2022機(jī)械安全 可接觸表面溫度 確定熱表面

機(jī)械安全用于確定可接觸熱表面溫度限值的安全數(shù)據(jù)目 次前言 II引言 III1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14燙傷閾值 24.1通則 24.2燙傷閾值數(shù)據(jù) 35表面溫度限值的確定 85.1識(shí)別可接觸的熱表面 85.2分析任務(wù) 8選擇合適的燙傷閾值 8確定不同接觸時(shí)間表面溫度限值 10附錄A（資料性）接觸時(shí)間 11附錄B（資料性）表面溫度限值確定程序 12附錄C（資料性）材料的熱傳導(dǎo)特性 13I機(jī)械安全用于確定可接觸熱表面溫度限值的安全數(shù)據(jù)范圍皮膚燙傷的熱表面溫度限值的指南。注1：本文件未規(guī)定特定機(jī)器或工件的熱表面溫度限值，此類限值在C類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。本文件未給出防止疼痛的數(shù)據(jù)。本文件適用于接觸過程中表面溫度基本保持不變（見4.1）且接觸時(shí)間在0.5s及以上的接觸。本文件不適用于大面積皮膚（大約占全身皮膚的10%或更多）和熱表面接觸的情況。本文件也不適用于頭部10%以上皮膚的接觸，或?qū)е旅娌恐匾课粻C傷的接觸。注2：在某些情況下，接觸熱表面的結(jié)果可能更嚴(yán)重，例如：——造成氣道限制的燙傷——大面積燙傷（全身皮膚10%以上）可能因體液損失而損傷循環(huán)系統(tǒng)燙傷；——頭部或全身大比例的受熱，即使在沒有燙傷的情況下，可能引起不能接受的熱應(yīng)激反應(yīng)。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T15706－2012機(jī)械安全設(shè)計(jì)通則風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小術(shù)語和定義GB/T15706－2012以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1可接觸熱表面touchablehotsurface人的皮膚可能觸碰到的機(jī)器或工件不小于43℃的表面。3.2表面溫度surfacetemperatureTs機(jī)器或工件表面的溫度。3.3接觸時(shí)間contactperiodD皮膚與表面接觸的持續(xù)時(shí)間。3.4熱傳導(dǎo)特性thermalinertia材料的密度（ρ）、熱導(dǎo)率（K）和比熱容（c）的乘積。3.51燙傷閾值 burnthreshold在規(guī)定的接觸時(shí)間內(nèi)，以皮膚與熱表面接觸無燙傷和引起淺層部分厚度燙傷間的溫度臨界值。注：燙傷嚴(yán)重程度分為三級(jí)：——淺層部分厚度燙傷（淺二度燙傷）：除了最淺的燙傷外，表皮完全被破壞，但毛囊和皮脂腺以及汗腺卻沒有受到傷害?！顚硬糠趾穸葼C傷（深二度燙傷）：真皮和所有皮脂腺的大部分被破壞，只有毛囊或汗腺的深層部分存活?！穸葼C傷（三度燙傷）：皮膚全層已經(jīng)破壞，皮膚附件全部壞死。燙傷閾值通則本章給出了燙傷閾值的表面溫度數(shù)據(jù)。注：熱表面溫度（燙傷閾值）。皮膚與熱表面接觸導(dǎo)致燙傷的表面溫度與表面材料以及皮膚和表面接觸時(shí)間長短有關(guān)。圖1給出了燙傷閾值和接觸時(shí)間之間的關(guān)系，圖1中幾組材料熱傳導(dǎo)特性相似，因此燙傷閾值也相似。標(biāo)引序號(hào)說明：D——接觸時(shí)間；s表面溫度，單位為攝氏度（℃；塑料；陶瓷；23——金屬；4——燙傷閾值。圖1皮膚接觸熱表面時(shí)燙傷閾值與接觸時(shí)間關(guān)系示意圖線以上的表面溫度值會(huì)導(dǎo)致皮膚燙傷。圖1僅用于更好的理解，不是精確的燙傷閾值數(shù)據(jù)。圖2~圖6和表1給出了精確的燙傷閾值。圖1~圖6短時(shí)間接觸的無燙傷和燙傷發(fā)生瞬間之間的溫度臨界值。