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嘉峪检测网 2020-05-19 11:50
最近，头盔火了，源于“一盔一带”。
其实，最近上熔喷线的厂家，估计心里很急，那么多产线和钱砸进去，下游口罩厂需求却急剧下降，现在不仅不能赚钱，可能还要亏钱了。熔喷料的“前浪”已然在向沙滩涌去，头盔料的“后浪”又翻滚而至。然而，能够屹立潮头，坚挺不倒的只是那些品质过硬，材料经得起市场检验，并且产品不断升级的少数厂家。
说起头盔料，其实做的厂家挺多的，除了锦湖日丽这样的PC/ABS、ABS专家型塑料改性企业，还有科思创、台化、奇美等石化厂，在做ABS、PC类产品方面都是比较强的。
那头盔料为什么突然就火了起来呢？
故事，得从公安部的一则工作动态说起，2020年4月21日，公安部交管局发布了部署“一盔一带”安全守护行动的通知，主要意思就是要各地公安交管部门宣导骑或者坐不管摩托车还是电动自行车都需要配套安全头盔，驾驶和乘坐汽车需系好安全带。
舆论有支持也有反对，但地方政府马上采取了行动。
后续违反佩戴安全头盔规定的，由公安机关交通管理部门处警告或者二十元以上五十元以下罚款。这是要玩真的了！
其实，配戴头盔，对骑乘电动车的人来说是非常关键的保护措施。据统计，在与摩托车相关的损伤几率方面，不带头盔引起的损伤是带头盔的2.5倍；在致命伤方面，不带头盔的致死率是带头盔的1.5倍。
那戴头盔和塑料圈有什么关系呢？
原来，头盔主要由以下零部件组成：
外壳
ABS、PC/ABS、PC等
贴纸
感压、水标
油漆
底漆、面漆、固化剂、稀释剂、亮光油
尼龙网
前后部孔位、耳部孔位、热熔胶
EPS
缓冲层
内衬
顶衬、后枕、顶衬两侧网布、环衬前后内外围、胶水、车缝线
耳衬
耳衬围布、耳衬孔位布、耳衬侧外围、耳衬泡棉、车缝线
拉带
拉带、拉带套、锁扣、O环、铆钉、垫片
眼镜固定器
眼镜固定器、铆钉、垫片、四合扣
包装
说明书、PE袋、吊卡、标签、彩盒、干燥剂、封箱胶、外箱
其中，外壳材料便主要是ABS等改性塑料。也由于外壳要直接承受外来撞击等伤害，因此也成为了决定头盔安全性的最关键零部件，其选材和设计便也格外重要。
而且，这是一个巨大的潜在市场。
根据统计，中国的电动自行车保有量已达到2.5亿辆以上。假设平时已有佩戴头盔习惯的驾乘者为20%，那还有将近2亿驾驶者没有佩戴头盔。
假设一个头盔外壳塑料平均使用量为500g，那电动自行车头盔塑料的潜在市场用量就是2亿只*500g/只=10万吨。
疫情之下，除了熔喷料，改性塑料还能找到比这更好的增量市场吗？它香啊！
那么，头盔外壳塑料用普通ABS就可以吗？
用铁榔头能检测头盔质量好坏吗？
或者大力摔不坏就说明头盔质量很好吗？
头盔的选材需要注意哪些方面？
不同的材料在做头盔时有什么样的优劣势？
要回答这些问题，我们要从最基本的，头盔的质量标准要求谈起。
其实，目前还没有专门针对电动自行车的头盔标准要求，考虑到实际情况，其未来引用摩托车头盔的可能性更大，我们便以GB 811-2010《摩托车乘员头盔》的要求进行研究。
此标准对头盔、壳体、缓冲层、舒适衬垫、佩戴装置、护目镜等多个方面进行了详细的规定，其中对壳体的要求如下：
吸收碰撞能量试验
此标准中有两个试验与头盔外壳材料密切相关，一个为5.9 头盔吸收碰撞能量性能试验：
它主要是将头盔高低温（50℃，-20℃）或者浸水处理后，套在头型上，选取3-4个点，在碰撞试验台里加速到一定速度，冲击底部的球形砧或者平板砧。试验结果要满足以下要求：
头盔受到碰撞后传递到头型的加速度峰值要小于一定的数值。这主要是要求头盔有较好的缓冲作用，也就是头盔不能像钢铁那样把能量直接全部传递给内部。
现代头盔就是在卡夫卡（没错，就是《变形记》的作者）1908年发明的简单民用头盔的基础上，借鉴了能够承受1000g加速度的啄木鸟大脑的结构特点，一是大脑被细密而松软的骨骼包裹着，二是大脑的外脑膜与脑髓之间有一条狭窄的空隙，从而设计改进的，加上了内衬和缓冲层，能起到更好的缓冲和吸能作用。
