MUNKABIZTONSÁG 2.7
Műanyag védősisakok élettartama Tárgyszavak: munkabiztonság; balesetvédelem; mechanikai behatás; védőeszköz.
Egyes iparágakban kötelező a védősisak, mint egyéni védőeszköz használata. Rendeltetésszerű használata során mechanikai-, hő-, nedvesség- és fényhatás éri az eszközöket, különösen szabadban végzett munkáknál. Az új műanyag védősisakon szemmel nem látható repedések, törések mellett a használat során egyéb, makroszkopikus hibák jelennek meg. A szabadban viselt sisakot érő környezeti hatások közül ki kell emelni az ultraibolya sugárzást, ami szerkezeti változással járó öregedést idéz elő. Az öregedés során megváltoznak a műanyag fizikai, elsősorban mechanikai tulajdonságai, ami befolyásolja a védőeszköz biztonságos használatát. A védősisak élettartamát a környezeti hatások mellett a sisak alapanyaga, a gyártás során felhasznált segédanyagok és a gyártástechnológiai paraméterek együttesen határozzák meg. A biztonságos használat időtartama időjárás-állósági vizsgálattal, majd az ezt követő mechanikai vizsgálatok és szemrevételezés alapján becsülhető meg. A védősisakokat általában hőre lágyuló műanyagokból, termoplasztokból állítják elő. Ennek legismertebb képviselője a polietilén (PE), amelyből könnyű, kellemes és olcsó termék állítható elő. Összehasonlításképpen még akrilnitril-butadién-sztirolból (ABS), erősítés nélküli és szálerősített polikarbonátból (PC), és szálerősített polipropilénből (PP) készült sisakot is vizsgáltak. A szálerősítésű, hőre keményedő duroplasztból készült ipari védősisakok kiváló fizikai tulajdonsággal rendelkeznek. Ennek a típusnak egyik ismert képviselője a textilszál erősítésű fenol-formaldehid gyanta (PF-SF), amely nagy hőmérsékleten sem deformálódik, ezért forró munkahelyeken jól bevált, vegyszerállóságának köszönhetően pedig a vegyipar is előnyben részesíti. A természetes körülmények között végzett időjárás-állósági vizsgálattal megbízhatóan, sokoldalúan és viszonylag rövid idő alatt lehet modellezni a használat során fellépő környezeti hatásokat. A vizsgálatot 17
féle sisaktípussal – ezek közül 11 PE volt – a DIN 53 386 (Időjárásállóság vizsgálat természetes körülmények között) szabvány szerint végezték el.
A vizsgálat módszertana A mintákat a vizsgálatot végző Munkavédelmi Intézet tetején helyezték el, ezzel lényegében valamennyi környezeti hatás (napsugárzás, levegő nedvességtartalma, csapadék, oxigén, hő, ózon, légszennyezés) modellezhető volt. A vizsgálat időtartamát 10 évben határozták meg, mintavételre és vizsgálatra az 1., 2., 3., 5., 7. és 10. évben került sor. A teljes időtartamra számított sugárzás erősség 112–129 W/m2 között mozgott, ugyanez a terhelés 5 évre számítva 117 W/m2-nek adódott. A vizsgálatot először az ipar különböző területéről begyűjtött használt védősisakokkal végezték el. A 90 db mintát 1969 és 1991 között gyártották, ezek közül 33 db-ot szabadban, 40 db-ot zárt munkahelyen és 15 db-ot mindkét helyen viseltek, 2 db védősisakról nem kaptak információt. Az összes mintából 28 db-ot nagy környezeti hőmérsékleten használtak. A termoplasztból készült sisakokat az időjárás-állóság vizsgálat után DIN 4840 szabvány szerint behatolási és ütővizsgálatnak vetették alá. A méréseket –10 °C és 50 °C-on végezték el. A későbbiekben ezt a szabványt hatálytalanították, de a kísérlet megkezdésekor még ez volt érvényben. A behatolási vizsgálat menete a következő volt: a sisakot a vizsgálófejen rögzítették, és 1,5 m magasból egy 1,5 kg tömegű hegyes kúpot ejtettek a mintára. Minden esetben két ponton végeztek mérést, mérés előtt a mintákat –10 °C és 50 °C-on kondicionálták. A minta akkor volt megfelelő, ha méréskor a kúp nem érintette a vizsgáló fejet. Az ütővizsgálathoz a sisakot az előzőek szerint rögzítették a vizsgálófejen, és a 3 kg-os golyót 1,5 m magasról ejtették rá a mintára (visszapattanási energia 44 J). A vizsgálat során a vizsgáló fejen ébredő erőt határozták meg. A szabványban szereplő határérték 5 kN volt. A mérés előtt a mintákat a behatolási vizsgálathoz hasonlóan kondicionálták. Az új termoplaszt védősisakokkal végzett mechanikai vizsgálatok során - a használt PF-SF mintákon végzett vizsgálatok alapján – többnyire már csak behatolási vizsgálatot végeztek, mivel így pontosabban lehetett követni a minőségi változást. A vizsgálatot az új DIN EN 397 szabvány szerint végezték, mert a DIN 4840 szabványt időközben hatálytalanították. A forró munkahelyen használt sisakok vizsgálatára 50 °C-on, a többi mintánál –10 °C vagy 50 °C-on került sor.
