Nghiên cứu thiết kế mũ an toàn công nghiệp chống nóng phù hợp với điều kiện lao động ngoài trời ở Việt Nam

ện Nghiên cứu Khoa học kỹ thuật Bảo hộ lao động đã xây dựng được một hệ thống đánh giá chất lượng mũ an tồn cơng nghiệp. Đây là một cơng trình cĩ ý nghĩa lớn trong việc giám sát chất lượng mũ, đảm bảo an tồn cho người lao động. Do đặc thù về khí hậu Việt Nam là nhiệt đới giĩ mùa, việc sử dụng mũ an tồn cơng nghiệp (ATCN) cĩ một số bất tiện như: nĩng bức, ẩm do đổ mồ hơi... Do độ ẩm khơng khí cao, những hơi ẩm này khơng thốt ra được, gây cảm giác khĩ chịu dẫn đến làm giảm năng suất làm việc. Mặt khác, do cấu tạo mũ hiện nay của Việt Nam (chỉ xem xét những mũ sản xuất đạt tiêu chuẩn chất lượng) thì khơng cĩ lớp cách nhiệt, khơng cĩ khe thơng giĩ Vì vậy, nhiệt độ trên đầu phía dưới mũ bao giờ cũng cao hơn so với nhiệt độ mơi trường, gây tăng nhiệt cục bộ. Nếu làm việc thời gian dài ngồi trời sẽ dẫn đến stress nhiệt, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe và hiệu quả cơng việc. Khơng thoải mái về nhiệt là một trong những nguyên nhân chủ yếu mà cơng nhân khơng thích đội mũ, dẫn đến nhiều tai nạn đáng tiếc xẩy ra khi làm việc. Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam chưa cĩ một nghiên cứu thiết kế nào cải thiện tính chất nhiệt của mũ cũng như nâng cao khả năng chống nĩng của mũ ATCN. Năm 2013, Viện nghiên cứu KHKT Bảo hộ lao động đã giao cho Trung tâm An tồn lao động thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế mũ an tồn cơng nghiệp chống nĩng phù hợp với điều kiện lao động ngồi trời ở Việt Nam”, với mục tiêu: “Đưa ra được bản thiết kế mẫu mũ ATCN chống nĩng phù hợp với lao động ngồi trời ở Việt Nam”. II. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu
Tổng quan tài liệu nghiên cứu trong và ngồi nước liên quan đến khả năng chống nĩng của mũ ATCN.
Tổng quan về kết cấu mũ, vật liệu sử dụng và hiệu quả chống nĩng của mũ ATCN hiện nay: - Tổng quan về kết cấu và vật liệu sử dụng của mũ ATCN. - Khảo sát nhiệt độ xung quanh ở phía dưới thân mũ và phía trên thân mũ khi cơng nhân đang sử dụng mũ ATCN (một vài cơng trình đang thi cơng xây dựng tại Hà Nội). Nghiên cứu thiết kế mũ an tồn cơng nghiệp chống nĩng phù hợp với điều kiện lao động ngồi trời ở Việt Nam ThS. Nguyan Thd Thu Thpy và CS Trung tâm An tồn lao đjng K^t quU nghiên cqu KHCN 17Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2014
Đề xuất thiết kế mẫu mũ ATCN chống nĩng. 2.2. Phương pháp nghiên cứu
Hồi cứu tiêu chuẩn, tài liệu về mũ an tồn cơng nghiệp chống nĩng trong và ngồi nước.
Thực nghiệm.
