CN107744206A - 电力安全帽结构及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力安全帽结构及制备方法，结构包括安全帽本体，本体包括树脂壳体，所述树脂壳体内填充有泡沫铝中间芯体，所述树脂壳体的帽体边沿处设置有多个安全帽连接孔；树脂壳体内侧设置有内衬，内衬边缘设置有内衬连接孔；内衬与泡沫铝中间芯体利用连接扣通过安全帽连接孔、内衬连接孔依次连接固定。本发明采用泡沫铝中间芯体和树脂复合的设计工艺，既轻质高强，又具有优异的抗冲击减震性能，将在更大程度上保障现场作业人员的生命安全。

Description

电力安全帽结构及制备方法
技术领域
本发明涉及一种电力安全帽结构及制备方法。
背景技术
安全帽是用来保护头顶而戴的钢制或类似原料制的浅圆顶帽子，防止冲击物伤害头部的防护用品。当作业人员头部受到坠落物的冲击时，一顶合格的安全帽可通过帽壳、帽衬在瞬间先将冲击力分解到头盖骨的整个面积上，然后利用各部位缓冲结构的弹性变形、塑性变形和允许的结构破坏将大部分冲击力吸收，使最后作用到人员头部的冲击力降低到4900N以下，从而起到对作业人员的头部保护作用。
目前，国内用于制造安全帽壳的材料主要有ABS(由丙烯腈、J-烯和丙乙烯三种成分结合而成)、PP(聚丙烯)、PE(高密度聚乙烯)以及玻璃钢等。其中ABS、PP、PE等塑料安全帽的有效期限是两年半，玻璃钢(包括维纶钢)安全帽的有效期一般不超过三年半。
相比其他材质的安全帽，玻璃钢安全帽一般具有强度高、电性能好、耐腐蚀性能好等的显著优点，但也存在弹性模量低易变形、长期耐温性差、层间剪切强度低和容易老化的缺点。在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降甚至会有危及作业人员生命安全的现象发生。
因此，如果能够寻找一种轻质高强、耐热性能优良、耐腐蚀、抗老化、抗冲击性能优异的新型材料用于制作安全帽帽壳材料，将可延长安全帽的使用寿命，并在更大程度上保障现场作业人员的生命安全。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种电力安全帽结构及制备方法，本发明可延长安全帽的使用寿命，并在更大程度上保障现场作业人员的生命安全。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电力安全帽结构，包括安全帽本体，所述本体包括树脂壳体，所述树脂壳体内填充有泡沫铝中间芯体，所述树脂壳体的帽体边沿处设置有多个安全帽连接孔；
所述树脂壳体内侧设置有内衬，内衬边缘设置有内衬连接孔；
所述内衬与泡沫铝中间芯体利用连接扣通过安全帽连接孔、内衬连接孔依次连接固定。
进一步的，所述安全帽设置有松紧卡扣，以调整佩戴松紧度。
进一步的，所述连接扣为中间具有一凹槽的栓体结构，以卡合树脂壳体的内外两侧，固定内衬。
进一步的，所述安全帽连接孔沿安全帽帽体圆周均匀分布。
进一步的，泡沫铝中间芯体部分选用金属或绝缘材料代替。
上述电力安全帽结构的制备方法，采用机械加工方式对泡沫铝中间芯体进行型体加工，获得泡沫铝安全帽壳体后再对其进行钻孔处理，将泡沫铝中间芯体作为基础模，将树脂壳体通过涂刷和真空吸附的方式附着在泡沫铝中间芯体的内外表面，形成一体。
优选的，树脂壳体采用树脂型材料，EPDM+PPS66，按一定比例进行混合。比例范围是2:1-1:2。
优选的，树脂壳体采用聚四氟乙烯和硅酮橡胶混合制备而成，比例范围为5:1-1:5。固化后具有韧性好，强度高的特性。
优选地，所述树脂壳体采用玻璃钢和192树脂混合制备而成，比例范围为5:1-1:5。其具有硬度高、耐磨、透明度高的特性。
进一步的，利用至少3块50-70mm泡沫铝板材进行粘接复合，将粘接复合后的块状包体作为泡沫铝中间芯体基体进行加工，构建对安全帽的外形传输到数控铣床对泡沫铝安全帽进行加工，先对安全帽的内腔进行铣削，再对外形进行加工。
进一步的，加工过程中控制安全帽整体壁厚小于等于5mm。
