Stel je voor: het is halverwege de 19e eeuw en je rijdt op je fiets met hoge wielen en een cent over een stoffige weg. Natuurlijk kan het wat hobbels hebben, maar als je je evenwicht verliest, land je op een relatief zachte onverharde weg. Maar naarmate de jaren verstrijken, worden deze wegen vervangen door bestrating, kasseien, bakstenen of houten latten. Al deze materialen zijn veel harder en toch behoorlijk hobbelig.
Naarmate verharde wegen in de VS en Europa steeds gebruikelijker werden, kwamen fietsers steeds vaker voor begon te lijden gruwelijke schedelfracturen en ander ernstig hoofdletsel tijdens vallen.
Naarmate hoofdletsel steeds vaker voorkwam, gingen mensen op zoek naar hoofdbescherming. Maar de eerste fietshelmen waren heel anders dan de helmen van nu.
Ik ben materiaalingenieur die een cursus geeft bij Georgia Tech over materiaalkunde en techniek in de sport. De les behandelt veel onderwerpen, met name helmen, omdat ze in veel verschillende sporten worden gebruikt, waaronder fietsen, en de materialen waarvan ze zijn gemaakt een belangrijke rol spelen in de manier waarop ze werken. In de afgelopen decennia hebben mensen een grote verscheidenheid aan materialen gebruikt om hun hoofd te beschermen tijdens het fietsen, en bedrijven blijven nieuwe en innovatieve materialen ontwikkelen.
In het begin was er de merghelm.
Merg helmen
Het eerste hoofdbeschermingsconcept dat in de fietswereld werd geïntroduceerd, was een hoed gemaakt van mergde sponsachtige schil die wordt aangetroffen in de stengel van solaplanten, aeschynomene aspera. Vaklieden van merghelmen drukten het merg in vellen en lamineerden het over koepelvormige mallen om een helmvorm te vormen. Vervolgens bedekten ze de hoeden met canvas als een vorm van weerbestendigheid.
Mergenhelmen waren verre van wat we vandaag de dag als een helm zouden beschouwen, maar ze bleven bestaan tot het begin van de 20e eeuw, toen er wielerclubs ontstonden. Omdat tropenhelmen weinig tot geen ventilatie boden, begonnen de racers deze te gebruiken halo-vormige leren helmen. Deze hadden een betere luchtstroom en waren comfortabeler, hoewel ze het hoofd niet veel beter beschermden.
Leren halo-helmen
Het oorspronkelijke concept voor de halo-helm maakte gebruik van een eenvoudige leren strook die om het voorhoofd was gewikkeld. Maar deze halo-helmen evolueerden snel, omdat rijders in de lengterichting van voor naar achter extra strips aanbrachten. Ze wikkelden de leren banden in wol.
Voor een betere hoofdbescherming hebben de helmmakers dan begon meer lagen leerstrips toe te voegen om de dikte van de helm te vergroten. Uiteindelijk voegden ze verschillende materialen, zoals katoen, schuim en ander textiel, aan deze leren lagen toe voor een betere bescherming.
Hoewel deze een betere luchtstroom hadden dan de merghoeden, bleven de leren ‘haarnetjes’-helmen zeer weinig bescherming bieden tijdens een val op een verhard oppervlak. En net als merg gingen de leren helmen achteruit als ze werden blootgesteld aan zweet en regen.
Ondanks deze nadelen domineerden helmen met leren strips de markt gedurende meerdere decennia terwijl het fietsen gedurende de 20e eeuw bleef evolueren.
Toen, in de jaren zeventig, belde een non-profitorganisatie die zich bezighield met het testen van motorhelmen Stichting Snell heeft nieuwe normen voor fietshelmen vrijgegeven. Ze stelden hun normen zo hoog dat alleen lichtgewicht motorhelmen konden passeren, die de meeste fietsers weigerden te dragen.
Hoewel deze een betere luchtstroom hadden dan de merghoeden, bleven de leren ‘haarnetjes’-helmen zeer weinig bescherming bieden tijdens een val op een verhard oppervlak. En net als merg gingen de leren helmen achteruit als ze werden blootgesteld aan zweet en regen.
Ondanks deze nadelen domineerden helmen met leren strips de markt gedurende meerdere decennia terwijl het fietsen gedurende de 20e eeuw bleef evolueren.
