Professionel hjelmplastik

Hvad er sammenhængen mellem at bære hjelm og plastikkomponenter? Hjelmskaller er hovedsageligt fremstillet af modificeret plast, såsom ABS-plader. Da skallen bærer direkte stød og ydre skader, bliver den en kernekomponent, der bestemmer hjelmsikkerheden, hvilket gør dens materialevalg og strukturelle design yderst kritisk. Desuden repræsenterer dette et enormt potentielt marked.

Statistikker viser, at Kinas ejerskab af elektriske tohjulede-biler overstiger 250 millioner enheder. Hvis man antager, at kun 20 % af rytterne allerede bruger hjelm, kører næsten 200 millioner operatører stadig uden hovedbeskyttelse. Hvis det gennemsnitlige plastikforbrug for én hjelmskal er 500 gram, beregnes den potentielle plastikefterspørgsel efter elektriske tohjulede hjelme til 100.000 tons.

Dette rejser flere centrale spørgsmål: Kan almindelige ABS-lagner bruges til hjelmskaller? Kan en stålhammertest nøjagtigt bedømme hjelmkvaliteten? Garanterer det at overleve et hårdt fald overlegen hjelmpræstation? Hvilke kriterier styrer valg af hjelmmateriale? Hvad er fordelene og ulemperne ved forskellige materialer til hjelmproduktion? For at besvare disse spørgsmål gennemgår vi først de grundlæggende kvalitetsstandardkrav til hjelme.

I øjeblikket findes der ingen dedikeret national standard for elektriske tohjulede hjelme. I betragtning af praktiske industritrends vil fremtidige specifikationer sandsynligvis referere til standarder for motorcykelhjelme. Denne analyse anvender GB 811-2010Motorcykel rytter hjelme, som stiller detaljerede krav til hjelme, herunder skaller,-energiabsorberende liner, komfortpolstring, fastholdelsessystemer og visirer. Nedenfor er standardens vigtigste bestemmelser for hjelmskaller:

Impact Energy Absorption Test

To test specificeret i standarden relaterer direkte til hjelmskallens materialeydelse. Den første er klausul 5.9 Hjelm Impact Energy Absorption Performance Test. I denne test gennemgår hjelme ekstrem temperaturkonditionering (50 grader, -20 grader) eller nedsænkning i vand og fastgøres derefter på en testhovedform. Tre til fire udpegede anslagspunkter accelereres på en anslagsbænk for at ramme sfæriske eller flade ambolte med en indstillet hastighed. Beståelseskriterier kræver, at den maksimale acceleration, der overføres til hovedformen efter sammenstødet, forbliver under en specificeret tærskel.

Dette krav kræver fremragende energibuffer fra hjelmen; i modsætning til stift stål må det ikke overføre fuld slagkraft direkte til bærerens hoved. Moderne hjelme udviklede sig fra den grundlæggende civile hjelm opfundet af Franz Kafka (forfatter afMetamorfosen) i 1908 og hentede strukturel inspiration fra spætters slagfaste-kranier: en delikat, fleksibel knogle, der omgiver hjernen, plus et smalt væskefyldt- hul mellem hjernehinderne og hjernevævet. Tilføjelse af skumforinger og energi-absorberende lag øger dæmpningen og energiafledningen yderligere.

Materialer skal derfor balancere høj stivhed med kontrolleret duktilitet under øjeblikkelige stødbelastninger. Nano-Rebound-plastikken, der er vist nedenfor, spreder energi via kontrolleret krølning, hvilket effektivt sænker spidsaccelerationen under kollisioner.

Penetrationsmodstandstest

Den anden materiale-kritiske test er paragraf 5.10 Hjelmpenetrationsmodstandstest. Efter temperatur- eller vandnedsænkningskonditionering fikseres hjelmen på plads. En 3 kg stålkegle tabes fra en højde på 1 m eller 3 m (leverer 30-90 J slagenergi) for at ramme skallen med hovedet-. Et bestået resultat kræver, at keglen ikke gennemborer skallen og kommer i kontakt med den underliggende hovedform. Dette stiller strenge krav til materialets punkteringsmodstand og totale energiabsorptionsevne, hvilket kræver, at skallerne kombinerer moderat fleksibilitet med høj strukturel styrke.

