Nghiên cứu xây dựng qui trình thực nghiệm xác định thời gian sử dụng mũ an toàn công nghiệp sử dụng ngoài trời ở Việt Nam

Thứ Sáu, 01/12/2023, 10:41(GMT +7)

Vấn đề chất lượng của các phương tiện bảo vệ cá nhân nói chung và mũ an toàn công nghiệp nói riêng đã được các nhà chức trách và các cơ quan chức năng quan tâm từ lâu. Tuy nhiên việc kiểm soát chất lượng mới dừng ở mức thử nghiệm và chứng nhận chất lượng khi mũ mới được xuất xưởng lưu hành trên thị trường hoặc nhập khẩu.

Trên thực tế, việc giám sát này phải được thực hiện trong suốt quá trình sử dụng, vì dưới tác động của thời tiết, khí hậu, tia bức xạ mặt trời, …. mũ sẽ bị lão hóa, biểu hiện của quá trình này là nhiều tính chất cơ lý bị suy giảm, các đặc trưng ngoại quan biến đổi theo xu hướng xấu, do vậy chất lượng mũ sẽ bị giảm, không còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng….

Năm 2004, Viện nghiên cứu khoa học kỹ thuật Bảo hộ Lao động đã xây dựng hệ thống đánh giá chất lượng mũ an toàn công nghiệp hiện đại tương đương với hệ thống đánh giá chất lượng của các nước như Nhật, Hàn Quốc [1]….

Năm 2010, Đề tài cấp cơ sở mã số 2012/01/VBH đã được thực hiện. Đề tài mang tên: Nghiên cứu xây dựng qui trình thực nghiệm xác định thời gian sử dụng mũ an toàn công nghiệp sử dụng ngoài trời ở Việt Nam.

Để tiến hành thực hiện, đề tài đã khảo sát nhiều cửa hàng bán bảo hộ lao động trên địa bàn Hà Nội: Các cửa hàng ở phố Yết Kiêu, Nguyễn Du, Khâm Thiên, Lê Duẩn, Thanh Xuân, Hà Đông…. Ở đây có bày bán nhiều loại mũ từ các loại mũ có xuất xứ hàng hóa đến các loại mũ không có nhãn mác. Đề tài đã khảo sát một số loại mũ bảo hộ lao động sản xuất tại Việt Nam như bảng dưới đây:

Bảng 1. Mũ khảo sát trên thị trường Hà Nội

Tên mũ	TD	NQ	TH	BB	BM	HL	Không nhãn, mác
Màu sắc	– Trắng – Cam – Vàng – Đỏ	– Trắng – Cam – Xanh	– Trắng – Cam – Vàng	– Trắng – Vàng – Xanh	– Nhiều màu sắc	– Trắng – Cam – Vàng – Xanh	– Trắng – Cam
Vật liệu	– PEHD – Hệ thống giảm chấn nhựa PVC	PE (sau khi hỏi tại công ty)	–	PEHD	Chất dẻo đặc biệt	Nhựa chất lượng cao	–
Kết cấu	Kết cấu chung của mũ ATCN	Kết cấu chung của mũ ATCN	Kết cấu chung của mũ ATCN	Kết cấu chung của mũ ATCN	Kết cấu chung của mũ ATCN	Kết cấu chung của mũ ATCN	Kết cấu chung của mũ ATCN
Thị phần (%)	50	20	5	15	2	3	5

Sau khi khảo sát, chủ nhiệm đề tài đã tiến hành đánh giá độ bền va đập và độ giảm chấn trong phòng thí nghiệm của Viện. Các phương pháp thử nghiệm mũ ATCN được tiến hành theo tiêu chuẩn Quốc tế và Việt Nam: ISO 3873-1977- Industrial safety helmet (TCVN 6407 – 1998: Mũ an toàn công nghiệp) – kết quả lựa chọn được 3 loại mũ đạt tiêu chuẩn làm đối tượng nghiên cứu tiếp, đó là mũ TD, NQ và BB.

