Profesionalna plastika za čelade

Kakšna je povezava med nošenjem čelade in plastičnimi deli? Ohišja čelad so večinoma izdelana iz modificirane plastike, kot so ABS plošče. Ker lupina prenaša neposredne udarce in zunanje poškodbe, postane osrednja komponenta, ki določa varnost čelade, zaradi česar sta izbira materiala in strukturna zasnova izjemno kritična. Poleg tega to predstavlja ogromen potencialni trg.

Statistični podatki kažejo, da lastništvo električnih dvokoles-na Kitajskem presega 250 milijonov enot. Če predpostavimo, da samo 20 % kolesarjev že nosi čelade, skoraj 200 milijonov voznikov še vedno vozi brez zaščite za glavo. Če je povprečna poraba plastike za eno lupino čelade 500 gramov, se potencialno povpraševanje po plastiki za električne čelade za dvokolesnike izračuna na 100.000 metričnih ton.

To sproža več ključnih vprašanj: Ali se lahko navadne ABS plošče uporabljajo za školjke čelad? Ali lahko test z jeklenim kladivom natančno oceni kakovost čelade? Ali preživetje močnega padca zagotavlja vrhunsko delovanje čelade? Katera merila določajo izbiro materiala za čelado? Kakšne so prednosti in slabosti različnih materialov za izdelavo čelad? Da bi odgovorili na ta vprašanja, najprej pregledamo osnovne zahteve standarda kakovosti za čelade.

Trenutno ne obstaja poseben nacionalni standard za električne čelade za dvokolesnike. Glede na praktične trende v industriji se bodo prihodnje specifikacije verjetno nanašale na standarde za motoristične čelade. Ta analiza upošteva GB 811-2010Čelade za motoriste, ki določa podrobne zahteve za čelade, vključno z školjkami, podlogami,-ki absorbirajo energijo, udobnimi oblazinjenji, zadrževalnimi sistemi in vizirji. Spodaj so ključne določbe standarda za lupine čelad:

Preskus absorpcije energije udarca

Dva preskusa, navedena v standardu, sta neposredno povezana z zmogljivostjo materiala lupine čelade. Prvi je klavzula 5.9 Preskus absorpcije energije udarca čelade. V tem preskusu so čelade podvržene ekstremnemu temperaturnemu kondicioniranju (50 stopinj, -20 stopinj) ali potopitvi v vodo, nato pa so pritrjene na testno model glave. Tri do štiri določene udarne točke se pospešijo na udarni mizi, da z nastavljeno hitrostjo udarjajo po sferičnih ali ravnih nakovalih. Merila za sprejem zahtevajo, da najvišji pospešek, prenesen na model glave po trku, ostane pod določenim pragom.

Ta zahteva od čelade zahteva odlično blaženje energije; za razliko od togega jekla ne sme prenesti celotne udarne sile neposredno na glavo uporabnika. Sodobne čelade so se razvile iz osnovne civilne čelade, ki jo je izumil Franz Kafka (avtorMetamorfoza) leta 1908, ki črpa strukturni navdih iz lobanj žoln,-odpornih na udarce: občutljivo, prožno kostno ohišje, ki obdaja možgane, in ozka vrzel,-napolnjena s tekočino med možganskimi ovojnicami in možganskim tkivom. Dodatek penastih oblog in plasti,-ki absorbirajo energijo, dodatno poveča blaženje in odvajanje energije.

Materiali morajo torej uravnotežiti visoko togost z nadzorovano duktilnostjo pri trenutnih udarnih obremenitvah. Nano-odbojna plastika, predstavljena spodaj, razprši energijo z nadzorovanim mečkanjem in tako učinkovito zmanjša najvišje pospeške med trki.

Test odpornosti proti prodoru

Drugi{0}}kritični preskus materiala je klavzula 5.10 Preskus odpornosti proti prediranju čelade. Po kondicioniranju s temperaturo ali potopitvijo v vodo se čelada pritrdi na svoje mesto. 3-kilogramski jekleni stožec se spusti z višine 1 m ali 3 m (pri čemer odda 30–90 J energije udarca), da čelno udari v školjko. Ustrezen rezultat zahteva, da stožec ne prebode lupine in se ne dotakne spodaj ležečega modela glave. To postavlja stroge zahteve glede odpornosti materiala na predrtje in skupne sposobnosti absorpcije energije, kar zahteva, da lupine združujejo zmerno prožnost z visoko strukturno trdnostjo.

