Tại Sao Chất Liệu ABS Thường Được Sử Dụng Cho Mũ Bảo Hộ Lao Động?

Bài viết này nhằm mục đích để người sử dụng tìm hiểu vì sao chất liệu ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) thường được sử dụng cho "Mũ Bảo Hộ" để bảo vệ đầu cho người lao động trong môi trường công nghiệp

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) là gì?

ABS là một Terpolyme, một chuỗi dài các đơn vị liên kết hóa học với nhau, được tạo thành từ ba monome riêng biệt, là đơn vị cơ bản được lặp lại để tạo thành vật liệu polyme. Hợp chất hóa học tạo nên ABS.

Mỗi monome trong ABS giành được vị trí của mình trong công thức bằng cách mang đến một tập hợp các đặc tính hiệu suất;
1. Acrylonitrile mang lại khả năng chịu nhiệt và hóa chất, độ bền co giãn
2. Butadiene (cao su) mang lại độ bền va đập, độ dẻo dai và hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp
3. Styrene mang lại vẻ ngoài bóng bẩy, khả năng gia công và độ cứng.

 

Làm thế nào để chúng ta tạo ra sản phẩm bằng ABS?
Các điều kiện xử lý của vật liệu ABS có thể là được thao tác để tối ưu hóa các đặc tính mong muốn, tức là tạo khuôn ở nhiệt độ cao sẽ cải thiện độ bóng và khả năng chịu nhiệt của các bộ phận đúc, trong khi đúc ở mức thấp hơn nhiệt độ sẽ làm tăng độ bền chống chịu va đập của sản phẩm.

Độ bền nhất quán của vật liệu là chức năng của quá trình xử lý sau đặc tính vô định hình (không kết tinh) của nó và các chuỗi Butadien dài đan chéo với các chuỗi poly (Styrene-co Acrylonitrile) ngắn hơn. Điều này tạo ra một “ma trận” phức tạp mạnh mẽ và đồng nhất theo mọi hướng (hình 1). Điều này trái ngược với một số Polyme khác (chẳng hạn như HDPE) có xu hướng hình thành cấu trúc bán tinh thể với các “chuỗi” có cấu hình zig-zag phẳng được gấp lại sau mỗi 5-15 nm, có thể tạo thành các tấm phẳng để tạo ra độ bền cơ học nhất định (hình 2).

Một số chuỗi này, ví dụ như trong HDPE, có xu hướng liên kết với nhau thông qua một vùng vô định hình tạo thành các khối cầu, các ‘quả bóng’ kết tinh của lớp mỏng có thể là nguồn gây giòn trong vật liệu.
Trong quá trình chuẩn bị tan chảy ABS được tối ưu hóa trước khi ép phun, các chuỗi butadien dài này được 'xếp hàng' để tạo độ bền theo chiều dọc cho sản phẩm đúc thành phẩm.
Bản chất phi Newton hoặc đàn hồi của ABS có nghĩa là việc đúc điều kiện cần được kiểm soát cẩn thận.

Điều này nhằm đảm bảo lực cắt được giữ ở mức tối thiểu, tránh hiện tượng cắt quá mức áp suất phun trong giai đoạn đóng gói của quá trình đúc và khuyến khích sự hình thành tuyến tính của chuỗi butadien.
Tất cả những đặc điểm phân tử này đảm bảo rằng ABS đã 'tiến hóa' để có các đặc tính hiệu suất vượt trội và do đó, là vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng kết cấu đòi hỏi khả năng chống va đập, độ bền và độ cứng.

Hình 1: Chuỗi hóa học của chất liệu nhựa ABS

Hình 2: Chuỗi họa học của chất liệu nhựa HDPE

 

Tại sao chỉ định ABS trong Bảo Vệ Đầu?
Mặc dù ABS có những đặc tính ưu việt nhưng có thể gặp khó khăn trong việc quá trình thực hiện. Các cấp độ chịu va đập cao của ABS về mặt tác động và sức mạnh có xu hướng có chỉ số dòng chảy thấp hơn, ~1,8g/10 mm, so với HDPE ở mức lên tới ~26g/cc theo ISO 1133, có thể góp phần gây ra thách thức trong quá trình tiêm đúc vật liệu này, đặc biệt là vào các phần bề mặt mỏng của
hình dạng phức tạp. Giống như nhiều thứ khác, những thách thức (trong quá trình xử lý) là rất xứng đáng với phần thưởng hiệu suất.

 

Thị trường mũ bảo hộ sử dụng chất liệu nhựa ABS
Điều gì có thể quan trọng đối với người dùng cuối của sản phẩm bảo vệ đầu?
Một. sản phẩm ‘thực hiện những gì được ghi trên hộp thiếc’
b. sản phẩm có thời hạn sử dụng ‘hợp lý’
c. sản phẩm rất thoải mái khi mặc
d. sản phẩm được coi là phong cách trên trang web

Cả ABS và HDPE đều có những đặc tính khá khác nhau, có thể tận dụng để sản xuất các sản phẩm bảo vệ đầu (Mũ bảo hộ) với số lượng lớn đa dạng. Có những ví dụ về cả vỏ mũ ABS và HDPE trong thị trường tuân thủ tài liệu tiếp thị hiệu suất của họ,vì vậy từ góc độ vật chất, có thể đạt được những gì tiêu chuẩn đang đòi hỏi. Các nhà sản xuất châu Âu có xu hướng gợi ý rằng các sản phẩm sẽ duy trì được các yêu cầu về hiệu suất trong 5 năm kể từ khi sản xuất.
Đặc biệt, nhà sản xuất tự tin vào phạm vi sử dụng ABS của mình, thường tuyên bố 5 năm bảo quản cộng với 5 năm sử dụng.

Các Nhà sản xuất thường khuyến khích làm sạch sản phẩm bằng 'dung dịch xà phòng ấm'. Về bản chất, xà phòng có hoạt tính bề mặt. Liệu thực hành này có làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường hay không vết nứt ứng suất trong một số sản phẩm HDPE được tìm thấy trên thị trường vẫn cần được giải quyết thỏa đáng.
Sự thoải mái được cảm nhận của sản phẩm là hàm số của một số yếu tố: trọng lượng và kiểu dáng/thiết kế là hai trong số những yếu tố quan trọng nhất.

Sức mạnh và độ dẻo dai của ABS đã được nhấn mạnh.
Những đặc tính vật liệu này cho phép đúc vỏ có độ dày bề mặt mỏng hơn và do đó trọng lượng nhẹ hơn: mang lại khả năng so sánh và trong các nghiên cứu trường hợp cụ thể, khả năng bảo vệ vượt trội so với vỏ HDPE, tức là độ dày bề mặt ở đỉnh là 3,4 mm so với lớp vỏ HDPE 1100/1125 cũ của 5,1 mm. Hoặc, giải pháp thay thế khác là độ dày thành và vỏ thiết kế được giữ nguyên và các yêu cầu về hiệu suất của ABS biến thể là vượt trội. Có một nghiên cứu điển hình tuyệt vời, theo đó họ sản xuất và bán cùng một loại mũ bảo hộ bằng hai loại polyme khác nhau tức là Reflex (làm từ nhựa HDPE) và Reflex Plus (làm từ nhựa ABS).