蔡夏林

(國(guó)家勞動(dòng)保護(hù)用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(武漢)　武漢 430081)

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足趾保護(hù)包頭的測(cè)試方法及技術(shù)要求

蔡夏林

(國(guó)家勞動(dòng)保護(hù)用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(武漢)武漢 430081)

摘要本文系統(tǒng)闡述了足趾保護(hù)包頭的技術(shù)要求、檢測(cè)方法、檢測(cè)設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)。對(duì)足趾保護(hù)包頭和足趾保護(hù)鞋中容易混淆的技術(shù)要求和測(cè)試方法進(jìn)行說(shuō)明。為生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)和企業(yè)產(chǎn)品選用提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞抗沖擊耐壓力耐腐蝕抗老化

0引言

GB/T 28288—2012《足部防護(hù) 足趾保護(hù)包頭和防刺穿墊》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于2013年2月開(kāi)始實(shí)施。但由于部分生產(chǎn)企業(yè)沒(méi)有掌握和理解標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，以至部分生產(chǎn)的保護(hù)包頭產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求，另外由于部分使用企業(yè)混淆了保護(hù)包頭與足趾保護(hù)鞋的技術(shù)要求和測(cè)試方法，錯(cuò)誤選用保護(hù)包頭導(dǎo)致生產(chǎn)的足趾保護(hù)鞋產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求，因此有必要對(duì)其主要技術(shù)要求和測(cè)試方法作必要的說(shuō)明。

保護(hù)包頭的技術(shù)要求包括：抗沖擊性、耐壓力性、保護(hù)包頭的尺寸、金屬保護(hù)包頭耐腐蝕性、非金屬保護(hù)包頭抗老化及環(huán)境影響的穩(wěn)定性五個(gè)方面。以下針對(duì)保護(hù)包頭技術(shù)要求、測(cè)試設(shè)備技術(shù)參數(shù)、測(cè)試步驟及方法作詳細(xì)說(shuō)明。

按安裝的結(jié)構(gòu)和形式，保護(hù)包頭可分為內(nèi)保護(hù)包頭和外保護(hù)包頭。內(nèi)保護(hù)包頭，安裝在足趾部位鞋幫下方，提供足趾部位抗沖擊和壓力保護(hù)的包頭。外保護(hù)包頭,安裝在足趾部位鞋幫外部，提供足趾部位抗沖擊和壓力保護(hù)的包頭。按材質(zhì)分為金屬包頭和非金屬包頭。

1保護(hù)包頭的結(jié)構(gòu)和尺寸

由于保護(hù)包頭的尺寸大小直接影響包頭防護(hù)面的大小、沖擊和壓力試驗(yàn)后最小間距，因此，必須對(duì)其尺寸、包頭號(hào)和適用鞋碼作相應(yīng)的要求，以便規(guī)范保護(hù)包頭的生產(chǎn)和鞋廠的選用，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1。不加選擇或錯(cuò)誤選用會(huì)直接影響成鞋的產(chǎn)品質(zhì)量。

1.1主要技術(shù)參數(shù)

保護(hù)包頭內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)不小于表1要求。

表1　保護(hù)包頭包頭號(hào)、適用鞋碼和最小長(zhǎng)度　mm

注：如果保護(hù)包頭有卷邊，其寬度應(yīng)不大于10 mm。

卷邊寬度e應(yīng)不大于10 mm(見(jiàn)圖1)。

1.2測(cè)試方法

每個(gè)包頭號(hào)隨機(jī)選取一副包頭。將左保護(hù)包頭的后邊緣對(duì)準(zhǔn)一個(gè)基準(zhǔn)線畫(huà)出其外形輪廓，同樣在該基準(zhǔn)線上畫(huà)出右保護(hù)包頭的外形輪廓并使兩保護(hù)包頭外形輪廓的頂端重合(見(jiàn)圖2)。標(biāo)出兩保護(hù)包頭外形輪廓線與基準(zhǔn)線相交的4個(gè)點(diǎn)A、B、C和D，經(jīng)過(guò)AB或CD的中點(diǎn)畫(huà)基準(zhǔn)線的垂線，即為保護(hù)包頭的測(cè)試軸線。

圖1保護(hù)包頭卷邊寬度e

1-測(cè)試軸線；2-右保護(hù)包頭；3-左保護(hù)包頭；

A、B、C、D-左右保護(hù)包頭輪廓線在基準(zhǔn)線上的相交點(diǎn)