Ali čelada izpolnjuje te preskusne standarde, je odvisno od lastnosti materiala in strukturne zasnove. Naslednji plastični materiali se pogosto uporabljajo za lupine čelad: -odporne ABS plošče, kompozitne plošče PC/ABS, vrhunske mešanice PC/PBT in kompoziti iz ogljikovih vlaken. Njihovo delovanje po zgornjih testnih protokolih se močno razlikuje.

Primerjalni test prebadanja je bil opravljen na -odpornih ploščah ABS, kompozitnih ploščah PC/ABS in nano-odbojni inženirski plastiki v težkih pogojih za simulacijo neuspešnega preboja čelade: Preizkusni parametri: 3 mm debelina ploščate plošče, preskusna temperatura -30 stopinj, hitrost vboda 6,6 m/s, premer kladiva 12,7 mm, masa kladiva 23,13 kg. Rezultati testa:

Visoko{0}}odporne plošče ABS so razvile obsežne razširjene krhke razpoke, ki obdajajo prebodeno luknjo;

PC/ABS kompozitne plošče popolnoma zlomljene na dva velika fragmenta;

Nano-odbojna plastika je pokazala duktilno obnašanje pri prebadanju, pri čemer so nastale komaj kakšne mikrorazpoke.

Pri testiranju odpornosti proti predrtju Nano-Rebound plastika očitno prekaša -kompozitne plošče ABS in PC/ABS. Sledenje absorpciji energije skozi čas po-prebijanju razkrije različne načine okvare: visoko{4}}udarni ABS, PC/ABS in standardni PC/PBT trpijo zaradi krhke perforacije in prenehajo absorbirati energijo, ko kladivo prodre v material. V nasprotju s tem sta super{6}}trdna PC in Nano-odbojna plastika podvržena duktilnemu prebijanju; okoliški material ostane ovit okoli kladiva po prodoru in nadaljuje z razpršitvijo udarne energije.

Kar zadeva skupno absorpcijo energije pod velikimi obremenitvami: ABS z visoko -odpornostjo absorbira manj kot 30 J, medtem ko Nano-odbojna plastika doseže skoraj 140 J.

Ta preskus prebadanja samo dokazuje, da Nano-Rebound zagotavlja vrhunsko odpornost proti prediranju in absorpcijo energije za izboljšano zaščito čelade. Ne diskvalificira visoko{2}}odpornih ABS ali PC/ABS kompozitov, ki ostajajo glavni materiali za ohišje za-čelade za množično trženje.

Racionalna izbira materiala

Izbira materiala za lupino čelade zahteva celovito oceno pozicioniranja izdelka, stopnje varnosti, konstrukcijske zasnove in proizvodnih stroškov. Ključni premisleki pri določanju ABS ali PC/ABS kompozitnih plošč so opisani spodaj:

ABS splošnega -razreda predstavlja veliko varnostno tveganje; Sprejemljivi so samo visoko-udarni razredi z zarezano Izodovo udarno trdnostjo, ki je večja ali enaka 400 J/m, pri čemer je posebna pozornost namenjena udarnim lastnostim pri nizkih-temperaturah.

ABS in PC/ABS lupine skoraj vedno zahtevajo površinsko barvanje. Barve kemično jedkajo plastične površine in zmanjšujejo odpornost na udarce. Izbrani materiali morajo ohraniti visoko žilavost, hkrati pa nuditi izboljšano kemično odpornost, združljivo s postopki nanašanja premazov.

GB 811-2010 omejuje največjo težo čelade na 1,6 kg za razred A in 1,0 kg za razred B. Številni interni standardi podjetij zahtevajo težo 800 g ali manj, kar zahteva tanjšo debelino stene lupine. Tanko{7}}ohišja iz ABS-a in PC/ABS-a tvegajo, da ne bodo uspela na varnostnih testih, zaradi česar bodo potrebne-zmogljivejše alternative, kot je plastika Nano-Rebound.

Specifikacije zmogljivosti materiala