Phương pháp tính tốn bài tốn truyền nhiệt, thiết kế và phân tích số liệu. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Khảo sát tình hình sử dụng mũ ATCN cho lao động ngồi trời (Xem bảng 1,2,3). NhZn xét k^t quU khUo sát: Đối với tất cả 5 loại mũ dùng khảo sát thì nhiệt độ đo trong mũ trên đầu cơng nhân cao hơn hẳn nhiệt độ bên ngồi. Tuy nhiên đối với 2 loại mũ A và C, là loại mũ khơng cĩ xốp chống nĩng và cũng khơng cĩ thơng giĩ thì nhiệt độ chênh lệch giữa phía trong mũ và nhiệt độ ngồi trời cao hơn hẳn 2 loại mũ B và D, là loại mũ đã cĩ chống nĩng và khe thơng giĩ và cao hơn nhiệt độ ngồi trời là >2 ÷ 30C. Mũ B cĩ xốp chống nĩng, nhiệt độ phía trong giảm hơn hẳn, gần bằng với mũ cĩ khe thơng giĩ là mũ D và cao hơn ngồi trời là >1 ÷ 20C. Mũ C và mũ E cĩ 18 lỗ thơng giĩ và cĩ tổng diện tích lỗ thơng giĩ là 127,17mm2 nhỏ hơn tổng diện tích 10 khe thơng giĩ của mũ D (180mm2). Do cấu tạo của lỗ thơng giĩ (mũ C,E) quá nhỏ nên hiệu quả thơng giĩ hầu như khơng tác dụng. Mặt khác mũ E là mũ mà - Đánh giá kết cấu mũ phổ biến hiện nay.
Đề xuất yêu cầu về khả năng chống nĩng của mũ.
Tính tốn thiết kế lại kết cấu cũng như cấu trúc các lớp vật liệu nhằm đáp ứng yêu cầu chống nĩng cho người sử dụng (sử dụng phần mềm solid- works, catia, cad/cam/cnc). BUng 1. Các loSi mũ đã sr dong trong đ_ tài Kết cấu của mũ TT Loại mũ Vật liệu sản xuất thân mũ Lớp xốp Thông gió 1 Mũ a (vn) HDPE Không có Không có 2 Mũ b (hq) ABS Có lớp xốp Không có 3 Mũ c (hq) ABS Không có Có lỗ thông gió 4 Mũ d (m) HDPE Không có Có khe thông gió 5 Mũ e (hq) (đt) ABS Có lớp xốp Có lỗ thông gió BUng 2. K^t quU đo đj b_n va đZp giUm chVn m nhibt đj chuXn TT Loại mũ Độ bền va đập giảm chấn ở điều kiện nhiệt độ chuẩn Tiêu chuẩn TCVN 6407-98 (Fd 5000N) 1 Mũ A (VN) 2716N Đạt tiêu chuẩn 2 Mũ B (HQ) 1620N Đạt tiêu chuẩn 3 Mũ C (HQ) 1675N Đạt tiêu chuẩn 4 Mũ D (M) 1890N Đạt tiêu chuẩn 5 Mũ E (HQ) (E,ĐT) 1655N Đạt tiêu chuẩn BUng 3. K^t quU khUo sát nhibt đj chênh lbch gisa bên trong và bên ngồi mũ ATCN Nhiệt độ bên trong mũ (0C) Thời gian đo Nhiệt độ ngoài trời (T0C) Mũ A Mũ C Mũ B Mũ E Mũ D Mức ý nghĩa Sáng 10h30- 12h30 37,3±0,5 39,36r0,8 39,55r0,8 38,92r0,6 39,04r0,6 38,60r0,6 P<0,05 Chiều 13h30- 15h30 39,4±0,5 41,35r0,7 41,25r0,1 40,82r0,6 40,78r0,6 40,52r0,3 P<0,05 Nhiệt độ chênh lệch so với nhiệt độ ngoài trời 2 y 3 0C 2 y 3 0C 1 y 2 0C 1 y 2 0C 1 y 2 0C K^t quU nghiên cqu KHCN Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-201418 tự lắp ghép (xốp của mũ B), xốp này khơng cĩ gì đặc biệt, khơng cĩ khe, lỗ thơng giĩ, chính vì vậy mà hiệu quả của lỗ thơng giĩ ở mũ E hầu như khơng đáng kể, chỉ cĩ tác dụng của xốp cách nhiệt. Do đĩ, nhiệt độ phía trong của mũ B và mũ E là gần như nhau. Cấu tạo thơng giĩ của mũ C, D, E cĩ thể nước mưa rơi vào đầu người đội. Mũ D là mũ cĩ kiểu dáng và kích thước khác hẳn (mũ của Mỹ) so với mũ của Hàn Quốc và mũ của Việt Nam. Khi đội mũ D lên cảm thấy rộng và khơng chắc chắn với khuơn đầu