进一步的，利用高温真空吸附法对泡沫铝安全帽表面进行加工，泡沫铝中间芯体表面进行干燥处理，将调配好的复合材料进行热熔处理，使其具有一定的流动性之后均匀的涂覆在泡沫铝中间芯体表面，同时进行真空吸附，保证树脂与泡沫铝的贴合面积，待冷却固化后进行原体抛光打磨，使涂层厚度保持一致。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用泡沫铝中间芯体和树脂复合的设计工艺，既轻质高强，又具有优异的抗冲击减震性能，将在更大程度上保障现场作业人员的生命安全；
本发明采用泡沫铝中间芯体和树脂复合的设计工艺，泡沫铝的高熔点使其具有不燃、隔热、耐热性能良好等特性；
本发明采用泡沫铝中间芯体和树脂复合的设计工艺，具有耐腐蚀、使用周期长、可回收利用、绿色环保等优异性能；
本发明采用泡沫铝中间芯体和树脂复合的设计工艺，绝缘性能优异；
本发明选用的结构原材料成本低廉，制备工艺简单，适合在电力生产领域大规模推广。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明安全帽截面示意图；
图2是本发明的安全帽整体结构示意图；
图3是本发明的安全帽内衬示意图；
图4是本发明的安全帽连接扣示意图；
其中，1、树脂壳体，2、泡沫铝中间芯体，3、安全帽连接孔，4、安全帽内衬，5、内衬连接孔，6、安全帽松紧卡扣，7、连接扣。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在有效期短、弹性模量低易变形、长期耐温性差、层间剪切强度低和容易老化的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种新型轻质高强抗老化电力安全帽设计方法。
如图1和图2所示。首先采用机械加工方式对泡沫铝中间芯体2进行型体加工，加工获得泡沫铝安全帽壳体后再对其进行钻孔处理。所述泡沫铝中间芯体2作为基础模，将树脂壳体1通过涂刷和真空吸附的方式附着在所述泡沫铝中间芯体2内外表面。
树脂壳体采用树脂型材料进行制作，本发明采用的材质为EPDM+PPS66，按一定比例进行混合。EPDM+PPS66是由橡胶和高性能热塑性树脂混合而成，硬度高，粘接能力强，同时还具备一定的韧性。
树脂壳体采用聚四氟乙烯+硅酮橡胶混合进行制作，固化后具有韧性好，强度高的特性。树脂壳体采用玻璃钢+192树脂混合进行制作，其具有硬度高、耐磨、透明度高的特性。
如图3、图4所示，安全帽内衬4与泡沫铝中间芯体2利用连接扣7通过安全帽连接孔3、内衬连接孔5依次连接固定，佩戴时可通过安全帽松紧卡扣6来调节佩戴松紧度。
作为另一种实施方式，泡沫铝中间芯体部分可选用其他密度小、强度高、抗冲击减震性能优异的金属或绝缘材料代替。树脂部分可选用其他具有一定电绝缘、阻燃、耐高低温的材料代替。
选用安全帽材料主要为泡沫铝和树脂复合。
安全帽内衬与泡沫铝中间芯体利用连接扣通过安全帽连接孔、内衬连接孔依次连接固定。
本发明所用树脂壳体采用树脂型材料进行制作，硬度高，粘接能力强，同时还具备一定的韧性。包括但不限于按一定比例混合的EPDM+PPS66、聚四氟乙烯+硅酮橡胶、玻璃钢+192树脂等材料。
本发明中泡沫铝中间芯体采用数控铣床进行加工，尺寸精度高。
本发明中泡沫铝中间芯体和树脂复合采用涂刷与真空吸附相结合的制备工艺，提高了粘接面积及粘接强度。
为体现本发明的安全帽的优异性能，分别对泡沫铝芯体安全帽和普通ABS安全帽进行性能测试，并记录该过程中所测的连续值及最高值。利用落锤剂型自由落体运动打击安全帽，采集安全帽的受力。
依照GB/T 2812-2006中规定的冲击性能检测方法，进行测试数据采集。
测试装置基础参数：落锤5kg；落锤自由落体高度1m；传感器量程20000N，精度±0.02％(FS)；数据处理软件系统，进行数据实时记录与受力曲线显示。根据GB/T 2811-2007中规定的安全帽基本技术性能指标，需达到以下标准可判定为合格：
1)冲击吸收性能
按照GB/T 2811-2007中4.3规定的方法，经高温、低温、浸水、紫外线照射预处理后做冲击测试，传递到头模上的力不超过4900N，帽壳不得有碎片脱落。
2)耐穿刺性能
按照GB/T 2812-2006中规定的方法，经高温、低温、浸水、紫外线照射预处理后做穿刺测试，钢锥不得接触头模表面，帽壳不得有碎片脱落。
3)电绝缘性
按照GB/T 2812-2006中规定的方法进行测试，泄露电流不得超过1.2mA，且不能有击穿现象。
分别取9顶泡沫铝芯体安全帽和普通ABS安全帽进行编号，根据样品编号进行分组测试。
