Когда-то первые шлемы для мотоциклистов делали из кожи и пробки, но те времена давно уже прошли. В наше время шлемы для мотоциклистов, как известно, делают из пластмассы, но вот какой?
Сам я читая статьи про шлемы, сталкиваюсь с большим количеством ошибок, вызванных в первую очередь кривыми переводами с английского языка людьми далекими от химии пластмасс. Посему сел я и написал вот этот текст.
На картинке шлем Arai послойно
Краткие тезисы
Для тех кому лень читать заумь написанную ниже
Я рекомендую не покупать шлемы
- у которых скорлупа из изготовлена ABS пластика, потому что прочность его не очень высокая, а вот вес весьма велик
- у которых скорлупа непонятно из чего (просто написано термопласт) потому что АБС это тоже термопласт и см. пункт 1,
- у которых скорлупа из «стекловолокна» (ниже безграмотная цитата с одного сайта по продаже ноунейм шлемов), потому что это может оказаться что угодно
Стекловолокно — гораздо прочнее обычного пластика. Оно не трескается даже при очень сильном ударе. Не царапается и гораздо легче пластмассы.
Сообщаю, что стекловолокно это такие нитки из стекла. И шлем из них не сделать.
Нормальный шлем должен быть изготовлен из Поликарбоната (PC, Polycarbonate, Makrolon, Lexan) и т.д. или из Стеклопластика (Fiberglass) или из Углепластика (карбона).
Желательно покупать шлемы известных фирм. Обязательно должна быть сертификация по DOT или ECE или SNELL.
Если есть только сертификат ISO 9000x — это ни о чем не говорит, кроме того что в компании введена система менеджмента качества.
Итак по порядку про шлемы.
Пластмассы – это органические высокомолекулярные соединения, полимеры. Сложно? В общем, чтобы не погружать вас в пучины химии, пластмассы это вещества, состоящие из длииииииных молекул-цепочек с повторяющимися «звеньями». Их так и называют Высокомолекулярные соединения. Одним из видов этих высокомолекулярных соединений являются эластомеры (в частности каучуки) из которых делают резину. Но исторически их не относят к пластмассам.
Все пластмассы бывают двух видов – которые плавятся и которые не плавятся. Первые называются ТЕРМОПЛАСТАМИ. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, АБС (сополимер Акрилонитрила, Бутадиена и Стирола) и многие другие.
Те которые не плавятся и называются РЕАКТОПЛАСТЫ. Чаще всего это СМОЛЫ. Они до того как «отвердились» были жидкие-жидкие, но потом под воздействием отвердителя «зашились», между их отдельными молекулами появились химические связи, они стали твердыми и расплавить их уже невозможно. Самые известные это Эпоксидные и Полиэфирные пластмассы. Но, например, полифторэтилен (он же Teflon, он же фторопласт) тоже реактопласт, хотя не является пластмассой с зашитой структурой. Просто он разрушается раньше чем плавится.
В принципе любая пластмасса может быть использована сама по себе, куском, а может быть «наполненной». Но на практике чаще всего термопласты используются без наполнителей, а вот отверждаемые смолы используются для изготовления наполненных, армированных пластмасс. Это как цемент. Он может быть сам по себе, а можно вставить туда армирующую сетку из стали, добавить песка и щебня и получить гораздо более прочный железобетон. Такие системы, кстати, называют композиционными материалами или композитами.
Пластмассы «наполняют», усиливают, армируют стекловолокном, углетканью, волокнами других пластмасс. Кроме того могут быть разные неорганические наполнители типа мела, талька, силикона. Самой известной и распространенной наполненной композицией является «стелопластик» или "фиберглас" (от слов Fiber – волокно, и Glass – стекло). Наполненные композиции состоят из связующего (эпоксидная, полиэфирная и т.п. смола) и наполнителя (см. выше). В зависимости от используемого связующего и вида наполнителя можно получить изделия широкого спектра свойств.
Это было краткое и сумбурное введение :).
Возвращаемся к нашим баранам, а точнее к шлемам.
Шлемы.
Скорлупа шлемов.
Наружная часть шлемов изготавливается
1. Из термопласта. В большинстве случаев в современном мире это поликарбонат. Поликарбонат известен еще под торговыми марками Лексан и Макролон. На сегодня это один из самых прочных пластиков. Кроме поликарбоната, шлемы делают из АБС пластика – но это точно не то, что вам нужно. Ни одна достойная фирма делать шлемы из АБС не будет, так как он не обеспечивает достаточную прочность при разумной толщине и весе. Поликарбонат дает прекрасную защиту от пробития, недаром его еще называют «пулестойким» стеклом. Но он хуже поглощает энергию удара чем шлемы из армированных пластиков и имеет большую плотность, что обуславливает больший вес.