người Việt. Do vậy đề tài lựa chọn mũ của Hàn Quốc (cĩ kích thước vừa với đầu người Việt Nam hơn) và cĩ kiểu dáng đẹp để cải tiến thiết kế mũ phù hợp với người lao động ngồi trời ở Việt Nam. Tuy nhiên ở đây là nhiệt độ ngồi trời khơng quá cao (37- 390C) nhưng cĩ ngày nhiệt độ ngồi trời lên đến 450C thì nhiệt độ ở trên đầu phía trong mũ lên tới gần 500C, điều này thật sự khơng thể chịu đựng được. Chẳng hạn như ngày 16/5, nhiệt độ ngồi trời là 450C, cơng nhân khơng thể làm việc được, đi ra ngồi trời khoảng 5 phút phải vào bĩng mát ngay. 3.2. Một số cải tiến đối với thiết kế của mũ ATCN nhằm nâng cao hiệu quả chống nĩng và tính năng bảo vệ khác cho lao động ngồi trời 3.2.1. Thi^t k^ các khe thơng giĩ m thân mũ a) Cơ sở lý thuyết: Vì mũ đảm bảo độ bền đạt tiêu chuẩn chất lượng đã cĩ nhiều nghiên cứu đề cập trước đĩ, ở đây, chúng tơi khơng thiết kế tồn bộ mũ mà chúng tơi chọn phương án cải tiến thiết kế mũ. Với mũ đã thiết kế đạt tiêu chuẩn, chúng tơi cải thiện tính chất nhiệt của mũ. Theo khảo sát và phân tích nhận thấy rằng mũ hiện tại của Việt Nam vừa khơng thơng thống, vừa cách nhiệt kém. Phân tích các đặc tính truyền nhiệt giữa cơ thể con người và mơi trường xung quanh cho thấy, sự bay hơi của mồ hơi từ cơ thể là một yếu tố rất quan trọng để làm mát cơ thể con người và là cơ chế truyền nhiệt quan trọng nhất khi nhiệt độ ngồi trời trên 38°C. Nhiều nghiên cứu cho thấy sự trao đổi nhiệt trên bề mặt của đầu bị cản trở nhiều khi người lao động đội mũ và khả năng bay hơi giảm đáng kể do thân mũ khơng thấm mồ hơi. Vì vậy, để giảm thiểu nguy cơ stress nhiệt khi đội mũ làm việc ngồi trời nắng nĩng, nhĩm nghiên cứu đề xuất cải tiến như sau: bổ sung các khe thơng giĩ ở hai bên cạnh mũ, thêm lớp cách nhiệt bằng vật liệu xốp poly- styren và thêm lớp lĩt thấm mồ hơi từ đầu. Mục đích đề cập tới các hốc, khe hoặc lỗ thơng giĩ trong việc thiết kế mũ là để cải thiện dịng của khơng khí phía trong của mũ, tạo điều kiện tiện nghi khi sử dụng mũ (tốc độ giĩ, nhiệt độ và độ ẩm....). Với mũ, lượng khơng khí cĩ thể được trao đổi giữa bề mặt đầu và mơi trường bên ngồi, lượng khơng khí này bị hạn chế do độ dẫn nhiệt thấp của vật liệu sản xuất mũ. Hơn nữa, thân mũ làm từ nhựa nhiệt dẻo do đĩ khơng thể cho chất lỏng (mồ hơi) hoặc chất rắn truyền qua ra bên ngồi được. Nhiều nghiên cứu trên thế giới kết luận rằng các lỗ thơng giĩ cĩ tác dụng tốt trong nhiều trường hợp thốt mồ hơi tránh ẩm cho người sử dụng và khẳng định trên thân mũ nên thiết kế nhiều lỗ thơng giĩ vì chúng cho phép thốt dịng hơi tối đa ra bên ngồi và do đĩ gradient áp lực nước lớn nhất tại bề mặt da giảm. Do vậy việc sử dụng các lỗ thơng giĩ mũ sẽ làm giảm nguy cơ stress nhiệt. Nhưng một hạn chế của các lỗ thơng giĩ là diện tích lỗ giĩ nhỏ nhưng nếu tăng diện tích thì chính những vị trí này cho phép ánh nắng xuyên qua và cĩ thể xuyên thẳng vào đầu người sử dụng. Bên cạnh đĩ nước mưa cĩ thể rơi vào đầu qua các lỗ thơng giĩ khi trời mưa. Một