目前，國內(nèi)用于制造安全帽殼的材料有高密度聚乙烯(HDPE)、ABS、聚碳酸酯(PC)、增韌改性聚丙烯、玻纖增強(qiáng)聚丙烯、聚酯玻璃鋼等。帽襯材料主要是：低密度聚乙烯(LDPE)、HDPE/LDPE共混材料等。無論什么類型的安全帽殼，都必須使安全帽的設(shè)計符合使用要求，其中最重要的是保護(hù)使用者頭部不受傷害，佩戴舒適。玻璃鋼安全帽具有盡緣、耐酸堿、耐高溫、耐低溫、防靜電、抗沖擊、阻燃及不易老化等優(yōu)點，所以近幾年來用聚酯玻璃鋼制作安全帽發(fā)展很快，年產(chǎn)約200萬頂，在建筑、交通、電力及礦業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的安全保護(hù)作用，為了進(jìn)步此類安全帽在夜間作業(yè)及暗處使用的安全性，我們在原生產(chǎn)的玻璃鋼安全帽的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種新型夜光玻璃鋼安全帽，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。
安全帽帽殼的設(shè)計
根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，模擬人頭受力可知：人頭形的幾何外形有較好抗沖擊效果。依據(jù)GB2428-89《中國成年人頭型系列》，帽殼外形應(yīng)呈圓形或橢圓形，內(nèi)徑長195~50mm，寬170~220mm，高120~150mm，帽殼留有透氣孔以散熱，其大小應(yīng)根據(jù)帽殼強(qiáng)度綜合考慮，電工安全帽不答應(yīng)有透氣孔，帽殼顏色應(yīng)鮮明，帽殼內(nèi)突出物不超過5mm，四周有軟墊，以防沖擊壓縮變形時傷害頭部，典型安全帽結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
不飽和聚酯（196）：常州市華潤復(fù)合材料有限公司；
引發(fā)劑（MEKP-Ⅱ）：宜興市宏達(dá)塑料化工有限公司；
促進(jìn)劑：環(huán)烷酸鈷溶液(鈷含量為1%) ;
功能填料：自制；
夜光劑（PLO-7B）：大連路明發(fā)光科技股份有限公司；
偶聯(lián)劑（SiLink硅烷類）：南京能德化工有限公司；
增韌劑（聚硫橡膠）：上海滬澄橡膠化工有限公司；
增強(qiáng)材料（0.18~0.4mm中堿方格布）。
基本配方如表1所示。
將不飽和聚酯樹脂、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、功能填料、著色劑、夜光劑（PLO-7B）投進(jìn)反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌后放進(jìn)稠化劑，然后將增強(qiáng)材料用反應(yīng)液進(jìn)行浸漬，按GB2811-2007對安全帽重量的規(guī)定進(jìn)行定量展層設(shè)計。為進(jìn)步防穿透性能,在帽殼頂Φ120范圍多展一層0.4mm方格布。在壓機(jī)上進(jìn)行模壓成型，固化在60℃烘箱中處理3～5h。按樣模劃線，進(jìn)行機(jī)加工，最后得到制品。
玻璃鋼安全帽殼性能及分析
應(yīng)用安全帽的國家標(biāo)準(zhǔn)GB2811-07對產(chǎn)品性能進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表2。
安全帽殼的主要性能是看沖擊性能、耐穿剌性能、阻燃性能、側(cè)壓剛性、夜光性、抗靜電性及外觀質(zhì)量。沖擊性能的測試是用5kg半球面鋼錘自1m高自由著落，沖擊帽頂，帽內(nèi)頭模受沖擊力應(yīng)不大于4900N,帽殼不答應(yīng)出現(xiàn)大于50mm的大裂紋，帶栓繩不答應(yīng)拉斷。所以在配方中選用韌性好、強(qiáng)度高的196不飽和聚酯樹脂，引發(fā)劑用MEKP-Ⅱ，并在配方中加進(jìn)聚硫橡膠作為增韌劑以進(jìn)步其抗沖擊性能。另外采用自制的功能填料，對進(jìn)步抗沖擊性能也有一定作用。另外，從安全帽殼的結(jié)構(gòu)來看，帽殼外形呈等高度流線狀，而且表面光滑，當(dāng)飛來物或墜落物砸在帽殼上向側(cè)向滑往時，沖量被分解，作用到帽殼上的沖量減少。耐穿刺性能的測試是用重3kg的鋼錐(硬度HR45，錐度60°，錐尖半徑0.5mm)自1m高處自由落下，沖擊帽頂，鋼錐不應(yīng)與頭模接觸。
