早速ですが、管理人がヘルメットを構成するうえで、
最も重要だと思う要素がシェルの材質です。
最近ではカーボンのヘルメットも安価になってきましたが、
「そもそもカーボンの何が良いの？」って方もいると思います。
そこで本記事では、カーボンをはじめとする、
ヘルメットのシェルに使われる材質について解説します。
・シェルの材質について知りたい
・カーボンってそもそも何？
という方は是非読んでみてください。
目次
そもそもシェルの材質が何故重要なのか
ヘルメットはシェル、ライナー、内装で構成されています。
その中で管理人はシェルの材質が最も大事な要素と考えます。
理由は「材質で決まる性能が多いから」です。
まず材質の硬度と重量で形状が決まります。
例えば、ヘルメットには様々な強度要件がありますが、
それを満足するために、材質が決まれば厚みが決まります。
厚みが決まれば、目標とする重量に対し、使用量が決まります。
使用量が決まれば、その範囲内で空力特性や、
デザイン性を求めていくことになります。
よって形状の検討にあたり材料の影響度は
とても大きいと言うことができます。
また材質で値段は決まります。
それは原材料の値段であったり、
製造しやすさが変わってくるためです。
仮に硬度が高く、重量が軽い材質があれば、
ヘルメットは更に小さく、軽くなると思います。
(とはいえ現状ではライナーに一定以上の厚みが必要なので、
限界はありますが)
実際は材質だけでなく他との兼ね合いもありますが、
硬度、重量、形状(空力、意匠)、値段、の各性能に対し、
材質が大きな影響を持っていることは間違い有りません。
よって管理人はヘルメットにおいては
シェルの材質が最も重要だと考えます。
材質について解説
本項では、実際に使用されている材質について解説させて頂きます。
ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)
熱可塑性(熱を入れることで加工が可能になる)の材質で、
様々な箇所で見ることができるプラスチックです。
身の回りにあるプラスチックの成型品の殆どが、
ABS樹脂を使っているといっても過言では無いほどです。
材着で色を付けることもできることから、
バイクのカウル等にも多く使われています。
特性としては、剛性や硬度等の機械的特性に優れます。
また流動性が良く、薄肉の成形品を作るのに適しています。
流通量も多く安価な材質でもあります。
ただし紫外線での劣化する点、耐熱性が低い点は短所と言えます。
また耐薬品性も低いです。
ポリカーボネート(Polycarbonate)
熱可塑性の材質で、プラスチックの一種になります。
耐衝撃性が高く、透明度も高いことから防弾ガラスや、
軍用のシールドに用いられることもあります。
ABS樹脂に比べると、高温・低温ともに耐性が高いです。
さらに退候性に優れます。
短所としては、プラスチックであることから、
高温環境には弱く、耐薬品性も低いことです。
FRP(Fiber Reiinforced Plastics)
繊維強化プラスチックと呼ばれますが、プラスチックの低い弾性率を、
繊維で補うことを目的としたプラスチックになります。
ABS樹脂やポリカーボネートが熱可塑性なのに対し、
FRPに用いられるプラスチックは、
一般的に熱硬化性(熱で硬化する樹脂)が用いられています。
FRPはヘルメットに最も用いられる材質であり、
AraiやSHOEIの製品は全てFRP性になります。
なお使用する繊維によって名前も変わります。
カーボン炭素(繊維)を使用すればCFRP(CはCarbon)、
ガラス繊維を使用すればGFRP(GはGlass)となります。
ちなみに段ボールに積層すればDFRP、
ガムテープに積層すればGFRPと言います。
特性としては、プラスチックよりも強度が高い点です。
また金属材料よりも比強度が高く、同じ重量で有れば強度に優れます。
使用する繊維で強度や特性をコントロールできる点も特徴です。
プラスチックに対し、耐候性と耐高温性も高い一方で、
工程に手作業を要するため大量生産に向きませんし、
プラスチックよりも高価な材質となっています。
CFRP(Carbon Fiber Reiinforced Plastics)
FRPにカーボン繊維を用いるとCFRPになります。
一般的にカーボンと呼ばれる材質は、このCFRPになります。
軽量かつ高強度でGFRPよりも優れています。
用途はとしてはレーシングカーのボディや、
MotoGP車両のカウル、宇宙/航空産業に用いられています。
材質としては非常に高価です。
GFRP(Glass Fiber Reiinforced Plastics)
FRPにカーボン繊維を用いるとCFRPになります。
軽量かつ高強度な材質になります。
FRPとしては安価な部類の材質になります。
各社が使用している材質について
本項では国内3メーカーが開発した材質について解説します。
なお開発といっても、1から材料を開発することは少なく、
既存の材質を組み合わせて(重ねて)、
各社が目的とする性能を満足させようとしています。
Arai
主材料は、高価な材料でありアライが独占使用している繊維密度を高めた最新のスーパーファイバー。通常のグラスファイバーよりも、引張り強度・圧縮強度ともに40％も高い特殊グラスファイバーに、さらに改良を重ねた結果生まれた最新素材。繊維の太さ、後処理方法、樹脂との組み合わせ等、数多くのサンプルによる衝撃試験をくり返し、その表面加工の改良と、さらに繊維密度も高めることで剛性をアップ。複合素材として組み合わされる比重の軽い有機素材ARマット（内部素材）も、最新スーパーファイバーと密着性の高いものへと改良し、ネット構造で組上げるSNCとしての強度を高めている最強帽体。 さらに、F-1のバイザーパネルにも使われる有機系繊維の中で最高レベルの引張強度・弾性率の特殊繊維。樽の箍（たが）の様に用いるスーパーファイバー製ベルトなど、種々の素材を丹念に積み重ね成形。新たな樹脂を開発し、強靭ながらも軽量化を追求したのが、かわすための強固な帽体にバージョンアップした〈PB-SNCスクエア〉です。更なる「剛さ」「軽さ」「粘り」を実現した最強の次世代帽体へと進化した。
引用：Arai HP
SHOEI
AIMはガラス繊維と複数の有機繊維との積層により構成されています。さまざまな性質を持つ複数の素材を最適な位置と順番で積層し、その比重の軽さを活かしながら丈夫なガラス繊維と組み合わせてシェルを成形。ガラス繊維のみのシェルに比べて格段に高強度で軽量かつしなやかな性能を備えてます。
AIM+
AIM+はAIM構造をベースとし、さらに比重が軽く弾性に優れた高性能有機繊維（高強力高弾性率繊維）を最適な位置にプラスして積層。より軽量で剛性と弾性に優れたシェル構造になっています。
引用：SHOEI HP
OGK Kabuto
高強度複合素材帽体「A.C.T.（Advanced Composite Technology）」
高性能ガラス繊維と引っ張り強度、弾性に優れた有機繊維を組み合わせたKabuto独自のA.C.T.構造シェル。モデルや規格により最適な積層枚数や樹脂を組み合わせ、軽量でありながら耐貫通性、衝撃吸収性に優れた構造としています。
引用：OGK Kabuto HP
まとめ
本記事では、ヘルメットのシェルに用いられる材質について
解説させて頂きました。
材質の種類と重要性も解説しましたの、
是非ヘルメット選びの参考の参考にして頂ければと思います。
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