thiết kế phải đáp ứng cả sự tiện nghi và an tồn, đĩ là mục tiêu tiến tới một sản phẩm hồn thiện, kích thích người sử dụng, tránh những hậu quả đáng tiếc xẩy ra trong lao động: các lỗ thơng giĩ của mũ phải giảm stress nhiệt bằng cách cải thiện các đặc tính truyền nhiệt từ đầu đến mơi trường xung quanh và khơng làm tăng nguy cơ tổn thương tới đầu hoặc độ bền va đập của mũ. Một nghiên cứu khác của Hsu và cộng sự (1998) đã nghiên cứu thử nghiệm rất nhiều kích cỡ, hình dạng và vị trí của các lỗ thơng giĩ trong mũ an tồn cơng nghiệp, và K^t quU nghiên cqu KHCN 19Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2014 phát hiện ra rằng các lỗ thơng giĩ chỉ cĩ tác dụng rất nhỏ trong việc tăng cường đối lưu trên bề mặt đầu. Ngồi ra, việc thiết kế các lỗ thơng giĩ mũ cũng phải xem xét đến nhiệt năng từ mặt trời. Vì vậy lỗ thơng giĩ nhiều khi khơng thích hợp, tốt nhất nên thiết kế hốc thơng giĩ hoặc khe thơng giĩ, đảm bảo đối lưu trên đầu được tốt hơn. Bởi mũ phải đảm bảo độ bền va đập, vì vậy khơng thể thiết kế khe, hốc thơng giĩ tùy tiện được mà phải tuân theo tiêu chuẩn cho phép, ví dụ như tiêu chuẩn EN 397:1995, cho phép diện tích là: 150mm2 ≤ Diện tích lỗ, khe thơng giĩ ≤ 450mm2, để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của mũ. b) Cơ sở thực tiễn: Sau khi nghiên cứu các tài liệu và qua khảo sát thực tế, nhĩm tác giả muốn thiết kế thân mũ cĩ cấu tạo ngồi yêu cầu trong tiêu chuẩn cịn cĩ hệ thống kênh thơng giĩ, cấu tạo của kênh thơng giĩ sao cho vẫn đảm bảo độ bền về kết cấu của mũ và khe thơng giĩ khơng cho hoặc hạn chế tối đa nước mưa rơi vào đầu người đội. Kênh thơng giĩ cĩ ưu điểm như dẫn hướng giĩ, tạo một luồng giĩ từ mơi trường bên ngồi vào trong mũ, kênh thơng giĩ cĩ cả hai bên, tăng khả năng đối lưu khơng khí. Nhĩm nghiên cứu đã giải bài tốn nhiệt trong kết cấu mũ, tuy nhiên, bài tốn nhiệt là phức tạp, giải bài tốn này với giả thiết ban đầu là bỏ qua sự bức xạ nhiệt của mơi trường xung quanh. Đây chỉ là một cơ sở ban đầu để nhĩm nghiên cứu cĩ những tính tốn cho cải tiến thiết kế mũ. Để cải thiện độ thơng thống cho mũ, nhĩm nghiên cứu cĩ các đề xuất như trong bảng 4. Khảo sát loại mũ trên thị trường cho thấy, mũ Hàn Quốc vừa cĩ khuơn đầu phù hợp với người Việt Nam vừa cĩ kiểu dáng đẹp, nên nhĩm nghiên cứu lựa chọn kiểu dáng của mũ Hàn Quốc để cải thiện tính chất nhiệt cho mũ. BUng 4. Đ_ xuVt thi^t k^ mũ an tồn cơng nghibp chgng nĩng Đề xuất thiết kế Nguyên tắc Tiêu chuẩn Thân mũ có khe thông gió - Thân mũ có các kênh thông gió, trong mỗi kênh có một khe thông gió. Khe thông gió trên thân mũ không làm ảnh hưởng tới độ bền của mũ - Giảm stress nhiệt bằng cách cải thiện sự truyền nhiệt từ đầu người đến môi trường xung quanh - Vật liệu làm phải có hệ số cách nhiệt cao. - Không làm giảm khả năng bảo vệ của mũ ATCN - Khe thông gió không hoặc hạn chế nước mưa rơi vào đầu khi trời mưa. - Màu của mũ nên thiết kế màu sáng như màu trắng (phản xạ ánh sáng mặt trời tốt hơn