Блог

Введение

В последние годы мир стал свидетелем увеличения числа конфликтных ситуаций, которые привели к значительному росту спроса на средства тактической медицины. В этом контексте кровоостанавливающие турникеты стали неотъемлемым инструментом первой помощи на поле боя, особенно в условиях российского вторжения в Украину. Производство эффективных и надежных турникетов стало вопросом, от которого зависят жизни людей. Организация производства турникетов в Украине крайне актуальная задача, призванная устранить логистические трудности доставки из-за рубежа, покрыть дефицит изделий и обеспечить недорогими и качественными турникетами военных, спасателей и гражданское население в целом. История турникетов началась еще в средние века, но лишь недавние технологические достижения позволили создать необходимые условия для их совершенствования. Среди материалов, нашедших применение в их производстве, полиамиды (ПА) занимают особое место благодаря своей прочности и гибкости. Однако, разработка турникетов, способных выдерживать экстремальные условия и обеспечивать надежную помощь, столкнулась с серьезными вызовами в материаловедении.

Основные элементы турникета и проблемы изделий

В работоспособности турникетов ключевую роль играют два элемента (за исключением нейлонового ремня, который мы не рассматриваем в этом обзоре): вороток и пряжка, оба изготавливаются методом литья под давлением. Вороток отвечает за передачу усилия натяжения, а пряжка - за надежную фиксацию устройства на конечности раненого. Основные трудности, с которыми сталкиваются производители, использующие реверс-инженеринг связаны с выбором полимерного материала. Доступные и известные технологам ПА6, ПА66 и АБС часто демонстрируют хрупкость, излишнюю гибкость, стабильность прочностных свойств, не информативную жесткость и не пластическое разрушение. Такие характеристики недопустимы для тактических турникетов, от надежности которых зависит человеческая жизнь.

К нам обратилось множество фирм, начавших выпуск тактических турникетов, все они столкнулись с вышеуказанными проблемами. Не оптимальность выбора полимера была вполне типична, и причиной часто служило отсутствие информации о требованиях к показателям полиамида и неучитывание изменения свойств материалов во времени.

Если недопустимость использования пластика АБС очевидна, по причине низких физико-механических показателей, то почему же возникают проблемы при использовании полиамидов, которые считаются прочными полимерами? Самыми распространенными в Украине материалами являются разновидности ПА6 и ПА66 общего назначения, в частности стеклонаполненные. В отличии от американских турникетов, производящихся из высокотехнологичных дорогих полиамидов с повышенной надежностью, эти полиамиды общего назначения не всегда являются лучшим решением. Проблема во влиянии влагопоглощения.

Material Wizard рекомендует учитывать поведение распространенных марок ПА6 и ПА66 условно смоделированное на графиках:

Рассмотрим вариации марок полиамидов, применяемых в Украине и трудности с которыми сталкиваются производители тактических турникетов.

Обзор полиамидов при выборе материала воротка турникета.

ПА6 и ПА66 ненаполненный

Минусы:

• высокая кристалличность, зависимость от режимов литья и как следствие хрупкость
• хрупкость при морозах. Зачастую дефект проявляется только зимой, когда не хватает морозостойкости пластика. Используются обычные не модифицированные марки, которые становятся жестче при отрицательных температурах, но одновременно и хрупче. Обратите внимание как резко могут падать свойства эластичности полиамида при понижении температуры
• высокая гибкость, низкий модуль упругости тоже является проблемой. При затягивании начинает прогибаться, не обеспечивая усилие затягивания
• нестабильность от влагопоглощения. По истечении 2-3 месяцев вороток может потерять 60-70% прочности на разрыв и жесткости из-за насыщения полиамида влагой. Этот аспект не учитывают большинство производителей. Незнание свойств полиамида насыщенного влагой, может привести к проектированию неработоспособного в боевых условиях турникета

ПА6 стеклонаполненный 30%, ПА66 GF30

Хороший материал для воротка, но нюансы тоже есть

Факторами риска являются:

• снижение прочности на морозах
• непредсказуемость разрушения изделия, кристаллический осколочный тип разрушения.

Поступали данные о разрушении воротка при сильном затягивании. В силу жесткости материала невозможно понять что напряжение превышено и медик может дать усилие достаточное для поломки детали. Последствия сбоя турникета, призванного спасти жизни могут быть и трагичны и катастрофичны.

Качественные марки PA6 GF30 такие, как Durethan BKV 30, Examid PA6 GF30 являются хорошим выбором для воротка и имеют большой запас прочности даже при высоком влагопоглощении. Для еще большей надежности рекомендуется использовать улучшенные морозостойкие модификации ПА6 GF30.

ПА6 стеклонаполненный 50%, ПА66 GF50

Еще более надежный и прочный материал Единственный минус - высокий вес. Характер разрушения изделия прогнозируется кристаллический, но случаев разрушений не было из-за очень высокой прочности на разрыв и изгибающей прочности.

