Professzionális sisak műanyagok

Mi a kapcsolat a sisak viselése és a műanyag alkatrészek között? A sisakhéjakat főként módosított műanyagokból, például ABS-lemezekből gyártják. Mivel a héj közvetlen ütéseket és külső sérüléseket visel, a sisak biztonságát meghatározó alapvető elemmé válik, ami rendkívül fontossá teszi anyagválasztását és szerkezeti kialakítását. Ráadásul ez hatalmas potenciális piacot jelent.

A statisztikák szerint Kínában az elektromos kétkerekű{0}}járművek száma meghaladja a 250 millió darabot. Feltéve, hogy a versenyzők mindössze 20%-a visel már sisakot, közel 200 millió kezelő még mindig fejvédő nélkül közlekedik. Ha egy sisakhéj átlagos műanyagfogyasztása 500 gramm, akkor az elektromos kétkerekű{7}sisakok lehetséges műanyagigénye 100 000 tonnára becsülhető.

Ez több kulcskérdést is felvet: Használhatók-e közönséges ABS-lemezek sisakhéjakhoz? Az acélkalapács teszt pontosan meg tudja ítélni a sisak minőségét? A kemény leejtés túlélése garantálja a sisak kiváló teljesítményét? Milyen kritériumok szabályozzák a sisak anyagának kiválasztását? Melyek a különböző anyagok előnyei és hátrányai a sisakgyártáshoz? E kérdések megválaszolásához először áttekintjük a sisakokra vonatkozó alapvető minőségi szabványkövetelményeket.

Jelenleg nem létezik külön nemzeti szabvány az elektromos kétkerekű{0}}sisakokra. Tekintettel a gyakorlati iparági trendekre, a jövőbeli specifikációk valószínűleg a motoros sisak szabványokra fognak vonatkozni. Ez az elemzés a GB 811-2010 szabványt alkalmazzaMotoros sisakok, amely részletes követelményeket határoz meg a sisakokra vonatkozóan, beleértve a héjakat, az energiaelnyelő{0}}betéteket, a kényelmi párnázást, a rögzítőrendszereket és a napellenzőket. Az alábbiakban a szabvány főbb rendelkezései találhatók a sisakhéjakra vonatkozóan:

Ütésenergia-elnyelési teszt

A szabványban meghatározott két teszt közvetlenül kapcsolódik a sisakhéj anyagának teljesítményére. Az első az 5.9. szakasz, a sisak ütközési energiaelnyelési teljesítményének vizsgálata. Ebben a tesztben a sisakokat szélsőséges hőmérsékleten (50 fok, -20 fok) vagy vízbe merítik, majd próbafejformára rögzítik. Három-négy kijelölt ütközési pontot felgyorsítanak egy ütközőpadon, hogy a gömb alakú vagy lapos üllőket meghatározott sebességgel csapják le. A megfelelési feltételek előírják, hogy az ütközés után a fejformára továbbított gyorsulási csúcs egy meghatározott küszöb alatt maradjon.

Ez a követelmény kiváló energiapufferelést követel meg a sisaktól; a merev acéllal ellentétben nem szabad a teljes ütközési erőt közvetlenül a viselő fejére átvinni. A modern sisakok a Franz Kafka (a könyv szerzője) által feltalált alapvető civil sisakból fejlődtek ki.A Metamorfózis) 1908-ban, szerkezeti ihletet merítve a harkályok ütésálló-koponyáiból: az agyat körülvevő finom, rugalmas csontos burkolat, valamint az agyhártya és az agyszövet között egy keskeny, folyadékkal{2}}töltött rés. A habbélések és az energiaelnyelő-rétegek hozzáadása tovább fokozza a párnázást és az energiaeloszlást.

Az anyagoknak ezért egyensúlyban kell lenniük a nagy merevség és a szabályozott rugalmasság között pillanatnyi ütési terhelések esetén. Az alább bemutatott Nano{1}}Rebound műanyag szabályozott gyűrődéssel oszlatja el az energiát, hatékonyan csökkentve a gyorsulási csúcsot az ütközések során.

Behatolási ellenállás teszt

A második anyag{0}}kritikus teszt az 5.10. szakasz, a sisak behatolási ellenállási tesztje. Hőmérséklet- vagy vízbemerítés után a sisakot a helyére rögzítik. Egy 3 kg-os acélkúpot ejtenek le 1 vagy 3 m magasságból (30–90 J ütési energiát adva), hogy nekiütődjön a héj fejének. A múló eredmény megköveteli, hogy a kúp ne fúrja át a héjat, és ne érintkezzen az alatta lévő fejformával. Ez szigorú követelményeket támaszt az anyag átszúrásállóságával és teljes energiaelnyelő képességével szemben, ami megköveteli, hogy a héjak mérsékelt rugalmasságát a nagy szerkezeti szilárdsággal kombinálják.

