Xây dựng hệ công thức thiết kế găng tay bảo vệ sử dụng trong môi trường nitơ hóa lỏng

c thiết kế chế tạo găng tay bảo vệ là rất cần thiết. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu thiết kế găng tay chuyên dụng sử dụng trong mơi trường nitơ lỏng. Hai mươi tư kích thước nhân trắc bàn tay đã được xác định làm cơ sở để thiết kế găng tay bảo vệ; Găng tay sử dụng trong mơi trường nitơ hĩa lỏng cĩ kiểu dáng rời từng ngĩn, cĩ chiều dài đến ngang bắp tay; Đã xây dựng được hệ cơng thức thiết kế cho các chi tiết của từng phần găng tay bảo vệ. Kết quả nghiên cứu sẽ gĩp phần vào sự phát triển và đa dạng hĩa sản phẩm của ngành may mặc, hướng tới đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Găng tay là phương tiện bảo vệ cổ tay, bàn tay và các ngĩn tay trong các điều kiện lao động nguy hiểm. Đặc biệt trong điều kiện làm việc tiếp xúc với nitơ lỏng như phẫu thuật lạnh trong y sinh học, bảo quản mẫu tinh trùng, phơi trong thụ tinh nhân tạo, bảo quản tinh trùng bị trong chăn nuơi. Nitơ lỏng cĩ nhiệt độ sơi là -195,79°C và nhiệt độ đĩng băng là -210,1°C. Nitơ lỏng là chất siêu lạnh. Trong quá trình lao động nếu bị tiếp xúc trực tiếp với nitơ lỏng thì phần da đĩ sẽ bị bỏng lạnh hoặc tại vị trí đĩ các mơ sống bị đơng cứng lại. Vì thế, khi tiếp xúc với ni tơ lỏng cần phải đeo kính, tạp dề và găng tay để bảo vệ an tồn trong quá trình làm việc. Trên thế giới đã cĩ tiêu chuẩn NF EN 511-2006 [1] để đánh giá chất lượng găng tay sử dụng trong mơi trường cực lạnh theo các tiêu chí: độ chống thấm, nhiệt trở dẫn nhiệt, độ chống mài mịn. Trong những năm gần đây ở Việt Nam đã cĩ một số cơng trình nghiên cứu về đặc điểm nhân trắc bàn tay XÂY DỰNG HỆ CÔNG THỨC THIẾT KẾ GĂNG TAY BẢO VỆ SỬ DỤNG TRONG MÔI TRƯỜNG NITƠ HÓA LỎNG Lã Thị Ngọc Anh1, Nguyễn Thị Xuân Mai2 1.Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2. Trường Cao đẳng Kinh tế kỹ thuật Vinatex Tp.HCM Hình minh họa: Nguồn internet Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 59 Kết quả nghiên cứu KHCN cơng nhân, thiết kế chế tạo găng tay bảo vệ [2], [3]. Sau khi xác định được kết cấu các lớp vật liệu, thiết kế mẫu găng tay chuyên dụng trong mơi trường nitơ hĩa lỏng [2], chúng tơi tiếp tục nghiên cứu “Xây dựng hệ cơng thức thiết kế găng tay bảo vệ sử dụng trong mơi trường nitơ hĩa lỏng” với mong muốn đưa loại sản phẩm này vào sản xuất trong cơng nghiệp. Kết quả nghiên cứu sẽ gĩp phần vào sự phát triển và đa dạng hĩa sản phẩm của ngành may mặc, hướng tới đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Số lượng mẫu nghiên cứu được xác định theo cơng thức: Trong đĩ: n – Cỡ mẫu; Với nghiên cứu sinh học thường sử dụng mức xác suất p = 0,95 ứng với z = 1,96; e - Sai số 3%. Nghiên cứu đã thực hiện lấy các số