2. Шлем из композита. За счет армирования волокнами стекла он, при том же весе, будет прочнее. Еще легче будет скорлупа сделанная на основе композиции из смолы и кевлара. Кевлар – это тоже пластмасса. Из нее делают волокна, превосходящие по прочности на разрыв стальные, при той же толщине. Кевлар, это торговое название пара-арамидного волокна выпускаемого концерном Дюпон. В данном случае произошло замещение истинного названия торговой маркой, как все когда-то все копировальные аппараты стали ксероксами, а подгузники — памперсами. Еще большей прочностью обладают волокна из полиэтилена. Но не обычного, а сверхвысокомолекулярного. Т.е длина его молекул очень большая. Фактически это шаги в направлении известной в фантастике «мономолекулярной» нити – т.е практически неразрушимой на разрыв нитки состоящей из одной длиной молекулы. Ну и самым «модным» наполнителем является углеткань - ткань сплетенная из углеродных волокон. Ещё ее зовут иностранным словом Карбон (Carbon - уголь). Так что модный «Карбон» это тоже пластмасса (эпоксидная смола + углеткань). В зависимости от наполнителя, свойства композитного материала меняются в довольно широком диапазоне. Часто для достижения наилучшего результата по прочности при минимуме массы используется многослойная структура, когда различные слои наполнителя с различными свойствами связываются в одно целое с помощью связующего. Задача слоев и связующего не только защитить шлем от пробития, но и перераспределить силу внешнего воздействия и за счет внутренней деформации и разрушения перевести часть кинетической энергии удара в тепловую. Но к сожалению при этом шлем будет неизбежно и необратимо повреждён. Внутри большинства шлемов из композитов вы найдете и стекловолокно и кевларовые нити, и углевололокно и другие интересные вещи.
Энергопоглощающая вставка
Под скорлупой прячется вставка из пенопласта. Точнее это вспененный полистирол. Его свойства также подбираются таким образом, что бы он за счет своей деформации и частичного разрушения погасил кинетическую энергию накопленную вашей головой во время движения. Еще его задача что бы при встрече с препятствием ваш череп не остановился сразу. Есть еще более современный материал – пенополипропилен, но о применении его в мотошлемах мне не известно, хотя в вело он используется довольно широко.
Внутренняя обивка шлемов может быть сделана из пластмассы (полиамидные волокна, пенополиуретановые вставки, поливинилхлоридные вставки и т.п.), а может и из натуральных материалов. Хотя тот же хлопок, или модная ткань из бамбука - тоже разновидность растительных полимеров, считай пластмасса.
Визор может быть сделан только из поликарбоната. Точнее его можно сделать и из оргстекла (полиметилметакрилата) но это полное говно, которое при падении расколется и сможет вырезать или проткнуть вам что-нибудь нужное на лице, например глаз.
Самым дешевым в изготовлении будет шлем из тонкого АБС пластика с визором из оргстекла. Копейки. Никаких гарантий.
Самым дорогим и самым прочным будет сложный шлем с несколькими слоями разных и разноориентированных тканей, с качественной вставкой и подкладкой.
Самым легким при высочайшей прочности будет шлем из углепластика (карбона). Но у чистого углепластика есть свои недостатки, в частности он колется. Именно поэтому ЧИСТО углепластиковых шлемов не бывает.
Чаще всего карбоновый слой для красоты снаружи, а внутри старый добрый стеклопластик.
В принципе, разница между дорогим шлемом и хорошим шлемом за 200 долларов будет только в комфорте и ЧСВ носителя. В штатных режимах шлема из поликарбоната должно хватать для штатной защиты водителя. Чем выше скорость, тем меньше шансов. Чем выше ваш вес, тем меньше шансов. Так что худейте и не гоняйте.
Ах да. После удара шлем надо поменять. Почему? Потому что при ударе в шлеме могли появиться незаметные глазом трещины, которые при вторичном воздействии помещают превратить вашу кинетическую энергию в тепло, со всеми вытекающими из шлема мозгами последствиями. И безусловно после удара головой в шлеме безвозвратно разрушается, сминается часть пенопластовой вставки.
PS
Понять из какого пластика сделано практически любое пластмассовое изделие изделие можно по маркировке
PS — полистирол
PP — полипропилен (на сегодня это самый популярный пластик для изготовление обтекателей, бамперов и прочего наружного оперения)
ABS — Сополимер акрилонитрила с бутадиеном и стиролом. До недавнего времени это был самый популярный пластик в автомобилестроении
PU — Полиуретан
PE — Полиэтилен (вариант HDPE или LDPE)
PVC — Поливинилхлорид
PET — Полиэтилентерефталат (бутылки из него делают)
PC — Поликарбонат
PMMA — Полиметилметакрилат
