| JP09105014 | HELMET |
| WO/1999/002054 | IMPACT ABSORPTION SYSTEM APPLICABLE TO HEAD PROTECTION HELMETS |
| JP2003096614 | METHOD FOR PRODUCING HELMET REINFORCING BODY |
HOLZHAUSEN, Ullrich (Dieselstraβe 10, Ober-Mörlen, 61239, DE)
Außenschale für Schutzhelm
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Außenschale für einen Schutzhelm, im Wesentlichen bestehend aus einem kunstharzhaltigen
Faserverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff mindestens bereichsweise Basaltfasern enthält.
2. Außenschale gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff mindestens bereichsweise ein Basaltgewebe enthält .
3. Außenschale nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff mindestens bereichsweise ein Basalt-Mischgewebe aus Basaltfasern und Kunstfasern enthält.
4. Außenschale nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Basalt-Mischgewebe Aramidfasern enthält.
5. Außenschale nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff mindestens bereichsweise mehrere Lagen eines Basaltgewebes und/oder eines Basalt-Mischgewebes enthält.
6. Außenschale nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff im Wesentlichen vollflächig eine oder mehrere Lagen eines
Basaltgewebes und/oder eines Basalt-Mischgewebes enthält. |
Außenschale für einen Schutzhelm
Die Erfindung betrifft eine Außenschale für einen Schutzhelm, im Wesentlichen bestehend aus einem kunstharzhaltigen Faserverbundwerkstoff .
Schutzhelme, insbesondere Motorradhelme, weisen üblicherweise eine vergleichsweise harte Außenschale auf, an deren Innenseite eine dem Kopf eines Benutzers zugewandte Polsterung angeordnet ist. Die Außenschale ist dabei möglichst stoßfest und abriebfest ausgestaltet, um im Falle eines Sturzes oder einer stoßartigen Belastung des Schutzhelms die in einem kleinen Bereich der Außenschale auf diese einwirkenden hohen Kräfte und mechanischen Beanspruchungen möglichst großflächig zu verteilen und eine Beschädigung der Polsterung zu verhindern. Die Polsterung besteht dagegen oftmals aus einem plastisch verformbaren Innenmaterial, wie beispielsweise expandiertem Polystyrol (EPS) , um die auf den Schutzhelm übertragene Stoßenergie in Verformungsenergie umzuwandeln und eine übermäßige Krafteinwirkung auf den von dem Schutzhelm umgebenen Kopf des Benutzers zu vermeiden.
Handelsübliche Motorradhelme bestehen aus oftmals mehreren Lagen eines Glasfasergewebes, die mit Kunstharz getränkt werden und nach dem Aushärten des Kunstharzes einen duroplastischen Faserverbundwerkstoff bilden. Das mit zunächst flüssigem Kunstharz getränkte Glasfasergewebe wird dabei unter hohem Druck in einem an die Formgebung der
Außenschale angepassten Werkzeug ausgeformt und ausgehärtet. üblicherweise weist ein derartiger Motorradhelm ein Gewicht von 1500 - 1600 g auf, wobei die Außenschale ein Gewicht von etwa 500 g aufweist.
Um den Tragekomfort eines solchen Motorradhelms zu verbessern wird versucht, das Gewicht des Motorradhelms zu verringern. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die üblicherweise verwendeten Glasfasergewebe durch leichtere Kunstfasergewebe zu ersetzen, die allerdings im Wesentlichen ebenso stoßfest und abriebfest wie Glasfasergewebe sein sollten. Es ist aus der Praxis bekannt, kunstharzhaltige Faserverbundwerkstoffe zu verwenden, die ein Gewebe aus aromatischen Polyamiden (Aramidfasern) enthalten. Handelsübliche Aramidfasergelege weisen zwar ein geringes Eigengewicht und vorteilhafte mechanische Eigenschaften auf, sind jedoch sowohl in der Herstellung als auch in der Verarbeitung sehr kostenintensiv. Bei Verwendung von Faserverbundwerkstoffen mit einem großen Anteil von Aramidfasern können etwa 100 - 200 g eingespart werden, wobei sich jedoch die Herstellungskosten eines derartigen Schutzhelms üblicherweise verdreifachen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, eine kostengünstig herstellbare Außenschale für einen Schutzhelm so auszugestalten, dass die Außenschale bei vergleichbaren oder besseren mechanischen Eigenschaften ein möglichst geringes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Faserverbundwerkstoff mindestens bereichsweise Basaltfasern
enthält. Basaltfasern weisen gegenüber den ganz überwiegend zur Herstellung von Schutzhelmen verwendeten Glasfasern eine merklich höhere Zugfestigkeit und Druckfestigkeit sowie eine bessere Steifigkeit auf. Um dieselben mechanischen Anforderungen bzw. die für Motorradhelme bestehenden Normen erfüllen zu können, muss demzufolge lediglich eine geringere Menge an Basaltfasern für die Herstellung der Außenschale verwendet werden, so dass sich eine daraus resultierende Gewichtseinsparung ergibt.
Handelsüblich sind sowohl Basaltfasern als auch vorgefertigte Basaltgewebe erhältlich, so dass vorteilhafterweise der für die Herstellung der Außenschale verwendete Faserverbundwerkstoff mindestens bereichsweise ein Basaltgewebe enthält.
Weitere Eigenschaften von Basaltfasern bzw. von einem Basaltgewebe sind eine hohe chemische Beständigkeit sowie eine geringe Empfindlichkeit gegenüber ultravioletter Strahlung, gegenüber biologischen Einwirkungen und
Korrosion. Da Basaltfasern als völlig ungiftig und nicht karzinogen angesehen werden, eignen sie sich in besonderer Weise zur Herstellung der Außenschalen von Schutzhelmen.
