Material plastic pentru cască profesională

Care este legătura dintre purtarea căștii și componentele din plastic? Carcasele căștilor sunt fabricate în principal din materiale plastice modificate, cum ar fi foile ABS. Deoarece carcasa suportă impact direct și daune externe, aceasta devine o componentă de bază care determină siguranța căștii, făcând alegerea materialului și designul structural al acesteia extrem de critice. În plus, aceasta reprezintă o piață potențială uriașă.

Statisticile arată că proprietatea Chinei de vehicule electrice cu două-roți depășește 250 de milioane de unități. Presupunând că doar 20% dintre călăreți poartă deja căști, aproape 200 de milioane de operatori încă circulă fără protecție pentru cap. Dacă consumul mediu de plastic pentru carcasa unei căști este de 500 de grame, cererea potențială de plastic pentru căști electrice pentru vehicule cu două roți se calculează la 100.000 de tone metrice.

Acest lucru ridică câteva întrebări cheie: se pot folosi foile ABS obișnuite pentru carcasele căștii? Poate un test cu ciocan de oțel să judece cu precizie calitatea căștii? Supraviețuirea unei căderi dure garantează performanțe superioare ale căștii? Ce criterii guvernează selecția materialului pentru căști? Care sunt avantajele și dezavantajele diferitelor materiale pentru producția de căști? Pentru a răspunde la aceste întrebări, revizuim mai întâi cerințele standard de calitate de bază pentru căști.

În prezent, nu există un standard național dedicat pentru căștile electrice cu două-roți. Având în vedere tendințele practice din industrie, este posibil ca specificațiile viitoare să facă referire la standardele căștilor pentru motociclete. Această analiză adoptă GB 811-2010Căști de motociclist, care stabilește cerințe detaliate pentru căști, inclusiv carcase, căptușeală-absorbantă de energie, căptușeală de confort, sisteme de reținere și viziere. Mai jos sunt prevederile cheie ale standardului pentru carcasele căștii:

Test de absorbție a energiei de impact

Două teste specificate în standard se referă direct la performanța materialului carcasei căștii. Prima este Clauza 5.9 Testul de performanță a absorbției de energie a impactului căștii. În acest test, căștile sunt supuse unei condiții de temperatură extremă (50 de grade , -20 de grade ) sau imersie în apă, apoi sunt fixate pe un cap de testare. Trei până la patru puncte de impact desemnate sunt accelerate pe un banc de impact pentru a lovi nicovalele sferice sau plate la o viteză stabilită. Criteriile de promovare impun ca accelerația maximă transmisă capului după impact să rămână sub un prag specificat.

Această cerință necesită o amortizare excelentă a energiei de la cască; spre deosebire de oțelul rigid, acesta nu trebuie să transfere forța totală de impact direct pe capul purtătorului. Căștile moderne au evoluat de la casca civilă de bază inventată de Franz Kafka (autorulMetamorfoza) în 1908, inspirându-se structural din craniile-rezistente la impact ale ciocănitoarelor: o carcasă osoasă delicată și flexibilă care înconjoară creierul, plus un spațiu îngust-umplut cu lichid între meninge și țesutul cerebral. Adăugarea de căptușeli de spumă și de straturi care-absorbă energie sporește și mai mult amortizarea și disiparea energiei.

Prin urmare, materialele trebuie să echilibreze rigiditatea ridicată cu ductilitatea controlată sub sarcini de impact instantanee. Plasticul Nano-rebound prezentat mai jos disipează energia prin mototolire controlată, reducând efectiv accelerația maximă în timpul coliziunilor.

Test de rezistență la penetrare

Cel de-al doilea test de material-critic este Clauza 5.10 Testul de rezistență la penetrarea căștii. După condiționarea cu temperatură sau cu imersie în apă, casca este fixată pe loc. Un con de oțel de 3 kg este scăpat de la o înălțime de 1 m sau 3 m (furnizează 30–90 J de energie de impact) pentru a lovi capul-conchiiului. Un rezultat de trecere necesită ca conul să nu străpungă învelișul și să intre în contact cu forma de cap subiacentă. Acest lucru impune cerințe stricte asupra rezistenței la perforare a materialului și a capacității totale de absorbție a energiei, necesitând carcasele să combine o flexibilitate moderată cu o rezistență structurală ridicată.