Hvorvidt en hjelm opfylder disse teststandarder afhænger af både materialeegenskaber og strukturelt design. Følgende plastmaterialer bruges i vid udstrækning til hjelmskaller: ABS-plader med høj-påvirkning, PC/ABS-kompositplader, premium PC/PBT-blandinger og kulfiberkompositter. Deres ydeevne under ovenstående testprotokoller varierer betydeligt.

En sammenlignende punkteringstest blev udført på ABS-plader med høj-påvirkning, PC/ABS-kompositplader og Nano-Rebound engineering-plast under barske forhold for at simulere hjelmpenetrationsfejl: Testparametre: 3 mm flad pladetykkelse, testtemperatur -30 grader, punkteringshastighed 6,6 m/s, 12,7 kg hammer, hammer, 12,7 kg hammer Testresultater:

ABS-plader med høj- slagkraft udviklede omfattende udbredende sprøde revner omkring punkteringshullet;

PC/ABS kompositplader brækkede fuldstændigt i to store fragmenter;

Nano-Rebound-plastik udviste duktil punkteringsadfærd med næsten ingen mikrorevner.

Ved gennemtrængningsmodstandstestning klarer Nano-Rebound-plast tydeligt ABS- og PC/ABS-kompositplader med høj-påvirkning. Sporing af energiabsorption over tid efter-punktur afslører distinkte fejltilstande: ABS med høj-påvirkning, PC/ABS og standard PC/PBT lider af sprød perforering og ophører med energiabsorption, når hammeren trænger ind i materialet. I modsætning hertil gennemgår super-hård PC og Nano-Rebound-plastik duktil punktering; omgivende materiale forbliver viklet rundt om hammeren efter gennemtrængning og fortsætter med at sprede slagenergi.

Med hensyn til total energiabsorption under tung belastning: ABS med høj-påvirkning absorberer mindre end 30 J, mens Nano-Rebound-plastik når næsten 140 J.

Denne punkteringstest viser kun, at Nano-Rebound leverer overlegen penetrationsmodstand og energiabsorption for forbedret hjelmbeskyttelse. Det diskvalificerer ikke ABS- eller PC/ABS-kompositmaterialer med stor-påvirkning, som forbliver almindelige skalmaterialer til masse-markedshjelme.

Rationelt materialevalg

Valg af hjelmskalmateriale kræver en omfattende evaluering af produktpositionering, sikkerhedsgrad, strukturelt design og produktionsomkostninger. Nøgleovervejelser ved specificering af ABS- eller PC/ABS-kompositark er beskrevet nedenfor:

Generel-klasse ABS indebærer høje sikkerhedsrisici; kun høje-slagkvaliteter med en kærv Izod-slagstyrke på større end eller lig med 400 J/m er acceptable, med særlig opmærksomhed på lav-temperatur-slagydelse.

ABS- og PC/ABS-skaller kræver næsten altid overflademaling. Maler kemisk ætsning af plastoverflader og nedbryder slagfastheden. Udvalgte materialer skal bevare høj sejhed og samtidig tilbyde forbedret kemisk resistens, der er kompatibel med belægningsprocesser.

GB 811-2010 begrænser den maksimale hjelmvægt til 1,6 kg for klasse A og 1,0 kg for klasse B. Mange interne standarder i virksomheden kræver vægte på 800 g eller lavere, hvilket kræver tyndere vægtykkelser. Tynd-væggede ABS- og PC/ABS-skaller risikerer at mislykkes i sikkerhedstests, hvilket nødvendiggør højere-alternativer som f.eks. Nano-Rebound-plastik.

Materialeydelsesspecifikationer