Nghiên cứu chế tạo và đưa vào sử dụng thiết bị thử độ bền va đập của giầy an toàn
-
ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo thống kê, báo cáo của Thanh tra Nhà nước về An toàn và Vệ sinh Lao động, trong những năm gần đây tai nạn lao động có chiều hướng gia tăng( hàng năm số vụ tai nạn lao động tăng gần 8%). Cụ thể, mỗi năm trung bình xảy ra 4.245 vụ tai nạn lao động, làm chết 480 người, làm bị thương 4415 người[5]. Tai nạn lao động xảy ra nhiều ở các ngành khai thác khoáng sản, chế tạo máy, xây lắp điện, xây dựng…Trong các tai nạn trên, vật rơi, đè là một trong những yếu tố gây ra tai nạn lao động làm chết người hoặc gây chấn thương cho người lao động. Ở Việt Nam chưa có thống kê cụ thể nào chỉ rõ tỷ lệ bị chấn thương chân do vật rơi, đè…, song trong một nghiên cứu của Liên minh Châu Âu (DG Project 7262-01-284-05-1995) chỉ rõ trong 26.078 trường hợp bị tai nạn lao động thì có 8,6% trường hợp bị chấn thương chân[10]. Như vậy chấn thương chân trong sản xuất không phải nhỏ.
Để phòng chống chấn thương chân, ở các nước phát triển (Các nước thuộc Liên minh Châu Âu, Nga, Nhật, Hàn Quốc…), người ta sản xuất và trang cấp cho người lao động nhiều loại giầy an toàn bảo đảm chất lượng. Ngoài ra họ cũng nghiên cứu soạn thảo các tiêu chuẩn về chất lượng sản phẩm và phương pháp thử: ISO 20344:2004[7], ISO 20345:2004[8], ΓOCT 12.4.164-85[11], JIST 8101: 1997[9]: …, xây dựng hệ thống thiết bị thử nghiệm, trong đó có thiết bị thử nghiệm chỉ tiêu quan trọng nhất(độ bền va đập) để kiểm soát chất lượng của giầy an toàn.
Ở Việt Nam, từ những năm 90 của thế kỷ trước, Viện nghiên cứu Da Giầy và một vài cơ sở sản xuất nhỏ cũng đã sản xuất giầy an toàn để cung cấp cho thị trường, song chất lượng còn rất thấp so với tiêu chuẩn. Ngoài ra, năm 2002-2003, Trung tâm Tiêu chuẩn Chất lượng chủ trì chuyển dịch chấp nhận các tiêu chuẩn Quốc tế(ISO) để xây dựng được 8 tiêu chuẩn về giầy an toàn: TCVN 7204-1,2,3,4 : 2002 và TCVN 7204-5,6,7,8 : 2003. Đến năm 2006, các tiêu chuẩn trên được chỉnh sửa và xây dựng lại thành 4 tiêu chuẩn: TCVN 7651:2006[1], TCVN 7652:2006[2], TCVN 7653:2006[3] TCVN 7654:2006[4]. Mặc dù đã có tiêu chuẩn, nhưng chúng ta vẫn chưa có hệ thống thiết bị thử nghiệm chất lượng theo tiêu chuẩn, đặc biệt chưa có thiết bị thử độ bền va đập của giầy an toàn. Hiện ở đại đa số các doanh nghiệp sản xuất giầy, mới chỉ có các thiết bị thử nghiệm vật liệu làm đế và làm mũ giầy. Đối với giầy hoàn chỉnh, chỉ một số ít doanh nghiệp liên doanh hoặc có 100% vốn nước ngoài sản xuất giầy sinh hoạt mới có thiết bị thử nghiệm.
Trong bối cảnh Việt Nam đã là thành viên của Tổ chức Thương mại Quốc tế(WTO), để tránh những tranh chấp trong thương mại và bảo vệ quyền lợi của người tiêu dùng(người lao động), thì việc xây dựng hệ thống thiết bị thử nghiệm chất lượng giầy an toàn, trong đó ưu tiên xây dựng thiết bị thử độ bền va đập là rất cần thiết. Đây là nội dung nghiên cứu chủ yếu của đề tài cấp cơ sở mã số 207/03/VBH do Phòng Phương tiện Bảo vệ, Viện nghiên cứu KHKT Bảo hộ Lao động chủ trì thực hiện trong giai đoạn 2007-2008.
- MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu:
Thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng thiết bị thử độ bền va đập của giầy an toàn
Nội dung:
– Hồi cứu tài liệu, tiêu chuẩn về yêu cầu kỹ thuật của giầy an toàn và thiết bị thử độ bền va đập
– Đề xuất nguyên lý, kết cấu và yêu cầu kỹ thuật của thiết bị
– Thiết kế, chế tạo thiết bị
– Lắp đặt và chạy thử
– Thử nghiệm một số mẫu giầy an toàn để kiểm tra độ ổn định và chính xác của thiết bị.
Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng
– Hồi cứu
– Xin ý kiến chuyên gia
– Thiết kế, chế tạo
– Thử nghiệm mẫu
- NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Hiểu biết chung về giầy an toàn
Khái niệm về giầy an toàn
Theo tiêu chuẩn của Việt Nam và Quốc tế TCVN7652:2006 (ISO20345:2004)[1], TCVN 7653:2006(ISO 20346:2004)[2] và TCVN 7654(ISO 20347: 2004)[3], loại giầy an toàn được nêu trong tiêu chuẩn của một số nước[6,9,11,12] được chia thành 3 loại với các tên gọi khác nhau:
+ Giầy an toàn(Safety Shoes): Là giầy có pho mũi chống được va đập khi thử với mức năng lượng ít nhất bằng 200J và chống được nén ép khi thử với lực nén ít nhất là 15kN.
+ Giầy bảo vệ(Protective Shoes): Là giầy có pho mũi chống được va đập khi thử với mức năng lượng it nhất bằng 100J và chống được nén ép khi thử với lực nén ít nhất là 10kN.
+ Giầy lao động chuyên dụng(Occupational protective Shoes): Là giầy có các đặc tính bảo vệ chống bị chấn thương khi xảy ra tai nạn.
Như vậy giầy an toàn có thể có tên gọi, ký hiệu khác nhau, song về bản chất giầy an toàn là loại giầy có công dụng chủ yếu để chống tác động cơ học: va đập với các mức năng lượng khác nhau(lớn nhất là 200J), ép nén với lực ép cao nhất là 15kN(TCVN 7652:2006, ISO 20345:2004) và trơn trượt (AS/NZS 2210-2:1994)[6] . Ngoài công dụng chủ yếu chống tác động cơ học, giầy an toàn có thể còn có thêm công dụng khác(tùy theo tiêu chuẩn) nhằm đáp ứng yêu cầu bảo vệ tổng hợp đối với người lao động trong môi trường sản xuất: chống đâm thủng, chống nóng, chống lạnh, chống điện… Trong đề tài này, đối tượng đề cập là giầy an toàn với khái niệm, yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử cụ thể được nêu trong tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế [1,2,3,4].
Kết cấu và vật liệu
– Kết cấu(Construction): Kết cấu chung của một đôi giầy an toàn gồm 3 phần chính:
+ Mũ giầy(Upper)
+ Đế giầy(Outsole)
+ Chi tiết bảo đảm khả năng chống va đập(Pho mũi, tiếng Anh: Toecap)
– Vật liệu(Material)
+ Mũ giầy thường làm bằng các loại da, hoặc tổ hợp của da với vật liệu khác
+ Đế giầy thường làm bằng cao su, chất dẻo hoặc tổ hợp giữa hai loại vật liệu trên.
+ Pho mũi thường làm bằng thép.
Yêu cầu kỹ thuật
Yêu cầu kỹ thuật của giầy an toàn gồm 2 loại: Yêu cầu cơ bản và yêu cầu bổ sung.