các màu khác) - Các khe thông gió của mũ không được giảm độ bền va đập của thân mũ, tuân theo tiêu chuẩn EN 397:1995 Lớp xốp - Ngăn cản sự truyền nhiệt tối đa từ thân mũ vào đầu người - Hấp thụ va đập, giảm một phần xung lực truyền xuống đầu - Đảm bảo cho kết cấu của mũ. - Làm từ vật liệu xốp styren, không làm tăng nhiều khối lượng của mũ Lớp lót Giảm stress nhiệt bằng cách: - Tăng sự truyền mồ hôi qua các lớp - Có tính dẫn nhiệt cao hơn vật liệu làm các lớp khác - Vật liệu phải bền - Thấm mồ hôi tốt - Có tính kinh tế - Không bắt cháy K^t quU nghiên cqu KHCN Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-201420 c) Kết quả thiết kế thân mũ Trên thân mũ cĩ các kênh thơng giĩ, việc bố trí các kênh thơng giĩ này khá phức tạp vì khơng phải ở vị trí nào cũng phát huy tối đa tác dụng của nĩ. Theo khảo sát thực tế thì kênh giĩ được lựa chọn ở vị trí cách đỉnh mũ 15-30 mm là tốt nhất. Vì vậy, nhĩm tác giả thiết kế trên thân mũ cĩ hệ thống kênh thơng giĩ. Hệ thống này cách đỉnh mũ là 22 mm và bố trí cĩ 10 kênh thơng giĩ, mỗi bên 5 kênh, mỗi kênh lại cĩ một khe thơng giĩ. Kích thước của mỗi khe là 3mm x 7mm (tổng diện tích khe thơng giĩ là 210mm2, thể tích tổng 10 lỗ là 0,63 cm3, bằng 0,29% tổng thể tích của mũ). Các khe này cĩ cấu tạo đặc biệt để hạn chế nước mưa rơi vào đầu, như khe cách bề mặt kênh là 3mm, nước mưa rơi xuống kênh khơng thể hoặc hạn chế tối đa bắn vào khe. Thiết kế kênh thơng giĩ khơng làm ảnh hưởng tới độ bền của thân mũ vì chính kênh thơng giĩ này lại tạo ra các gân chịu lực ở phía trong mũ, càng làm tăng độ cứng vững cho mũ. Thân mũ cĩ cấu tạo họa tiết nhẹ nhưng khơng giữ các vật thể bắn vào thân mũ vì họa tiết này được vê trịn, vừa tạo cảm giác thời trang mà khơng ảnh hưởng tới kết cấu độ bền của mũ. Ở phía dưới vành mũ cĩ cấu tạo các khe, hốc để lắp cầu mũ, ở đây cũng cĩ thể thiết kế các mấu lắp cầu mũ, tạo sự đa dạng khi lắp cầu mũ. Bên cạnh đĩ, hệ thống này cịn cĩ các khe để lắp các phụ kiện khác như bịt tai chống ồn, kính chắn giĩ bụi, tấm che gáy phía sau... 3.2.2. Thi^t k^ cWu mũ Một bộ phận khơng thể thiếu được của mũ ATCN đĩ là cầu mũ (bộ giảm chấn). Bộ giảm chấn ngồi tác dụng định vị mũ trên đầu cịn cĩ tác dụng quan trọng trong việc phân bố đều năng lượng va đập truyền qua thân mũ ra khắp bề mặt đầu. Điều đĩ cĩ nghĩa là chia nhỏ năng lượng va đập và bảo vệ đầu khỏi bị va đập cục bộ quá mạnh. Ngồi ra cùng với tác dụng đàn hồi của thân mũ, tính chất đàn hồi của vật liệu làm cầu mũ cũng cĩ tác dụng làm giảm năng lượng va đập. Theo tiêu chuẩn, độ giảm chấn của mũ phải khơng nhỏ hơn 75%. Để tạo được mũ cĩ độ giảm chấn như yêu cầu ngồi việc chọn vật liệu, cần phải chú ý tới kết cấu cầu mũ sao cho bền chắc, cĩ tính giảm chấn cao và phân tán đều khắp đầu năng lượng va đập. Thơng thường cầu mũ làm bằng vải xe sợi bơng, sợi tổng hợp polyethyl- ene và cĩ dạng 4 cánh hoặc 5 cánh. Với mục đích của hệ thống cầu mũ là đảm bảo hấp thụ phần lớn lực va chạm mà khơng bị