图片来源于网络
这就要求材料一方面有较高的刚性，另一方面在受到瞬时外力时能够有一定延展性，下面的塑金刚便是通过溃缩吸收更多能量，可有效降低加速度峰值。
耐穿透性试验
另一个与塑料性能密切相关的试验为5.10 头盔耐穿透性能试验。主要是将头盔经高低温或者浸水处理后固定，然后将一个3kg的钢锥从1m或者3m高度落下（能量达30-90 J），正面撞击头盔，要求钢锥不能穿透头盔与头型接触。
合格 不合格
这对头盔材料的抗穿刺能力和总能量吸收能力都有较高的要求。也就是要求外壳既要具有一定柔韧性，也要有较高的强度。
我们知道，对于头盔制件来说，能不能满足上述试验要求，既有材料的因素，也有结构设计的因素。
那么，对于材料来说，什么样的塑料材料更有可能满足上面的要求呢？
常用的头盔外壳材料主要有高冲ABS、PC/ABS，高端的有PC/PBT以及碳纤维材料等。那他们在满足上述性能时的表现如何呢？
选取高冲ABS、PC/ABS和纳米相态塑金刚工程塑料PC/PBT做对比穿刺试验，在比较苛刻的条件下，模拟头盔的耐穿刺情况。试验条件为：平板厚度3mm，试验温度-30℃，穿刺速度6.6m/s，锤头直径12.7mm，锤头重量23.13kg。
结果如下图所示：高冲ABS穿孔周围出现大量破坏性的扩张裂纹；PC/ABS基本表现为碎裂成两片的破坏形式；而塑金刚则表现为韧性穿刺，即使连微小的裂纹也不易出现。
也就是说在耐穿透性试验方面，纳米相态的塑金刚是明显优于高冲ABS和PC/ABS的。
而分析不同塑料在穿刺过程中吸收能量情况，如下图所示。
不同塑料高速穿刺过程的能量吸收-时间曲线
（试验温度-30℃，穿刺速度6.6m/s）
观察穿刺后随着时间变化，不同塑料的能量吸收情况可以看出，像高冲ABS、PC/ABS，普通PC/PBT表现出脆性击穿，在锤头穿透之后就不再能量吸收；而超韧PC、塑金刚PC/PBT表现出韧性击穿刺，在经历锤头击穿过程吸能之后，周边材料仍包裹在锤头上，继续吸收能量。
从最大载荷时对应的能量值看，高冲ABS吸能最差，不到30J。塑金刚的吸能最好，接近140J。
当然，这个穿刺试验只是说明塑金刚PC/PBT比高冲ABS和PC/ABS有更好的耐穿刺试验和吸能效果，做头盔的话会有更好的防护效果，但这并不是说高冲ABS和PC/ABS就不能用于头盔外壳材料了。相反，它们仍然是主流材料。
合理选材
选择什么材料做头盔外壳，需要综合考虑头盔定位、等级、设计、成本等多方面因素。选择ABS或者PC/ABS做头盔时，需要注意一些因素：
01 通用ABS风险较大，需要高冲级别的ABS，一般缺口冲击强度要达到400 J/m以上，而且要关注低温冲击。
02 ABS或者PC/ABS壳体一般要经喷漆处理，而油漆会对塑料表面造成刻蚀，降低抗冲击强度。因此，需要材料既要保持较高的冲击韧性，又要提升耐化学品性、满足喷漆性能。
03 GB 811-2010的《摩托车乘员头盔》中规定A类和B类头盔的重量分别不能超过1.6kg和1.0kg，有些企标甚至要求做到800g或者更低。这要求对壳体减薄处理，ABS和PC/ABS可能就有不能满足试验要求的风险，需要考虑更高性能的塑料，如塑金刚PC/PBT。
据了解，作为20年来深耕PC/ABS、ABS改性塑料技术的企业，锦湖日丽已储备不同档次的安全头盔塑料技术，以满足客户不同应用场景的需求，已有相关量产案例。
头盔需求
推荐材料
材料特点
普通安全，设计需求
ABS GN201
IS: 450J/m，良好的喷漆性能
高等安全，设计需求
PC/ABS HAC8260
IS: 600J/m，高强度，高韧性
高端安全，设计需求
塑金刚® PC/PBT
IS: 860J/m，纳米相态，溃缩吸能，更高设计自由度
来源：艾邦