– Yêu cầu cơ bản gồm 9 chỉ tiêu và mức chất lượng. Trong đó có 5 chỉ tiêu quan trọng, cần phải có các thiết bị chuyên dùng để thử nghiệm:
+ Độ bền mối gép mũ giầy/đế ngoài(Upper/outsole bond strength): ≥ 4,0 N/mm, ≥ 3,0 N/mm nếu đế bị xé rách
+ Độ bền va đập(Impact resistance): Khe hở dưới pho mũi ≥ 12,5-15,0mm tùy thuộc cỡ giầy , khi chịu va đập ≥ 200J±4J hoặc 100J±2J , và không có bất kỳ vết nứt nào.
+ Độ bền nén(Compession resistance): Khe hở dưới pho mũi ≥ 12,5-15,0mm tùy thuộc cỡ giầy, khi chịu nén 15kN±0,1kN hoặc 10kN±0,1kN
+ Độ kín(Leakproofness): Không có hiện tượng rò khí khi chịu nén khí với P:(10±1)kPa
+ Độ bền ăn mòn của pho mũi(Corrosion resistance of metallic toecaps): Không có nhiều hơn 5 chỗ bị ăn mòn khi ngâm trong nước muối 1%, thời gian 7 ngày. Nếu bị ăn mòn thì không chỗ nào có diện tích lớn hơn 2,5mm2
Tình hình nghiên cứu chế tạo thiết bị thử độ bền va đập của giầy an toàn
Nhiều nước tiên tiến trên thế giới: Anh, Nhật, Hàn Quốc…đều thiết kế chế tạo để sử dụng thiết bị thử độ bền va đập của giầy an toàn. Thiết bị này có nguyên lý hoạt động, kết cấu và yêu cầu kỹ thuật cơ bản đều giống với tiêu chuẩn Việt Nam va Quốc tế[1,7].
Nguyên lý: Tạo ra năng lượng va đập nhờ vật rơi tự do tác động vào mũi giầy làm thay đổi chiều cao của khoảng trống trong mũi.
Kết cấu và yêu cầu kỹ thuật chính:
Thiết bị thử độ bền va đập của mũi giầy gồm các bộ phận chính dưới đây:
– Thân thiết bị
– Bộ phận tạo, truyền và khống chế lực va đập
– Vật va đập: Bằng thép, hình con nêm có khối lượng(m): 20±0,2kg, chiều dài lưỡi nêm(l): ≥ 60mm, góc ở đỉnh: 900 ± 1, R chỏm:(3±0,1)mm
– Dụng cụ kẹp mẫu thử: Tấm thép 150x150x19 mm, độ cứng: 60 HRC, chạc giữ mẫu, vít
– Chân thiết bị có khối lượng: ≥ 600 kg, tấm lót kim loại có kích thước: 400x400x40mm
– Dụng cụ xác định biến đổi chiều cao khoảng không dưới mũi giầy khi chịu va đập. Trụ đất sét có Ø:(25±2)mm, h: (20-25)±2mm, thước đo chính xác tới 0,1mm.
Thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng thiết bị thử độ bền va đập của giầy an toàn
Đề xuất yêu cầu của thiết bị
Về cơ bản việc đề xuất yêu cầu kỹ thuật của thiết bị được dựa trên các quy định có trong tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc tế: TCVN 7651:2006(ISO 20344:2004) [1].
Tuy nhiên đối với một số chi tiết, bộ phận của thiết bị, yêu cầu kỹ thuật cũng được chỉnh sửa, bổ sung và cụ thể hóa theo hướng phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật hiện có, thuận lợi trong sử dụng nhưng vẫn bảo đảm tính năng kỹ thuật của thiết bị. Dưới đây là một vài ví dụ điển hình:
– Móng của thiết bị: Làm bằng bê tông mác 300, có khối lượng 800-1000kg, chịu nén > 81T, chịu nén thủng > 124T.
– Cơ cấu trượt, nâng hạ vật rơi: Dùng bạc trượt
– Cơ cấu giữ vật va đập không cho va đập liên tiếp sau lần va đập đầu tiên: Nguyên lý hoạt động và kết cấu của cơ cấu này lần đầu tiên đã được đề xuất và sử dụng để thiết kế, chế tạo khác với một số thiết bị thử va đập giầy an toàn hiện có của nước ngoài. Thực tế cho thấy cơ cấu này hoạt động tốt(xem thêm phần 3.4).