燙傷閾值取決于以下因素：——接觸處的皮膚厚度；——皮膚表面的濕度（岀汗）；——皮膚的沾染物（例如：油脂）；——接觸力；——同類材料熱傳導(dǎo)特性的差別；——燙傷閾值測定的不確定性。與不同類別材料的熱傳導(dǎo)特性影響相比，上述影響是很微小的。較短時(shí)間的接觸燙傷閾值具有不確定性，較長時(shí)間的接觸可以確定燙傷閾值的準(zhǔn)確值。對于長時(shí)間接觸,各類材料的燙傷閾值數(shù)值不存在差異。燙傷閾值數(shù)據(jù)0.5s~10s概述對于短時(shí)間接觸（接觸時(shí)間為0.5s~10s，不含10s），燙傷閾值范圍不以數(shù)字表示，而是以曲線反映燙傷閾值范圍與接觸時(shí)間的關(guān)系。熱傳導(dǎo)特性相同的材料燙傷閾值合并后用一個(gè)范圍表示。無涂層金屬圖2中的燙傷閾值適用于無涂層金屬的光滑表面。但是，對于粗糙的金屬表面，該值可能高于光滑表面的值，但不超過圖示燙傷閾值范圍上限2℃。3標(biāo)引序號(hào)說明：——接觸時(shí)間，單位為秒（；s表面溫度，單位為攝氏度1——無燙傷；2——燙傷閾值；3——燙傷。圖2皮膚接觸裸露（無涂層）金屬光滑熱表面時(shí)的燙傷閾值范圍有涂層金屬圖3和圖4了獲得到有涂層金屬的燙傷閾值，應(yīng)把圖3或圖4的燙傷閾值升高量△Ts與圖2中的無涂層金屬的燙傷閾值Ts相加。標(biāo)引序號(hào)說明：——接觸時(shí)間，單位為秒（；s表面溫度升高量，單位為攝氏度（℃；a——涂層厚度50μm；4b——涂層厚度100μm；c——涂層厚度150μm。圖3蟲膠涂層金屬燙傷閾值范圍升高量標(biāo)引序號(hào)說明：——接觸時(shí)間，單位為秒（；s——表面溫度升高量，單位為攝氏度（℃；a——搪瓷涂層（厚度160m）/粉末涂層（厚度——粉末涂層（厚度90m；c——1型或12型聚酰胺涂層（厚度400m。圖4搪瓷、粉末或聚酰胺涂層金屬燙傷閾值范圍升高量玻璃、陶瓷、和石材圖5給出了玻璃、陶瓷和石材(大理石和混凝土)燙傷閾值范圍。大理石和混凝土的燙傷閾值靠近該范圍下限，玻璃的燙傷閾值靠近該范圍上限。標(biāo)引序號(hào)說明：5——接觸時(shí)間，單位為秒（s表面溫度，單位為攝氏度（℃；a——無燙傷；b——燙傷閾值；c——燙傷。圖5皮膚接觸玻璃、陶瓷和石材光滑熱表面時(shí)的燙傷閾值范圍塑料圖6給出了聚酰胺、有機(jī)玻璃、聚四氟乙烯和聚氯乙烯等四種塑料燙傷閾值分布。注：不同塑料的熱傳導(dǎo)特性差別很大，是由化學(xué)成分決定的。與此處給出的材料熱傳導(dǎo)特性顯著不同的塑料不能使用圖6的燙傷閾值。標(biāo)引序號(hào)說明：——接觸時(shí)間，單位為秒（s表面溫度，單位為攝氏度（℃；a——無燙傷；b——燙傷閾值；c——燙傷。圖6皮膚接觸塑料光滑熱表面時(shí)的燙傷閾值范圍木材圖7給出了木材的燙傷閾值范圍。低濕度的軟木，適用該范圍上限的數(shù)值；高含水的硬木，適用該范圍下限的數(shù)值。6標(biāo)引序號(hào)說明：——接觸時(shí)間，單位為秒（s——表面溫度，單位為攝氏度（℃；a——無燙傷；b——燙傷閾值；c——燙傷。圖7皮膚接觸木材光滑熱表面時(shí)的燙傷閾值范圍10s~1min對于10s~1min之間（不含1min）的接觸，可以對特定材料在圖2~圖7中所示接觸時(shí)間為10s的（見而表1中的值則對應(yīng)于1min（見10s1min接觸時(shí)間處趨近于單一值。1min表1給出了表面接觸時(shí)間1min及以上的燙傷閾值。表1接觸時(shí)間1min及以上的燙傷閾值材質(zhì)接觸時(shí)間的燙傷閾值℃1min10min8h及以上無涂層金屬514843有涂層金屬514843陶瓷、玻璃和石材564843塑料604843木材6048437對于表1中給出的時(shí)間段之間的接觸時(shí)間，在較短和較長接觸時(shí)間的兩個(gè)燙傷閾值之間進(jìn)行線性插值就可以得出其燙傷閾值。注：51℃接觸時(shí)間為1min的值也適用于表1中未列出的具有高熱傳導(dǎo)特性的其他材料。警告：只有在人體的較小部分(小于人體總皮膚表面的10％)或是頭部較小部分(小于頭部皮膚表面的10％)接觸熱表面時(shí)，接觸時(shí)間為8h及以上對應(yīng)的43℃值適用于所有材料。