Toen, in de jaren zeventig, belde een non-profitorganisatie die zich bezighield met het testen van motorhelmen Stichting Snell heeft nieuwe normen voor fietshelmen vrijgegeven. Ze stelden hun normen zo hoog dat alleen lichtgewicht motorhelmen konden passeren, die de meeste fietsers weigerden te dragen.
Nieuwe materialen en nieuwe helmen
Het productiebedrijf voor motorfietsuitrusting Bell Motorsports reageerde op de nieuwe normen door het vrijgeven van de Bell Biker in 1975. Deze helm maakte gebruik van geëxpandeerd polystyreen of EPS. EPS is hetzelfde schuim dat wordt gebruikt voor de productie van piepschuimkoelers. Het is licht van gewicht en absorbeert energie goed.
Het bouwen van de betrokken Bell Biker EPS spuiten in een koepelvormige mal. De fabrikanten gebruikten kleine pellets van zeer hard plastic – polycarbonaat of PC – om een buitenschaal te vormen en deze vervolgens aan de buitenkant van de EPS te plakken.
Geëxpandeerd polystyreen, of EPS, is een schuim dat wordt gebruikt in piepschuimkoelers en in de kern van fietshelmen.
In tegenstelling tot de merg- en leren helmen was dit ontwerp lichtgewicht, dragend, schokabsorberend en goed geventileerd. De PC-schaal zorgde voor een glad oppervlak, zodat de helm tijdens een val over de stoep zou glijden in plaats van rond te rukken en vast te komen zitten, wat een abrupte hoofdrotatie kon veroorzaken en tot hersenschuddingen en ander hoofd- en nekletsel kon leiden.
In de daaropvolgende twintig jaar, toen fietsen populairder werd, probeerden helmfabrikanten de perfecte balans te vinden tussen lichtgewicht en geventileerde helmen en tegelijkertijd bescherming tegen stoten te bieden.
Om het gewicht te verminderen, een bedrijf genaamd Giro Sport Design creëerde een volledig EPS-helm bedekt met een dunne hoes van lycra-stof in plaats van een harde pc-schaal. Dit ontwerp elimineerde het gewicht van de pc-behuizing en verbeterde ventilatie.
In 1989 introduceerde een bedrijf genaamd Pro Tec een helm met een nylon gaas doordrenkt in de kern van EPS-schuim. Het nylon gaas verhoogde de structurele ondersteuning van de helm dramatisch zonder het extra gewicht van de pc-schaal.
Ondertussen, toen het wielrennen competitiever werd, begonnen veel renners en fabrikanten het ontwerpen van meer aerodynamische helmen gebruikmakend van de bestaande materialen. Een revolutionaire helm in traanstijl debuteerde tijdens de Olympische Spelen van 1984.
Nu zullen zelfs gewone fietsliefhebbers traanhelmen dragen.
Helmen die vandaag op de markt zijn
Helmmakers blijven innoveren. Tegenwoordig gebruiken veel commerciële merken een harde polyethyleentereftalaat- of PET-schaal rond het EPS-schuim in plaats van een pc-schaal om de bescherming en levensduur van de helm te vergroten en tegelijkertijd de kosten te verlagen.
Ondertussen gebruiken sommige merken nog steeds pc-shells. In plaats van ze op het EPS-schuim te lijmen, worden de shell dient als de mal zelfwaarbij de EPS uitzet om erin te passen. Bij het op deze manier vervaardigen van helmen worden verschillende processtappen geëlimineerd, evenals eventuele openingen tussen het schuim en de schaal. Dit proces maakt de helm zowel sterker als goedkoper te vervaardigen.
Naarmate helmen evolueren om meer bescherming te bieden bij een nog lichter gewicht, vervangen materialen die copolymeren worden genoemd, zoals acrylonitril-butadieen-styreen, de PC- en PET-schaalmaterialen.
Materialen die gemakkelijker en goedkoper te vervaardigen zijn, zoals geëxpandeerd polyurethaan en geëxpandeerd polypropyleen, zijn dat ook beginnen te vervangen de alomtegenwoordige EPS-kern.
Net zoals de leren en merghelmen er vandaag de dag vreemd uit zouden zien voor een fietser, zouden fietshelmen over een eeuw gemaakt kunnen worden met geheel nieuwe en innovatieve materialen.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op Het gesprek door Jud Ready van het Georgia Institute of Technology. Lees de origineel artikel hier.
