足趾保护包头的测试方法及技术要求

蔡夏林

(国家劳动保护用品质量监督检验中心(武汉)　武汉 430081)



足趾保护包头的测试方法及技术要求

蔡夏林

(国家劳动保护用品质量监督检验中心(武汉)武汉 430081)

摘要本文系统阐述了足趾保护包头的技术要求、检测方法、检测设备的主要技术参数。对足趾保护包头和足趾保护鞋中容易混淆的技术要求和测试方法进行说明。为生产企业产品质量改进和企业产品选用提供指导。

关键词抗冲击耐压力耐腐蚀抗老化

0引言

GB/T 28288—2012《足部防护 足趾保护包头和防刺穿垫》国家标准于2013年2月开始实施。但由于部分生产企业没有掌握和理解标准内容，以至部分生产的保护包头产品质量达不到要求，另外由于部分使用企业混淆了保护包头与足趾保护鞋的技术要求和测试方法，错误选用保护包头导致生产的足趾保护鞋产品质量达不到要求，因此有必要对其主要技术要求和测试方法作必要的说明。

保护包头的技术要求包括：抗冲击性、耐压力性、保护包头的尺寸、金属保护包头耐腐蚀性、非金属保护包头抗老化及环境影响的稳定性五个方面。以下针对保护包头技术要求、测试设备技术参数、测试步骤及方法作详细说明。

按安装的结构和形式，保护包头可分为内保护包头和外保护包头。内保护包头，安装在足趾部位鞋帮下方，提供足趾部位抗冲击和压力保护的包头。外保护包头,安装在足趾部位鞋帮外部，提供足趾部位抗冲击和压力保护的包头。按材质分为金属包头和非金属包头。

1保护包头的结构和尺寸

由于保护包头的尺寸大小直接影响包头防护面的大小、冲击和压力试验后最小间距，因此，必须对其尺寸、包头号和适用鞋码作相应的要求，以便规范保护包头的生产和鞋厂的选用，其对应关系如表1。不加选择或错误选用会直接影响成鞋的产品质量。

1.1主要技术参数

保护包头内部长度应不小于表1要求。

表1　保护包头包头号、适用鞋码和最小长度　mm

注：如果保护包头有卷边，其宽度应不大于10 mm。

卷边宽度e应不大于10 mm(见图1)。

1.2测试方法

每个包头号随机选取一副包头。将左保护包头的后边缘对准一个基准线画出其外形轮廓，同样在该基准线上画出右保护包头的外形轮廓并使两保护包头外形轮廓的顶端重合(见图2)。标出两保护包头外形轮廓线与基准线相交的4个点A、B、C和D，经过AB或CD的中点画基准线的垂线，即为保护包头的测试轴线。

图1保护包头卷边宽度e

1-测试轴线；2-右保护包头；3-左保护包头；

A、B、C、D-左右保护包头轮廓线在基准线上的相交点

图2测试轴线的确定

将保护包头开口朝下放在一平面上，在保护包头搁置面上方3～10 mm距离内并平行于该面，用合适的量具沿测试轴线测量顶端到后边缘的内部长度I(见图3)，I是能测量的最大长度。

2抗冲击性

保护包头按防护等级分为防护鞋用保护包头和安全鞋用保护包头。防护鞋用保护包头可承受(100±2)J冲击能量，安全鞋用保护包头可承受(200±4)J的冲击能量。

2.1主要技术要求

保护包头和足趾保护鞋技术要求是不同的，但使用企业经常把两者混淆。尤其易把足趾保护鞋最小间距用来判定保护包头。实际上两者相差34%。

冲击后保护包头和足趾保护鞋抗冲击(或耐压力)的最小间距应不小于表2要求，同时，保护包头上应没有产生锋利的边角或能穿透材料自身厚度的裂痕(例如：可透光的裂痕。)