tung ra khỏi đầu người đội cũng như để duy trì sự ổn định khi đội mũ trong điều kiện làm việc bình thường, các chi tiết chủ yếu của cầu mũ bao gồm: chi tiết liên kết dải băng cầu, dây giảm chấn, tấm liên kết... Để nối các giải băng cầu này cần các chi tiết như hình hoặc các mấu cài vào các khe trên vành thân mũ (hình 2,3). Băng cầu: Bộ phận này cĩ thể điều chỉnh bộ phận bên trong, tiếp xúc với đầu, điều chỉnh cỡ đầu như hình 4. Trên băng cầu, phần tiếp xúc với trán cĩ thêm một lớp lĩt để thấm mồ hơi và tránh khơng cho băng cầu tỳ trực tiếp vào trán làm đau trán, chính tấm lĩt này cĩ tác dụng tạo cảm giác thoải mái cho đầu. Vật liệu làm lớp này là vải coolmax. 3.2.3. Thi^t k^ lkp xgp và lkp lĩt a) Lớp xốp cách nhiệt Trong phần khảo sát khẳng định khi mũ cĩ thêm lớp xốp, nhiệt độ phía trong mũ thấp hơn hẳn nhiệt độ của mũ khơng cĩ lớp xốp. Nhưng chiều dày lớp xốp này bao nhiêu thì trong phạm vi của đề tài khơng cho phép kiểm tra được. Nếu chiều dày mỏng quá thì khơng tác dụng nhiều cịn nếu dày quá thì khơng thể lắp vào mũ. Do vậy, để thiết kế lớp xốp Hình 1: Thi^t k^ hình dSng bên ngồi và bên trong cpa thân mũ mki K^t quU nghiên cqu KHCN 21Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2014 nhĩm tác giả căn cứ vào khuơn của thân mũ và khoảng cách khe hở thẳng đứng trong tiêu chuẩn cho phép, đĩ là 25mm ≤ H1≤ 50mm, khe hở xung quanh là: 5mm ≤ H2≤ 20mm, chiều sâu bên trong là: H3=85mm. Từ đĩ nghiên cứu thiết kế được chiều dày của xốp lớn nhất là 15mm. Do kết cấu của mũ mà chiều dày của xốp cũng sẽ khơng đồng đều và chiều dày nhỏ nhất là 6mm (tham khảo thiết kế của Hàn Quốc)(hình 5). Trên xốp cũng thiết kế các kênh và các khe dẫn giĩ, tăng sự đối lưu cho phía trong mũ. b) Lớp lĩt tiện nghi Một lớp lĩt vải thường được đặt giữa các vật liệu hấp thụ tác động và đầu người. Lớp lĩt này thường bao gồm bơng hoặc vật liệu khác. Như đã đề cập trước đĩ, các đặc tính cách nhiệt của vật liệu chủ yếu là dựa trên lượng khơng khí bị mắc kẹt bên trong sợi và bề mặt của nĩ. Như vậy, từ gĩc độ nhiệt động lực học, việc sử dụng lớp lĩt bơng chỉ làm tăng nguy cơ stress nhiệt. Do vậy nếu khơng sử dụng lớp này thì lại cịn tốt hơn. Nhưng vấn đề đặt ra là muốn giảm stress nhiệt cĩ thể đạt được bằng việc lựa chọn một loại vật liệu lĩt khác kết hợp với việc gia tăng đối lưu khơng khí phía trong mũ. Do vậy cần tối đa hĩa tính thấm của các lớp lĩt để khơng khí ẩm và mồ hơi cĩ thể thốt ra ngồi được dễ dàng. Các tiêu chí như độ bền, khả năng thấm nước (trên bề mặt ngồi), kinh tế và chống cháy cũng được lựa chọn để đảm bảo rằng lớp lĩt phát huy Hình 2. Hình dSng mVu gài và dây giUm chVn Hình 3. Dây giUm chVn và chi ti^t ngi dây giUm chVn vào thân mũ Hình 4. Mơ tU băng cWu Hình 5. Thi^t k^ lkp xgp cách nhibt K^t quU nghiên cqu KHCN Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-201422 tác dụng của mình. Do vậy đề tài đặt ra cĩ thêm lớp này, chọn vật liệu cĩ khả năng thấm mồ hơi và thơng thống nhưng quan