Ba loại mũ an toàn công nghiệp, sau khi lựa chọn đã được phơi ngoài trời theo tiêu chuẩn ISO 877: 2000. Áp dụng phương pháp phơi A:

– Nơi phơi mũ không có bóng, khung giá đặt nghiêng 45⁰ quay về hướng bắc, ở hướng này mũ sẽ nhận được ánh sáng mặt trời lớn nhất trong ngày. Như vậy, mũ được phơi trong khoảng thời gian dài hơn mũ sử dụng trong thực tế.

– Khoảng thời gian phơi là 3, 4, 5, 6….và 12 tháng.

mu_atcn

Ảnh 1. Mũ an toàn công nghiệp được phơi ngoài trời

Sau khi phơi, mũ được xem xét và xác định về biến đổi màu sắc, tình trạng bề mặt và độ cứng.

Bảng 2. Phân tích ngoại quan và xác định độ cứng của 3 loại mũ nghiên cứu

Chỉ tiêu	Ban đầu	3 tháng	5 tháng	7 tháng	9 tháng	11 tháng
*1. Mũ TD*
Màu sắc	Màu ban đầu	Hầu như không thay đổi	Có sự biến màu nhẹ	Có sự biến màu nhiều hơn	Có sự biến màu rõ rệt	Có sự biến màu mạnh
Bề mặt	Nhẵn bóng	Hầu như không thay đổi	Hầu như không thay đổi	Hơi mờ đục	Hơi mờ đục	Đục rõ rệt
Độ cứng (shore D)	29	29	29	29	28,6	29
*2. Mũ NQ*
Màu sắc	Màu sắc ban đầu	Hầu như không thay đổi	Có sự biến màu nhẹ	Có sự biến màu nhiều hơn	Có sự biến màu rõ rệt	Có sự biến màu mạnh
Bề mặt	Nhẵn bóng	Hầu như không thay đổi	Hơi đục	Mờ đục hẳn	Bong lớp nhựa trên bề mặt	Bong mạnh lớp nhựa trên bề mặt.
Độ cứng (shore D)	29	29	27	23	21	21
3. Mũ BB^*				6 tháng
Màu sắc	Màu sắc ban đầu	Hầu như không thay đổi	Có sự biến màu nhẹ	Có sự biến màu nhẹ	–	–
Bề mặt	Nhẵn bóng	Hầu như không thay đổi	Hơi mờ đục	Hơi mờ đục	–	–
Độ cứng (shore D)	29	29	25	23,6	–	–

* Riêng mũ BB chỉ thử nghiệm được 6 tháng là mũ đã hư hỏng.

2/ Chụp ảnh SEM

Đề tài lấy mẫu sau những khoảng thời gian phơi nhất định và gửi chụp ảnh SEM. Sau đây là ảnh SEM chụp bề mặt của mũ sau tháng phơi bị hỏng:

Ảnh 2. Ảnh SEM chụp mũ TD sau 11 tháng	Ảnh 3. Ảnh SEM chụp mũ NQ sau 11 tháng

Ảnh 2. Ảnh SEM chụp mũ TD sau 11 tháng

Ảnh 3. Ảnh SEM chụp mũ NQ sau 11 tháng

anh4_muatcn_thuy_ttat

Ảnh 4. Ảnh SEM chụp mũ BB sau 6 tháng

Trên ảnh SEM cho thấy mũ có dấu hiệu hư hỏng (các vết trắng trên ảnh). Riêng đối với mũ NQ trên bề mặt thân mũ đã bong tróc lừng lớp.

3/ Độ bền va đập và giảm chấn

Kết quả đánh giá độ bền va đập và giảm chấn, đâm xuyên được trình bày trong bảng 6 sau đây:

Bảng 3. Lực xung (N) sau các khoảng thời gian phơi ngoài trời nhất định

Thời gian (tháng)	Ban đầu	3	4	5	6	7	8	9	10	11
*1. Mũ TD*
Va đập ở T⁰ chuẩn	2000	2002	2006	2011	2020	2049	2099	1687	1280	1288^(*)
Va đập ở T⁰ thấp	2437	2440	2441	2453	2461	2485	2489	2271	2184	2017^(*)
Đâm xuyên ở T⁰ chuẩn	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không Chạm đầu	Chạm đầu
*2. Mũ NQ*
Va đập ở T⁰ chuẩn	3100	3099	3010	2893	2371	2012	1975	1892	1307	1199^(*)
Va đập ở T⁰ thấp	3502	3500	3411	3402	3226	3014	2799	2654	2539	2476^(*)
Đâm xuyên ở T⁰ chuẩn	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Chạm đầu	Chạm đầu
*3. Mũ BB*
Va đập ở T⁰ chuẩn	3672	3600	3099	3157	3570 Vỡ^(**)	–	–	–	–	–
Va đập ở T⁰ thấp	3900	3872	3678	3664	3781 Vỡ^(**)	–	–	–	–	–
Đâm xuyên ở T⁰ chuẩn	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Không chạm đầu	Chạm đầu	–	–	–	–	–

