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塑料小百科 | 泡沫塑料EPS在头盔中的缓冲作用分析
2026-06-043

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泡沫塑料EPS在头盔中的

缓冲作用分析




编者按

随着全国范围逐步开展“一盔一带”安全守护行动,头盔及其组成材料瞬时成为了行业热点。有关国家政策、市场研究等相关介绍较多,本文旨在分析泡沫塑料EPS在头盔缓冲中的作用及其品种发展。



泡沫塑料EPS缓冲层

头盔主要由外壳、缓冲层、内衬层等部位组成。其中缓冲层主要在遇外部强力冲击时起到缓冲效果,免于头部遭受直接冲击,起到保护的作用。理想的缓冲层材料具有一定的软硬度(弹性),同时从经济性、舒适性等角度考虑,还应满足重量轻、造价低、制造工艺成熟、易于通风等条件。

泡沫塑料EPS是全球范围内最常用的头盔缓冲材料,它重量轻,对使用温度及客观条件要求低,可有效地减轻由于撞击造成的能量传递对佩戴者头部的一次性冲击。



泡沫塑料EPS在碰撞中的缓冲作用

在撞击试验当中,实验员会模拟当头盔受撞击时其内部受力情况。合格的头盔要保持其内部传导能量的重力加速度控制在300g以内,要想做到这一点必须要通过EPS缓冲层的破裂或变形来实现。EPS会将撞击产生能量的一小部分转化为热能,延长能量传输时间,减少到达头部与大脑的能量峰值。

在没有头盔保护的前提下,当你的头部受到撞击时,能量会在1毫秒内传到你的大脑,而由于EPS缓冲层的存在,传导时间至少被延长到6毫秒以上。不要小看这几毫秒的时间,这将决定撞击能量会造成被撞者受到的是生命威胁还是脑部损伤。

从撞击能量释放轨迹图上我们可以明显看到,当使用EPS作为头盔缓冲层材料时,能量的传导较为平缓,大约在6毫秒左右达到峰值,而当骑乘者未佩戴头盔时,头部会面临强力冲击的危险。

根据能量守恒定律,撞击产生的能量不会被EPS缓冲层吸收,而只会将其中的一小部分转化成其他形式的能量,比如热能。你可以使用重物用力敲击EPS表面,然后你会发现被撞击处的EPS表面温度会升高,这就是能量被转化成了热量。当然如果撞击接触面较小,尽管撞击力很强,你仍然很难感觉到EPS撞击面温度的提升,但是你仍然能感受到撞击力度在减弱。



EPS缓冲材料的厚度

穿戴者头部受到撞击能量冲击的大小还取决于EPS缓冲层的厚度。相对于1厘米厚度的缓冲层,当EPS的厚度达到3厘米时,会更进一步延长能量传输时间并使缓冲层承受更大的冲击力;而当EPS缓冲层密度较低而又较厚时,如果撞击力量不强,就会延长能量传输时间,而不是更快的到达缓冲层的底部,从而使穿戴者更加舒适。

当然如果缓冲层太厚,一方面会影响美观,另一方面也有可能在撞击中造成其他伤害。因此,理想的EPS缓冲层厚度要能保证其足够坚固,能够适应不同类型的撞击:既具有一定的硬度,在避免破损的前提下将能量传导尽可能降到最低;又具有一定弹性,在较小冲击时起到吸收碰撞能量的作用。



EPS缓冲层的减量化设计

EPS缓冲层很轻,它的组分中98%是空气,因此除缓冲外还能起到很好的隔热保温作用。当然如果到了夏季就需要在头盔内部保持空气循环流通,防止热量积累。减少缓冲层厚度或设计通风口就变得尤为重要,EPS用量的减少也就意味着EPS的强度要更一步提升才不会在能量冲击下完全破碎,当然价格也会更高。同时相对于缓冲层更厚,没有或很小通风口设计的EPS安全性要差,这取决于穿戴者需要。



EPS缓冲材料的更换与使用期限

当EPS缓冲层受到撞击时,它不会像弹簧一样反弹加重能量冲击力道,这也是它被广泛用于头盔缓冲层的重要原因之一。但是当EPS受力达到极限造成破裂时,能量会直接作用在穿戴者的头部,请注意:它的保护不是无限的。

我们经常用到的头盔设计更多是用来应对单次强力撞击的,一旦EPS缓冲层出现破裂损坏,它就丧失了转换能量、延缓传导的作用。因此当穿戴者头盔遭受强力冲击后,应马上更换新的头盔,因为很多时候缓冲层的破裂被外壳和内衬层掩盖使人难以察觉。有时穿戴者会忽视EPS缓冲层出现的裂纹,特别是它的破损并不明显的时候,但是要注意EPS的性能已经有所改变,受到冲击后的减缓效果在变弱。

通常根据头盔的使用情况建议在购买后5-10年内更换新头盔,可以最大限度地减少因EPS缓冲层性能随时间的退化及轻微碰撞或头部污染而降低的效果。



复合EPS缓冲材料

不管是单一硬度高的EPS或普通EPS用于头盔缓冲都有其局限性。随着EPS产品、技术不断发展,将两种不同密度EPS复合在一起的分层EPS材料解决了上述问题,它可以保证缓冲层外部的EPS具有更高的硬度以抵抗能量冲击,同时内部弹性较高的EPS具有更好的缓冲效果。此外还有其他双密度头盔,不同层的密度是不一样的。

△ 边缘使用低密度,顶部使用高密度

△ 内部使用低密度,外部使用高密度

△ 不同颜色表示不同区域不同密度



end


本文由EPS专委会供稿



关于展会/ About Exhibition

由中国塑料加工工业协会主办的中国国际塑料展览会,创办于2014年,每两年一届,迄今已成功举办六届,是集采购、商贸、新品展示、技术交流与创新、科研成果发布于一体的综合性行业展示交流平台。展会自创办以来,规模逐年扩大,现场交易额稳步攀升,已发展成为享誉中外的塑料行业品牌盛会,极具专业性与影响力。

2026年第七届中国国际塑料展览会将于10月28-30日在南京国际博览中心盛大举办,预计展出面积7万平米,汇聚千余家参展企业,吸引超过8万人次的专业观众和买家。同时配套40余场专业论坛、学术会议及新品发布等活动,搭建起高效对接的商贸与交流枢纽,助力行业技术创新与国际合作。诚邀全球塑料产业同仁共赴盛会、共促发展。


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