Profesionální plastové přilby

Jaká je souvislost mezi nošením helmy a plastovými komponenty? Skořepiny přileb jsou vyráběny převážně z modifikovaných plastů, jako jsou ABS desky. Vzhledem k tomu, že skořepina odolává přímému nárazu a vnějšímu poškození, stává se základním prvkem určujícím bezpečnost přilby, a proto je výběr materiálu a konstrukční provedení extrémně kritické. Navíc to představuje obrovský potenciální trh.

Statistiky ukazují, že čínská elektrická dvou{0}kolová vozidla vlastní více než 250 milionů kusů. Za předpokladu, že pouze 20 % jezdců již nosí přilby, téměř 200 milionů operátorů stále jezdí bez ochrany hlavy. Pokud je průměrná spotřeba plastu na jednu skořepinu přilby 500 gramů, potenciální poptávka po plastu po elektrických dvou-přilbách se vypočítá na 100 000 metrických tun.

To vyvolává několik klíčových otázek: Mohou být běžné ABS desky použity pro skořepiny přileb? Může test ocelovým kladivem přesně posoudit kvalitu přilby? Zaručuje přežití tvrdého pádu vynikající výkon přilby? Jaká kritéria řídí výběr materiálu přilby? Jaké jsou výhody a nevýhody různých materiálů pro výrobu přileb? Abychom na tyto otázky odpověděli, nejprve si projdeme základní požadavky na kvalitu přilby.

V současné době neexistuje žádná specializovaná národní norma pro elektrické dvou{0}}přilby. Vzhledem k praktickým průmyslovým trendům budou budoucí specifikace pravděpodobně odkazovat na normy pro motocyklové přilby. Tato analýza přejímá GB 811-2010Přilby pro motocyklisty, která stanoví podrobné požadavky na přilby, včetně skořepin, vložek pohlcujících energii-, komfortního polstrování, upevňovacích systémů a štítů. Níže jsou uvedena klíčová ustanovení normy pro skořepiny přileb:

Test absorpce nárazové energie

Dva testy specifikované v normě se přímo týkají vlastností materiálu skořepiny přilby. První je článek 5.9 Test účinnosti pohlcování nárazové energie přilby. Při tomto testu jsou přilby podrobeny extrémní teplotní úpravě (50 stupňů, -20 stupňů) nebo ponoření do vody a poté jsou připevněny k testovací maketě hlavy. Tři až čtyři určené nárazové body jsou urychleny na nárazové lavici, aby zasáhly kulové nebo ploché kovadliny nastavenou rychlostí. Kritéria vyhovění požadují, aby maximální zrychlení přenášené do makety hlavy po nárazu zůstalo pod stanoveným prahem.

Tento požadavek vyžaduje vynikající tlumení energie z přilby; na rozdíl od tuhé oceli nesmí přenášet plnou sílu nárazu přímo na hlavu nositele. Moderní přilby se vyvinuly ze základní civilní přilby, kterou vynalezl Franz Kafka (autorMetamorfóza) v roce 1908, čerpající strukturální inspiraci z lebek datlů odolných proti nárazu-: jemné, pružné kostěné pouzdro obklopující mozek a úzká tekutina-vyplněná mezera mezi mozkovými plenami a mozkovou tkání. Přidání pěnových vložek a vrstev pohlcujících energii- dále zvyšuje odpružení a rozptyl energie.

Materiály proto musí vyvažovat vysokou tuhost s řízenou tažností při okamžitém rázovém zatížení. Plast Nano-Rebound uvedený níže rozptyluje energii řízeným mačkáním a účinně snižuje maximální zrychlení při kolizích.

Test penetračního odporu

Druhým-kritickým testem materiálu je článek 5.10 Test odolnosti proti průniku do přilby. Po úpravě teploty nebo ponořením do vody je přilba upevněna na místě. 3 kg ocelový kužel spadne z výšky 1 m nebo 3 m (dodává energii nárazu 30–90 J), aby narazil na hlavu- skořepiny. Výsledek předání vyžaduje, aby kužel neprorazil skořepinu a nedotýkal se spodní makety hlavy. To klade přísné požadavky na odolnost materiálu proti proražení a celkovou kapacitu absorpce energie, což vyžaduje, aby skořepiny kombinovaly střední pružnost s vysokou strukturální pevností.