đo nhân trắc bàn tay của 270 nam cơng nhân được chọn ngẫu nhiên và đại diện từ trường Cao đẳng Kinh tế kỹ thuật Vinatex thành phố Hồ Chí Minh, cơng ty TNHH Thương mại kỹ thuật xây dựng HTC. Sau đĩ tiến hành xây dựng hệ cơng thức thiết kế găng tay bảo vệ sử dụng trong mơi trường ni tơ hĩa lỏng. * Nghiên cứu xác định kích thước bàn tay của nam cơng nhân Nhĩm tác giả đã sử dụng phương pháp điều tra cắt ngang để xác định 24 kích thước nhân trắc của bàn tay theo tiêu chuẩn [4] để phục vụ cho việc thiết kế găng tay bảo vệ. Các kích thước đo được chia thành ba nhĩm: chiều dài; chiều rộng và kích thước vịng. Thước kẹp được sử dụng để đo các kích thước chiều dài và kích thước chiều rộng cịn thước dây dùng để xác định các kích thước vịng. Cụ thể như sau: - Chiều dài bàn tay là khoảng cách từ nếp gấp cổ tay đến đầu mút ngĩn tay giữa. Kích thước này được xác định như trên Hình 1a. - Chiều dài gan tay là khoảng cách từ nếp gấp cổ tay đến nếp gấp bàn ngĩn giữa, bàn tay phải duỗi ngửa như Hình 1b. - Chiều dài các ngĩn tay là khoảng cách từ nếp gấp bàn và ngĩn tay đến đầu mút của ngĩn tay đĩ. Bàn tay phải đặt ngửa, ngĩn tay duỗi thẳng (Hình 1c). - Riêng kích thước chiều dài ngĩn tay cái là khoảng cách từ cổ tay đến đầu mút ngĩn cái, bàn tay đặt sấp sao cho ngĩn cái và xương đốt bàn ngĩn cái thành một đường thẳng (Hình 1d). - Kích thước vịng của các ngĩn tay được xác định là kích thước vịng xung quanh đầu ngĩn tay và vịng xung quanh chân ngĩn tay nơi to nhất (Hình 1e). - Rộng tay xịe là khoảng cách giữa đầu mút ngĩn cái và đầu mút ngĩn út, bàn tay đặt sấp trên mặt bàn; các ngĩn tay xịe hết sức. Ngĩn cái và xương đốt bàn ngĩn cái thành một đường thẳng (Hình 1f). - Rộng lịng bàn tay là khoảng cách từ chân ngĩn cái vuơng gĩc qua cạnh ngĩn út, bàn tay khép và duỗi thẳng (Hình 1g). - Rộng bốn ngĩn tay là khoảng cách vuơng gĩc với trục bàn tay qua bờ ngồi của khớp đốt 1-2 của ngĩn trỏ, bàn tay duỗi thẳng các ngĩn tay khép (Hình 1h). - Rộng nắm tay là khoảng cách lớn nhất giữa bờ trong và bờ ngồi của nắm tay, bàn tay nắm tự nhiên, ngĩn cái nắm lên đốt 2 của ngĩn giữa (Hình 1i). *Nghiên cứu thiết kế găng tay Sau khi cĩ được các giá trị trung bình của các kích thước bàn tay, nhĩm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu xây dựng cơng thức thiết kế cho các chi tiết của găng tay. Dựa vào kết quả nghiên cứu [2] nhĩm tác giả đã thiết kế găng tay trên vật liệu: Lớp vải ngồi là vải tráng phủ chống thấm, cĩ độ bền cơ lý cao, cĩ mặt vải đẹp và hợp thời trang. Vật liệu làm lớp đệm ở giữa cách nhiệt là bơng gịn nhằm tăng cường tính chất giữ nhiệt cho găng tay. Vải dùng làm lớp lĩt cho găng tay 60 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 Kết quả nghiên cứu KHCN cĩ nhiệm vụ tăng