Profesionálne plastové prilby

Aká je súvislosť medzi nosením prilby a plastovými komponentmi? Škrupiny prilieb sa vyrábajú hlavne z modifikovaných plastov, ako sú ABS dosky. Keďže škrupina znáša priamy náraz a vonkajšie poškodenie, stáva sa kľúčovým komponentom určujúcim bezpečnosť prilby, a preto je výber materiálu a štrukturálny dizajn mimoriadne kritický. Navyše to predstavuje obrovský potenciálny trh.

Štatistiky ukazujú, že vlastníctvo elektrických dvojkolesových-vozidiel v Číne presahuje 250 miliónov kusov. Za predpokladu, že len 20 % jazdcov už nosí prilby, takmer 200 miliónov operátorov stále jazdí bez ochrany hlavy. Ak je priemerná spotreba plastov na jednu škrupinu prilby 500 gramov, potenciálny dopyt po plastoch po elektrických dvojkolesových prilbách sa vypočíta na 100 000 metrických ton.

To vyvoláva niekoľko kľúčových otázok: Môžu sa bežné ABS dosky použiť na škrupiny prilieb? Dokáže test oceľovým kladivom presne posúdiť kvalitu prilby? Zaručuje prežitie tvrdého pádu vynikajúci výkon prilby? Aké kritériá určujú výber materiálu prilby? Aké sú výhody a nevýhody rôznych materiálov na výrobu prilieb? Aby sme odpovedali na tieto otázky, najprv si preštudujeme základné štandardné požiadavky na kvalitu prilieb.

V súčasnosti neexistuje žiadna špecializovaná národná norma pre elektrické dvoj{0}}prilby. Vzhľadom na praktické trendy v odvetví budú budúce špecifikácie pravdepodobne odkazovať na normy pre motocyklové prilby. Táto analýza preberá GB 811-2010Motocyklové prilby, ktorá stanovuje podrobné požiadavky na prilby vrátane škrupín, vložiek pohlcujúcich energiu-, pohodlného čalúnenia, upevňovacích systémov a štítov. Nižšie sú uvedené kľúčové ustanovenia normy pre škrupiny prilieb:

Test absorpcie nárazovej energie

Dva testy špecifikované v norme sa priamo týkajú vlastností materiálu škrupiny prilby. Prvým je článok 5.9 Test účinnosti absorpcie energie pri náraze prilby. Pri tomto teste sa prilby podrobia kondicionovaniu pri extrémnych teplotách (50 stupňov , -20 stupňov ) alebo ponoreniu do vody a potom sú pripevnené k testovacej makete hlavy. Tri až štyri určené nárazové body sa urýchľujú na nárazovej lavici, aby zasiahli guľové alebo ploché nákovy nastavenou rýchlosťou. Kritériá vyhovenia nariaďujú, aby špičkové zrýchlenie prenášané do makety hlavy po náraze zostalo pod stanoveným prahom.

Táto požiadavka vyžaduje vynikajúce ukladanie energie z prilby; na rozdiel od pevnej ocele nesmie preniesť plnú silu nárazu priamo na hlavu nositeľa. Moderné prilby sa vyvinuli zo základnej civilnej prilby, ktorú vynašiel Franz Kafka (autorMetamorfóza) v roku 1908, čerpajúc štrukturálnu inšpiráciu z lebiek ďatľov odolných voči nárazu-: jemný, flexibilný kostený obal obklopujúci mozog a úzka tekutinou-vyplnená medzera medzi mozgovými blanami a mozgovým tkanivom. Pridanie penových vložiek a vrstiev absorbujúcich energiu- ďalej zvyšuje odpruženie a rozptyl energie.

Materiály preto musia vyvážiť vysokú tuhosť s kontrolovanou ťažnosťou pri okamžitom nárazovom zaťažení. Plast Nano-Rebound uvedený nižšie rozptyľuje energiu kontrolovaným krčením, čím efektívne znižuje maximálne zrýchlenie počas kolízií.

Test penetračnej odolnosti

Druhým-kritickým testom materiálu je článok 5.10 Test odolnosti proti prieniku prilby. Po úprave teploty alebo ponorenia do vody je prilba upevnená na mieste. Oceľový kužeľ s hmotnosťou 3 kg spadne z výšky 1 m alebo 3 m (dodáva energiu nárazu 30 – 90 J), aby narazil na hlavu škrupiny-. Úspešný výsledok vyžaduje, aby kužeľ neprerazil škrupinu a nedotýkal sa spodnej makety hlavy. To kladie prísne požiadavky na odolnosť materiálu proti prepichnutiu a celkovú kapacitu absorpcie energie, čo vyžaduje, aby škrupiny kombinovali strednú flexibilitu s vysokou štrukturálnou pevnosťou.

