地减少了力度的集中，从而大大地减少了传递至头部的力度，有效的提高了抗撞击性能，进一步提高了安全帽的安全系数。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种抗撞击安全帽，其特征在于，包括帽壳、里衬和缓冲装置，所述帽壳和所述里衬间隔设置，且两者之间形成一封闭的缓冲空间，所述缓冲装置设于所述缓冲空间内，所述缓冲装置包括填充于所述缓冲空间内的缓冲垫以及至少一个吸收支架，所述吸收支架的一端连接所述帽壳、另一端连接所述里衬，且所述吸收支架两端的横截面面积由大到小逐渐向中间位置收缩。
2.根据权利要求1所述的抗撞击安全帽，其特征在于，所述吸收支架内设置有弹性胶体，所述弹性胶体的两端不贯穿所述吸收支架分别与所述帽壳和所述里衬连接的两个端面；所述弹性胶体为氧化石墨烯或者硅胶。
3.根据权利要求1所述的抗撞击安全帽，其特征在于，所述吸收支架包括与所述帽壳连接的外力吸收端、与所述里衬连接的受力分散端以及连接所述外力吸收端和所述受力分散端的过渡端，所述弹性胶体从所述外力吸收端贯穿所述过渡端并延伸至所述受力分散端。
4.根据权利要求3所述的抗撞击安全帽，其特征在于，所述外力吸收端连接所述帽壳的一端的端面呈圆形，所述受力分散端连接所述里衬的一端的端面也呈圆形。
5.根据权利要求1所述的抗撞击安全帽，其特征在于，所述吸收支架为多个，多个所述吸收支架分别分布于安全帽相对头部的头顶、额头、后脑勺以及头部两侧的位置。
6.根据权利要求1所述的抗撞击安全帽，其特征在于，所述缓冲垫采用可压缩材料制成。
7.根据权利要求6所述的抗撞击安全帽，其特征在于，所述缓冲垫为乙烯基腈、聚苯乙烯或者聚丙烯泡沫，所述吸收支架为发泡苯乙烯，所述里衬为高密度聚乙烯。
8.根据权利要求1所述的抗撞击安全帽，其特征在于，所述里衬的外表面凸出设置有多根可变形吸汗条，所述可变形吸汗条从安全帽的帽檐延伸至帽尾，且相邻两根所述可变形吸汗条之间形成散热通道。
9.一种抗撞击安全帽的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1，帽壳和里衬一体注塑成型且两者之间形成缓冲空间；
步骤s2，同时往所述缓冲空间内注射可压缩材料和发泡苯乙烯材料填充形成缓冲垫和吸收支架；
步骤s3，往所述吸收支架内注射氧化石墨烯形成弹性胶体。
10.根据权利要求9所述的抗撞击安全帽的成型方法，其特征在于，步骤s2和步骤s3中，注射机的针头从所述里衬插入所述缓冲空间内。
技术总结