Блог

Вступ

Останніми роками світ став свідком збільшення числа конфліктних ситуацій, які призвели до значного зростання попиту на засоби тактичної медицини. У цьому контексті тактичні турнікети стали невід'ємним інструментом першої допомоги на полі бою, особливо в умовах російського вторгнення в Україну. Виробництво ефективних та надійних турнікетів стало питанням, від якого залежить життя людей. Організація виробництва турнікетів в Україні є вкрай актуальним завданням, покликаним усунути логістичні труднощі доставки з-за кордону, покрити дефіцит виробів та забезпечити недорогими та якісними турнікетами військових, рятувальників та цивільне населення загалом. Історія турнікетів почалася ще в середні віки, але лише нещодавні технологічні досягнення дозволили створити необхідні умови для їхнього вдосконалення. Серед матеріалів, що знайшли застосування в їх виробництві, поліаміди (ПА) займають особливе місце завдяки своїй міцності та гнучкості. Проте, розробка турнікетів, здатних витримувати екстремальні умови та забезпечувати надійну допомогу, зіткнулася із серйозними викликами у матеріалознавстві.

Основні елементи турнікету та проблеми виробів

У працездатності турнікетів ключову роль грають два елементи (за винятком нейлонового ременя, який ми не розглядаємо в цьому огляді): вороток і пряжка, обидва виготовляються методом лиття під тиском. Вороток відповідає за передачу зусилля натягу, а пряжка - за надійну фіксацію пристрою на кінцівки пораненого. Основні труднощі, з якими стикаються виробники, що використовують реверс-інженеринг, пов'язані з вибором полімерного матеріалу. Доступні та відомі технологам ПА6, ПА66 та АБС часто демонструють крихкість, зайву гнучкість, стабільність властивостей міцності, не інформативну жорсткість і не пластичну руйнацію. Такі властивості неприпустимі для турнікетів, від надійності яких залежить людське життя.

До нас звернулося багато фірм, які почали випускати тактичні турнікети, всі вони зіткнулися з вищевказаними труднощами. Не оптимальність вибору полімеру була цілком типова, і причиною часто була відсутність інформації про вимоги до показників матеріалу та не врахування зміни властивостей матеріалів у часі.

Якщо неприпустимість використання пластику АБС очевидна через низькі фізико-механічні показники, то чому ж виникають проблеми при використанні поліамідів, які вважаються міцними полімерами? Найпоширенішими в Україні матеріалами є різновиди ПА6 та ПА66 загального призначення, зокрема склонаповнені. На відміну від американських тактичних турнікетів з високотехнологічних дорогих поліамідів з підвищеною надійністю, ці поліаміди загального призначення не завжди є найкращим рішенням. Справа у впливі вологопоглинання.

Material Wizard рекомендує враховувати поведінку поширених марок ПА6 та ПА66 умовно змодельовану на графіках:

Розглянемо варіації марок поліамідів, що застосовуються в Україні та проблеми, з якими стикаються виробники.

Огляд поліамідів при виборі матеріалу для воротка турнікету.

ПА6 та ПА66 ненаповнений

Мінуси:

• висока кристалічність, залежність від режимів лиття і як наслідок крихкість
• крихкість при морозах. Найчастіше дефект проявляється лише взимку, коли не вистачає морозостійкості пластику. Використовуються звичайні не модифіковані марки, які стають жорсткішими при мінусових температурах, але водночас і крихкими. Зверніть увагу, як різко можуть падати властивості еластичності поліаміду при зниженні температури.
• висока гнучкість, низький модуль пружності також є проблемою. При затягуванні починає прогинатися, не забезпечуючи зусилля затягування.
• нестабільність від вологопоглинання. Через 2-3 місяці виріб може втратити 60-70% міцності на розрив і жорсткості через насичення поліаміду вологою. Цей аспект не враховують більшість виробників. Незнання властивостей поліаміду насиченого вологою може призвести до проектування непрацездатного турнікету у бойових умовах.

ПА6 склонаповнений 30%, ПА66 GF30

Хороший матеріал для турнікету, але нюанси теж є

Чинниками ризику є:

• зниження міцності на морозах
• непередбачуваність руйнування воротка, кристалічний осколковий тип руйнування.

Надходили дані про руйнування коміра при сильному затягуванні. В силу жорсткості матеріалу неможливо зрозуміти, що напруга перевищена і медик може прикласти достатню зусилля для поломки деталі. Наслідки збою турнікету, покликаного врятувати життя, можуть бути трагічні і катастрофічні.

Якісні марки PA6 GF30 такі як Durethan BKV 30, Examid PA6 GF30 є гарним вибором для тактичного турнікету і мають великий запас міцності навіть при високому вологопоглинанні. Для ще більшої надійності рекомендується використовувати покращені морозостійкі модифікації ПА6 GF30.

ПА6 склонаповнений 50%, ПА66 GF50

Ще більш надійний та міцний поліамід. Єдиний мінус – висока вага. Характер руйнування воротка прогнозується кристалічний, але випадків руйнувань був через дуже високої міцності на розрив і згинальної міцності.