1-测试轴线；I-保护包头的内部长度

图3　保护包头内部长度的测量

2.2检测装置技术参数

检测装置包括测试设备和测量器具。测试设备由冲击锤、冲击仪基座、夹持装置3部分组成。如图4所示，通常采用质量为(20±0.2)kg的冲击锤。由硬度至少60HRC的钢材制成。锤形状为楔形，其矩形面长至少60 mm、高至少40 mm，两矩形面相交成90°±1°，相交处顶端应成半径(3±0.1)mm的圆角。测试时，顶端应与夹持装置的底面平行，偏差在±2°范围内。

图4　冲击锤

冲击仪基座应坚实，避免弹性结构，其质量至少为600 kg并应固定一个尺寸至少400 mm×400 mm×40 mm的金属块。冲击仪有机械装置在第一次冲击后抓住冲击锤，使试样只遭受二次冲击。

夹持装置，由厚度至少19 mm、面积150 mm×150 mm、硬度至少60HRC的钢板和保护包头固定结构组成，测试时不应限制保护包头任何横向变形。

图5是一种适用的夹持装置示例。保护包头前端被一叉状夹具夹持住，并且可以依据保护包头的尺寸调节叉状夹具的位置。保护包头的后部被一个固定在滑轨上的圆角板托住，该圆角板压在保护包头后端的卷边上，并朝叉状夹具方向施加100～200 N的力。滑轨由弹簧支撑，当保护包头受到锤冲击时，滑轨能压缩弹簧同时沿轨道向后移动。更换保护包头时，通过放松夹持柄，缩回圆角板，移出保护包头。

1-叉状夹具；2-保护包头；3-圆角板；

测量器具主要包括测量圆柱体、千分表。测量圆柱体材质为雕塑粘土，直径(25±2) mm。用于不大于5号的保护包头时，高度为(28±2) mm；用于大于5号的保护包头时，高度为(30±2) mm。千分表配有半径(3.0±0.2) mm的半球形测足和半径(15±2) mm的半球形砧座，施力不超过250 mN。

2.3测试

每个包头号取一副保护包头。要强调的是足趾保护鞋确定测试轴线与保护包头测试轴线确定完全不一样。足趾保护鞋测试轴线确定详见GB/T 20991—2007中5.4.2。保护包头按上文1.2节的规定确定测试轴线。

确定好测试轴线后，将试样固定在夹持装置内，使冲击锤能冲击到试样的整条测试轴线。将测量圆柱体置于试样后部下方，其直径的2/3在试样内，1/3伸出后边缘外。圆柱体中心在测试轴上(见图6)。测试环境温度应保持在18 ℃至25 ℃之间。

使冲击锤从相应高度落至测试轴线上。通常采用20 kg的冲击锤。冲击高度：防护型为0.5 m，安全型通常为1 m。冲击完后，取出测量圆柱体，用千分表测量圆柱体受压后的最低高度，精确到0.5 mm，该值即为冲击的最小间距。

任一只达不到要求，整个批次抗冲击性为不合格。

1-圆柱体；2-测试轴线

3耐压力性

3.1主要技术要求

对用于防护鞋的保护包头应能承受(10±0.1)kN的压力，对用于安全鞋的保护包头应能承受(15±0.1)kN的压力。保护包头耐压力的最小间距见表2。

3.2检测装置技术参数

检测装置包括测试设备和测量器具。测试设备主要包括压力测试机(见图7)。压力测试机能保证压板移动的速度(5±2)mm/min，压板间能给试样施加达到20 kN的力，误差±1%。两压板应覆盖直径至少150 mm的区域，硬度至少60HRC，且在施力期间应保持平行。测量时应避免偏心力的影响。

1-上压板；2-保护包头；3-圆柱体；4-下压板

测量器具主要包括测量圆柱体、千分表。测量圆柱体材质为雕塑粘土，直径(25±2)mm。用于不大于5号的保护包头时，高度为(28±2)mm；用于大于5号的保护包头时，高度为(30±2)mm。千分表配有半径(3.0±0.2)mm的半球形测足和半径(15±2)mm的半球形砧座，施力不超过250 mN。