Az, hogy egy sisak megfelel-e ezeknek a vizsgálati szabványoknak, mind az anyagtulajdonságoktól, mind a szerkezeti kialakítástól függ. A következő műanyagokat széles körben használják sisakhéjakhoz: nagy-hatású ABS-lemezek, PC/ABS kompozit lemezek, prémium PC/PBT keverékek és szénszálas kompozitok. A fenti tesztelési protokollok szerinti teljesítményük jelentősen eltér.

Összehasonlító átszúrási tesztet végeztek erős -ütésű ABS-lemezeken, PC/ABS kompozit lapokon és nano-visszapattanó műszaki műanyagokon zord körülmények között, hogy szimulálják a sisak behatolási hibáját: Vizsgálati paraméterek: 3 mm-es síklapvastagság, vizsgálati hőmérséklet -30 fok, átszúrási sebesség 6,6 m/s, kalapács tömeg 3 mm/s, 12 kg 3 mm. Teszt eredményei:

A nagy-ütésű ABS-lemezek kiterjedt, terjedő rideg repedéseket hoztak létre a szúrólyuk körül;

PC/ABS kompozit lapok teljesen két nagy töredékre törtek;

A Nano-A visszapattanó műanyag képlékeny átszúrási viselkedést mutatott, alig keletkezett mikrorepedés.

A behatolási ellenállás tesztelése során a Nano{0}}Rebound műanyag egyértelműen felülmúlja a nagy-hatású ABS és PC/ABS kompozit lapokat. Az energiaelnyelés nyomon követése-az átszúrás utáni idő függvényében különböző meghibásodási módokat tár fel: nagy-hatású ABS, PC/ABS és szabványos PC/PBT törékeny perforációt szenved, és megszűnik az energiaelnyelés, amint a kalapács áthatol az anyagon. Ezzel szemben a szuper-szívós PC és a nano-visszapattanó műanyag képlékeny átlyukasztáson esik át; A környező anyag a behatolás után a kalapács köré tekerve marad, és tovább oszlatja az ütközési energiát.

Ami a teljes energiaelnyelést illeti erős terhelés mellett: a nagy-ütésű ABS 30 J-nál kevesebbet nyel el, míg a Nano-Rebound műanyag közel 140 J-t.

Ez a szúrási teszt csak azt bizonyítja, hogy a Nano{0}}Rebound kiváló behatolási ellenállást és energiaelnyelést biztosít a fokozott sisakvédelem érdekében. Nem zárja ki a nagy-hatású ABS- vagy PC/ABS-kompozitokat, amelyek továbbra is a tömeg-piaci sisakok fő héjanyagai.

Racionális anyagválasztás

A sisakhéj anyagának kiválasztása megköveteli a termék elhelyezésének, biztonsági fokozatának, szerkezeti kialakításának és gyártási költségének átfogó értékelését. Az alábbiakban vázoljuk az ABS vagy PC/ABS kompozit lapok megadásakor figyelembe vett legfontosabb szempontokat:

Az általános-minőségű ABS magas biztonsági kockázatokat rejt magában; csak a 400 J/m vagy annál nagyobb hornyolt Izod ütőszilárdságú-nagy ütési fokozatok elfogadhatók, különös figyelmet fordítva az alacsony hőmérsékletű ütési teljesítményre.

Az ABS és PC/ABS héjak szinte mindig felületfestést igényelnek. A festékek kémiailag maratják a műanyag felületeket és rontják az ütésállóságot. A kiválasztott anyagoknak meg kell őrizniük nagy szívósságukat, miközben javított vegyi ellenállást kell kínálniuk, amely kompatibilis a bevonási folyamatokkal.

GB 811-2010-ben a sisak maximális súlya 1,6 kg az A osztálynál és 1,0 kg a B osztálynál. Számos vállalati belső szabvány 800 g-os vagy ennél kisebb súlyt ír elő, ami vékonyabb héjfalvastagságot ír elő. A vékonyfalú ABS és a PC/ABS héjak esetén fennáll annak a veszélye, hogy a biztonsági tesztek meghiúsulnak, ezért nagyobb teljesítményű alternatívákra, például Nano-Rebound műanyagra lesz szükség.

Anyagteljesítményre vonatkozó előírások