trọng là mềm mại, tạo cảm giác dễ chịu cho người đội. Dưới đây là một số mẫu vải cĩ thể lựa chọn, đề tài đã lựa chọn mẫu thứ 4 để làm lớp lĩt tiện nghi (ảnh 6). Đĩ là vải Coolmax, là loại vải được nghiên cứu, chế tạo nhằm mục đích giữ cho cơ thể con người tránh khỏi sự ẩm ướt trong khi làm việc, hoạt động mạnh tốt mồ hơi. Đây là loại vải sử dụng đặc biệt cho các vận động viên điền kinh nhằm giữ cho cơ thể của họ khơ ráo trong quá trình hoạt động thể thao. Coolmax cĩ khả năng thấm mồ hơi từ cơ thể con người, làm cho hệ thống tuần hồn được hoạt động tốt hơn, đồng thời cũng là loại vải cĩ khả năng làm cho hơi nước bay hơi nhanh hơn so với các loại vải thơng thường khác. Ngồi ra Coolmax cĩ bề mặt rất mịn, mượt làm cho cơ thể con người khi tiếp xúc với loại vải này cĩ cảm giác mềm mại, mát hơn gấp nhiều lần so với các loại vải khác. Coolmax là loại vải cĩ thể giặt bằng máy giặt và sấy bằng máy sấy (ảnh 7). 3.2.4. Thi^t k^ tVm che gáy chgng nĩng Khi cơng nhân làm việc ngồi trời, nhất là cơng nhân xây dựng, cấp thốt nước, vệ sinh đơ thị thì khi cúi xuống ánh nắng sẽ xuyên vào gáy, điều này cũng gây cảm giác khĩ chịu, mệt mỏi và nếu làm việc trong nắng lâu sẽ dẫn đến say nắng, say nĩng, stress nhiệt Chính vì vậy đề tài cũng đề xuất một bộ phận phụ đĩ là tấm che gáy. Vật liệu được chọn là loại vải, giả da, loại này cĩ tính mềm mại và giá rẻ, dễ kiếm và tương đối bền. Như trên đã nĩi, trên thân mũ cĩ cấu tạo các mấu gài, cĩ thể dễ dàng lắp bộ phận che gáy vào. 3.2.5. Thi^t k^ kính ch[n giĩ, boi Để thiết kế một thân mũ hồn chỉnh, đề tài đặt ra thiết kế cả bộ phận lắp ráp kính chắn giĩ, bụi, trên thân mũ đã cĩ các bộ phận để lắp thêm bộ phận giữ kính. Kính chắn giĩ bụi, khi cần thiết thì kéo từ từ xuống, cịn bình thường kính được giữ ở phía bên trong của mũ. IV. KẾT LUẬN Qua 1 năm làm việc và nghiên cứu, đề tài đưa ra một số kết luận sau: Đã tìm hiểu và nghiên cứu cơ chế truyền nhiệt trong cơ thể con người và ảnh hưởng của nhiệt độ lên người đội mũ. Khi đội mũ trong mơi trường khí hậu nhiệt đới giĩ mùa, nĩng ẩm quanh năm, những hơi ẩm này khơng dễ thốt qua mũ ra ngồi được (vì kết cấu mũ hiện nay) do vậy mà tích tụ trong đầu phía dưới thân mũ làm tăng nhiệt cục bộ, chính vì vậy mà người cơng nhân cảm thấy nĩng bức, nếu đội mũ trong thời gian dài cĩ thể bị say Tnh 6. Tnh các loSi mYu vUi lta chen làm lkp lĩt Tnh 7. Tnh cpa vUi Coolmax 1 2 3 4 5 6 7 K^t quU nghiên cqu KHCN 23Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2014 nĩng, say nắng và ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động dẫn đến giảm năng suất lao động. Do đĩ đội mũ làm cản trở quá trình truyền nhiệt tự nhiên của đầu ra mơi trường xung quanh. Khảo sát nhiệt độ chênh lệch giữa phía dưới mũ trên đầu và nhiệt độ ngồi trời của 5 loại mũ, trong đĩ cĩ 4 loại mũ là kết cấu nguyên từ nhà sản xuất, một mũ là đề tài thử nghiệm với ý tưởng của mình. Từ những khảo sát ban đầu, đề tài lựa chọn kiểu dáng mũ của Hàn Quốc