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嘉峪檢測網 2020-05-19 11:50
最近，頭盔火了，源于“一盔一帶”。
其實，最近上熔噴線的廠家，估計心里很急，那么多產線和錢砸進去，下游口罩廠需求卻急劇下降，現在不僅不能賺錢，可能還要虧錢了。熔噴料的“前浪”已然在向沙灘涌去，頭盔料的“后浪”又翻滾而至。然而，能夠屹立潮頭，堅挺不倒的只是那些品質過硬，材料經得起市場檢驗，并且產品不斷升級的少數廠家。
說起頭盔料，其實做的廠家挺多的，除了錦湖日麗這樣的PC/ABS、ABS專家型塑料改性企業，還有科思創、臺化、奇美等石化廠，在做ABS、PC類產品方面都是比較強的。
那頭盔料為什么突然就火了起來呢？
故事，得從公安部的一則工作動態說起，2020年4月21日，公安部交管局發布了部署“一盔一帶”安全守護行動的通知，主要意思就是要各地公安交管部門宣導騎或者坐不管摩托車還是電動自行車都需要配套安全頭盔，駕駛和乘坐汽車需系好安全帶。
輿論有支持也有反對，但地方政府馬上采取了行動。
后續違反佩戴安全頭盔規定的，由公安機關交通管理部門處警告或者二十元以上五十元以下罰款。這是要玩真的了！
其實，配戴頭盔，對騎乘電動車的人來說是非常關鍵的保護措施。據統計，在與摩托車相關的損傷幾率方面，不帶頭盔引起的損傷是帶頭盔的2.5倍；在致命傷方面，不帶頭盔的致死率是帶頭盔的1.5倍。
那戴頭盔和塑料圈有什么關系呢？
原來，頭盔主要由以下零部件組成：
外殼
ABS、PC/ABS、PC等
貼紙
感壓、水標
油漆
底漆、面漆、固化劑、稀釋劑、亮光油
尼龍網
前后部孔位、耳部孔位、熱熔膠
EPS
緩沖層
內襯
頂襯、后枕、頂襯兩側網布、環襯前后內外圍、膠水、車縫線
耳襯
耳襯圍布、耳襯孔位布、耳襯側外圍、耳襯泡棉、車縫線
拉帶
拉帶、拉帶套、鎖扣、O環、鉚釘、墊片
眼鏡固定器
眼鏡固定器、鉚釘、墊片、四合扣
包裝
說明書、PE袋、吊卡、標簽、彩盒、干燥劑、封箱膠、外箱
其中，外殼材料便主要是ABS等改性塑料。也由于外殼要直接承受外來撞擊等傷害，因此也成為了決定頭盔安全性的最關鍵零部件，其選材和設計便也格外重要。
而且，這是一個巨大的潛在市場。
根據統計，中國的電動自行車保有量已達到2.5億輛以上。假設平時已有佩戴頭盔習慣的駕乘者為20%，那還有將近2億駕駛者沒有佩戴頭盔。
假設一個頭盔外殼塑料平均使用量為500g，那電動自行車頭盔塑料的潛在市場用量就是2億只*500g/只=10萬噸。
疫情之下，除了熔噴料，改性塑料還能找到比這更好的增量市場嗎？它香啊！
那么，頭盔外殼塑料用普通ABS就可以嗎？
用鐵榔頭能檢測頭盔質量好壞嗎？
或者大力摔不壞就說明頭盔質量很好嗎？
頭盔的選材需要注意哪些方面？
不同的材料在做頭盔時有什么樣的優劣勢？
要回答這些問題，我們要從最基本的，頭盔的質量標準要求談起。
其實，目前還沒有專門針對電動自行車的頭盔標準要求，考慮到實際情況，其未來引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》的要求進行研究。
此標準對頭盔、殼體、緩沖層、舒適襯墊、佩戴裝置、護目鏡等多個方面進行了詳細的規定，其中對殼體的要求如下：
吸收碰撞能量試驗
此標準中有兩個試驗與頭盔外殼材料密切相關，一個為5.9 頭盔吸收碰撞能量性能試驗：
它主要是將頭盔高低溫（50℃，-20℃）或者浸水處理后，套在頭型上，選取3-4個點，在碰撞試驗臺里加速到一定速度，沖擊底部的球形砧或者平板砧。試驗結果要滿足以下要求：
頭盔受到碰撞后傳遞到頭型的加速度峰值要小于一定的數值。這主要是要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遞給內部。
