プロフェッショナルヘルメットプラスチック

ヘルメットの着用とプラスチック部品との間にはどのような関係があるのでしょうか?ヘルメットシェルは主にABSシートなどの改質プラスチックから製造されています。シェルは直接的な衝撃や外部損傷に耐えるため、ヘルメットの安全性を決定する中核部品となり、その材料の選択と構造設計が非常に重要になります。さらに、これは巨大な潜在的な市場を意味します。

統計によると、中国の電動二輪車の保有台数は 2 億 5,000 万台を超えています。-ライダーのわずか 20% がすでにヘルメットを着用していると仮定すると、約 2 億人のオペレーターが依然として頭を保護せずに乗車しています。 1 つのヘルメット シェルの平均プラスチック消費量が 500 グラムである場合、電動二輪車ヘルメットの潜在的なプラスチック需要は 100,000 トンに達すると計算されます。-

これにより、いくつかの重要な疑問が生じます。通常の ABS シートをヘルメットのシェルに使用できますか?スチールハンマーテストはヘルメットの品質を正確に判断できますか?激しい落下から生き残ることは、ヘルメットの優れた性能を保証しますか?ヘルメットの素材の選択にはどのような基準が適用されますか?ヘルメット製造におけるさまざまな素材の長所と短所は何ですか?これらの質問に答えるために、私たちはまずヘルメットの中核となる品質基準要件を確認します。

現在、電動二輪車ヘルメットに関する専用の国家規格は存在しません。-実際の業界の傾向を考慮すると、将来の仕様はオートバイのヘルメット規格を参照する可能性があります。この分析は GB 811-2010 を採用していますバイクライダーのヘルメットシェル、エネルギー吸収ライナー、快適なパッド、保持システム、バイザーなど、ヘルメットの詳細な要件を定めています。{0}以下は、ヘルメットシェルに関する規格の主な規定です。

衝撃エネルギー吸収試験

規格で指定されている 2 つのテストは、ヘルメットのシェル素材の性能に直接関係しています。 1 つ目は、第 5.9 項のヘルメット衝撃エネルギー吸収性能テストです。このテストでは、ヘルメットは極端な温度調整 (50 度、-20 度) または水浸しを受けてから、テスト用ヘッドフォームに固定されます。 3 ～ 4 つの指定された衝撃点が衝撃ベンチ上で加速され、設定された速度で球状または平坦なアンビルに衝突します。合格基準では、インパクト後にヘッドフォームに伝達されるピーク加速度が指定されたしきい値を下回っていることが義務付けられています。

この要件には、ヘルメットからの優れたエネルギー緩衝作用が求められます。硬い鋼とは異なり、衝撃力を完全に着用者の頭に直接伝えてはなりません。現代のヘルメットは、フランツ カフカ (著書の著者) によって発明された基本的な民間ヘルメットから進化しました。変身) 1908 年に、キツツキの衝撃に強い頭蓋骨から構造のインスピレーションを得ました。-これは、脳を取り囲む繊細で柔軟な骨の外皮と、髄膜と脳組織の間にある狭い液体で満たされた隙間です。-フォームライナーとエネルギー吸収層を追加すると、クッション性とエネルギー散逸性がさらに高まります。-

したがって、材料は、瞬間的な衝撃荷重の下で、高い剛性と制御された延性のバランスを取る必要があります。以下で紹介するナノ-リバウンド プラスチックは、制御されたしわによってエネルギーを消散し、衝突時のピーク加速を効果的に低減します。

耐貫通性試験

2 番目の重要なテストは、第 5.10 条のヘルメット貫通抵抗テストです。-温度調整または水浸漬調整後、ヘルメットは所定の位置に固定されます。 3 kg のスチール コーンを 1 m または 3 m の高さから落とし（衝撃エネルギー 30 ～ 90 J を与える）、砲弾に正面から衝突します。-。合格するには、コーンがシェルを貫通せず、下にあるヘッドフォームに接触しないことが必要です。このため、材料の耐穿刺性と総エネルギー吸収能力に厳しい要求が課せられ、シェルには適度な柔軟性と高い構造強度を組み合わせることが求められます。

ヘルメットがこれらの試験基準を満たすかどうかは、材料の特性と構造設計の両方によって決まります。ヘルメット シェルには、高耐衝撃性 ABS シート、PC/ABS 複合シート、高級 PC/PBT ブレンド、炭素繊維複合材などのプラスチック素材が広く使用されています。-上記のテストプロトコルの下でのパフォーマンスは大きく異なります。

ヘルメット貫通破壊をシミュレートするために、過酷な条件下で高衝撃性 ABS シート、PC/ABS 複合シート、およびナノ反発エンジニアリング プラスチックに対して比較穿刺試験が実施されました。テスト パラメータ: 平らなシートの厚さ 3 mm、試験温度 -30 度、穿刺速度 6.6 m/s、ハンマーの直径 12.7 mm、ハンマーの質量 23.13 kg。テスト結果:

-高衝撃性 ABS シートでは、パンク穴の周囲に広範囲に伝播する脆性亀裂が発生しました。

PC/ABS 複合シートが完全に 2 つの大きな破片に砕けました。

ナノ-反発プラスチックは延性の穿刺挙動を示し、微小亀裂はほとんど形成されませんでした。

耐貫通性テストでは、ナノ-反発プラスチックは、耐衝撃性 ABS や PC/ABS 複合シートよりも明らかに優れています。{1}穿刺後のエネルギー吸収を時間の経過とともに追跡すると、明確な故障モードが明らかになります。高衝撃性 ABS、PC/ABS、標準 PC/PBT は、ハンマーが材料を貫通すると脆性穿孔が発生し、エネルギー吸収が停止します。-対照的に、超-強靭な PC やナノ-反発プラスチックは延性穿刺を受けます。周囲の材料は貫通後もハンマーに巻き付けられたままとなり、衝撃エネルギーを消散し続けます。

重負荷時の総エネルギー吸収に関しては、高衝撃性 ABS の吸収は 30 J 未満ですが、ナノ-反発プラスチックは 140 J 近くに達します。

この穿刺テストは、ナノ リバウンドが優れた貫通抵抗とエネルギー吸収を提供し、ヘルメットの保護を強化することを実証するだけです。{0}これは、依然として大衆市場ヘルメットの主流のシェル素材である高衝撃性 ABS または PC/ABS 複合材を失格にするものではありません。-

合理的な材料選択

ヘルメットシェルの材質の選択には、製品の位置付け、安全グレード、構造設計、生産コストを総合的に評価する必要があります。 ABS または PC/ABS 複合シートを指定する際の主な考慮事項を以下に示します。

一般グレードの ABS には高い安全上のリスクが伴います。-ノッチ付きアイゾット衝撃強度が 400 J/m 以上の高衝撃グレードのみが許容され、低温衝撃性能には特に注意が払われます。-

ABS および PC/ABS シェルは、ほとんどの場合、表面塗装が必要です。塗料はプラスチックの表面を化学的にエッチングし、耐衝撃性を低下させます。選択された材料は、高い靱性を維持しながら、コーティングプロセスと互換性のある改善された耐薬品性を提供する必要があります。

GB 811-2010 では、ヘルメットの最大重量はクラス A で 1.6 kg、クラス B で 1.0 kg に制限されています。多くの企業内部基準では重量が 800 g 以下であることが義務付けられており、シェルの壁の厚さをより薄くする必要があります。薄肉の ABS および PC/ABS シェルは安全性テストに合格しないリスクがあるため、ナノ反発プラスチックなどのより高性能な代替品が必要です。-

材料性能仕様