Ghi chú :

(*) Mũ bị đứt cầu mũ; (**) Mũ BB chỉ sau 6 tháng mũ đã bị vỡ.

hinh1_muatcn_thuy_ttat

Hình 1. Đồ thị biểu diễn độ bền va đập và giảm chấn ở nhiệt độ chuẩn của ba loại mũ lựa chọn sau những khoảng thời gian khác nhau

hinh2_muatcn_thuy_ttat

Hình 2. Đồ thị biểu diễn độ bền va đập và giảm chấn ở nhiệt độ thấp của ba loại mũ lựa chọn sau những khoảng thời gian khác nhau

* Nhận xét:

Đối với mũ TD: Nhận thấy rằng kết quả đánh giá độ bền va đập và giảm chấn của mũ có lực xung tăng nhẹ sau những khoảng thời gian khác nhau, sau thời gian 9 tháng lực xung bắt đầu giảm và sau tháng 11 thì lực xung là 1288N (ở nhiệt độ chuẩn), 2017N (ở nhiệt độ thấp) nhưng tại giá trị này mũ bị đứt cầu mũ, theo tiêu chuẩn thì mũ không đạt chỉ tiêu chất lượng. Khi thử độ bền đâm xuyên thì sau tháng 11 mũ TD đã không đạt tiêu chuẩn.

Đối với mũ NQ: Khác với mũ TD, mũ NQ, thấy rõ lực xung giảm dần theo thời gian, đến sau 11 tháng phơi mũ ngoài trời, tiến hành đánh giá độ bền va đập và giảm chấn thì mũ bị đứt cầu mũ, lực xung lúc này giảm còn 1199 N (ở nhiệt độ chuẩn), 2476N (ở nhiệt độ thấp). Theo tiêu chuẩn thì tại thời điểm này mũ không đạt chất lượng. Khi thử độ bền đâm xuyên thì ngay ở sau tháng 10 mũ NQ đã không đạt tiêu chuẩn.

Đối với mũ BB: Mũ BB lực xung giảm dần sau đó lại tăng lên đến giá trị 3570N (ở nhiệt độ chuẩn), 3781N (ở nhiệt độ thấp), thì mũ vỡ.

Ảnh 5. Mũ được đánh giá độ bền va đập giảm chấn sau khi phơi ngoài trời

* Tính toán thời gian sử dụng an toàn của mũ từ kết quả thử nghiệm
– Giả thiết: 1 công nhân làm việc – 8h/ngày và 240 ngày/năm tương đương 1920h/năm
– Thời gian phơi thử nghiệm mũ trên giá = 8h/ngày*365 = 2920 h/năm
– Vậy 1 năm mũ phơi ngoài trời tương đương với 1,5 năm mũ được công nhân sử dụng.

* Tính thời gian sử dụng của mũ BB: Như trên thấy mũ BB sau khi phơi được 6 tháng đem đánh giá độ bền va đập thì mũ không đạt chất lượng vậy thời gian khuyến nghị sử dụng mũ được tính như sau: Thời gian khuyến nghị sử dụng trên thực tế là: 5 tháng * 1,5 = 7,5 tháng

* Tính thời gian sử dụng của mũ NQ: Thời gian khuyến nghị sử dụng trên thực tế là: 9 tháng * 1,5 = 13,5 tháng

* Tính thời gian sử dụng của mũ TD: Thời gian khuyến nghị sử dụng trên thực tế là: 10 tháng * 1,5 = 15 tháng

Vậy thời gian sử dụng an toàn của mũ BB là 7,5 tháng; của mũ NQ 13,5 tháng và mũ TD là 15 tháng.