圖2測(cè)試軸線的確定

將保護(hù)包頭開(kāi)口朝下放在一平面上，在保護(hù)包頭擱置面上方3～10 mm距離內(nèi)并平行于該面，用合適的量具沿測(cè)試軸線測(cè)量頂端到后邊緣的內(nèi)部長(zhǎng)度I(見(jiàn)圖3)，I是能測(cè)量的最大長(zhǎng)度。

2抗沖擊性

保護(hù)包頭按防護(hù)等級(jí)分為防護(hù)鞋用保護(hù)包頭和安全鞋用保護(hù)包頭。防護(hù)鞋用保護(hù)包頭可承受(100±2)J沖擊能量，安全鞋用保護(hù)包頭可承受(200±4)J的沖擊能量。

2.1主要技術(shù)要求

保護(hù)包頭和足趾保護(hù)鞋技術(shù)要求是不同的，但使用企業(yè)經(jīng)常把兩者混淆。尤其易把足趾保護(hù)鞋最小間距用來(lái)判定保護(hù)包頭。實(shí)際上兩者相差34%。

沖擊后保護(hù)包頭和足趾保護(hù)鞋抗沖擊(或耐壓力)的最小間距應(yīng)不小于表2要求，同時(shí)，保護(hù)包頭上應(yīng)沒(méi)有產(chǎn)生鋒利的邊角或能穿透材料自身厚度的裂痕(例如：可透光的裂痕。)

1-測(cè)試軸線；I-保護(hù)包頭的內(nèi)部長(zhǎng)度

圖3　保護(hù)包頭內(nèi)部長(zhǎng)度的測(cè)量

2.2檢測(cè)裝置技術(shù)參數(shù)

檢測(cè)裝置包括測(cè)試設(shè)備和測(cè)量器具。測(cè)試設(shè)備由沖擊錘、沖擊儀基座、夾持裝置3部分組成。如圖4所示，通常采用質(zhì)量為(20±0.2)kg的沖擊錘。由硬度至少60HRC的鋼材制成。錘形狀為楔形，其矩形面長(zhǎng)至少60 mm、高至少40 mm，兩矩形面相交成90°±1°，相交處頂端應(yīng)成半徑(3±0.1)mm的圓角。測(cè)試時(shí)，頂端應(yīng)與夾持裝置的底面平行，偏差在±2°范圍內(nèi)。

圖4　沖擊錘

沖擊儀基座應(yīng)堅(jiān)實(shí)，避免彈性結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量至少為600 kg并應(yīng)固定一個(gè)尺寸至少400 mm×400 mm×40 mm的金屬塊。沖擊儀有機(jī)械裝置在第一次沖擊后抓住沖擊錘，使試樣只遭受二次沖擊。

夾持裝置，由厚度至少19 mm、面積150 mm×150 mm、硬度至少60HRC的鋼板和保護(hù)包頭固定結(jié)構(gòu)組成，測(cè)試時(shí)不應(yīng)限制保護(hù)包頭任何橫向變形。

圖5是一種適用的夾持裝置示例。保護(hù)包頭前端被一叉狀?yuàn)A具夾持住，并且可以依據(jù)保護(hù)包頭的尺寸調(diào)節(jié)叉狀?yuàn)A具的位置。保護(hù)包頭的后部被一個(gè)固定在滑軌上的圓角板托住，該圓角板壓在保護(hù)包頭后端的卷邊上，并朝叉狀?yuàn)A具方向施加100～200 N的力?；売蓮椈芍危?dāng)保護(hù)包頭受到錘沖擊時(shí)，滑軌能壓縮彈簧同時(shí)沿軌道向后移動(dòng)。更換保護(hù)包頭時(shí)，通過(guò)放松夾持柄，縮回圓角板，移出保護(hù)包頭。

1-叉狀?yuàn)A具；2-保護(hù)包頭；3-圓角板；

測(cè)量器具主要包括測(cè)量圓柱體、千分表。測(cè)量圓柱體材質(zhì)為雕塑粘土，直徑(25±2) mm。用于不大于5號(hào)的保護(hù)包頭時(shí)，高度為(28±2) mm；用于大于5號(hào)的保護(hù)包頭時(shí)，高度為(30±2) mm。千分表配有半徑(3.0±0.2) mm的半球形測(cè)足和半徑(15±2) mm的半球形砧座，施力不超過(guò)250 mN。

2.3測(cè)試

每個(gè)包頭號(hào)取一副保護(hù)包頭。要強(qiáng)調(diào)的是足趾保護(hù)鞋確定測(cè)試軸線與保護(hù)包頭測(cè)試軸線確定完全不一樣。足趾保護(hù)鞋測(cè)試軸線確定詳見(jiàn)GB/T 20991—2007中5.4.2。保護(hù)包頭按上文1.2節(jié)的規(guī)定確定測(cè)試軸線。