Thiết kế, gia công chế tạo và lắp đặt thiết bị
Dựa vào yêu cầu kỹ thuật đề ra, thiết bị thử nghiệm độ bền va đập của giầy an toàn đã được thiết kế chi tiết. Việc thiết kế được thực hiện theo 2 bước :
– Bước 1 : Thiết kế sơ bộ
– Bước 2 : Thiết kế hoàn chỉnh trên cơ sở tiếp thu ý kiến góp ý của các chuyên gia
Trên cơ sở thiết kế chi tiết, thiết bị thử độ bền va đập đã được gia công, chế tạo và lắp đặt hoàn chỉnh tại Phòng thử nghiệm chất lượng phương tiện bảo vệ cá nhân, Viện Nghiên cứu KHKT Bảo hộ Lao động(xem ảnh 1).
Thử nghiệm độ bền va đập một số mẫu giầy an toàn của Hàn Quốc để kiểm tra độ tin cậy của thiết bị
Mẫu thử :
Giầy an toàn của Công ty Young Poong, Hàn Quốc với các đặc điểm :
– Model : YPI-602N đã được Trung tâm Thử nghiệm và Chứng nhận Chất lượng thuộc Cơ quan An toàn và Vệ sinh Lao động Hàn Quốc chứng nhận hợp chuẩn.
– Vật liệu : Da bò(mũ giầy), hỗn hợp cao su và polyurethane(đế giầy), có lót pho mũi chống va đập và lót đế chống đâm thủng.
– Hình dáng giầy và mẫu thử : Xem các ảnh : 2,3.
Quy trình thử nghiệm : Theo tiêu chuẩn Hàn Quốc[12] và tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc tế : TCVN 7651:2006(ISO 20344 :2004)[1]
Kết quả thử nghiệm
Bảng 1. Kết quả thử nghiệm và đánh giá độ bền va đập giầy an toàn của Công ty Young Poong-Hàn Quốc
|
Mẫu thử |
Tiêu chuẩn HQ (Năng lượng va đập :100 J) |
Kết quả thử và đánh giá của KOSHA, Hàn Quốc |
Kết quả thử và đánh giá của Viện BHLĐ (100J) |
|||||
|
Khe hở tối thiểu tại thời điểm VĐ (mm) |
Khe hở tối thiểu sau VĐ (mm) |
Khe hở tối thiểu tại thời điểm VĐ (mm) |
Khe hở tối thiểu sau VĐ (mm) |
Đánh giá |
Khe hở tối thiểu tại thời điểm VĐ (mm) |
Khe hở tối thiểu sau VĐ (mm) |
Đánh giá |
|
|
1. |
≥ 15 |
≥ 22 |
22 |
34 |
Hợp chuẩn |
23,0 |
31,0 |
Hợp chuẩn |
|
2. |
– |
– |
– |
– |
Hợp chuẩn |
23,5 |
31,5 |
Hợp chuẩn |
|
3. |
– |
– |
– |
– |
Hợp chuẩn |
24,1 |
32,8 |
Hợp chuẩn |
|
4. |
– |
– |
– |
– |
Hợp chuẩn |
23,5 |
32,0 |
Hợp chuẩn |
|
5. |
– |
– |
– |
– |
Hợp chuẩn |
23,2 |
31,5 |
Hợp chuẩn |
|
Xtb |
– |
– |
– |
– |
– |
23,46 |
– |
– |
|
S |
– |
– |
– |
– |
– |
± 0,4 |
– |
– |
|
Ttn |
– |
– |
7,98 |
– |
– |
|||
|
ε |
– |
– |
± 1,4 |
– |
||||
|
μ |
– |
– |
23,46±1,4 |
– |
– |
|||
|
σ |
– |
– |
13 % |
– |
– |
|||
Chú thích : Giải thích ký hiệu sử dụng trong bảng 12 :
– Xtb : Giá trị trung bình – ε : Biên giới tin cậy
– S : Sai số bình phương trung bình – μ : Giá trị thực
– Ttn : Chuẩn Student thực nghiệm – σ : Sai số hệ thống
NHẬN XÉT :
– 5 mẫu giầy an toàn(ký hiệu : H) của Công ty Young Poong-Hàn Quốc đem thử nghiệm là loại giầy đã được Trung tâm thử nghiệm và chứng nhận chất lượng thuộc Cơ quan An toàn và Vệ sinh Lao động Hàn Quốc thử nghiệm và cấp chứng chỉ ‘hợp chuẩn’.