從生產(chǎn)實踐來看，沖擊性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的安全帽，其耐穿剌性能一般也較好，在成型時，帽殼的頂部Φ120mm范圍內(nèi)多展一層0.4方格玻纖布以進(jìn)步在此部位的耐穿剌性能，并在配方中加進(jìn)增韌劑及功能填料，以更好地保證其耐穿刺性。安全帽的側(cè)壓剛性是在安全帽側(cè)向加載424N壓力時,帽殼側(cè)向變形不大于40mm,卸壓后，殘余變形小于15mm。要想滿足玻璃鋼安全帽的側(cè)向剛性要求，就只有選擇剛度高的樹脂及性能好的增強(qiáng)材料，并且在不影響帽殼總重的情況下，在帽殼的周邊采取補(bǔ)強(qiáng)措施。
玻璃鋼安全帽的阻燃性能測試是將70號汽油裝進(jìn)2kg汽油噴燈，燃燒帽體10s，移開火焰，帽體應(yīng)在5內(nèi)自熄(帽殼燃點溫度為790±40℃)，試驗的環(huán)境10~30℃。為了使安全帽殼達(dá)到阻燃的要求，在配方中的功能填料中加有氯化石蠟化石蠟(含氯量為70%)及三氧化二銻，實踐證實通過功能填料中加進(jìn)阻燃劑，然后用功能填料填充到不飽和聚酯樹脂中，可以使其安全帽的阻燃性達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。抗靜電性能按GB2812-89標(biāo)準(zhǔn)的測試方法,測定帽殼表面電阻,要求不大于1×109歐。主要是在功能填料中加進(jìn)適量的抗靜電劑，降低其表面電阻，從而起到抗靜電的作用。
安全帽的夜光性是該產(chǎn)品創(chuàng)新點所在，該產(chǎn)品是在普通玻璃鋼安全帽的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，在不飽和聚酯膠液中加進(jìn)長余輝發(fā)助劑，該助劑具有在陽光照或白熾燈光的照射下能吸收光能，在黑暗狀態(tài)下能將吸收的光收以輝光的形式發(fā)射出來，從而保證在暗處安全帽能發(fā)出夜光。采用大連路明發(fā)光科技股份有限公司生產(chǎn)的夜光劑（PLO-7B）試制出來的安全帽黑暗處發(fā)光超過12小時，完全滿足用戶要求。
外觀質(zhì)量要求外表不應(yīng)有微泡、針孔、表面空穴、折皺、裂縫、凸凹不平、缺損、砸傷、傷痕、固化不良、毛刺等缺陷,但答應(yīng)修補(bǔ)；制品周邊不答應(yīng)有毛刺、脫膠分層；內(nèi)表面平整,不答應(yīng)浸漬不良、分層、毛剌、缺損。
結(jié)論
通過原材料的選擇進(jìn)行公道的配方，采用手糊工藝可以制得具有長余輝發(fā)光的玻璃鋼安全帽，發(fā)光時間超過12小明，其它性能達(dá)到或超過安全帽生產(chǎn)的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB2811-07），該安全帽在交通、建筑、礦業(yè)及電力產(chǎn)業(yè)上有著廣泛的用途，對進(jìn)步操縱職員在暗處作業(yè)及夜晚作業(yè)的安全性起到很好的作用。 (end)
安全帽帽殼的設(shè)計
根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，模擬人頭受力可知：人頭形的幾何外形有較好抗沖擊效果。依據(jù)GB2428-89《中國成年人頭型系列》，帽殼外形應(yīng)呈圓形或橢圓形，內(nèi)徑長195~50mm，寬170~220mm，高120~150mm，帽殼留有透氣孔以散熱，其大小應(yīng)根據(jù)帽殼強(qiáng)度綜合考慮，電工安全帽不答應(yīng)有透氣孔，帽殼顏色應(yīng)鮮明，帽殼內(nèi)突出物不超過5mm，四周有軟墊，以防沖擊壓縮變形時傷害頭部，典型安全帽結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
圖1 典型安全帽示意圖
不飽和聚酯（196）：常州市華潤復(fù)合材料有限公司；
引發(fā)劑（MEKP-Ⅱ）：宜興市宏達(dá)塑料化工有限公司；
促進(jìn)劑：環(huán)烷酸鈷溶液(鈷含量為1%) ;
功能填料：自制；
夜光劑（PLO-7B）：大連路明發(fā)光科技股份有限公司；
偶聯(lián)劑（SiLink硅烷類）：南京能德化工有限公司；
增韌劑（聚硫橡膠）：上海滬澄橡膠化工有限公司；
增強(qiáng)材料（0.18~0.4mm中堿方格布）。
基本配方如表1所示。
圖2 玻璃鋼安全帽殼生產(chǎn)工藝圖
將不飽和聚酯樹脂、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、功能填料、著色劑、夜光劑（PLO-7B）投進(jìn)反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌后放進(jìn)稠化劑，然后將增強(qiáng)材料用反應(yīng)液進(jìn)行浸漬，按GB2811-2007對安全帽重量的規(guī)定進(jìn)行定量展層設(shè)計。為進(jìn)步防穿透性能,在帽殼頂Φ120范圍多展一層0.4mm方格布。在壓機(jī)上進(jìn)行模壓成型，固化在60℃烘箱中處理3～5h。按樣模劃線，進(jìn)行機(jī)加工，最后得到制品。
