Профессиональный пластик для шлемов

Какая связь между ношением шлема и пластиковыми деталями? Корпуса шлемов в основном изготавливаются из модифицированных пластиков, таких как листы АБС. Поскольку оболочка выдерживает прямое воздействие и внешние повреждения, она становится основным компонентом, определяющим безопасность шлема, что делает выбор материала и конструкцию конструкции чрезвычайно важными. Более того, это огромный потенциальный рынок.

Статистика показывает, что количество электромобилей в Китае превышает 250 миллионов единиц. Если предположить, что только 20% гонщиков уже носят шлемы, то почти 200 миллионов операторов по-прежнему ездят без защиты головы. Если средний расход пластика на один корпус шлема составляет 500 граммов, потенциальная потребность в пластике для электрических двухколесных шлемов оценивается в 100 000 метрических тонн.

Это поднимает несколько ключевых вопросов: можно ли использовать обычные листы ABS для изготовления корпусов шлемов? Может ли испытание стальным молотком точно определить качество шлема? Гарантирует ли выживание при сильном падении превосходные характеристики шлема? Какие критерии определяют выбор материала шлема? Каковы преимущества и недостатки различных материалов для изготовления шлемов? Чтобы ответить на эти вопросы, мы сначала рассмотрим основные требования стандартов качества к шлемам.

В настоящее время не существует специального национального стандарта для электрических двух-шлемов. Учитывая практические тенденции отрасли, будущие спецификации, скорее всего, будут соответствовать стандартам мотоциклетных шлемов. Этот анализ принимает GB 811-2010.Мотоциклетные шлемы, в котором установлены подробные требования к шлемам, включая корпуса,-поглощающие энергию подкладки, комфортные набивки, системы крепления и козырьки. Ниже приведены ключевые положения стандарта для корпусов шлемов:

Испытание на поглощение энергии удара

Два теста, указанные в стандарте, напрямую связаны с характеристиками материала корпуса шлема. Первый из них — это испытание на поглощение энергии удара шлема, указанное в пункте 5.9. В этом тесте шлемы подвергаются воздействию экстремальных температур (50 градусов, -20 градусов) или погружению в воду, а затем закрепляются на испытательной модели головы. Три-четыре обозначенные точки удара ускоряются на ударном стенде для удара по сферическим или плоским наковальням с заданной скоростью. Критерии прохождения требуют, чтобы максимальное ускорение, передаваемое модели головы после удара, оставалось ниже заданного порога.

Это требование требует отличной буферизации энергии от шлема; в отличие от твердой стали, он не должен передавать всю силу удара непосредственно на голову пользователя. Современные шлемы произошли от обычного гражданского шлема, изобретенного Францем Кафкой (авторомМетаморфоза) в 1908 году, черпая вдохновение в конструкции черепов дятлов,-устойчивых к ударам: тонкая, гибкая костная оболочка, окружающая мозг, плюс узкий,-заполненный жидкостью зазор между мозговыми оболочками и мозговой тканью. Добавление подкладок из пенопласта и слоев,-поглощающих энергию, еще больше повышает амортизацию и рассеивание энергии.

Поэтому материалы должны сочетать высокую жесткость с контролируемой пластичностью при мгновенных ударных нагрузках. Представленный ниже пластик Nano-Rebound рассеивает энергию за счет контролируемого сминания, эффективно снижая пиковое ускорение во время столкновений.

Испытание на сопротивление проникновению

Второе критическое испытание-материала – это испытание каски на сопротивление проникновению, указанное в пункте 5.10. После температурной или водной выдержки шлем фиксируется на месте. Стальной конус массой 3 кг падает с высоты 1 или 3 м (с энергией удара 30–90 Дж) и ударяется о снаряд- в лоб. Для прохождения теста требуется, чтобы конус не пробил корпус и не коснулся нижней модели головы. Это предъявляет строгие требования к стойкости материала к проколу и общей способности поглощать энергию, требуя, чтобы оболочки сочетали умеренную гибкость с высокой структурной прочностью.

Соответствует ли шлем этим стандартам испытаний, зависит как от свойств материала, так и от конструкции конструкции. Для изготовления корпусов шлемов широко используются следующие пластмассовые материалы: ударопрочные-листы АБС, композитные листы ПК/АБС, смеси ПК/ПБТ премиум-класса и композиты из углеродного волокна. Их производительность в соответствии с вышеуказанными протоколами тестирования существенно различается.

Сравнительное испытание на прокол было проведено на ударопрочных листах АБС-пластика, композитных листах ПК/АБС и нано--инженерном пластике с отскоком в жестких условиях для имитации разрушения шлема: Параметры испытания: толщина плоского листа 3 мм, температура испытания -30 градусов, скорость прокола 6,6 м/с, диаметр молотка 12,7 мм, масса молотка 23,13 кг. Результаты испытаний:

На ударопрочных-листах АБС-пластика вокруг прокола образовались обширные распространяющиеся хрупкие трещины;

Композитные листы ПК/АБС полностью раскололись на два больших фрагмента;

Нано-пластик Rebound продемонстрировал пластичность при проколе, практически без образования микротрещин.

В испытаниях на устойчивость к проникновению пластик Nano-Rebound явно превосходит ударопрочные-композитные листы ABS и ПК/ABS. Отслеживание поглощения энергии с течением времени после-прокола позволяет выявить различные виды отказов: ударопрочный-АБС-пластик, ПК/АБС и стандартный ПК/ПБТ подвергаются хрупкой перфорации и прекращают поглощение энергии, как только молоток проникает в материал. Напротив, сверх-прочный ПК и пластик Nano-Rebound подвергаются пластическому проколу; Окружающий материал остается обернутым вокруг молота после проникновения и продолжает рассеивать энергию удара.

Что касается общего поглощения энергии при большой нагрузке: ударопрочный-АБС-пластик поглощает менее 30 Дж, а нано--пластик Rebound достигает почти 140 Дж.

Этот тест на прокол лишь демонстрирует, что Nano-Rebound обеспечивает превосходную устойчивость к проникновению и поглощение энергии, обеспечивая повышенную защиту шлема. Это не дисквалифицирует ударопрочные-композиты ABS или PC/ABS, которые остаются основными материалами оболочки для шлемов-массового рынка.

Рациональный выбор материала

Выбор материала корпуса шлема требует всесторонней оценки позиционирования продукта, уровня безопасности, конструкции и стоимости производства. Ключевые моменты при выборе композитных листов ABS или ПК/ABS изложены ниже:

АБС общего-класса несет в себе высокий риск для безопасности; Принимаются только высокие-классы ударной вязкости с ударной вязкостью по Изоду, превышающей или равной 400 Дж/м, при этом особое внимание уделяется ударным характеристикам при низких-температурах.

Корпуса из АБС-пластика и ПК/АБС почти всегда требуют покраски поверхности. Краски химически протравливают пластиковые поверхности и ухудшают ударопрочность. Выбранные материалы должны сохранять высокую прочность, обеспечивая при этом повышенную химическую стойкость, совместимую с процессами нанесения покрытий.

GB 811-2010 ограничивает максимальный вес шлема 1,6 кг для класса A и 1,0 кг для класса B. Многие внутренние стандарты предприятий требуют веса 800 г или меньше, что требует меньшей толщины стенок корпуса. Тонкостенные-корпуса из АБС-пластика и поликарбоната/АБС-пластика рискуют не пройти тесты на безопасность, что приводит к необходимости использования более-альтернативных материалов, таких как пластик с наноотскоком.

Технические характеристики материала