A DIN EN 397 szabvány szerinti behatolási vizsgálatnál a vizsgálófejen rögzített sisakra a 3 kg hegyes kúpot 1 m-ről ejtették le. Sisakonként egyetlen mérést végeztek a sisak tetején, az elfogadhatósági kritérium itt is az volt, hogy a kúp nem érinthette a vizsgáló fejet. A rendelkezésre álló kevés számú minta miatt a mérésekre –10 °C vagy 50 °C-on került sor. A sisakot a mérés előtt a megfelelő hőmérsékleten kondicionálták. Ha a mintaszám lehetővé tette, akkor a DIN EN 397 szerinti ütővizsgálatot is elvégezték a sisakon, amelynek a menete a következő volt: a vizsgálófejen rögzített mintadarabra 1 m magasságból egy 5 kg-os golyót ejtettek (visszapattanási energia 49 J), a határérték itt is 5 kN volt.
A vizsgálatok eredményei Az új termoplaszt védősisakok vizsgálatakor azt tapasztalták, hogy a sisak már 1 év elteltével rideggé vált, felületi repedések jelentek meg. Egyik sisaktípusnál 2 év múlva mély repedéseket, töréseket észleltek, 3 év után még további négy típusnál jelentek meg ugyanezek a hibák. 7 év elteltével újabb 10 típusnál tapasztaltak hasonló hibákat. A behatolási vizsgálat azt mutatta, hogy az idő előrehaladtával fokozatosan csökkent az ellenállóképesség. A mérés befejezésekor, 10 év elteltével a 17 különböző sisak típusból még hat volt megfelelő. Az ütővizsgálatban egy típus már egy év után kiesett, és az idő előrehaladtával fokozatosan emelkedett azok száma, amelyek nem feleltek meg az előírásnak. A vizsgálat befejezésekor még hét típus bizonyult megfelelőnek. A használt sisakok vizsgálati eredményeinek értékelésekor kiderült, hogy az összesen 90 db mintából 10 db semmilyen követelménynek nem felelt meg egyetlen időpontban sem. Ezek közül hármat szabadban használtak, négyet zárt helyiségben, kettőt mindkét körülmény között és egynek az alkalmazási körülményeiről nem kaptak információt. A legfiatalabb ezek közül 8 éves volt a vizsgálat időpontjában és az 1991-ben gyártott 13 darabból álló sorozathoz tartozott. Ezt követte egy 1988-ban gyártott védősisak. Az 1987-es évjárat 3 mintájából kettő nem felelt meg a DIN EN 397 szabványnak, az 1986-os évjárat mintáira ugyanezt az eredményt kapták. A négy 1984-ből származó mintának a fele volt megfelelő. A legrégibb nem megfelelő sisak 1971-ből származott. A nagy hőmérsékleten és szabadban használt sisakokra kapták a legrosszabb eredményt. A minták közül hétnél erős mechanikai igénybevételre utaló jeleket találtak, mint pl. sérült lakkozás, a sisak széle kiszálasodott (foszlott). Ezek egyébként a 8 éves minták voltak. A vizsgálat összesített eredményeit az 1. táblázat mutatja be.