Zda přilba splňuje tyto zkušební normy, závisí jak na vlastnostech materiálu, tak na konstrukčním provedení. Pro skořepiny přileb se široce používají následující plastové materiály: vysoce odolné ABS desky, PC/ABS kompozitní desky, prémiové směsi PC/PBT a kompozity z uhlíkových vláken. Jejich výkon podle výše uvedených testovacích protokolů se výrazně liší.

Srovnávací test propíchnutí byl proveden na deskách ABS s vysokou rázovou houževnatostí, kompozitních deskách PC/ABS a nano{1}}rebound technických plastech za drsných podmínek za účelem simulace selhání proražení helmou: Testovací parametry: tloušťka ploché desky 3 mm, zkušební teplota -30 stupňů, rychlost vpichu 6,6 m/s, průměr kladiva 12,7 mm, hmotnost kladiva 12,7 mm, 13 kg Výsledky testu:

Na deskách ABS s vysokým{0}}rázem se vytvořily rozsáhlé šířící se křehké praskliny v okolí otvoru;

PC/ABS kompozitní desky se zcela rozlomily na dva velké fragmenty;

Nano{0}}plasty s odrazem vykazovaly tvárné chování při propíchnutí a nevytvořily se téměř žádné mikrotrhlinky.

Při testování odolnosti proti průniku plast Nano-Rebound jasně překonává-nárazové ABS a kompozitní desky PC/ABS. Sledování absorpce energie v průběhu času po propíchnutí-odhaluje různé způsoby selhání: ABS, PC/ABS a standardní PC/PBT s vysokým nárazem trpí křehkou perforací a přestanou absorbovat energii, jakmile kladivo pronikne materiálem. Naproti tomu super-pevné PC a nano{7}}plasty s odrazem podléhají tažnému proražení; okolní materiál zůstává po penetraci ovinut kolem kladiva a pokračuje v rozptylování energie nárazu.

Z hlediska celkové absorpce energie při velkém zatížení: vysoce-náraz ABS absorbuje méně než 30 J, zatímco Nano{2}}plasty s odrazem dosahují téměř 140 J.

Tento test propíchnutí pouze prokazuje, že Nano{0}}Rebound poskytuje vynikající odolnost proti průniku a absorpci energie pro lepší ochranu přilby. Nediskvalifikuje vysoce-účinné ABS nebo PC/ABS kompozity, které zůstávají běžnými skořepinovými materiály pro přilby na masovém trhu-.

Racionální výběr materiálu

Výběr materiálu skořepiny přilby vyžaduje komplexní vyhodnocení umístění produktu, stupně bezpečnosti, konstrukčního návrhu a výrobních nákladů. Klíčové úvahy při specifikaci ABS nebo kompozitních desek PC/ABS jsou uvedeny níže:

Obecná-třída ABS s sebou nese vysoká bezpečnostní rizika; Přijatelné jsou pouze vysoce-rázové třídy s vrubovou rázovou houževnatostí Izod větší nebo rovnou 400 J/m, se zvláštní pozorností věnovanou rázu při nízkých-teplotách.

Skořepiny ABS a PC/ABS téměř vždy vyžadují povrchovou úpravu. Barvy chemicky leptají plastové povrchy a snižují odolnost proti nárazu. Vybrané materiály si musí zachovat vysokou houževnatost a zároveň nabízet zlepšenou chemickou odolnost kompatibilní s procesy povlakování.

GB 811-2010 omezuje maximální hmotnost přilby na 1,6 kg pro třídu A a 1,0 kg pro třídu B. Mnoho podnikových interních norem nařizuje hmotnosti 800 g nebo nižší, což vyžaduje tenčí tloušťku stěny skořepiny. U tenkostěnných skořepin ABS a PC/ABS existuje riziko, že neprojdou bezpečnostními testy, což vyžaduje-výkonnější alternativy, jako je plast Nano-Rebound.

Specifikace materiálového provedení