Untersuchungen der Anmelderin haben darüber hinaus ergeben, dass Basaltgewebe eine geringere Durchdringung und Aufnahme von Kunstharz aufweist und deshalb lediglich eine geringere Menge an Kunstharz erforderlich ist, um eine Außenschale eines Schutzhelms mit vergleichbar guten mechanischen Eigenschaften wie bei handelsüblich erhältlichen
Schutzhelmen mit Glasfasergewebe herzustellen. Das Gewicht
einer ein Basaltgewebe enthaltende Außenschale kann durch die Einsparung von Kunstharz zusätzlich verringert werden.
Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass der Faserverbundwerkstoff mindestens bereichsweise ein Basalt-Mischgewebe aus Basaltfasern und Kunstfasern enthält. Vorzugsweise enthält das Basaltmischgewebe Aramidfasern. Je nach den gewünschten mechanischen Eigenschaften kann die Außenschale bereichsweise unterschiedliche oder aber einheitlich vorgegebene Anteile aus Basaltfasern und anderen Kunstfasern enthalten. Sowohl das Basaltgewebe wie auch das Basalt-Mischgewebe kann mittels der gängigen Webarten hergestellt sein und ein uni- oder bidirektionales bzw. multiaxiales Gewebe, ein Köpergewebe oder ein Leinwandgewebe sein.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass der Faserverbundwerkstoff mindestens bereichsweise mehrere Lagen eines Basaltgewebes und/oder eines Basalt-Mischgewebes enthält. In der Regel weisen Außenschalen für einen Schutzhelm etwa 3 - 8 Gewebelagen auf . Insbesondere in sicherheitsrelevanten Bereichen sowie in Bereichen mit zusätzlicher mechanischer Beanspruchung, wie beispielsweise in der Umgebung eines Visierscharniers, weist die Außenschale mehr Gewebelagen als an anderen, weniger gefährdeten oder erfahrungsgemäß weniger beanspruchten Bereichen auf. Durch eine geeignete Vorgabe und der Anzahl der Gewebelagen und einen zweckmäßigen Zuschnitt bzw. eine geeignete Anordnung der einzelnen Gewebeabschnitte lassen sich weitere
Gewichtseinsparungen der Außenschale bei im Wesentlichen unverändert guten mechanischen Eigenschaften erreichen.
Um eine Mindeststabilität der Außenschale gewährleisten zu können ist vorgesehen, dass der Faserverbundwerkstoff im Wesentlichen vollflächig eine oder mehrere Lagen eines Basaltgewebes und/oder eines Basalt-Mischgewebes enthält.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Motorradhelms mit einer Außenschale und einer stoßabsorbierenden Polsterung und
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Motorradhelms .
Ein beispielhaft für Schutzhelme in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellter Motorradhelm 1 weist eine
Außenschale 2 und eine an einer Innenseite der Außenschale angeordnete Polsterung 3 auf. Die Polsterung 3 besteht aus einem plastisch verformbaren, stoßabsorbierenden Material, wie beispielsweise expandiertem Polystyrol (EPS) . Die Außenschale 2 besteht dagegen aus einem stoßfesten und abriebfesten kunstharzhaltigen Faserverbundwerkstoff. Der Faserverbundwerkstoff enthält dabei mehrere Lagen eines Basaltgewebes . Das Basaltgewebe ist mit einem geeigneten Kunstharz wie beispielsweise Epoxidharz, Vinylesterharz oder Polyesterharz getränkt und zu einem
Faserverbundwerkstoff verarbeitet worden, wobei bereits
während des Aushärtevorgangs des Kunstharzes die Formgebung der Außenschale 2 vorgegeben wurde.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann die Anzahl der Lagen aus Basaltgewebe bereichsweise unterschiedlich sein. In erfahrungsgemäß sicherheitsrelevanten Bereichen 4, beispielsweise im Bereich der Kinn-, Stirn- oder Hinterkopfpartie, sind fünf bis acht oder mehr Lagen des Basaltgewebes angeordnet. Aus denselben Gründen weisen mechanisch besonders beanspruchte Bereiche 5 beispielsweise in der Umgebung eines Visierscharniers 6 ebenfalls eine große Anzahl von Lagen des Basaltgewebes auf.
In den übrigen Bereichen 7 reicht eine kleinere Anzahl von Lagen des Basaltgewebes, beispielsweise drei bis fünf Lagen, völlig aus, um die erforderliche Stabilität der Außenschale 2 gewährleisten zu können.
Es ist auch denkbar, dass die Außenschale 2 aus einem kunstharzhaltigen Faserverbundwerkstoff hergestellt ist, der im Wesentlichen vollflächig mehrere Lagen eines Glasfasergewebes enthält, das üblicherweise aus E- Glasfasern hergestellt ist. Lediglich in den Sicherheitsrelevanten Bereichen 4 sowie gegebenenfalls in den besonders beanspruchten Bereichen 5 werden zusätzliche Lagen eines Basaltgewebes angeordnet, um die in diesen Bereichen 4, 5 erforderlichen besseren mechanischen Eigenschaften bei einer möglichst geringen Gewichtszunahme gewährleisten zu können.
Es ist auch denkbar, einzelne oder alle Lagen bzw. einzelne oder alle Bereiche des Faserverbundwerkstoffes aus Basalt-
Mischgewebe herzustellen, wobei der Anteil der den Basaltfasern beigemischen Kunstfasern in Abhängigkeit von den jeweils gewünschten Eigenschaften vorgegeben werden kann.