Profesjonalne tworzywa sztuczne do kasków

Jaki jest związek między noszeniem kasku a plastikowymi elementami? Skorupy kasków produkowane są głównie z modyfikowanych tworzyw sztucznych, takich jak arkusze ABS. Ponieważ skorupa wytrzymuje bezpośrednie uderzenia i uszkodzenia zewnętrzne, staje się kluczowym elementem decydującym o bezpieczeństwie kasku, co sprawia, że ​​dobór materiału i konstrukcja są niezwykle istotne. Co więcej, stanowi to ogromny potencjalny rynek.

Statystyki pokazują, że liczba pojazdów dwukołowych elektrycznych-w Chinach przekracza 250 milionów sztuk. Zakładając, że tylko 20% rowerzystów nosi już kaski, prawie 200 milionów operatorów nadal jeździ bez ochrony głowy. Jeśli średnie zużycie plastiku na jedną skorupę kasku wynosi 500 gramów, potencjalne zapotrzebowanie na plastik w przypadku elektrycznych-kasków do pojazdów dwukołowych wynosi 100 000 ton.

Rodzi to kilka kluczowych pytań: Czy w skorupach kasków można zastosować zwykłe arkusze ABS? Czy test młotka stalowego może dokładnie ocenić jakość kasku? Czy przetrwanie ciężkiego upadku gwarantuje doskonałą wydajność kasku? Jakie kryteria regulują wybór materiału na kask? Jakie są zalety i wady różnych materiałów do produkcji kasków? Aby odpowiedzieć na te pytania, najpierw dokonamy przeglądu podstawowych wymagań dotyczących jakości kasków.

Obecnie nie istnieje żadna specjalna norma krajowa dotycząca elektrycznych-kasków do pojazdów dwukołowych. Biorąc pod uwagę praktyczne trendy branżowe, przyszłe specyfikacje będą prawdopodobnie odnosić się do standardów kasków motocyklowych. W tej analizie przyjęto GB 811-2010Kaski motocyklowe, która określa szczegółowe wymagania dotyczące kasków, w tym skorup,-wkładek pochłaniających energię, zapewniających wygodę wyściółek, systemów mocowania i wizjerów. Poniżej znajdują się najważniejsze postanowienia normy dotyczące skorup hełmów:

Test pochłaniania energii uderzenia

Dwa badania określone w normie odnoszą się bezpośrednio do właściwości materiału skorupy hełmu. Pierwszym z nich jest punkt 5.9 Test absorpcji energii uderzenia przez kask. W tym teście kaski poddawane są kondycjonowaniu w ekstremalnych temperaturach (50 stopni, -20 stopni) lub zanurzaniu w wodzie, a następnie mocowane do testowego modelu głowy. Trzy do czterech wyznaczonych punktów uderzenia przyspiesza się na stole udarowym, aby uderzyć w kuliste lub płaskie kowadła z ustaloną prędkością. Kryteria zaliczenia wymagają, aby maksymalne przyspieszenie przekazywane na model głowy po zderzeniu pozostawało poniżej określonego progu.

Wymaganie to wymaga doskonałego buforowania energii z kasku; w przeciwieństwie do sztywnej stali, nie może ona przenosić całej siły uderzenia bezpośrednio na głowę użytkownika. Współczesne hełmy wyewoluowały z podstawowego hełmu cywilnego wynalezionego przez Franza Kafkę (autoraMetamorfoza) w 1908 r., czerpiąc inspirację konstrukcyjną z czaszek-odpornych na uderzenia dzięciołów: delikatnej, elastycznej osłonki kostnej otaczającej mózg oraz wąskiej-wypełnionej płynem szczeliny pomiędzy oponami mózgowymi a tkanką mózgową. Dodanie piankowych wkładek i warstw-pochłaniających energię dodatkowo poprawia amortyzację i rozpraszanie energii.

Materiały muszą zatem równoważyć wysoką sztywność z kontrolowaną ciągliwością pod chwilowymi obciążeniami udarowymi. Przedstawiony poniżej plastik Nano{{1}odbiciowy rozprasza energię poprzez kontrolowane zgniatanie, skutecznie obniżając maksymalne przyspieszenie podczas kolizji.

Test odporności na penetrację

Drugim testem-materiałowym jest test odporności na penetrację kasku, o którym mowa w punkcie 5.10. Po kondycjonowaniu temperaturowym lub zanurzeniu w wodzie hełm zostaje zamocowany na miejscu. Stalowy stożek o masie 3 kg zostaje zrzucony z wysokości 1 lub 3 m (dostarczając energię uderzenia 30–90 J), aby uderzyć czołowo w pocisk-. Wynik pozytywny wymaga, aby stożek nie przebił skorupy i nie zetknął się z modelem głowy. Nakłada to rygorystyczne wymagania na odporność materiału na przebicie i całkowitą zdolność pochłaniania energii, wymagając, aby powłoki łączyły umiarkowaną elastyczność z wysoką wytrzymałością konstrukcyjną.