確定好測(cè)試軸線后，將試樣固定在夾持裝置內(nèi)，使沖擊錘能沖擊到試樣的整條測(cè)試軸線。將測(cè)量圓柱體置于試樣后部下方，其直徑的2/3在試樣內(nèi)，1/3伸出后邊緣外。圓柱體中心在測(cè)試軸上(見(jiàn)圖6)。測(cè)試環(huán)境溫度應(yīng)保持在18 ℃至25 ℃之間。

使沖擊錘從相應(yīng)高度落至測(cè)試軸線上。通常采用20 kg的沖擊錘。沖擊高度：防護(hù)型為0.5 m，安全型通常為1 m。沖擊完后，取出測(cè)量圓柱體，用千分表測(cè)量圓柱體受壓后的最低高度，精確到0.5 mm，該值即為沖擊的最小間距。

任一只達(dá)不到要求，整個(gè)批次抗沖擊性為不合格。

1-圓柱體；2-測(cè)試軸線

3耐壓力性

3.1主要技術(shù)要求

對(duì)用于防護(hù)鞋的保護(hù)包頭應(yīng)能承受(10±0.1)kN的壓力，對(duì)用于安全鞋的保護(hù)包頭應(yīng)能承受(15±0.1)kN的壓力。保護(hù)包頭耐壓力的最小間距見(jiàn)表2。

3.2檢測(cè)裝置技術(shù)參數(shù)

檢測(cè)裝置包括測(cè)試設(shè)備和測(cè)量器具。測(cè)試設(shè)備主要包括壓力測(cè)試機(jī)(見(jiàn)圖7)。壓力測(cè)試機(jī)能保證壓板移動(dòng)的速度(5±2)mm/min，壓板間能給試樣施加達(dá)到20 kN的力，誤差±1%。兩壓板應(yīng)覆蓋直徑至少150 mm的區(qū)域，硬度至少60HRC，且在施力期間應(yīng)保持平行。測(cè)量時(shí)應(yīng)避免偏心力的影響。

1-上壓板；2-保護(hù)包頭；3-圓柱體；4-下壓板

測(cè)量器具主要包括測(cè)量圓柱體、千分表。測(cè)量圓柱體材質(zhì)為雕塑粘土，直徑(25±2)mm。用于不大于5號(hào)的保護(hù)包頭時(shí)，高度為(28±2)mm；用于大于5號(hào)的保護(hù)包頭時(shí)，高度為(30±2)mm。千分表配有半徑(3.0±0.2)mm的半球形測(cè)足和半徑(15±2)mm的半球形砧座，施力不超過(guò)250 mN。

3.3測(cè)試

樣品準(zhǔn)備每個(gè)包頭號(hào)一雙。用保護(hù)包頭作為試樣，按上文1.2節(jié)的規(guī)定確定測(cè)試軸線。

確定好測(cè)試軸線后，將試樣放在壓力測(cè)試機(jī)的壓板之間，測(cè)量圓柱體置于試樣后部下方，其直徑的2/3在試樣內(nèi)，1/3伸出后邊緣外。圓柱體中心應(yīng)在測(cè)試軸上。壓力測(cè)試機(jī)以(5±2)mm/min速度驅(qū)動(dòng)壓板移動(dòng)，壓板給試樣施加達(dá)到規(guī)定的力，10 kN或15 kN。

卸去力，取出測(cè)量圓柱體，用千分表測(cè)量圓柱體受壓后的最低高度，精確到0.5 mm，該值即為該壓力時(shí)的最小間距。測(cè)試環(huán)境的溫度應(yīng)保持在18 ℃至25 ℃之間。

任一只達(dá)不到要求，整個(gè)批次耐壓力性為不合格。

4金屬保護(hù)包頭耐腐蝕性

4.1主要技術(shù)要求

保護(hù)包頭試樣測(cè)試前和測(cè)試后，其腐蝕區(qū)域應(yīng)不超過(guò)3處，且任一腐蝕區(qū)域任何方向的測(cè)量長(zhǎng)度應(yīng)不大于2 mm。

要注意的是，在鞋類標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)一只保護(hù)包頭耐腐蝕的要求是不得出現(xiàn)超過(guò)5處被腐蝕,且每處面積不應(yīng)超過(guò)2.5 mm2。由于對(duì)腐蝕的大小描述不一樣，判斷時(shí)應(yīng)注意。

4.2測(cè)量器具參數(shù)