cường giữ nhiệt và bảo vệ cho lớp bơng đệm cách nhiệt khơng bị thủng, rách. Lớp này yêu cầu cĩ hệ số ma sát thấp để thao tác đeo vào, cởi ra được dễ dàng và đảm bảo độ bền cơ lý, độ ổn định cao nhất. Lớp lĩt là loại vải nỉ cĩ độ dày lớn nhưng tạo cảm giác rất mượt tay và thật tay. Các thơng số kĩ thuật của vải được trình bày trong Bảng 1. Hình 1: Kích thước bàn tay của nam cơng nhân a) b) c) d) f) g) h) i) e) Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 61 Kết quả nghiên cứu KHCN 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1. Kích thước nhân trắc bàn tay nam cơng nhân Bằng phương pháp xác suất thống kê sinh học [5] kết hợp với phần mềm SPSS 18.0 đã xác định được các thơng số kích thước nhân trắc bàn tay của nam cơng nhân. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong Bảng 2. 3.2. Xây dựng hệ cơng thức thiết kế găng tay Găng tay bảo vệ được thiết kế theo các bước: Xác định kiểu dáng của găng tay; Xác định lượng gia giảm thiết kế; Thiết kế các chi tiết. TT Danh mục kích thước Trung bình (cm) TT Danh mục kích thước Trung bình (cm) 1 Dài bàn tay(Dbt) 18,5 ± 0,42 13 Vòng đầu ngón tay trỏ (Vntt) 6±0,25 2 Rộng bàn tay(Rbt) 11 ± 0,21 14 Vòng đầu ngón tay cái (Vntc) 7±0,27 3 Dài ngón tay út (Dntu) 6 ± 0,27 15 Rộng nắm tay (Rnt) 9±0,34 4 Dài ngón tay áp út (Dntau) 7±0,22 16 Rộng bốn ngón tay (Rbnt) 8±0,33 5 Dài ngón giữa (Dntg) 9±0,34 17 Rộng lòng bàn tay (Rlbt) 12±0,24 6 Dài ngón trỏ (Dntt) 8±0,33 18 Vòng chân ngón tay út (Vcntu) 6,5±0,22 7 Dài ngón tay cái (Dntc) 6±0,30 19 Vòng chân ngón tay áp út(Vcntau) 7±0,26 8 Dài lòng bàn tay (Dlbt) 10±0,32 20 Vòng chân ngón tay giữa (Vcntg) 7±0,34 9 Dài nắm tay (Dnt) 9±0,32 21 Vòng chân ngón tay trỏ (Vcntt) 8±0,32 10 Vòng đầu ngón tay út (Vntu) 5±0,29 22 Vòng chân ngón tay cái (Vcntc) 8±0,29 11 Vòng đầu ngón tay áp út (Vntau) 6±0,30 23 Vòng nắm tay (Vnt) 20±0,39 12 Vòng đầu ngón tay giữa (Vntg) 6±0,31 24 Chéo bàn tay (Clbt) 11±0,28 Bảng 2: Các thơng số kích thước nhân trắc bàn tay của nam cơng nhân Mẫu Vị trí lớp Tên mẫu Ký hiệu Thành phần Kiểu dệt 1 Ngoài Vải PET tráng phủ A PET 100 % Dệt kim 2 Giữa Bông B Xơ PET ép Không dệt 3 Lót Vải dệt kim C 65% PET 35% cotton Dệt kim Bảng 1: Các thơng số kĩ thuật của vải 62 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 Kết quả nghiên cứu KHCN TT Chi tiết Lớp ngoài Lớp bông Lớp Lót Ghi chú 1 Ngón tay cái phần mu bàn tay 2 Các chi tiết yêu cầu đối nhau 2 Ngón tay cái phần gan bàn tay 2 3 Ngón tay trỏ phần mu bàn tay 2 4 Ngón tay giữa phần mu bàn tay 2 5 Ngón tay áp út phần mu bàn tay 2 6 Ngón tay út phần mu bàn tay 2 7 Gan bàn tay 2 8 Cổ tay 2 9 Gan bàn tay 2 2 10 Mu bàn tay 2 2 Bảng 3: Chi tiết thiết kế găng tay Hình 2 Bảng 4 Hình 3 Ngón trỏ Ngón giữa Ngón áp út Ngón