To, czy kask spełnia te standardy testowe, zależy zarówno od właściwości materiału, jak i konstrukcji. Następujące materiały z tworzyw sztucznych są szeroko stosowane w skorupach hełmów:-arkusze ABS o dużej udarności, arkusze kompozytowe PC/ABS, wysokiej jakości mieszanki PC/PBT i kompozyty z włókna węglowego. Ich działanie w ramach powyższych protokołów testowych znacznie się różni.

Przeprowadzono porównawczy test przebicia na-udarowych arkuszach ABS, arkuszach kompozytowych PC/ABS i tworzywach konstrukcyjnych Nano-odbicia w trudnych warunkach, aby symulować brak penetracji hełmu: Parametry testu: grubość płaskiej blachy 3 mm, temperatura testu -30 stopni, prędkość przebicia 6,6 m/s, średnica młotka 12,7 mm, masa młotka 23,13 kg. Wyniki testu:

W arkuszach-odpornego na uderzenia ABS powstały rozległe, rozprzestrzeniające się kruche pęknięcia wokół otworu przebicia;

Arkusze kompozytowe PC/ABS pękły całkowicie na dwa duże fragmenty;

Nano-tworzywo sztuczne typu „odbitego” wykazywało plastyczną charakterystykę przy przebiciu i nie tworzyły się prawie żadne mikropęknięcia.

W testach odporności na penetrację tworzywo Nano-odbite wyraźnie przewyższa-odporne na uderzenia arkusze kompozytowe ABS i PC/ABS. Śledzenie absorpcji energii w czasie po-przebiciu ujawnia różne tryby awarii:-odporne na uderzenia tworzywa ABS, PC/ABS i standardowe PC/PBT ulegają kruchej perforacji i przestają pochłaniać energię, gdy młotek wbije się w materiał. Natomiast super-wytrzymały komputer PC i nano-plastik odbity ulegają plastycznemu przekłuciu; otaczający materiał pozostaje owinięty wokół młotka po penetracji i nadal rozprasza energię uderzenia.

Pod względem całkowitego pochłaniania energii pod dużym obciążeniem: wysokoudarowy ABS pochłania mniej niż 30 J, podczas gdy tworzywo sztuczne Nano-Rebound osiąga prawie 140 J.

Ten test na przebicie pokazuje jedynie, że technologia Nano-Rebound zapewnia doskonałą odporność na penetrację i pochłanianie energii, co zapewnia lepszą ochronę kasku. Nie dyskwalifikuje to-odpornych na uderzenia kompozytów ABS lub PC/ABS, które pozostają głównymi materiałami skorupy do hełmów-na rynek masowy.

Racjonalny wybór materiału

Wybór materiału skorupy hełmu wymaga kompleksowej oceny umiejscowienia produktu, poziomu bezpieczeństwa, projektu konstrukcyjnego i kosztów produkcji. Poniżej przedstawiono najważniejsze kwestie, które należy wziąć pod uwagę przy określaniu specyfikacji arkuszy kompozytowych ABS lub PC/ABS:

Ogólny-ABS niesie ze sobą wysokie ryzyko bezpieczeństwa; dopuszczalne są tylko gatunki o wysokiej-udarności z udarnością Izoda z karbem większą lub równą 400 J/m, ze szczególnym uwzględnieniem udarności w niskich-temperaturach.

Obudowy ABS i PC/ABS prawie zawsze wymagają pomalowania powierzchni. Farby trawią chemicznie powierzchnie z tworzyw sztucznych i pogarszają odporność na uderzenia. Wybrane materiały muszą zachować wysoką wytrzymałość, oferując jednocześnie lepszą odporność chemiczną, zgodną z procesami powlekania.

GB 811-2010 określa maksymalną masę kasku na 1,6 kg dla klasy A i 1,0 kg dla klasy B. Wiele wewnętrznych norm korporacyjnych wymaga stosowania ciężarów o wadze 800 g lub mniej, co wymaga cieńszych ścianek skorupy. Cienkie-obudowy z ABS i PC/ABS mogą nie przejść testów bezpieczeństwa, co wymaga stosowania alternatywnych-wydajniejszych materiałów, takich jak plastik Nano-Rebound.

Specyfikacje wydajności materiałów