泡沫铝芯体安全帽：P1、P2...P9；
普通ABS安全帽：A1、A2...A9。
分别对泡沫铝芯体安全帽P1～P4和普通ABS安全帽A1～A4进行冲击吸收性能测试，记录冲击过程冲击点变化和实时数据，绘制其受力曲线，并将显示的最高值记录到下表1。
表1抗冲击性能数据对比
序号 测试条件 试样编号 冲击力Max(N) 试样编号 冲击力Max(N)
1 高温50℃ P1 2549 A1 3335
2 低温-10℃ P2 3037 A2 3860
3 浸水20℃ P3 2725 A3 2926
4 紫外线照射 P4 3796 A4 4667
2)分别对泡沫铝芯体安全帽P5～P8和普通ABS安全帽A5～A8进行耐穿刺性能测试，试验数据见下表2。
表2耐穿刺性能数据对比
3)分别对泡沫铝芯体安全帽P9和普通ABS安全帽A9进行电绝缘性能测试，试验数据见下表3。
表3电绝缘性能数据对比
由表1中数据可以看出泡沫铝芯体安全帽的各项性能都优于普通ABS安全帽，尤其是在高低温环境下，泡沫铝芯体安全帽的缓冲吸能效果更加明显。当安全帽受重物冲击时，泡沫铝芯体安全帽传递到头模的力更小，受力曲线更平缓，起到了一个很好的吸能减震效果，避免冲击时的瞬时力对人体头部及颈部的损害，使得安全系数得到很大提升。
表2和表3体现了安全帽的安全性能及绝缘性能，避免了受冲击时安全帽破碎产生的碎片对人体造成损伤。通过表3中数据还可看出，当方法3测试安全帽电绝缘性能时，泡沫铝要优于普通ABS。结合方法2和方法3的测试结果分析表明，在电绝缘性能方面泡沫铝芯体安全帽结构优于普通ABS安全帽的结构，使得安全帽在防静电性能方面得到提升，提高了人体佩戴安全帽时的安全系数。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电力安全帽结构，包括安全帽本体，其特征是：所述本体包括树脂壳体，所述树脂壳体内填充有泡沫铝中间芯体，所述树脂壳体的帽体边沿处设置有多个安全帽连接孔；
所述树脂壳体内侧设置有内衬，内衬边缘设置有内衬连接孔；
所述内衬与泡沫铝中间芯体利用连接扣通过安全帽连接孔、内衬连接孔依次连接固定。
2.如权利要求1所述一种电力安全帽结构，其特征是：所述安全帽设置有松紧卡扣，以调整佩戴松紧度。
3.如权利要求1所述一种电力安全帽结构，其特征是：所述连接扣为中间具有一凹槽的栓体结构，以卡合树脂壳体的内外两侧，固定内衬。
4.如权利要求1所述一种电力安全帽结构，其特征是：所述安全帽连接孔沿安全帽帽体圆周均匀分布。
5.如权利要求1所述一种电力安全帽结构，其特征是：泡沫铝中间芯体部分选用金属或绝缘材料代替。
6.如权利要求1-5中任一所述的电力安全帽结构的制备方法，其特征是：采用机械加工方式对泡沫铝中间芯体进行型体加工，获得泡沫铝安全帽壳体后再对其进行钻孔处理，将泡沫铝中间芯体作为基础模，将树脂壳体通过涂刷和真空吸附的方式附着在泡沫铝中间芯体的内外表面，形成一体。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征是：树脂壳体采用树脂型材料，EPDM+PPS66，按一定比例进行混合。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征是：利用至少3块50-70mm泡沫铝板材进行粘接复合，将粘接复合后的块状包体作为泡沫铝安全帽基体进行加工，构建对安全帽的外形传输到数控铣床对泡沫铝安全帽进行加工，先对安全帽的内腔进行铣削，再对外形进行加工。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征是：加工过程中控制安全帽整体壁厚小于等于5mm。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征是：利用高温真空吸附法对泡沫铝安全帽表面进行加工，泡沫铝中间芯体表面进行干燥处理，将调配好的复合材料进行热熔处理，使其具有一定的流动性之后均匀的涂覆在泡沫铝中间芯体表面，同时进行真空吸附，保证树脂与泡沫铝的贴合面积，待冷却固化后进行原体抛光打磨，使涂层厚度保持一致。
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