ПА6 наповнений вуглеволокном

Дуже твердий, міцний матеріал. Має переваги PA6 GF50 і виріб суттєво легший. Дорожче за склонаповнене ПА в кілька разів, застосовується для преміум сегмента.

Високотехнологічні поліаміди

ПА 12 GF 50. Природна морозостійкість, висока жорсткість та ударна міцність, стабільність властивостей, вкрай низьке вологопоглинання. Прекрасний вибір, але найвища ціна. Властивості матеріалу значно перевищують вимоги до виробу. Ще один прекрасний матеріал – це ПА610 GF30. Довгострокова висока надійність. До мінусів можна віднести ціну. Властивості матеріалу істотно вищі за вимоги до комірця.

Оптимальне вирішення. Висновок

Найкращим вибором для коміра є склонаповнений поліамід. Максимально безпечним у всіх планах за помірною ціною буде модифікована марка Examid 6 GF30 62100i. Будучи жорстким і міцним, даний матеріал має додаткову удароміцну та морозостійку модифікацію, що знижує ймовірність поломки тактичного турнікета до нуля. У разі додаткових, ще вищих вимог надійності рекомендую ПА610 GF30, ПА 12 GF50.

Огляд Поліамідів для пряжок

Проблематика пряжок аналогічна з додаванням специфічних труднощів, пов'язаних з їх функціональністю. Важливо, щоб матеріал пряжки мав не тільки високу міцність на розрив, але й стабільність властивостей в умовах вологопоглинання та температурних коливань.

Недоліки пряжок з поліаміду 6 і поліаміду 66 ненаповнених марок.

ПА6 та ПА66 поширений, але ненадійний матеріал для пряжки. Причини – неконтрольована зміна властивостей через вологопоглинання матеріалу. Дослідження міцності розриву показали діапазон 500-900 Мпа, тоді як пряжка CAT витримує 1000 кг. Особлива проблема - дефект пряжки може виявитися не відразу. Так якщо випробовується сухий, тільки відлитий виріб, він може показати міцність вище, але згодом цей показник падатиме і до моменту використання параметри міцності на розрив можуть впасти на 50-60%, в той час як пластичність збільшиться і при затягуванні пряжка турнікету може зовсім зігнутися.

Вирішення цієї проблеми є, але досить дороге - перехід на високотехнологічні поліаміди сімейства:

ПА12

ПА1010

ПА610

ПА612

Матеріали цього переліку мають вкрай низьке вологопоглинання, що позитивно позначається на стабільності міцності та розмірності. Правильно підібрані модифікації цих матеріалів є дуже пружними, і виріб практично неможливо зламати. Модифікований Examid ПА 610/ПА 612 відповідає ІЧ спектру турнікету CAT. Міцні випробування пряжок на розрив показали 1050-1100 МПА, що перевищує американські параметри. Цей полімер є найкращим вибором для пряжки турнікета.

Недоліки пряжок із склонаповнених поліамідів

ПА6 склонаповнений GF30 має істотно вищу міцність на розрив і розтягнути пряжку до зламу здається неможливим, але це може траплятися, причому при затягуванні неможливо помітити, що виріб вже має критичні навантаження. Важливо розуміти, що облік розподілу навантаження лише згинальну та розривну міцність, ігноруючи низьке відносне подовження склонаповненого поліаміду, може бути помилковим. Виріб з ненаповнених полімерів з високим відносним подовженням і стабільною жорсткістю значно краще справляється зі своїми функціями, тому що навантаження розподіляється на деформацію розтягування, вигину, кручення, стиснення максимально реалізуючи весь комплекс властивостей міцності поліаміду.

Висновок. Ultra-High performance поліаміди як рішення для пряжки турнікету:

Високотехнологічні полімери, такі як ПА 12, ПА 610 та ПА 612, демонструють суттєві переваги завдяки низькому вологопоглинанню, високій морозостійкості та удароміцності. Їх застосування дозволяє досягти необхідних експлуатаційних характеристик пряжок, забезпечуючи надійність турнікетів у різних умовах.

Загальний Висновок

Вибір матеріалу відіграє ключову роль у проектуванні та виробництві кровоспинних турнікетів. Ціна надійного турнікету – врятоване життя. Сучасні дослідження та розробки в галузі полімерних матеріалів відкривають нові можливості для покращення характеристик турнікетів. Важливим критерієм є стабільність параметрів тактичного турнікету протягом терміну служби, незалежно від параметрів середовища. Модифіковані поліаміди, такі як склонаповнений Examid ПА6 GF30 62100i та високотехнологічні ПА 12 та ПА610, пропонують оптимальне поєднання стабільності, міцності, удароміцності та морозостійкості, що робить їх ідеальним вибором для виробництва надійних та ефективних кровоспинних турнікетів, здатних рятувати життя у найекстремальніших умовах..