Grundlage Werkstoffe für Helmschalen

Helm ist nicht gleich Helm – diese Erkenntnis gilt besonders für die Außenschale. Nur zwei Werkstoffgruppen erfüllen die vielfältigen Anforderungen: Thermoplaste und Duroplaste.

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Grundlagen

Helme sind die Beste Lebensversicherung für Motorradfahrer – dementsprechend wichtig ist die Wahl des Werkstoffs für die Außenschale. Sie muss den Witterungseinflüssen wie Regen, Fahrtwind und Sonnenlicht trotzen sowie im Falle eines Falles den Kopf vor Sturzfolgen schützen. Den Helmproduzenten muss folglich der Spagat zwischen Stabilität, Elastizität, Abriebfestigkeit, möglichst geringem Gewicht, Alterungs- und Witterungsbeständigkeit sowie Sicherheit gelingen. Dies erreichen moderne Kunststoffe, entweder Thermoplaste oder Duroplaste. Außer in ihren Eigenschaften unterscheiden sie sich im Herstellungsprozess. Thermoplaste werden als Granulat unter Hitzeeinwirkung im Spritzgussverfahren verarbeitet. Die Kosten für die benötigten Werkzeuge sind extrem hoch. Zu den Vorteilen dieses Verfahrens gehören die gleich bleibende Maßhaltigkeit und Qualität der Helme sowie, dank Automatisierung, mit zunehmenden Stückzahlen sinkende Preise.

Duroplast-Helmschalen bestehen aus drei Komponenten: Harz, Härter und Fasermatten. Verwendung finden vor allem Polyester- und Epoxidharze, die mit einer definierten Menge Härter gemischt werden. Hinzu kommen Füllstoffe wie Glas- oder Kohlefaser in Form von Matten, Geweben oder Maschenwaren. Duroplast-Helme entstehen im mehrschichtigen Laminatverfahren zum größten Teil in Handarbeit. Deshalb sind sie teurer als Thermoplast-Helme. Die nebenstehende Aufstellung stellt die beiden Stoffgruppen gegenüber, nennt die zugehörigen Untergruppen mit deren wichtigsten Eigenschaften und zeigt die Fertigung.

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Thermoplaste

Polycarbonat (PC)
Hohe Zähigkeit und Temperaturbeständigkeit von –150 bis +135 Grad Celsius; hohe Oberflächenhärte und Absorption von Schlag-Energie; Alterung möglich; empfindlich gegen Lösungsmittel, Benzin, Lacke und Klebstoffe. Beispiele: Antracol, Lexan, Makroblend, Makrolon, ML 3400.

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

Hohe Schlagzähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen; gute Schalldämpfung; schlechtes Alterungsverhalten. Beispiele: IMAC, Novodur, Ronfalin, Telloran, Urtal.

Polyamid (Nylon)
Sehr geringe Bedeutung als Helmwerkstoff, da hohe Wasseraufnahme und von der Luftfeuchtigkeit abhängige Sprödigkeit; hohes Dämpfungsvermögen; gute Formbeständigkeit bei Wärme; sehr empfindlich gegenüber Sonneneinstrahlung. Beispiele: Durethan, Grilon, Zytel.
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Produktionsablauf Thermoplaste

1. Polystryrol-Perlen (BASF-Handelsname: Styropor) werden mit Wasserdampf aufgeschäumt. Aus den Perlen werden Kugeln.
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2. Die Kugeln kommen in Formen. Nach drei Minuten bei 150 Grad ist die Helm-Innenschale für Thermo- und Duroplasthelme fertig.
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3. In der Spritzgussmaschine wird Granulat verflüssigt und in die Form gespritzt. 90 Sekunden, 310 °C –Außenschale fertig.
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4. Echte Handarbeit gibt’s bei der Fertigung von thermoplastischen Helmen nur beim Polieren und Anbringen der Dekore und Schriftzüge.

Duroplaste

Glasfaser
Sehr zug- und reißfest, stabil und flexibel; ohne großen technischen Aufwand zu verarbeiten; im Vergleich zu anderen Fasern sehr schwer (spezifische Masse 2,4 g/cm³); bei unpräziser Fertigung und äußerer Beschädigung versprödungsanfällig. Beispiel: Fiberglas.

Kohlefaser
Deutlich leichter als Glasfaser (spezifische Masse 1,8 g/cm³); hohe Festigkeit, jedoch nicht belastbar; wird bei Überlastung brüchig; relativ geringe Energieabsorption; spröde. Beispiele: Karbon, Tenax.

Aramidfaser
Sehr durchdringungs- und abriebfest; schwierig und zeitaufwendig in der Verarbeitung; sehr leicht (spezifische Masse 1,4 g/cm³); UV-empfindlich; Lackierung schützt die UV-empfindliche Aramidfaser; allein als Schalenwerkstoff trotz extrem guter Dehnungseigenschaften nicht geeignet. Beispiele: Kevlar, Technora, Twaron.

Hochmodul-Polyethylen

Leichteste Hightech-Faser, hohe Energieaufnahme und Zähigkeit; verträgt keine hohen Abriebtemperaturen; relativ niedriger Schmelzpunkt. Beispiele: Dyneema, Spectra.
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Produktionsablauf Duroplaste

1. Ausgangsstoffe für duroplastische Helme sind nicht Kunststoff-Granulate, sondern Glasfasermatten. Die gibt’s als Meterware.
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2. Beim Preforming (Vorformen) entsteht aus Glasfaserfäden in einer „Zuckerwatte-Maschine” eine Art „Pudelmütze”.
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3. Die „Pudelmütze” landet in einer Metallform. Darauf kommen Glasfasermatten, Fleeceteile, Kunstharz und Härter.
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4. Ein Gummiballon presst Einlagen und Harz mit sechs Bar in die Form. Nach sechs Minuten bei 120 °C ist der Rohling fertig.
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5. Nun folgen aufwendige Nacharbeiten wie Bohren, Entgraten und Schleifen. Das macht Duroplasthelme u. a. so teuer.
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6. Eine der wenigen Nicht-Handarbeiten bei der Duroplasthelm-Fertigung, ist das Lackieren, im Bild mit Klarlack.

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