消防安全帽材料选择.docx

在防火帽材料选择方面我决定从安全、效率、舒适，感性体验四个方面入手结合安全帽的不同部位进行选择。 在标准中，防火帽的基本构成为头盔( 指帽壳、吸收冲击能量的帽衬、帽箍以及帽带) 面罩以及披肩。防火帽的主要性能: 防火、耐热性等防护性能; 冲击能量吸收、防穿刺等机械强度性能; 运动性能( 重量) ; 绝缘性。性能测试原则上按照 kh( 国际标准化组织)或 ;k( 日本工业标准) 或安全帽的标准所规定的试验方法进行。一、帽壳部分1.ABS安全帽ABS塑料的全名为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，即英文AcrylonitrileButadieneStyrene的缩写，此工程塑料具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定，耐化学性好。同时电绝缘性能良好，很少受温度、湿度的影响，而且在很大的频率变化范围内保持恒定。另外其化学性能也很好，对水、无机盐、碱及酸类几乎没有影响。ABS材料的抗冲击强度好，且在低温时也不会快速下降。当然，适合安全帽生产的材料，一般主要使用超高冲击型的ABS材料，否则冲击测试为不合格。这种材料除了北美等小部分国家不用此材料生产安全帽，其他国家广泛使用。2.HDPE安全帽HDPE塑料为高密度聚乙烯材料（HighDensityPolyethylene），此材料具有较高的表面硬度和较好的耐热性、电绝缘性和尺寸稳定性，广泛用于安全帽生产。但是此材料耐压强度差，如果帽壳内部结构及产品壁厚设计未加改善，往往侧压试验不合格，所以这种材料的安全帽帽檐必须要加强抗侧压设计，否则在欧洲、澳洲、日本及中国标准中很难通过。由于北美标准没有侧压这一项，因此HDPE安全帽在美洲广泛应用，而在日本、韩国等国家基本上不用HDPE生产安全帽。3.PC安全帽PC塑料为聚碳酸酯材料（Polycarbonate），此材料钢硬而有韧性，具有高抗冲击性、高度的尺寸稳定性、良好的电绝缘性能和耐高温的性能。由于其材料价格昂贵，因此除了日本外，其他国家很少使用这种材料。当然，因为PC中有部分专用材料耐温性能好，很多的金属冶炼行业需求这种耐高温PC安全帽。4.FRP安全帽FRP材料为玻璃纤维增强塑料，简称玻璃钢（FiberglassReinforcedPlastics）。此材料纤维强度较高，耐热性和电绝缘性能优良，同时具有优良的耐酸和耐水性、阻燃、变形小等特点，在世界各国都有这种材料的安全帽。5.其他符合要求的超新型材料1、C/C复合材料具有卓越的高温力学性能，抗热震性能、良好的高温烧蚀性能，是唯一可以在2000以上使用的材料。2、耐火涂层，其应用于保护熔炉和锅炉上的耐火砖、耐火浇铸料, 钢壳体，还可做耐火陶瓷纤维材料等。2、标准需求与对比AS/NZS 4067：2004被视为参照标准，因为它吸收了另外两个标准里的很多要求，而在EN443：2008和NFPA 1971：2004中却没有体现1) 耐热性测试这是仅在AS 4067中才有的特殊测试将头盔壳置于外部温度200摄氏度环境下60s进行测试，而之前还要将头盔置于Bunsen火焰中15s，同时要确保受到的辐射热不变。2) 对流式烘炉热性能测试，除了上述测试外，AS 4067认证的头盔须在高达,230摄氏度环境温度下在3min内保持不变形不熔化。3)碰撞影响测试其他标准仅测试距离头顶中间30度角范围的碰撞测试在AS 4067中，测试范围扩大，达到距中线60度角范围。这样，不仅测试了头盔顶部，还顾及了侧面、前面和后面在各类危险中的影响在澳大利亚以及新西兰，救援人员伤亡的主要原因为:从梯子或建筑物上摔落或遭遇交通事故。4) 电气绝缘测试。AS 4067标准针对头盔所进行的电气绝缘测试要比其他任何一个国际标准都要严格。施加到头盔上的电压( 即进行头盔导电测试或潮湿的头盔导电测试) 达到致命电压2200v且持续时间达到1min，而其他国际标准仅使用1200v的电压进行测试，测试时间仅为 15s。5) 内部温度风险测试。在扑救大型建筑火灾的时候，因内部环境属高温状态，设想一下如果头盔内部的温度上升到25摄氏度时会怎样，因为在其他标准中头盔内部允许的最高温度为25摄氏度而在AS 4067中，头盔内部允许的最大温度仅为10摄氏度，而全部内衬，多层头盔的温度升高不能高于3摄氏度。 