5/ Xây dựng qui trình thực nghiệm xác định thời gian sử dụng an toàn của mũ ATCN

Qua kế thừa phương pháp đánh giá của New Zealand và trong điều kiện thực nghiệm thực tế ở Việt Nam, đề tài đã xây dựng qui trình thực nghiệm theo các bước sau:

QUI TRÌNH THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH THỜI GIAN SỬ DỤNG AN TOÀN CỦA MŨ AN TOÀN CÔNG NGHIỆP

Bước 1: Chọn mẫu thử: Mẫu mũ được chọn phải có đầy đủ kết cấu chung của mũ ATCN, nên chọn nhiều loại vật liệu làm mũ và nhiều màu khác nhau.

Bước 2: Đánh giá tính năng cơ lý của mũ.

Mũ sau khi được lựa chọn phải:
– Ổn định sơ bộ trong phòng thí nghiệm trong điều kiện nhiệt độ 20 ± 2 (⁰C) và độ ẩm 65± 5 (% ) trong thời gian ≥ 7 ngày. Sau đó ổn định riêng biệt theo từng chỉ tiêu riêng:

* Điều kiện thử nghiệm:
– Nhiệt độ cao: 50 ± 2 (⁰C), thời gian ổn định ≥ 4 giờ.

– Nhiệt độ chuẩn: 20 ± 2(⁰C), độ ẩm: 65% ± 5, thời gian ổn định ≥ 7 ngày.

– Nhiệt độ thấp: -10⁰C ± 2 (⁰C), thời gian ổn định ≥ 4 giờ (Theo tiêu chuẩn TCVN 2603-1987 và TCVN 6407-1998)

* Thiết bị thử nghiệm, tại Việt Nam có duy nhất ở Viện nghiên cứu KHKT Bảo hộ lao động, 216 Nguyễn Trãi, Thanh xuân, Hà Nội. Sau khi mũ được đánh giá đạt trong phòng thí nghiệm, sang bước 3.

Bước 3: Thực nghiệm đem phơi mũ ngoài trời. Chọn những loại mũ đã đạt chất lượng như khảo sát ở bước 2 và tiến hành thực nghiệm ngoài trời: chọn cách đặt mẫu và hướng phơi mũ sao cho lượng ánh sáng mặt trời truyền đến mũ trong một ngày là lớn nhất. Cách phơi mũ của đề tài là mũ được đặt trên giá nghiêng với mặt nằm ngang một gốc 45⁰ và hướng theo hướng bắc, (tham khảo tiêu chuẩn ISO 877: 2000).

Bước 4: Sau khi mũ được phơi ngoài trời, theo dõi số liệu quan trắc tại nơi phơi mẫu. Lấy mũ theo từng khoảng thời gian nhất định như 3 tháng, 4, 5, 6…12 tháng (tham khảo tiêu chuẩn ISO 877: 2000), đem ổn định sơ bộ trong phòng thí nghiệm và ổn định theo từng chỉ tiêu cụ thể (như bước 2) rồi tiến hành đánh giá độ bền va đập và giảm chấn của mũ theo tiêu chuẩn TCVN 2603-1987 và TCVN 6407-1998.

Bước 5: Xử lý số liệu và tính toán thời gian sử dụng an toàn của mũ an toàn công nghiệp theo công thức sau:

T=k*t
Trong đó: T: Thời gian sử dụng an toàn của mũ an toàn công nghiệp
                 t: Thời gian phơi mũ ngoài trời lớn nhất mà mũ còn đạt chất lượng
                  k = bx1/bx2: với
bx1: Ước đoán bức xạ mặt trời lớn nhất cho mũ phơi ở trên giá;
bx2: Ước đoán bức xạ mặt trời lớn nhất cho công nhân làm việc

Sau 11 tháng thực nghiệm thực hiện như qui trình nêu trên thì để tài đã xác định được thời gian sử dụng an toàn của 3 loại mũ an toàn công nghiệp mà đã lựa chọn.
Như trên đã trình bày, cả ba loại mũ lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu thì đều hư hỏng trước thời gian dự kiến thực nghiệm. Do vậy ở đây đề tài không những đưa ra qui trình thử nghiệm xác định thời gian sử dụng an toàn của mũ mà còn xác định được thời gian sử dụng an toàn của các loại mũ trên.