玻璃鋼安全帽殼性能及分析
應(yīng)用安全帽的國家標(biāo)準(zhǔn)GB2811-07對產(chǎn)品性能進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表2。
注：安全帽殼重在248-254克之間，安全帽總重量在448-452之間。
安全帽殼的主要性能是看沖擊性能、耐穿剌性能、阻燃性能、側(cè)壓剛性、夜光性、抗靜電性及外觀質(zhì)量。沖擊性能的測試是用5kg半球面鋼錘自1m高自由著落，沖擊帽頂，帽內(nèi)頭模受沖擊力應(yīng)不大于4900N,帽殼不答應(yīng)出現(xiàn)大于50mm的大裂紋，帶栓繩不答應(yīng)拉斷。所以在配方中選用韌性好、強(qiáng)度高的196不飽和聚酯樹脂，引發(fā)劑用MEKP-Ⅱ，并在配方中加進(jìn)聚硫橡膠作為增韌劑以進(jìn)步其抗沖擊性能。另外采用自制的功能填料，對進(jìn)步抗沖擊性能也有一定作用。另外，從安全帽殼的結(jié)構(gòu)來看，帽殼外形呈等高度流線狀，而且表面光滑，當(dāng)飛來物或墜落物砸在帽殼上向側(cè)向滑往時，沖量被分解，作用到帽殼上的沖量減少。耐穿刺性能的測試是用重3kg的鋼錐(硬度HR45，錐度60°，錐尖半徑0.5mm)自1m高處自由落下，沖擊帽頂，鋼錐不應(yīng)與頭模接觸。
從生產(chǎn)實踐來看，沖擊性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的安全帽，其耐穿剌性能一般也較好，在成型時，帽殼的頂部Φ120mm范圍內(nèi)多展一層0.4方格玻纖布以進(jìn)步在此部位的耐穿剌性能，并在配方中加進(jìn)增韌劑及功能填料，以更好地保證其耐穿刺性。安全帽的側(cè)壓剛性是在安全帽側(cè)向加載424N壓力時,帽殼側(cè)向變形不大于40mm,卸壓后，殘余變形小于15mm。要想滿足玻璃鋼安全帽的側(cè)向剛性要求，就只有選擇剛度高的樹脂及性能好的增強(qiáng)材料，并且在不影響帽殼總重的情況下，在帽殼的周邊采取補(bǔ)強(qiáng)措施。
玻璃鋼安全帽的阻燃性能測試是將70號汽油裝進(jìn)2kg汽油噴燈，燃燒帽體10s，移開火焰，帽體應(yīng)在5內(nèi)自熄(帽殼燃點溫度為790±40℃)，試驗的環(huán)境10~30℃。為了使安全帽殼達(dá)到阻燃的要求，在配方中的功能填料中加有氯化石蠟化石蠟(含氯量為70%)及三氧化二銻，實踐證實通過功能填料中加進(jìn)阻燃劑，然后用功能填料填充到不飽和聚酯樹脂中，可以使其安全帽的阻燃性達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。抗靜電性能按GB2812-89標(biāo)準(zhǔn)的測試方法,測定帽殼表面電阻,要求不大于1×109歐。主要是在功能填料中加進(jìn)適量的抗靜電劑，降低其表面電阻，從而起到抗靜電的作用。
安全帽的夜光性是該產(chǎn)品創(chuàng)新點所在，該產(chǎn)品是在普通玻璃鋼安全帽的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，在不飽和聚酯膠液中加進(jìn)長余輝發(fā)助劑，該助劑具有在陽光照或白熾燈光的照射下能吸收光能，在黑暗狀態(tài)下能將吸收的光收以輝光的形式發(fā)射出來，從而保證在暗處安全帽能發(fā)出夜光。采用大連路明發(fā)光科技股份有限公司生產(chǎn)的夜光劑（PLO-7B）試制出來的安全帽黑暗處發(fā)光超過12小時，完全滿足用戶要求。
外觀質(zhì)量要求外表不應(yīng)有微泡、針孔、表面空穴、折皺、裂縫、凸凹不平、缺損、砸傷、傷痕、固化不良、毛刺等缺陷,但答應(yīng)修補(bǔ)；制品周邊不答應(yīng)有毛刺、脫膠分層；內(nèi)表面平整,不答應(yīng)浸漬不良、分層、毛剌、缺損。
結(jié)論
通過原材料的選擇進(jìn)行公道的配方，采用手糊工藝可以制得具有長余輝發(fā)光的玻璃鋼安全帽，發(fā)光時間超過12小明，其它性能達(dá)到或超過安全帽生產(chǎn)的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB2811-07），該安全帽在交通、建筑、礦業(yè)及電力產(chǎn)業(yè)上有著廣泛的用途，對進(jìn)步操縱職員在暗處作業(yè)及夜晚作業(yè)的安全性起到很好的作用。 (end)
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