út C3C5=Dntt+ 1,5 C5C4=1 C3C1=C3C=Vcntt/4 +1+0,5 C4C2=C4C6=Vđntt/4+1+0,5 AA1=Dgt +1+0,5 A1A3=Dntg+ 1,5 A3A2=1 A1C=A1A6= Vcntg/4 +1+0,5 A4A2=A2A6= Vđntg/4+1 +0,5 A6B1=B1B=Vcntau/4 +1+0,5 B1B3=Dntau+ 1,5 B3B2=1 B4B2=B2B5= Vđntau/4+1 +0,5 BB6=0,5 B6D1=D1D= Vcntu/4 +1+0,5 D1D3=Dntu+ 1,5 D3D2=1 D4D2=D2D5= Vđntu/4+1 +0,5 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 63 Kết quả nghiên cứu KHCN Ngón cái (hình 5a) Má trong ngón cái (hình 5b) C5C2 = Dntc + 2 + 0,5 C1C2 = 1 C5C = CC2 = Dntc /2 C5A=C7C8 (gan bàn tay) C5C4 = 1 CB= Rcnc + 1 + 0,5 CC6=2,5 cm C1C3= Rđnc /2 +1,5 + 0,5 AB =C7C9 (gan bàn tay) AC=C6C2 (thân ngón tay cái) CD=C1C3 (thân ngón tay cái) Hình 4: Các chi tết ngĩn tay rời độc lập Bảng 5: Các chi tiết ngĩn tay rời độc lập Ngón trỏ (hình 4a) Ngón giữa (hình 4b) Ngón áp út (hình 4c) Ngón út (hình 4d) CC2= Dgt + Dntt+1,5 C2C1=1 CA=CB= Vcntt/4 +1,5+0,5 C1A1=C1B1= Vđntt/4 +1,5+0,5 B1B2=CC6 (gan bàn tay) x 1 B2B3= 3 CC2= Dgt + Dntg+1,5 C2C1=1 CA=CB= Vcntg/4 +1,5+0,5 C1A1=C1B1= Vđntg/4 +1,5+0,5 B1B2=A4C (gan bàn tay) x 1 A1A2=A5A6 (gan bàn tay) x 1 B2B3=A2A3=1,5 CC2= Dgt + Dntau+1,5 C2C1=1 CA=CB= Vcntau/4 +1,5+0,5 C1A1=C1B1= Vđntau/4 +1,5+0,5 B1B2=A4C (gan bàn tay) x 1 A1A2=B5B (gan bàn tay) +0,5 B2B3= A2A3=1,5 CC2= Dgt + Dntu+1,5 C2C1=1 CA=CB= Vcntu/4 +1,5+0,5 C1A1=C1B1= Vđntu/4+1,5 + 0,5 B1B2=D4B6 (gan bàn tay) x 0,5 B2B3=A2A3=1,5 a) b) a) Hình 5 b) c) d) 64 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 Kết quả nghiên cứu KHCN Hình 6 * Về kiểu dáng: Găng tay được thiết kế theo dạng rời từng ngĩn, cĩ chiều dài đến ngang bắp tay, kết cấu gồm 3 lớp và hình dáng mơ tả găng tay thể hiện trên Hình 2. * Về lượng gia giảm thiết kế: Kế thừa nghiên cứu [2] đã xác định lượng gia giảm thiết kế cho kích thước chiều dài của các ngĩn tay là 1cm, kích thước vịng của các ngĩn tay được chia làm 2 phần: phần gan bàn tay là 1cm, phần mu bàn tay là 1,5cm, kích thước vịng bàn tay 3,75cm. * Về thiết kế các chi tiết: găng tay được thiết kế 3 lớp nên việc thiết kế cần được thực hiện cho các chi tiết của từng lớp. Với lớp ngồi chia thành 3 phần: mu bàn tay, gan bàn tay và cổ tay. Cịn lớp bơng đệm và lớp vải lĩt được thiết kế phần mu bàn tay và gan bàn tay giống nhau và kéo dài đến hết cổ tay nhằm cho các đường may của phần ngĩn tay khơng bị trùng nhau gây cộm cho ngĩn tay. Số lượng chi tiết được thiết kế được trình bày trong Bảng 3. a. Lớp ngồi * Chi tiết gan bàn tay là chi tiết được thiết kế cho 4 ngĩn (trỏ, giữa, áp út và út). Trên chi tiết này cĩ phần khuyết ngĩn tay cái. Việc tính tốn thiết kế các ngĩn của chi tiết gan bàn tay được trình bày trong Bảng 4 và Hình 2,3. Khu vực khuyết ngĩn tay cái được thiết kế: C1C7=3, C7C8=C1C; C8C9=1,5. Trong tất cả các cơng thức thiết