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保護帽の経年劣化(その1)
調査方法の概要
 保護帽、特にその主たる構成部品である帽体は、様々な材質で作られている。

 

 材質により、物理的な外傷による性能低下の度合いは大きく異なるが、これらは目視検査での確認が比較的容易と思われることから、今回は調査範囲には含めなかった。むしろ多くのユーザーが気に掛けるのは、目立った外傷のない場合での経年劣化であろうことから、今回はこの一点に絞ることとした。
 そこで、各種材質の帽体につき、5年間の屋外大気曝露による経年劣化を調査し、その結果を基に「保護帽の経年劣化」について考察した。

屋外大気曝露した場所と期間
茨城県北茨城市の海岸から約4km入った小高い丘の南側傾斜面で行なった。
屋外大気曝露期間は、1996年7月から2001年6月。
試験時の年間平均降水量 1,360mm/年
試験時の年間平均日照時間 1,883h/年

調査した帽体の材質の種類
下記の代表的な材質の当社製帽体を用い、色は「黄色の標準色」とした。
・熱硬化性樹脂FRP製 不飽和ポリエステル樹脂+ガラス繊維
・熱可塑性樹脂PC製 ポリカーボネート樹脂

調査結果
(1)試験結果
厚生労働省「保護帽の規格」に基づく下記の試験を行い、次の結果を得た。
(但し、試験時の内装及び内装取付鋲は新品を使用。表1、表2参照。)




・衝撃吸収試験
FRP製は、5年経過時点で安定した衝撃吸収性能を保持していた。
PC製は5年目で、衝撃吸収性能が得られなくなったものが出た。
・耐貫通試験
どちらの材質とも、5年経過時点で耐貫通性能を満足した。
・耐電圧試験
PC製は5年経過時点で安定した耐電圧性能を保持した。

(2)各材質と経年劣化についての考察
○ FRP
 保護帽としての保護性能上の大きな変化はなかった。ただし、帽体の色は徐々に変化し、4年を過ぎると外観の変化(色差など)が顕著になっている。FRPは不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維で構成されるが、長期間の屋外曝露でポリエステル樹脂が痩せ、帽体表面にガラス繊維が露出してくる為に起こる現象である。
 実際の作業環境では、露出したガラス繊維が外的要因により傷むことが想像される。
前項の試験結果では、5年目までは安定した性能を示したが、帽体の表面色差が大きく変化する5年を超えての使用は推奨できない。      
  その為、FRP製については、5年以内の交換を推奨する。
○ PC
5年経過後に耐衝撃吸収性能試験で破壊が生じたが、5年経過後の平均分子量を 測定したところ新品時の約80%程度まで低下していた。
 PCの場合、平均分子量を測定し、その変化から劣化(即ち、樹脂組成の分解)程度を 調べるという方法がある。今回の調査では、平均分子量は4年経過後には新品時の約85%程度に低下していた。
 PCは比較的耐候性に優れた樹脂であるが、有機溶剤による劣化、加水分解による劣化、高温あるいは条件下での劣化、疲労による劣化など幾つかの劣化要因があり、使用環境によって劣化の程度に大きな差があることを考慮する必要がある。
 したがって、平均分子量が4年経過後には新品時の約85%程度まで落ちていること、多くの劣化要因があり様々な使用環境の下で使用されること、更にそれらの複合作用で劣化が加速することなどを考え合わせると、PC製については3年以内の交換を推奨する。
 また、耐候性についてPCに劣るPEやABSについてはなお慎重を期す必要性からも、3年を上回る使用は推奨できない。
まとめ
 以上、弊社が実施した屋外曝露試験の結果に基づいて「保護帽の経年劣化」について考察をした。
 紫外線劣化については、屋外曝露試験で一応の検証ができた。しかし、どの材質にも言えることであるが、炎天下の酷熱、屋内作業環境で遭遇する熱・薬品、大気汚染ガスが溶け込んだ雨水、汗・整髪剤の類の影響など、保護帽を劣化させると考えられる要因は、まだたくさんある。
 他方、著しい外観上の傷跡は、衝撃や摩擦を受けたなどの機械的要因(日頃の取扱いによるものも含む)による劣化の現れであり、危険の前兆でもある。そのときは「問題ない」と思えても、それを続けて使用することで、「目に見えない形」で劣化が進行し、急激に保護性能を発揮できなくなることもある。著しく傷付いた保護帽はもちろんのこと、少しでも傷があると思われる保護帽や、傷はなくとも作業中に何らかの衝撃を感じた保護帽については、早め早めの交換をお奨めする。

平成19年11月
株式会社谷沢製作所 茨城工場
品質保証課 渡辺光史