主要測(cè)試器具為 尺寸至少100 mm×160 mm的容器盤一個(gè)，能覆蓋容器盤的玻璃板一塊。

4.3測(cè)試

樣品不得少于3只，盡可能選用不同號(hào)保護(hù)包頭。

初始檢查目測(cè)檢查保護(hù)包頭內(nèi)外部是否有腐蝕痕跡，及涂層破壞處是否有腐蝕。測(cè)量每個(gè)腐蝕區(qū)域的最長(zhǎng)距離并記錄腐蝕區(qū)域的數(shù)量。 清除表面存在的油脂、硅酮、蠟或類似物質(zhì)。

制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氯化鈉水溶液至少300 mL作為測(cè)試溶液，將其倒入容器盤內(nèi)，盤口用玻璃板覆蓋并留出一個(gè)小口。盤內(nèi)溶液高度應(yīng)不小于15 mm，液面距玻璃板高度應(yīng)不大于10 mm。將2張至少寬100 mm、長(zhǎng)150 mm的白色濾紙的一端浸入測(cè)試溶液，使濾紙被溶液濕透，其另一端放在玻璃板上。將保護(hù)包頭放在一張濾紙的未浸泡端上，使整個(gè)卷邊和濕濾紙接觸，同時(shí)，另一張濾紙覆蓋在保護(hù)包頭上，使保護(hù)包頭前端和上表面充分與濾紙接觸(見(jiàn)圖8)。測(cè)試期間應(yīng)確保濾紙一直被溶液濕透。

1-氯化鈉水溶液；2-濾紙；3-確定測(cè)試軸線；4-玻璃板

48 h后，移開(kāi)濾紙，檢查保護(hù)包頭是否有腐蝕痕跡。測(cè)量每個(gè)腐蝕區(qū)域的最長(zhǎng)距離并記錄腐蝕區(qū)域的數(shù)量。

5非金屬保護(hù)包頭抗老化及環(huán)境影響的穩(wěn)定性

5.1主要技術(shù)要求

樣品經(jīng)高溫、低溫、酸、堿和油5種處理后進(jìn)行抗沖擊性測(cè)試，并符合表2 保護(hù)包頭和足趾保護(hù)鞋抗沖擊的最小間距要求中保護(hù)包頭最小間距。

5.2檢測(cè)裝置技術(shù)參數(shù)

主要包括測(cè)試設(shè)備和處理設(shè)備。測(cè)試設(shè)備技術(shù)參數(shù)見(jiàn)上文2.2節(jié)。處理設(shè)備技術(shù)參數(shù)：溫控箱或烘箱，配有強(qiáng)制空氣循環(huán)系統(tǒng)，溫度可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍-20～60 ℃。

5.3測(cè)試

每項(xiàng)處理不少于2只保護(hù)包頭。樣品處理要求及步驟如下表3所示。

表3　抗老化及環(huán)境影響的測(cè)試處理要求和步驟

處理好后的樣品再進(jìn)行抗沖擊性測(cè)試。測(cè)試方法見(jiàn)上文2.3節(jié)的步驟。高溫和低溫處理后試樣，在150 s內(nèi)進(jìn)行抗沖擊性測(cè)試。

任一只達(dá)不到要求，整個(gè)批次抗老化及環(huán)境影響的穩(wěn)定性為不合格。

綜上所述，正確掌握保護(hù)包頭測(cè)試方法和技術(shù)要求，才能有效控制保證保護(hù)包頭的質(zhì)量，保護(hù)包頭的質(zhì)量很大程度上決定足趾保護(hù)鞋防護(hù)性能。保護(hù)包頭和足趾保護(hù)鞋的測(cè)試方法和技術(shù)參數(shù)是不同的，因此無(wú)論是生產(chǎn)還是使用企業(yè)應(yīng)正確按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測(cè)試和判定。

作者簡(jiǎn)介蔡夏林，男，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事勞動(dòng)防護(hù)用品標(biāo)準(zhǔn)的編制及勞保用品的檢驗(yàn)工作。

(收稿日期：2015-05-30)

Technical Requirements and Testing Methods for Toecaps

CAI Xialin

(TheNationalQualitySupervisionandInspectionCenterofSafetyAppliances(Wuhan)Wuhan430081)

AbstractThis paper systematically describes the technical requirements, main technical parameters of test equipment and testing methods, as well as the instructions when toecaps and footwears are inconsistent with the same kind of technical requirements, which can provide guidances for product quality improvement and product use.

Key Wordsimpact resistancecompression resistancecorrosion resistancechemical and thermal aging