Mid Sweden University

Denna rapport syftar till att förbättra designen och materialvalet för POCs skyddsprodukter "Shins Classic" och "Forearms Classic" för alpina skidåkare. Polymerer är erkända för att ändra egenskaper vid temperaturskiftningar och problemet har identifierats i kalla förhållanden då sprickbildningar uppstår. Målet är att öka produkternas livslängd och förbättra användarupplevelsen genom att stärka och förbättra skyddens prestanda vid kallt vinterklimat.

Arbetet inleddes med litteratursökning i Granta EduPack 2021 för att sätta material i jämförelse baserat på väsentliga attribut för forskningen. Studien använde kvantitativa analyser för att mäta töjning, spänning och maximala krafter samt kvalitativa analyser av mikroskopbilder och videoklipp för att identifiera skillnader mellan frysta och rumstempererade provstavar. Flertalet 3-punkts böjningstester med 3D-printade provstavar i E-PLA genomfördes med Instron 5969. Identiska referensprov användes enligt mått från ISO-178, men olika armeringar adderades med olika fästmetoder för att hitta det lämpligaste alternativ som möter POCs krav och önskemål. Även kompressionstest utfördes i Instron 5969 med PVC-rör för att simulera den böjda formen på skydden.

Resultaten visade att de frysta provstavarna uppnådde högre spänning men inga plasticeringsfaser, vilket indikerar ett sprött beteende. När det kommer till textilarmeringar visade det på en ökad hållfasthet i varierande grad beroende på typ av textil och fästningsmetod. Vid kompressionstesterna visade det sig att PVC bibehöll materialegenskaper i kalla förhållanden och stannade kvar i plasticeringsfasen utan några sprickbildningar.

Detta resulterar i två alternativa lösningar, där den ena är att förstärka skydden med textil och den andra är att använda PVC som material för skydden.

This study aims to improve the design and material selection for POC's protective products "Shins Classic" and "Forearms Classic" for alpine skiers. Polymers are known to change properties with temperature shifts and the problem has been identified in cold circumstances where cracking occurs. The goal is to increase the product lifespan and enhance user experience by strengthening and improving the performance of the guards during cold winter climates. 

The work began with a literature search in Granta EduPack 2021 to compare materials based on essential attributes for the research. The study utilized quantitative analyses to measure strain, stress and maximum forces as well as qualitative analyses of microscope images and video clips to identify differences between frozen and room temperature test specimens. Several three-point bending tests with 3D-printed E-PLA specimens were conducted using the Instron 5969. Identical reference samples were used according to ISO-178 dimensions, but different reinforcements were added with various fastening methods to find the most suitable option that meets POC's requirements and preferences. Compression tests were also performed using the Instron 5969 with PVC pipes to simulate the curved shape of the guards.

The results showed that the frozen samples achieved higher stress levels but no plastic deformation phases, indicating a brittle behavior. Regarding textile reinforcements the results indicated increased strength to varying degrees depending on the type of textile and fastening method. During the compression tests it was found that PVC maintained its material properties in cold conditions and remained in the plasticization phase without any cracking.

This leads in to two alternative solutions, one is to reinforce the guards with textiles and the other is to use PVC as the material for the guards.