và cải tiến các khe thơng giĩ ở trên thân mũ. Do vậy, đề tài đã khảo sát vị trí thiết kế khe thơng giĩ (tuy mới chỉ dừng lại ở những sửa chữa thủ cơng thơ sơ). Kết quả cho thấy rằng, khe thơng giĩ ở vị trí cách đỉnh mũ trong khoảng 20-25mm cho khả năng lưu thơng khơng khí là tốt nhất. Đề tài đã đề xuất cải tiến thiết kế cho mũ ATCN, đưa ra được bản thiết kế chi tiết về cải tiến thân mũ: Trên thân mũ cĩ các kênh thơng giĩ. Trên thân mũ cĩ hệ thống kênh thơng giĩ và hệ thống này cách đỉnh mũ là 22 mm và bố trí cĩ 10 kênh thơng giĩ, mỗi bên 5 kênh và mỗi kênh lại cĩ một khe thơng giĩ. Kích thước của mỗi khe là 3mm x7mm (tổng diện tích khe thơng giĩ là 210mm2). Các khe này cĩ cấu tạo đặc biệt để hạn chế nước mưa rơi vào đầu, như khe cách bề mặt kênh là 3mm, nước mưa rơi xuống kênh khơng thể hoặc hạn chế tối đa bắn vào khe. Ngồi ra, đề tài cũng thiết kế xốp cách nhiệt, trong lớp này cĩ cấu tạo sao cho khơng cản trở dịng đối lưu khơng khí qua các khe thơng giĩ vào trong mũ và qua lớp xốp vào đầu người đội. Thêm một lớp lĩt thấm mồ hơi bằng vật liệu đặc biệt (coolmax) khơng gây cản trở cho dịng khơng khí lưu thơng trên đầu phía dưới mũ. Đề tài cũng thiết kế trên thân mũ cĩ các khe để cĩ thể lắp ráp các phụ kiện khác trong các trường hợp đặc biệt yêu cầu như: kính chắn bụi, bộ phận che gáy chống nắng, khe lắp bịt tai chống ồn Đề tài kiến nghị tiếp tục hướng nghiên cứu: + Chế tạo thử sản phẩm để đưa vào sử dụng. + Nghiên cứu tính chất nhiệt của mũ bằng phương pháp mơ phỏng số. + Nhĩm nghiên xây dựng hệ thống thiết bị thử nghiệm xác định tính chất nhiệt của mũ ATCN. Đề tài kiến nghị nhà sản xuất xem xét, áp dụng thiết kế này, chế tạo thử nghiệm để cĩ một sản phẩm mũ hồn chỉnh, cải thiện được tính chất nhiệt của mũ, đưa vào sử dụng nhằm tránh stress nhiệt, tăng tính tiện nghi cho người lao động. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. KS. Lưu Văn Chúc, KS. Kiều Ngọc Hanh, BS. Phạm Ngọc Lưu, Báo cáo tổng kết đề tài: "Bước đầu nghiên cứu mũ chống chấn thương sọ não cho cơng nhân mỏ và cơng nhân xây dựng", Viện nghiên cứu KHKT BHLĐ năm 1976. [2]. KS. Lưu Văn Chúc, Mũ bảo hộ lao động, Viện nghiên cứu KHKT BHLĐ năm 1978. [3]. KS. Dương Cơng Bắc, KS. Nguyễn Quốc Chính, Báo cáo tổng kết đề tài: “Nghiên cứu đưa vào sản xuất mũ chống chấn thương sọ não”, Viện nghiên cứu KHKT BHLĐ năm 1981-1985 [4]. Abeysekera, J.D.A., Shahnavaz, H. Ergonomics evaluation of modified industri- al helmets for use in tropical environments. Ergonomics, 31, 1317- 1329 (1988) [5]. P. A. Bruhwiler, Heated perspiring manikin headform for the measurement of head- gear ventilation characteris- tics, Measurement Science and Technology 14 (2003), 217-227. [6]. Christopher Despins, Alyssa Lindsay, Katie McQuoid, Leslie Mumford, Design of appropriate demi- ning personal protection equipment for head and face, Thursday March 31, 2005. K^t quU nghiên cqu KHCN Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-201424