– Qua kết quả thử độ bền va đập trên thiết bị của đề tài(xem bảng 1 và các ảnh 1,2,3) nhận thấy :
+ Khe hở của mũi giầy tại thời điểm chịu va đập ở 5 lần thử đều có giá trị hơn kém nhau không nhiều. Thử xét các giá trị đo được theo chuẩn Q(Q Dixon), thì thấy các giá trị này đều chấp nhận được(Q thực nghiệm : 0,45 – 0,54 nhỏ hơn Q lý thuyết : 0,64). Điều này chứng tỏ
thiết bị hoạt động ổn định, bảo đảm không có sai số thô.
+ Các giá trị đo được trên thiết bị của Viện Bảo hộ Lao động đều lớn hơn giá trị đo của Hàn Quốc(23,0-24,2 mm so với 22 mm), nhưng không nhiều, lớn nhất: 2,1mm(xấp xỉ 10%) và nhỏ nhất: 1,0 mm(4,5 %), và vì thế cả hai giá trị đo đều nằm trong khoảng cho phép của tiêu chuẩn Hàn Quốc(≥ 15 mm). Từ khuynh hướng trên giúp đi đến nhận định : Thiết bị của Viện BHLĐ hoạt động ổn định và có sai số hệ thống so với thiết bị của Hàn Quốc. Nếu dùng chuẩn Student(t) để tìm miền tin cậy của gía trị đo và sai số hệ thống của thiết bị, thì thấy miền tin cậy(ε) là : ± 1,4, giá thị thực : 23,46 ± 1,4 mm và sai số hệ thống là 13%(xem bảng 1).
+ Khe hở của mũi giầy sau khi chịu va đập ở 5 lần thử có giá trị nhỏ hơn giá trị đo của Hàn Quốc(31,0-32,8 mm so với 34 mm) nhưng không nhiều : Lớn nhất là 3 mm(9 %) và nhỏ nhất là 1,2 mm(4 %).
Sự sai khác trên có thể do nhiều nguyên nhân đưa lại: Sai khác về kết cấu và hoạt động của thiết bị thử va đập, độ chính xác của thiết bị đo chiều cao khe hở, chất lượng không đồng đều của sản phẩm và sự biến dạng khác nhau của vật liệu, nhất là đối với da mũ giầy ở điều kiện môi trường khác nhau…. Da mũ giầy với khả năng biến dạng đàn hồi thấp nên đã góp phần làm giảm năng lượng va đập, đồng thời cũng làm giảm biến dạng đàn hồi của phần mũi giầy. Điều này góp phần giải thích cho khuynh hướng các giá trị đo được tại thời điểm chịu va đập cao hơn và sau khi chịu va đập lại thấp hơn so với giá trị đo của Hàn Quốc.
Từ kết quả và phân tích ở trên cho phép nhận định rằng : Thiết bị thử độ bền va đập do Viện Nghiên cứu KHKT Bảo hộ Lao động hoạt động ổn định, có sai số hệ thống so với thiết bị tương tự của Hàn Quốc song không nhiều(13%) và vẫn bảo đảm cho kết quả thử nghiệm tin cậy được. Trên cơ sở khẳng định được độ ổn định và độ tin cậy của thiết bị, độ bền va đập của một số mẫu giày trong và ngoài nước đã được thử nghiệm và cũng cho kết quả phù hợp với những thông tin về chất lượng sản phẩm.
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trên cơ sở tham khảo các tài liệu chuyên môn trong và ngoài nước liên quan đến yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thử và thiết bị thử nghiệm các chỉ tiêu chất lượng của giầy, ý kiến chuyên gia Viện NC KHKT Bảo hộ lao động đã :
1/ Đề xuất được nguyên lý kết cấu, yêu cầu kỹ thuật để thiết kế thiết bị thử độ bền va đập của giầy an toàn. Đặc biệt đề xuất được nguyên lý hoạt động và kết cấu của cơ cấu chống va đập liên tiếp của vật va đập khác với các thiết bị tương tự của nước ngoài. Vì thế có thể xem đây là một sáng kiến của đề tài.