综上考虑，ABS材料性能优良，由于抗静电及阻燃体系能够互干扰 ，抗静电性能不稳定加入阻燃剂后冲击强度大幅度下降 ，在 1 5 0组批次的低温冲击吸收性能中检验过程中，安全帽的冲击吸收性能试验数据符合标准要求 ，但有5的安全帽出现裂纹现象，A B S改性料的技术的稳定性还有待加强。HDPE材料一般不符合中国安全帽设计标准，PC安全帽性能优秀，但价格昂贵。新型材料因为造价昂贵和技术无法达到要求等原因也无法适用，所以最后采用性价比最高的FRP作为帽壳材料。二、安全帽衬安全帽的帽壳与帽衬是一对相互作用、共同承担吸收能量功能的核心部件 。 当安全帽受到冲击时 ，经过帽壳的弹性变形和永久变形 、帽衬的拉伸变形和内在丝线的破断变形 ( 根 据不同材料有所删减 ) ，将冲击能量吸收。如果帽壳和帽衬配合得当，通过有效的变形 ，充分吸收能量 ，延长能量释放的时间，就可以减少瞬间冲击力的作用 ，对头部起到有效的保护效果。如果帽壳和帽衬配合不好 ，作用效果就会大打折扣 ，这也是许多安全帽不合格 的根本原因。安全帽壳和帽衬材质的选择 、内部结构的设计 ，对其彼此配合的效果都有很大的影响。只强调外壳的强度，忽视帽衬的重要性是非常有害的。实践证明，帽衬对帽壳是否充分发挥作用影响最大。安全帽冲击能量吸收公式头部在受到冲击时也会吸收一些能量，然后再向颈椎方面传递。成年人头骨的强度差异不大，被限定在一定的范围内，可以近似作为一个常数C来考虑。颈椎吸收能量 =冲击总能量 一(帽壳吸收的能量 + 帽衬吸收的能量+ C )因此寻求 (帽壳+帽衬)吸收能量的最大值并有效延长作用时间，才是提高安全帽冲击吸收性能的有效 途径。安全帽帽衬的材料主要有高、低压聚乙烯，合成纤维，棉织带等。帽衬材料应具有较好的强度和抗冲击性，应对皮肤无害和过敏影响，选择帽衬材料时应考虑与帽壳性能的协调和配合。高、低压聚乙烯：该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40摄氏度 低温度下均如此，透气性能较差。合成纤维：合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。例如：1、耐高温纤维，如聚苯咪唑纤维；2、耐高温腐蚀纤维，如聚四氟乙烯；3、高强度纤维，如聚对苯二甲酰对苯二胺；4、耐辐射纤维，如聚酰亚胺纤维；5、另外还有阻燃纤维、高分子光导纤维等。纺织品要达到吸湿排汗功能的方法可采用：（1）纤维截面异形化：Y字型、十字形、W形和骨头形等，增加表面积，纤维表面有更多的凹槽，可提高传递水气效果。（2）中空或多孔纤维：利用毛细管作用和增加表面积原理将汗液迅速扩散出去。（3）纤维表面化学改性：增加纤维表面亲水性基团（接技或交联方法），达到迅速吸湿的目的。（4）亲水剂整理：直接用亲水性助剂在印染后处理过程中赋于织物或纤维纱线亲水性。（5）采用多层织物结构：利用亲水性纤维作内层织物，将人体产生之汗液快速吸收，再经外层织物空隙传导散发至外部，达到舒适凉爽性能。结合安全帽衬需要的工艺要求，以及符合人体舒适性，决定采用耐高温并且具有吸湿排汗功能的合成纤维，既满足了安全要求，又满足了人体舒适度的需求。三、帽箍、下颚带，吸汗带等在佩戴过程中与用户可以直接接触的部分包括：下颌带、帽箍、吸汗带，所以这些材料主要考虑它们的舒适度和耐用程度。经过筛选，我决定采用CoolMax 纤维材料，杜邦公司高科技纤维CoolMax是通过四管道纤维迅速将汗水和湿气导离皮肤表面，并向四面八方分散，让汗水挥发更快，时刻保持皮肤干爽舒适。CoolMax特点： 1、可以把身体产生的热湿气导出，调节身体温度，既产生热调节效应，使你保持凉爽。 2、快干，干燥速度是纯棉的5倍。 3、耐久，易护理，允许多次洗涤、不缩水、不变形，不会霉变。 4、感觉柔软、舒适、透气，不会带来皮肤的不适。四、面罩及披肩采用反热辐射铝箔与防火阻燃面料复合而成的防护层，有效防护热传导和热辐射，防止融化铝水、融化铸铁、高温炉渣、溅射碰撒。隔热防护头罩，达到了对头部最佳保护。参考文献:1 宋立巍，黄军团D 大空间烟雾探测报警系统+红外光束线型感烟火灾探测器及高灵敏度吸气型感烟探测