A termoplaszt sisakokkal végzett vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a védőfunkció az ütővizsgálat szerint az idő előrehaladtával arányosan csökken. A várható élettartam a tényleges igénybevétel és az időjárás-állósági vizsgálat körülményeinek összehasonlítása alapján becsülhető meg. Feltételezve a napi maximálisan 10 órás használatot, a környezeti hatásokat, és az elkerülhetetlen munkahelyi szennyeződést, 1:2 arány tűnik reálisnak az időjárás-állóság és a várható élettartam között. Eszerint a termoplaszt védősisak élettartama maximálisan 4 évnek vehető a gyártási időtől számítva, amit minden sisakon feltüntetnek. 1. táblázat A használt és nem megfelelő PF-SF védősisakok vizsgálati eredményei Sor- Gyártási Megjegyzés Vizsgálat Munkahely Hőhatás Felületi szám év típusa külszíni beltéri kezelés 98
71
hideg üzemcsarnok
DD
nincs
kezeletlen a szellőzőnyílások oldalán beszakadás, a sisak tetején horpadás
78
84
külszíni fejtés
DD
x
nincs
fehér
erősen sérült felület, a vizsgálat során a belseje összetört
2
84
DD
x
nincs
lakkozott
jelentős károsodás nem látható, egy-két karcolás
58
86
DD
x
van
lakkozott
erősen sérült, a lakkozás helyenként lekopott
101
86
ST
?
?
?
lakkozott
jelentős károsodás nem látható, egy-két karcolás
80
87
föld alatti bánya
DD
x
nincs
fehér
erősen sérült felület, a vizsgálat során a belseje összetört
82
87
föld alatti bánya
ST
x
nincs
fehér
erősen sérült felület, a vizsgálat során a belseje összetört
66
88
karbantartás
DD
x
nincs
lakkozott
könnyű mechanikai sérülések nyomai
88
?
x
van
kezeletlen mechanikai sérülés, erős igénybevétel
52
91
van
lakkozott
kokszoló
x
Állapot
x
DD kokszoló
DD = behatolási vizsgálat ST = ütővizsgálat
DD
x
x
erősen sérült, a sisak tetején a lakkozás erősen megkopott
Az erősítés nélküli termoplaszt védősisak ridegedéséről legegyszerűbben az ún. roppantó vizsgálattal lehet tájékozódni. Ennek lényege, hogy a sisakot két oldalról enyhén összenyomják, vagy a sisak ellenzőjét meghajlítják. Ha eközben pattogó vagy recsegő hang hallatszik, a sisakot ki kell cserélni. Az öregedés másik biztos jele a sisak elszíneződése, ami a nem megfelelő stabilizálásra vezethető vissza. Használat során a sisak köpenyén párhuzamosan futó finom hajszálrepedések vagy törések keletkeznek, és az ebbe lerakódó szennyeződés szimmetrikus mintázatot ad. Ezek a jelek is arra utalnak, hogy a sisakot ki kell cserélni. A duroplasztból készült védősisakok élettartama hosszabb a termoplasztokénál, de a környezeti hatások mellett a mechanikai sérülések és a gyártási körülmények itt is döntő szerepet játszanak. A használt sisakok vizsgálataiból szintén következtetni lehet a várható élettartamra. A minták közül a legfiatalabb nem megfelelő minősítésű védősisakot nagy környezeti hőmérsékleten szabadban használtak, gyártási éve 1991 volt. Normál használatot és igénybevételt feltételezve a PF-SF védősisak élettartama 8 évben maximálható. Természetesen ez nem jelenti azt, hogy komolyabb sérülés vagy rendkívüli esemény, pl. baleset után nem kell azonnal kicserélni, még akkor is, ha ez a várható élettartamon belül következik be. A duroplaszt sisakok gyártása ma még kézi erővel történik, ennek következménye a termék minőségi ingadozása. A védősisakokkal végzett felmérés legfőbb tanulsága, hogy a műanyag sisakok a használat során öregednek, ennek következtében mechanikai szilárdságuk csökken, védőfunkciójuk romlik. A sisakok élettartama elsősorban az alapanyagtól függ. A duroplasztok várható élettartama 8 év, a termoplasztoké 4 év, de sérülés vagy rendkívüli esemény (baleset) után azonnal ki kell őket cserélni. Az ajánlást 2000-ben vették fel a hivatalos foglalkozás-egészségügyi és munkavédelmi előírások közé. Összeállította: Haidekker Borbála Mewes, D., von der Bank, N.: Alterung und Nutzungsdauer von Industrieschutzhelmen. =Technische Überwachung, 44. k. 10. sz. 2003. p. 28–31. Davis, G. A.; Edmisten, E. D. stb.: Effects of ventilated safety helmets in a hot environment. = International Journal of Industrial Ergonomics, 27. k. 5. sz. 2001. p. 321–329. Mills, N. J.; Fitzgerald, C. stb.: Polymer foams for personal protection. = Composites Science and Technology, 63. k. 16. sz. 2003. dec. p. 2389–2400.