To, či prilba spĺňa tieto testovacie normy, závisí od vlastností materiálu a konštrukčného prevedenia. Nasledujúce plastové materiály sa vo veľkej miere používajú na škrupiny prilieb: vysoko{1}}odolné ABS dosky, PC/ABS kompozitné dosky, prémiové zmesi PC/PBT a kompozity z uhlíkových vlákien. Ich výkon podľa vyššie uvedených testovacích protokolov sa výrazne líši.

Porovnávací test prepichnutia bol vykonaný na doskách ABS s vysokým nárazom, kompozitných doskách PC/ABS a nano{1}}rebound technických plastoch v drsných podmienkach na simuláciu zlyhania prieniku do prilby: Testovacie parametre: hrúbka plochého plechu 3 mm, testovacia teplota -30 stupňov, rýchlosť prepichnutia 6,6 m/s, priemer kladiva 12,7 mm, hmotnosť kladiva 13 kg Výsledky testu:

Na doskách ABS s vysokým{0}}rázom sa vytvorili rozsiahle šíriace sa krehké trhliny v okolí otvoru;

PC/ABS kompozitné dosky sa úplne rozlomili na dva veľké fragmenty;

Nano{0}}plasty s odrazom vykazovali tvárne správanie pri prepichovaní, pričom sa nevytvorili takmer žiadne mikrotrhlinky.

Pri testovaní odolnosti proti prieniku plast Nano{0}}Rebound jasne prevyšuje-nárazové ABS a kompozitné dosky PC/ABS. Sledovanie absorpcie energie v priebehu času po-prepichnutí odhaľuje odlišné režimy zlyhania: ABS, PC/ABS a štandardné PC/PBT s vysokým{4}}rázom trpia krehkou perforáciou a prestanú absorbovať energiu, keď kladivo prenikne do materiálu. Na rozdiel od toho super{6}}pevné PC a nano{7}}plasty s odrazom podstupujú tvárne prepichnutie; okolitý materiál zostáva po penetrácii omotaný okolo kladiva a pokračuje v rozptyľovaní energie nárazu.

Pokiaľ ide o celkovú absorpciu energie pri veľkom zaťažení: vysoko{0}}náraz ABS absorbuje menej ako 30 J, zatiaľ čo nano{2}}plasty s odrazom dosahujú takmer 140 J.

Tento test prepichnutia len dokazuje, že Nano{0}}Rebound poskytuje vynikajúcu odolnosť proti prenikaniu a absorpciu energie pre lepšiu ochranu prilby. Nediskvalifikuje-vysokoúčinné ABS alebo PC/ABS kompozity, ktoré zostávajú hlavnými materiálmi škrupín pre prilby na masovom trhu-.

Racionálny výber materiálu

Výber materiálu plášťa prilby vyžaduje komplexné vyhodnotenie umiestnenia produktu, stupňa bezpečnosti, konštrukčného návrhu a výrobných nákladov. Kľúčové úvahy pri špecifikovaní ABS alebo kompozitných dosiek PC/ABS sú uvedené nižšie:

Všeobecná-trieda ABS so sebou nesie vysoké bezpečnostné riziká; Prijateľné sú iba vysoko-rázové triedy so vrubovou rázovou húževnatosťou Izod 400 J/m alebo väčšou, pričom osobitná pozornosť sa venuje rázovému výkonu pri nízkych-teplotách.

ABS a PC/ABS škrupiny takmer vždy vyžadujú povrchovú úpravu. Farby chemicky leptajú plastové povrchy a znižujú odolnosť proti nárazu. Vybrané materiály si musia zachovať vysokú húževnatosť a zároveň ponúkať zlepšenú chemickú odolnosť kompatibilnú s procesmi náterov.

GB 811-2010 obmedzuje maximálnu hmotnosť prilby na 1,6 kg pre triedu A a 1,0 kg pre triedu B. Mnohé podnikové interné normy nariaďujú hmotnosti 800 g alebo nižšie, čo si vyžaduje tenšiu hrúbku steny škrupiny. Tenkostenné škrupiny ABS a PC/ABS riskujú, že neprejdú bezpečnostnými testami, čo si vyžaduje-výkonnejšie alternatívy, ako je plast Nano-Rebound.

Vlastnosti materiálu