ПА6 наполненный углеволокном

Очень жесткий, прочный полиамид. Имеет преимущества PA6 GF50 и конечный продукт существенно легче. Дороже стеклонаполненного ПА в несколько раз, применяется для премиум сегмента.

Высокотехнологичные полиамиды

ПА 12 GF 50. Естественная морозостойкость, высокая жесткость и ударная прочность, стабильность свойств, крайне низкое влагопоглощение. Прекрасный выбор, но высокая цена. Свойства материала существенно превосходят требования к изделию Еще один прекрасный материал это ПА610 GF30. Долгосрочная высокая надежность. К минусам можно отнести цену. Свойства материала существенно выше требований к изделию.

Оптимальное решение. Вывод

Лучшим выбором для воротка является стеклонаполненный полиамид. Максимально безопасным во всех планах при умеренной цене будет модифицированная марка стеклонаполненного полиамида Examid 6 GF30 62100i. Будучи жестким и прочным, данный полиамид имеет дополнительную ударопрочную и морозостойкую модификацию, снижающий вероятность поломки турникета до нуля. В случае дополнительных, еще более высоких требований надежности и низкого влагопоглощения рекомендую ПА610 GF30, ПА 12 GF50.

Обзор Полиамидов для пряжек

Проблематика пряжек аналогична, с добавлением специфических трудностей, связанных с их функциональностью. Важно, чтобы материал пряжки обладал не только высокой прочностью на разрыв, но и стабильностью свойств в условиях влагопоглощения и температурных колебаний.

Недостатки пряжек из Полиамид 6 и полиамид 66 ненаполненных марок.

ПА6 и ПА66 распространенный, но ненадежный материал для пряжки. Причины - неконтролируемое изменение свойств из-за влагопоглощения материала. Исследование прочности на разрыв показали диапазон 500-900 Мпа, в то время как пряжка CAT выдерживает 1000 кг. Особая проблема - дефект пряжки может проявиться не сразу. Так если испытывается сухое, только отлитое изделие, оно может показать прочность выше, но со временем это показатель будет падать и к моменту использования параметры прочности на разрыв могут упасть на 50-60%, в то время как пластичность увеличивается и при затягивании турникета пряжка может вовсе согнуться.

Решение этой проблемы есть, но достаточно дорогое - переход на высокотехнологичные полиамиды семейства:

ПА12

ПА1010

ПА610

ПА612

Материалы данного перечня имеют крайне низкое влагопоглощение, что позитивно сказывается на стабильности прочности и размерности. Правильно подобранные модификации этих материалов очень упругие, и пряжку турникета практически невозможно сломать. Модифицированный Examid ПА 610/ПА 612 соответствует ИК спектру тактического турникета CAT. Прочностные испытания пряжек на разрыв показали 1050-1100 МПА, что превосходит американские параметры. Данный полимер является наилучшим выбором для пряжки.

Проблемы пряжек из стеклонаполненных полиамидов

ПА6 стеклонаполненный GF30 имеет существенно выше прочность на разрыв и растянуть пряжку до излома кажется невозможным, но это может случаться, причем при затягивании невозможно заметить, что пряжка уже испытывает критические нагрузки. Важно понимать, что учет распределения нагрузки только изгибающую и разрывную прочность, игнорируя низкое относительное удлинение стеклонаполненного полиамида может быть ошибочным. Изделие из ненаполненных полимеров с высоким относительным удлинением и стабильной жесткостью существенно лучше справляется со своими функциями, так как нагрузка распределяется на деформацию растяжения, изгиба, кручения, сжатия максимально реализуя весь комплекс прочностных свойство полиамида.

Вывод. Ultra-High performance полиамиды как решение для пряжки турникета:

Высокотехнологичные полимеры, такие как ПА 12, ПА 610 и ПА 612, демонстрируют существенные преимущества благодаря низкому влагопоглощению, высокой морозостойкости и ударопрочности. Их применение позволяет достичь необходимых эксплуатационных характеристик пряжек, обеспечивая надежность турникетов в различных условиях.

Заключение

Выбор материала играет ключевую роль в проектировании и производстве кровоостанавливающих турникетов. Цена надежного турникета - спасенная жизнь. Современные исследования и разработки в области полимерных материалов открывают новые возможности для улучшения характеристик турникетов. Важным критерием является стабильность параметров изделия в течении срока службы, в независимости от параметров среды. Модифицированные полиамиды, такие как стеклонаполненный Examid ПА6 GF30 62100i и высокотехнологичные ПА 12 и ПА610, предлагают оптимальное сочетание стабильности, прочности, ударопрочности и морозостойкости, что делает их идеальным выбором для производства надежных и эффективных тактических турникетов, способных спасать жизни в самых экстремальных условиях.