kế, các số liệu cĩ đơn vị tính là cm. *Mặt mu bàn tay gồm các chi tiết ngĩn tay rời độc lập: ngĩn cái; má trong ngĩn cái; ngĩn tay trỏ; ngĩn tay giữa; ngĩn tay áp út; ngĩn tay út. (Bảng 5 và Hình 4, 5) * Phần cổ găng tay là phần chi tiết cĩ chiều dài từ cổ tay đến ngang bắp tay (Hình 6). b. Thiết kế lớp lĩt và lớp bơng đệm Lớp vải lĩt và lớp bơng đệm được thiết kế cĩ hình dạng và kích thước giống nhau (Hình 7). Các ngĩn tay được thiết kế như Bảng 6. KẾT LUẬN Nghiên cứu thiết kế găng tay bảo vệ sử dụng trong mơi trường ni tơ hĩa lỏng bước đầu đã cĩ được những kết quả sau: + Đã xác định được 24 kích thước nhân trắc bàn tay là cơ sở để thiết kế găng tay bảo vệ; + Xác định kiểu dáng của găng tay là dáng rời từng ngĩn, cĩ chiều dài đến ngang bắp tay; + Xác định lượng gia giảm thiết kế và xây dựng được hệ cơng thức thiết kế cho các chi tiết của găng tay bảo vệ. -AB = 12 (số đo dài cổ tay đến ngang bắp tay được cố định) + 1,5 - AA1= Rlbt/2 + 1,5 - A1A2 =1,5 - BB1 = AA1 + 3 - B1B2 =1,5 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 65 Kết quả nghiên cứu KHCN Hình 7 Bảng 6: Hình dạng và kích thước lớp vải lĩt và lớp bơng đệm của các ngĩn tay Ngón trỏ Ngón giữa Ngón áp út Ngón út Ngón cái Cổ tay A2A1= A2A = Vcntt /4 + 0,5 + 0,5 A2A4= Dntt + 1 + 0,5 A4A3 = 1 A3A5 = A3A6= Vđntt/4 + 0,5 + 0,5 Khoảng cách đầu ngón tay trỏ và ngón tay giữa là 1cm CC2 = Dntg + 1 + 0,5 C1C2=1 C1C3 = C1C4 = Vcntg /4 + 0,5 + 0,5 CA=CB = Vđnt/4 số + 0,5 + 0,5 BB3 = B1B3 = Vcntau /4 + 0,5 + 0,5 B5B3 = Dntau + 1+ 0,5 B4B5=1 B6B6 = B4B7 = Vđntau /4 + 0,5 + 0,5 Khoảng cách đầu ngón tay giữa và ngón áp út là1cm B1B2 =1cm DD1 = 1cm B2D2 = D1D2 = Vcntu /4 + 0,5+ 0,5 D2D4= Dntu + 1 + 0,5 D4 D3 = 1 D3D5 = D3D6 = Vđntu /4 + 0,5 + 0,5 A1E2 =D2D7 =Dlbt + 1 - A1E2 = Dlbt + 1 - E2D7 = Rlbt - A1E= 3 - EE1=E1E2 = Vcntc /4 + 0,5 + 0,5 - E1E4 = Dntc + 1 + 0,5 -E3E6 = E3E5 = Vđntc /4 + 0,5 + 0,5 - E2E7 =D7D8 = Dct + 1 - E7E8 =D8D9 = 1,5 - Nối E8D9 chính giữa đánh cong 0,5 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. NF EN 511: 2006, Găng tay sử dụng trong mơi trường lạnh. [2] Lã Thị Ngọc Anh, Nguyễn Thị Xuân Mai, Nghiên cứu thiết kế găng tay chuyên dụng trong mơi trường ni tơ hĩa lỏng, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ- Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội-Số 35- 8/2016, trang 43-47. [3] Lã Thị Ngọc Anh, Nguyễn Thị Mỹ Thơ, Nghiên cứu mối quan hệ giữa các kích thước bàn tay của nam cơng nhân tuổi từ 25 đến 30, Tạp chí An tồn – Sức khỏe và Mơi trường lao động- Số 1,2,3/2015, trang 41-46. [4] TCVN 5781:2009, Phương pháp đo cơ thể người. [5] Ochae Kwon, Kihyo Jung, Determination of key dimensions for a glove sizing system by analyzing the relationships between hand dimensions.