伊輝芹

摘要：隨著近年來塑料安全帽的廣泛應(yīng)用，對(duì)于安全帽帽殼的材質(zhì)有著多樣的選擇，這些材料中的哪些作為安全帽帽殼材料更為優(yōu)秀，一直是業(yè)內(nèi)不斷改進(jìn)的目標(biāo)，對(duì)于安全帽帽殼的材料選用，要根據(jù)使用環(huán)境進(jìn)行選擇與優(yōu)化，達(dá)到更好保護(hù)勞動(dòng)者的目的。

關(guān)鍵詞：帽殼 HDPE ABS 沖擊強(qiáng)度 耐穿刺

1 安全帽帽殼材質(zhì)

1.1 帽殼的種類

帽殼的材料主要有：基于玻璃纖維和樹脂的玻璃鋼殼、基于維倫絲和樹脂的玻璃鋼殼、基于丙倫無紡布和樹脂的玻璃鋼殼、聚碳酸酯塑料殼、ABS塑料殼、超高分子聚乙烯塑料殼、高壓或低壓聚乙烯塑料殼、改性聚丙烯塑料殼、膠布?xì)?、紙膠殼、植物枝條編制殼（竹、藤、柳）、金屬殼（鋁、鐵）。

目前市場(chǎng)用量最大的是玻璃鋼殼和塑料殼，原因是成形比較容易、適合大批量生產(chǎn)、質(zhì)量控制到位、價(jià)格比較適合中國(guó)國(guó)情等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 應(yīng)用環(huán)境

帽殼材料同使用環(huán)境密切相關(guān)。塑料帽殼樣式多，且具有輕巧、美觀以及價(jià)格低廉（一般30-50元左右）的優(yōu)點(diǎn)，但是由于其材料本身對(duì)使用環(huán)境比較敏感，如ABS帽殼的低溫性交叉、聚丙烯帽殼的高溫性能交叉以及大部分的塑料帽殼不耐有機(jī)溶劑等，因此，塑料帽殼在林業(yè)、電力、建筑、井下以及地質(zhì)、交通和機(jī)械操作環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。由于塑料帽殼屬于薄殼結(jié)構(gòu)，在高溫下極易變形導(dǎo)致功能喪失，在連續(xù)高溫環(huán)境下不宜使用塑料帽殼。塑料帽殼的顏色取決于添加色母的顏色，原生料添加色母后的制成品一般比較透亮，使用回料的帽殼則顏色晦暗大都顏色較深。

玻璃鋼帽殼一般是盔式，其他樣式極少見。由于此材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，并具有良好的耐高低溫、電絕緣、耐腐蝕以及耐燃燒等特點(diǎn)，因此適用于高溫冶金、鍛造、焊接以及有低溫寒冷鎖業(yè)、郵寄容積以及具有強(qiáng)烈熱輻射的工作場(chǎng)所。而在常溫工作場(chǎng)所，由于其材料的導(dǎo)熱性不好且散熱性較差，除非設(shè)置有效的降溫措施，否則不在一般場(chǎng)所使用。防寒安全帽一般使用玻璃鋼帽殼，由于質(zhì)量厚重而導(dǎo)致重量超標(biāo)是其存在的一個(gè)重要特點(diǎn)，并且國(guó)內(nèi)僅有極少數(shù)幾家的重量達(dá)標(biāo)。玻璃鋼帽殼的顏色取決于烤漆的顏色，烤漆對(duì)玻璃鋼安全帽的特殊功能（電絕緣、靜電、導(dǎo)電）有影響，特別是當(dāng)使用烤漆達(dá)到某種功能時(shí)，一定要注意烤漆的質(zhì)量。

膠布帽殼用于礦井、隧道等不見陽(yáng)光的場(chǎng)所，一般檔次比較低，現(xiàn)在逐漸被淘汰。顏色由于材料的限制，只有黑色。鋁殼安全帽在國(guó)內(nèi)由于價(jià)格較高導(dǎo)致用量極少，國(guó)外零售價(jià)格一般超過100美元，它的特殊性在于在普通安全帽基礎(chǔ)上的附加性能，國(guó)外主要用于帶電作業(yè)中的等電位作業(yè)的屏蔽保護(hù)、靜電極度敏感（包括海上鉆井平臺(tái)等高價(jià)值裝備）場(chǎng)所、易發(fā)生摔倒的場(chǎng)所、存在強(qiáng)烈熱輻射的場(chǎng)所?，F(xiàn)在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的塑料或玻璃鋼殼均大量采用石油產(chǎn)品，今后在石油資源緊張的情況下，大量采用鋁制帽殼是有可能的。

2 塑料安全帽帽殼主要材質(zhì)的特性

2.1 ABS性能

2.1.1 常規(guī)性能。塑料ABS無毒無味且外觀呈現(xiàn)象牙色半透明或透明顆?；蚍蹱睢２此杀戎禐?.394，密度為1.05-1.18g/cm3，收縮率為0.4%-0.9%，彈性模量值為0.2Gpa，吸濕性小于1%，熔融溫度為217-237℃，熱分解溫度大于250℃。

2.1.2 電學(xué)性能。由于塑料ABS具有很好的絕緣性且受溫度、濕度以及頻率的影響較小，因此，可以在大多數(shù)環(huán)境下使用。

2.1.3 力學(xué)性能。由于塑料ABS具有良好的力學(xué)性能，因此具有極好的沖擊強(qiáng)度，從而可以在極低的溫度下使用。此外，由于塑料ABS具有優(yōu)良的耐磨性，又具有很好的尺寸穩(wěn)定性和耐油性，因此，適用于中等荷載和低轉(zhuǎn)速下的軸承。對(duì)于耐蠕變性能而言，ABS大于PSF和PC，但是不及PA和POM。