Kết luận

Sau khi thực hiện, chủ nhiệm đề tài đưa ra một số kết luận sau:

a. Qua khảo sát một số loại mũ hiện có trên thị trường do Việt Nam sản xuất và lựa chọn được 3 loại mũ được dùng phổ biến: mũ TD, mũ NQ và mũ BB. Các loại mũ được lựa chọn có đủ loại màu sắc phổ biến như màu trắng, vàng, xanh, đỏ. Về vật liệu thì có hai loại mũ TD và BB có vật liệu sản xuất mũ là PEHD còn mũ NQ thì không ghi vật liệu gì.

b. Tiến hành thực nghiệm ngoài trời: phơi mũ và khung giá đặt nghiêng 45⁰ quay về hướng bắc là hướng mà nhận được ánh sáng mặt trời trong ngày là lớn nhất và phơi trong khoảng thời gian dài hơn là mũ sử dụng trong làm việc của người lao động. Tiếp theo tiến hành đo nhiệt độ, độ ẩm tại nơi phơi mẫu. Sau những khoảng thời gian phơi xác định là 3, 4, 5,…12 tháng, lấy mẫu, ổn định mẫu và thực hiện đo độ bền va đập và giảm chấn trong phòng thí nghiệm.

c. Chủ nhiệm đề tài đã xây dựng được qui trình xác định thời gian sử dụng an toàn của ba loại mũ an toàn là TD, NQ và BB và đưa ra thời gian khuyến nghị để an toàn khi sử dụng của mũ BB là 7,5 tháng; của mũ NQ 13,5 tháng và mũ TD là 15 tháng.

Bàn luận

Về vật liệu làm mũ (mũ lựa chọn trong đề tài)

Đối với mũ BB: Vật liệu phải cải tiến hoàn toàn vì chất lượng quá kém.- Đối với mũ NQ: Để tăng thời gian sử dụng của mũ thì vật liệu làm mũ và đặc biệt vật liệu làm cầu mũ phải cải tiến. Nếu vật liệu làm thân mũ cũng như vậy thì vật liệu làm cầu mũ nên chọn vật liệu có độ bền tốt hơn thì cũng cải thiện thời gian sử dụng của mũ một cách đáng kể.
– Đối với mũ TD: Đề tài nhận thấy vật liệu làm thân mũ của TD tốt nhất nhưng cũng giống như NQ, TD cần cải tiến vật liệu làm cầu mũ.
– Áp dụng qui trình thực nghiệm xác định thời gian sử dụng an toàn của mũ an toàn công nghiệp.

Về hướng nghiên cứu mới

-Việt Nam nên có nghiên cứu về cải tiến vật liệu và kết cấu nhằm tăng khả năng chống nóng cho mũ an toàn công nghiệp.

– Cần có chế tài đối với những nhà sản xuất mũ an toàn công nghiệp: khi mũ hoàn thiện đưa ra thị trường phải có chứng nhận chất lượng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Lưu Văn Chúc, Báo cáo tổng kết đề tài: “Nghiên cứu xây dựng và đưa vào sử dụng hệ thống thiết bị đánh giá chất lượng mũ an toàn công nghiệp”, Mã số: 202/5/VBH.

[2]. Nguyễn Quốc Chính, Dương Công Bắc, Báo cáo tổng kết đề tài: “Nghiên cứu đưa vào sản xuất mũ chống chấn thương sọ não”. Mã số: 58.01.04.02.

[3]. Lê Đức Thiện, Luận văn thạc sỹ khoa học “Nghiên cứu sự biến đổi độ bền của vật liệu làm dây treo của an toàn chống ngã cao khi chịu tác động của điều kiện khí hậu Việt Nam”. Mã số: 205/02/TLĐ.

[4]. ISO 877:2000: Plastics-Methods of exposure to direct weathering, to weathering using glass-filtered daylight and to intensified weathering by daylight using Fresnel mirrors.

[5]. Kiyoshi Fukaya, Japan: “The weatherability of safety helmets”.

[6]. Patrick Kirk, New Zealand: “Effect of outdoor weathering on the effective life of forest industry safety helmets”.

(Nguồn tin: ThS. Nguyễn Thị Thu Thủy và CS)