3.3测试

样品准备每个包头号一双。用保护包头作为试样，按上文1.2节的规定确定测试轴线。

确定好测试轴线后，将试样放在压力测试机的压板之间，测量圆柱体置于试样后部下方，其直径的2/3在试样内，1/3伸出后边缘外。圆柱体中心应在测试轴上。压力测试机以(5±2)mm/min速度驱动压板移动，压板给试样施加达到规定的力，10 kN或15 kN。

卸去力，取出测量圆柱体，用千分表测量圆柱体受压后的最低高度，精确到0.5 mm，该值即为该压力时的最小间距。测试环境的温度应保持在18 ℃至25 ℃之间。

任一只达不到要求，整个批次耐压力性为不合格。

4金属保护包头耐腐蚀性

4.1主要技术要求

保护包头试样测试前和测试后，其腐蚀区域应不超过3处，且任一腐蚀区域任何方向的测量长度应不大于2 mm。

要注意的是，在鞋类标准中对一只保护包头耐腐蚀的要求是不得出现超过5处被腐蚀,且每处面积不应超过2.5 mm2。由于对腐蚀的大小描述不一样，判断时应注意。

4.2测量器具参数

主要测试器具为 尺寸至少100 mm×160 mm的容器盘一个，能覆盖容器盘的玻璃板一块。

4.3测试

样品不得少于3只，尽可能选用不同号保护包头。

初始检查目测检查保护包头内外部是否有腐蚀痕迹，及涂层破坏处是否有腐蚀。测量每个腐蚀区域的最长距离并记录腐蚀区域的数量。 清除表面存在的油脂、硅酮、蜡或类似物质。

制备质量分数为1%的氯化钠水溶液至少300 mL作为测试溶液，将其倒入容器盘内，盘口用玻璃板覆盖并留出一个小口。盘内溶液高度应不小于15 mm，液面距玻璃板高度应不大于10 mm。将2张至少宽100 mm、长150 mm的白色滤纸的一端浸入测试溶液，使滤纸被溶液湿透，其另一端放在玻璃板上。将保护包头放在一张滤纸的未浸泡端上，使整个卷边和湿滤纸接触，同时，另一张滤纸覆盖在保护包头上，使保护包头前端和上表面充分与滤纸接触(见图8)。测试期间应确保滤纸一直被溶液湿透。

1-氯化钠水溶液；2-滤纸；3-确定测试轴线；4-玻璃板

48 h后，移开滤纸，检查保护包头是否有腐蚀痕迹。测量每个腐蚀区域的最长距离并记录腐蚀区域的数量。

5非金属保护包头抗老化及环境影响的稳定性

5.1主要技术要求

样品经高温、低温、酸、碱和油5种处理后进行抗冲击性测试，并符合表2 保护包头和足趾保护鞋抗冲击的最小间距要求中保护包头最小间距。

5.2检测装置技术参数

主要包括测试设备和处理设备。测试设备技术参数见上文2.2节。处理设备技术参数：温控箱或烘箱，配有强制空气循环系统，温度可调，调节范围-20～60 ℃。

5.3测试

每项处理不少于2只保护包头。样品处理要求及步骤如下表3所示。

表3　抗老化及环境影响的测试处理要求和步骤

处理好后的样品再进行抗冲击性测试。测试方法见上文2.3节的步骤。高温和低温处理后试样，在150 s内进行抗冲击性测试。

任一只达不到要求，整个批次抗老化及环境影响的稳定性为不合格。

综上所述，正确掌握保护包头测试方法和技术要求，才能有效控制保证保护包头的质量，保护包头的质量很大程度上决定足趾保护鞋防护性能。保护包头和足趾保护鞋的测试方法和技术参数是不同的，因此无论是生产还是使用企业应正确按标准要求进行测试和判定。

作者简介蔡夏林，男，高级工程师，长期从事劳动防护用品标准的编制及劳保用品的检验工作。

(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