2/ Thiết kế hoàn chỉnh được thiết bị thử độ bền va đập.
3/ Gia công, chế tạo, lắp đặt hoàn chỉnh và đưa vào hoạt động thiết bị thử độ bền va đập tại Phòng thử nghiệm phương tiện bảo vệ cá nhân, Viện nghiên cứu KHKT Bảo hộ Lao động.
4/ Đã thử nghiệm đối chứng độ bền va đập một số mẫu giầy của Hàn Quốc để có cơ sở đánh giá mức độ hoạt động ổn định và độ tin cậy của thiết bị. Các số liệu đo được trên thiết bị của Viện Bảo hộ Lao động chênh lệch không nhiều(sai số 13%) so với kết quả đo trên thiết bị tương tự của Hàn Quốc và cùng cho kết quả đánh giá giống nhau: “Hợp chuẩn” đối với cùng một loại giầy an toàn của Công ty Young Poong-Hàn Quốc. Qua đây có cơ sở tin rằng thiết bị thử độ bền va đập giầy an toàn của Viện BHLĐ cho kết quả đo tin cậy. Ngoài ra còn thử nghiệm một số giầy an toàn của trong và ngoài nước nhằm tìm hiểu chất lượng của loại giầy này, đồng thời có thêm cơ sở để kiểm tra sự hoạt động ổn định và tính tin cậy của thiết bị.
Với những kết quả trên, việc xây dựng đồng bộ hệ thống thiết bị thử nghiệm chất lượng giầy an toàn và góp phần giúp cơ quan quản lý nhà nước giám sát chất lượng mặt hàng này, trước tiên là độ bền va đập(chỉ tiêu quan trọng nhất của giầy an toàn).
Kiến nghị :Trước khi xây dựng được hệ thống thiết bị thử nghiệm chất lượng giầy an toàn hoàn chỉnh, thiết bị thử độ bền va đập vẫn có khả năng hoạt động độc lập để thử nghiệm chỉ tiêu chất lượng quan trọng của giầy an toàn. Kiến nghị các cơ quan liên quan tạo điều kiện để thiết bị này được làm thủ tục tham gia chính thức vào hệ thống các phòng thử nghiệm chứng nhận chất lượng đối với giầy an toàn của nhà nước.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liêu tiếng Việt
1. TCVN 7651 : 2006(ISO20344 : 2004) Phương tiện bảo vệ cá nhân — Phương pháp thử giầy ủng
2. TCVN 7652 : 2006(ISO20345 :2004) Phương tiện bảo vệ cá nhân — Giầy ủng an toàn
3. TCVN 7653 : 2006(ISO20346 :2004) Phương tiện bảo vệ cá nhân — Giầy ủng bảo vệ
4. TCVN 7654 : 2006(ISO20347 :2004) Phương tiện bảo vệ cá nhân — Giầy ủng lao động chuyên dụng
5. Vũ Như Văn
Những vấn đề đặt ra đối với công tác An toàn và Vệ sinh Lao động khi Việt Nam ra nhập Tổ chức Thương mại Quốc tế(WTO)
Tạp chí Bảo hộ Lao động 1/2007
Tài liệu tiếng Anh và nước khác
6. AS/NZS 2210 — 2 : 1994 Occupational Protective footwear
7. ISO 20344 : 2004: Personal protective equipment — Test methods for footwear
8. ISO 20345 : 2004: Personal protective equipment — Safety footwear
9. JIST 8101 : 1997: Protective footwear
10. Powveber
Trainer — Training Seminar
Hai phòng 9-11 February, 2004
11. ΓOCT 12.4. 164-85 Giầy da chống tác động cơ học(tiếng Nga)
12. Tiêu chuẩn kiểm định giầy an toàn Hàn Quốc(tiếng Hàn)
(Nguồn tin: Trung tâm KHATLĐ, Viện BHLĐ)