2.1.4 環(huán)境性能。雖然塑料ABS不受無機(jī)鹽、水、堿以及多種酸的影響，但是卻可以溶于酮類、醛類以及氯代烴，當(dāng)受到植物油以及冰乙酸的侵蝕后就會(huì)發(fā)生應(yīng)力開裂。由于ABS的耐候性較差，因此在紫外光的作用下就很容易產(chǎn)生降解，放置于戶外半年，沖擊強(qiáng)度就會(huì)下降一半。

2.1.5 熱學(xué)性能。塑料ABS的熱變形溫度為93-118℃，經(jīng)過退火處理的制品還可以提高10℃左右。由于ABS在零下40℃仍舊表現(xiàn)出一定的韌性，因此可以在零下40-100℃范圍內(nèi)使用。

2.2 PE性能

2.2.1 一般特性。聚乙烯樹脂為無味、無毒的白色粉末或顆粒，外觀呈現(xiàn)乳白色且有蠟一樣的手感，其吸收率小于0.01%。聚乙烯具有透明的膜，且隨著結(jié)晶度的提高而降低。雖然聚乙烯膜的透水率較低，但是透氣性卻很大，因此，不適用于保鮮包裝而適用于防潮包裝。其氧指數(shù)為17.4，因此較為易燃。燃燒時(shí)通常伴有低煙，低落少量熔融，火焰上黃下藍(lán)，且伴有石蠟氣味。聚乙烯制品的表面沒有極性，因此難以粘合和印刷，經(jīng)過表面處理后才會(huì)有所改善。

2.2.2 熱學(xué)特性。聚乙烯的耐熱性不高，并隨著相對(duì)分子質(zhì)量和結(jié)晶度的提高而有所改善。聚乙烯具有較高的耐低溫性，且脆性溫度一般能夠達(dá)到零下50℃以下，但是隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，最低可達(dá)零下140℃。聚乙烯的線膨脹系數(shù)大，最高可達(dá)（20～24）×10-5/K。

2.2.3 環(huán)境特性。聚乙烯屬于烷烴惰性聚合物，因此具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。雖然常溫下耐酸、堿以及鹽類水溶液的腐蝕，但是不耐強(qiáng)氧化劑腐蝕。在60℃以下的聚乙烯不溶于一般溶劑，但是如果長(zhǎng)期接觸脂肪烴、芳香烴以及氯代烴等會(huì)發(fā)生溶脹或龜裂。當(dāng)超過60℃時(shí)可少量溶于甲苯、三氯乙烯以及礦物油和石蠟等，但是溫度高于100℃時(shí)，可溶于四氫化萘。

由于聚乙烯分子含有少量的雙鍵和醚鍵，因此具有較差的耐候性。由于受到日曬和雨淋等都會(huì)引起老化，從而需要加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑進(jìn)行改善。

由于聚乙烯熔體屬于非牛頓流體，因此隨溫度變化，粘度的波動(dòng)較小，而剪切速度卻加快下降并呈線性關(guān)系，其中下降最慢的是LLDPE。

由于在冷卻過程中，聚乙烯制品容易結(jié)晶，因此，在加工過程中必須注意模溫。由于聚乙烯成型的收縮率較大，因此在設(shè)計(jì)模具的時(shí)候一定要加以考慮。

2.2.4 電學(xué)特性。聚乙烯由于無極性，因此，具有介電損耗低以及介電強(qiáng)度大的電性能優(yōu)異。不僅能夠做調(diào)頻絕緣材料和耐電暈塑料，還可以做高壓絕緣材料。

2.2.5 力學(xué)特性。由于聚乙烯的拉伸強(qiáng)度較低、抗蠕變性不好，因此，力學(xué)性能一般。力學(xué)性能隨著密度、階級(jí)鞥的和相對(duì)分子質(zhì)量的提高會(huì)不斷增大，沖擊強(qiáng)度LDPE>

LLDPE>HDPE，其他力學(xué)性能LDPE

聚乙烯的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性會(huì)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而有所改善。

2.3 高密度聚乙烯（HDPE）

剛性好、機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫127℃、低溫-70℃、電絕緣性和耐腐蝕性好輕量化的材質(zhì)。

韌性較差表面較軟、避免接觸汽油，否則性能變差。因HDPE的注塑收縮率較ABS要大的多，剛性要低于ABS，所以在外觀要求較高的安全帽生產(chǎn)中不易采用，并且由于HDPE的表面洛質(zhì)硬度要較ABS材質(zhì)小，所以在長(zhǎng)期的使用中外觀易磨花。在較高溫的使用環(huán)境中，因HDPE的高溫性能要差于ABS，在接近攝氏50度的使用環(huán)境中，HDPE安全帽的耐穿刺能力下降明顯，所以不建議采用。

2.4 ABS 丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）

剛性好、不易變形、抗沖擊、耐腐蝕、電絕緣性和耐腐蝕性好、耐高溫110℃，不耐燃燒、不耐低溫、抗老化性能差。

3 應(yīng)用

隨著ABS的改性技術(shù)的不斷提高，改性ABS的性能較ABS有很大的提高。因ABS表面硬度高，剛性好。對(duì)于外觀要求較高的用戶建議采用改性ABS安全帽。對(duì)于特殊類安全帽，改性ABS發(fā)揮了更大的優(yōu)勢(shì)。如阻燃類安全帽，防靜電類安全帽，因改性ABS技術(shù)的提高，這些性能都能在ABS型安全帽中得以實(shí)現(xiàn)。

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