其實,目前還沒有特地針對電動自行車的頭盔規(guī)范請求,思索到實踐狀況,其將來援用摩托車頭盔的可能性更大,我們便以GB 811-2010《摩托車乘員頭盔》的請求停止研討。此規(guī)范對頭盔、殼體、緩沖層、溫馨襯墊、佩戴安裝、護(hù)目鏡等多個方面停止了細(xì)致的規(guī)則,其中對殼體的請求如下:
吸收碰撞能量實驗
此規(guī)范中有兩個實驗與頭盔外殼資料親密相關(guān),一個為5.9 頭盔吸收碰撞能量性能實驗它主要是將頭盔上下溫(50℃,-20℃)或者浸水處置后,套在頭型上,選取3-4個點,在碰撞實驗臺里加速到一定速度,沖擊底部的球形砧或者平板砧。實驗結(jié)果要滿足以下請求:頭盔遭到碰撞后傳送到頭型的加速度峰值要小于一定的數(shù)值。這主要是請求頭盔有較好的緩沖作用,也就是頭盔不能像鋼鐵那樣把能量直接全部傳送給內(nèi)部?,F(xiàn)代頭盔就是在卡夫卡(沒錯,就是《變形記》的作者)1908年創(chuàng)造的簡單民用頭盔的根底上,自創(chuàng)了可以接受1000g加速度的啄木鳥大腦的構(gòu)造特性,一是大腦被細(xì)密而松軟的骨骼包裹著,二是大腦的外腦膜與腦髓之間有一條狹窄的空隙,從而設(shè)計改良的,加上了內(nèi)襯弛緩沖層,能起到更好的緩沖和吸能作用。這就請求資料一方面有較高的剛性,另一方面在遭到瞬時外力時可以有一定延展性,下面的塑金剛便是經(jīng)過潰縮吸收更多能量,可有效降低加速度峰值。
耐穿透性實驗
另一個與塑料性能親密相關(guān)的實驗為5.10 頭盔耐穿透性能實驗。主要是將頭盔經(jīng)上下溫或者浸水處置后固定,然后將一個3kg的鋼錐從1m或者3m高度落下(能量達(dá)30-90 J),正面撞擊頭盔,請求鋼錐不能穿透頭盔與頭型接觸。這對頭盔資料的抗穿刺才能和總能量吸收才能都有較高的請求。也就是請求外殼既要具有一定柔韌性,也要有較高的強(qiáng)度。我們曉得,關(guān)于頭盔制件來說,能不能滿足上述實驗請求,既有資料的要素,也有構(gòu)造設(shè)計的要素。那么,關(guān)于資料來說,什么樣的塑料資料更有可能滿足上面的請求呢?常用的頭盔外殼資料主要有高沖ABS板材、PCABS復(fù)合板,高端的有PC/PBT以及碳纖維資料等。那他們在滿足上述性能時的表現(xiàn)如何呢?選取高沖ABS板材、PCABS復(fù)合板和納米相態(tài)塑金剛工程塑料做比照穿刺實驗,在比擬苛刻的條件下,模仿頭盔的耐穿刺狀況。實驗條件為:平板厚度3mm,實驗溫度-30℃,穿刺速度6.6m/s,錘頭直徑12.7mm,錘頭重量23.13kg。結(jié)果:高沖ABS板材穿孔四周呈現(xiàn)大量毀壞性的擴(kuò)張裂紋;PCABS復(fù)合板根本表現(xiàn)為碎裂成兩片的毀壞方式;而塑金剛則表現(xiàn)為韌性穿刺,即便連微小的裂紋也不易呈現(xiàn)。也就是說在耐穿透性實驗方面,納米相態(tài)的塑金剛是明顯優(yōu)于高沖ABS板材和PCABS復(fù)合板的。察看穿刺后隨著時間變化,不同塑料的能量吸收狀況能夠看出,像高沖ABS板材、PCABS復(fù)合板,普通PC/PBT表現(xiàn)出脆性擊穿,在錘頭穿透之后就不再能量吸收;而超韌PC、塑金剛表現(xiàn)出韌性擊穿刺,在閱歷錘頭擊穿過程吸能之后,周邊資料仍包裹在錘頭上,繼續(xù)吸收能量。從比較大的載荷時對應(yīng)的能量值看,高沖ABS板材吸能比較差,不到30J。塑金剛的吸能比較好,接近140J。當(dāng)然,這個穿刺實驗只是闡明塑金剛比高沖ABS板材和PCABS復(fù)合板有更好的耐穿刺實驗和吸能效果,做頭盔的話會有更好的防護(hù)效果,但這并不是說高沖ABS板材和PCABS復(fù)合板就不能用于頭盔外殼資料了。相反,它們依然是主流資料。
合理選材
選擇什么資料做頭盔外殼,需求綜合思索頭盔定位、等級、設(shè)計、本錢等多方面要素。選擇ABS板材或者PCABS復(fù)合板做頭盔時,需求留意一些要素:
01、通用ABS板材風(fēng)險較大,需求高沖級別的ABS板材,普通缺口沖擊強(qiáng)度要到達(dá)400 J/m以上,而且要關(guān)注低溫沖擊。
02、ABS板材或者PCABS復(fù)合板殼體普通要經(jīng)噴漆處置,而油漆會對塑料外表形成刻蝕,降低抗沖擊強(qiáng)度。因而,需求資料既要堅持較高的沖擊韌性,又要提升耐化學(xué)品性、滿足噴漆性能。
03、GB 811-2010的《摩托車乘員頭盔》中規(guī)則A類和B類頭盔的重量分別不能超越1.6kg和1.0kg,有些企標(biāo)以至請求做到800g或者更低。這請求對殼體減薄處置,ABS板材和PCABS復(fù)合板可能就有不能滿足實驗請求的風(fēng)險,需求思索更高性能的塑料,如塑金剛。
資料特性
自行車頭盔,摩托車頭盔
ABS板材 GN201
IS: 450J/m,良好的噴漆性能
摩托車頭盔,運動頭盔
PCABS復(fù)合板 K8273
IS: 600J/m,高強(qiáng)度,高韌性
高性能頭盔,警用頭盔
塑金剛? SQX01A
IS: 860J/m,納米相態(tài),潰縮吸能,更高設(shè)計自在度
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