現代頭盔就是在卡夫卡（沒錯，就是《變形記》的作者）1908年發明的簡單民用頭盔的基礎上，借鑒了能夠承受1000g加速度的啄木鳥大腦的結構特點，一是大腦被細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，從而設計改進的，加上了內襯和緩沖層，能起到更好的緩沖和吸能作用。
圖片來源于網絡
這就要求材料一方面有較高的剛性，另一方面在受到瞬時外力時能夠有一定延展性，下面的塑金剛便是通過潰縮吸收更多能量，可有效降低加速度峰值。
耐穿透性試驗
另一個與塑料性能密切相關的試驗為5.10 頭盔耐穿透性能試驗。主要是將頭盔經高低溫或者浸水處理后固定，然后將一個3kg的鋼錐從1m或者3m高度落下（能量達30-90 J），正面撞擊頭盔，要求鋼錐不能穿透頭盔與頭型接觸。
合格 不合格
這對頭盔材料的抗穿刺能力和總能量吸收能力都有較高的要求。也就是要求外殼既要具有一定柔韌性，也要有較高的強度。
我們知道，對于頭盔制件來說，能不能滿足上述試驗要求，既有材料的因素，也有結構設計的因素。
那么，對于材料來說，什么樣的塑料材料更有可能滿足上面的要求呢？
常用的頭盔外殼材料主要有高沖ABS、PC/ABS，高端的有PC/PBT以及碳纖維材料等。那他們在滿足上述性能時的表現如何呢？
選取高沖ABS、PC/ABS和納米相態塑金剛工程塑料PC/PBT做對比穿刺試驗，在比較苛刻的條件下，模擬頭盔的耐穿刺情況。試驗條件為：平板厚度3mm，試驗溫度-30℃，穿刺速度6.6m/s，錘頭直徑12.7mm，錘頭重量23.13kg。
結果如下圖所示：高沖ABS穿孔周圍出現大量破壞性的擴張裂紋；PC/ABS基本表現為碎裂成兩片的破壞形式；而塑金剛則表現為韌性穿刺，即使連微小的裂紋也不易出現。
也就是說在耐穿透性試驗方面，納米相態的塑金剛是明顯優于高沖ABS和PC/ABS的。
而分析不同塑料在穿刺過程中吸收能量情況，如下圖所示。
不同塑料高速穿刺過程的能量吸收-時間曲線
（試驗溫度-30℃，穿刺速度6.6m/s）
觀察穿刺后隨著時間變化，不同塑料的能量吸收情況可以看出，像高沖ABS、PC/ABS，普通PC/PBT表現出脆性擊穿，在錘頭穿透之后就不再能量吸收；而超韌PC、塑金剛PC/PBT表現出韌性擊穿刺，在經歷錘頭擊穿過程吸能之后，周邊材料仍包裹在錘頭上，繼續吸收能量。
從最大載荷時對應的能量值看，高沖ABS吸能最差，不到30J。塑金剛的吸能最好，接近140J。
當然，這個穿刺試驗只是說明塑金剛PC/PBT比高沖ABS和PC/ABS有更好的耐穿刺試驗和吸能效果，做頭盔的話會有更好的防護效果，但這并不是說高沖ABS和PC/ABS就不能用于頭盔外殼材料了。相反，它們仍然是主流材料。
合理選材
選擇什么材料做頭盔外殼，需要綜合考慮頭盔定位、等級、設計、成本等多方面因素。選擇ABS或者PC/ABS做頭盔時，需要注意一些因素：
01 通用ABS風險較大，需要高沖級別的ABS，一般缺口沖擊強度要達到400 J/m以上，而且要關注低溫沖擊。
02 ABS或者PC/ABS殼體一般要經噴漆處理，而油漆會對塑料表面造成刻蝕，降低抗沖擊強度。因此，需要材料既要保持較高的沖擊韌性，又要提升耐化學品性、滿足噴漆性能。
03 GB 811-2010的《摩托車乘員頭盔》中規定A類和B類頭盔的重量分別不能超過1.6kg和1.0kg，有些企標甚至要求做到800g或者更低。這要求對殼體減薄處理，ABS和PC/ABS可能就有不能滿足試驗要求的風險，需要考慮更高性能的塑料，如塑金剛PC/PBT。
據了解，作為20年來深耕PC/ABS、ABS改性塑料技術的企業，錦湖日麗已儲備不同檔次的安全頭盔塑料技術，以滿足客戶不同應用場景的需求，已有相關量產案例。
頭盔需求
推薦材料
材料特點
普通安全，設計需求
ABS GN201
IS: 450J/m，良好的噴漆性能
高等安全，設計需求
PC/ABS HAC8260
IS: 600J/m，高強度，高韌性
高端安全，設計需求
塑金剛® PC/PBT
IS: 860J/m，納米相態，潰縮吸能，更高設計自由度
來源：艾邦