Dacă o cască îndeplinește aceste standarde de testare depinde atât de proprietățile materialului, cât și de designul structural. Următoarele materiale plastice sunt utilizate pe scară largă pentru carcasele căștilor: foile ABS cu impact puternic-, foile compozite PC/ABS, amestecurile premium PC/PBT și compozitele din fibră de carbon. Performanța lor în conformitate cu protocoalele de testare de mai sus variază semnificativ.

Un test comparativ de perforare a fost efectuat pe plăci ABS cu impact puternic-, plăci compozite PC/ABS și plastic Nano-de rebound în condiții dure pentru a simula eșecul de penetrare a căștii: Parametrii de testare: grosimea foii plate de 3 mm, temperatura de testare -30 grade, viteza de perforare 6,6 m/s, ciocan de 1,37 mm, ciocan de 1,3 mm. kg. Rezultatele testelor:

Plăcile ABS cu impact puternic-au dezvoltat fisuri fragile care se propagă extinse în jurul orificiului de perforare;

Plăci compozite PC/ABS fracturate complet în două fragmente mari;

Nano-plasticul de rebound a prezentat un comportament de perforare ductil, cu abia formate microfisuri.

În testele de rezistență la penetrare, plasticul Nano-rebound depășește în mod clar performanțe-de impact ridicat ABS și foile compozite PC/ABS. Urmărirea absorbției de energie în timp după-puncție dezvăluie moduri distincte de defecțiune: ABS cu-impact puternic, PC/ABS și PC/PBT standard suferă perforații fragile și încetează absorbția de energie odată ce ciocanul pătrunde în material. În schimb, PC-ul super-dur și plasticul Nano-rebound sunt supuse unei perforații ductile; materialul din jur rămâne înfășurat în jurul ciocanului după penetrare și continuă să disipeze energia de impact.

În ceea ce privește absorbția totală de energie în condiții de încărcare grea: ABS-ul-de impact puternic absoarbe mai puțin de 30 J, în timp ce plasticul Nano-rebound atinge aproape 140 J.

Acest test de perforare demonstrează doar că Nano-Rebound oferă rezistență superioară la penetrare și absorbție de energie pentru o protecție îmbunătățită a căștii. Nu descalifică materialele compozite ABS sau PC/ABS cu impact puternic-, care rămân materiale principale pentru căștile de pe piața-de masă.

Selectarea rațională a materialelor

Selecția materialului carcasei căștii necesită o evaluare completă a poziționării produsului, a gradului de siguranță, a designului structural și a costului de producție. Considerațiile cheie atunci când specificați foile compozite ABS sau PC/ABS sunt prezentate mai jos:

ABS de calitate-generală prezintă riscuri mari de siguranță; sunt acceptabile numai gradele de impact-înalte, cu o rezistență la impact Izod crestă mai mare sau egală cu 400 J/m, cu o atenție deosebită acordată performanței la impact la temperatură scăzută-.

Carcasa ABS și PC/ABS necesită aproape întotdeauna vopsirea suprafeței. Vopselele gravează chimic suprafețele din plastic și degradează rezistența la impact. Materialele selectate trebuie să păstreze rezistența ridicată, oferind în același timp rezistență chimică îmbunătățită compatibilă cu procesele de acoperire.

GB 811-2010 limitează greutatea maximă a căștii la 1,6 kg pentru clasa A și 1,0 kg pentru clasa B. Multe standarde interne de întreprindere impun greutăți de 800 g sau mai mici, necesitând grosimi mai subțiri ale peretelui carcasei. Carcasa ABS cu pereți-subțiri și PC/ABS riscă să eșueze testele de siguranță, necesitând alternative de-performanțe mai ridicate, cum ar fi plasticul Nano-Rebound.

Specificații de performanță a materialelor