如果人體多部位或面部重要部位接觸熱表面，即使表面溫度不超過43℃，也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重傷害。表面溫度限值的確定識(shí)別可接觸的熱表面應(yīng)仔細(xì)考慮機(jī)器或工件熱表面的數(shù)量。應(yīng)收集與機(jī)器或工件熱表面相關(guān)的所有必要信息，包括：——表面的可觸及性；——表面溫度的粗略估計(jì)（高溫、中溫、低溫）；——表面的構(gòu)成材質(zhì)；——表面的紋理；——機(jī)器的所有操作條件，包括最壞的情況，即表面溫度最高的情況。注：如果需要更具體的信息來確定機(jī)器或工件表面的可觸及性，可以參考其他文件，如GB/T16842。分析任務(wù)（員）。還應(yīng)確定接觸可能的特性（概率和接觸時(shí)間）。通過分析任務(wù)，得到以下信息：——接觸到或可能接觸到的表面；——接觸是有意還是無意的；——接觸的持續(xù)時(shí)間；——接觸到或可能接觸到表面的人員；——無意接觸的概率；——有意接觸的頻率；——機(jī)器使用過程中的實(shí)際功率/溫度范圍。應(yīng)考慮機(jī)器正常使用、維護(hù)、維修等生命周期階段。選擇合適的燙傷閾值一般要求為選擇合適的燙傷閾值（見第4章），應(yīng)根據(jù)5.1和5.2獲得以下信息：——接觸時(shí)間；——表面材質(zhì)；——表面紋理。選擇程序按5.3.2和5.3.3給出的步驟。確定接觸時(shí)間概述8根據(jù)5.2，可得到以下結(jié)果：皮膚與熱表面的接觸是無意的或有意的，例如：接觸控制元件；接觸到或可能接觸到熱表面的人員類別：——健康的成年人；——兒童；——老人；——失能人士。無意接觸人類在痛覺之后對熱表面作出反應(yīng)并終止與熱表面的無意接觸的能力取決于年齡和體質(zhì)。因此，無意接觸的接觸時(shí)間因人而異。健康的成年人對于健康的成年人，表A.1適用。通常，應(yīng)使用1s0.5s應(yīng)時(shí)間會(huì)延長（例如運(yùn)動(dòng)受到限制），則應(yīng)選擇更長的接觸時(shí)間，建議為4s。兒童對于兒童，表A.1適用。選擇的最短接觸時(shí)間應(yīng)不小于1s。如果預(yù)計(jì)會(huì)接觸到熱表面并由于年齡問題反應(yīng)時(shí)間會(huì)延長，則應(yīng)選擇至少4s。在24脫離熱表面的能力。對于非常年幼的兒童，接觸時(shí)間最長可達(dá)15s。老人對于老年人，表A.1適用。如果機(jī)器可能供老年人使用，則應(yīng)選擇1s作為最短接觸時(shí)間。如果預(yù)期會(huì)接觸到熱表面并由于年齡問題反應(yīng)時(shí)間會(huì)延長，則應(yīng)選擇至少4s。失能人士的使用。應(yīng)確定表A.1是否適用，或者是否應(yīng)該選擇更長的接觸時(shí)間。有意接觸續(xù)時(shí)間，則應(yīng)借助表A.1選擇具有代表性的接觸時(shí)間。該持續(xù)時(shí)間應(yīng)作為實(shí)際接觸時(shí)間的基礎(chǔ)。對于有意接觸熱表面，接觸時(shí)間不得短于4s。一般來說，表A.1適用于健康的成年人、兒童、老年人和失能人士。盡管如此，仍應(yīng)考慮機(jī)器是否會(huì)被健康成人以外的人群使用，這些人群需要的時(shí)間可能比表A.1中規(guī)定的更長。在這種情況下，應(yīng)相應(yīng)修改接觸時(shí)間。選擇燙傷閾值根據(jù)5.3.24.2對于圖2、圖5、圖6和圖7，以及表1關(guān)材料的熱傳導(dǎo)特性（見附錄C）9（乙烯），其熱傳導(dǎo)特性和4．2介紹的塑料材料有顯著的區(qū)別。確定不同接觸時(shí)間表面溫度限值0.5~1min執(zhí)行7.4中給出的程序時(shí)，可得出0.5s~1min接觸時(shí)間的燙傷閾值范圍?？紤]到以下因素，應(yīng)“微調(diào)”獲得的值的范圍。接觸或可能接觸表面的人——對于健康的成年人、老年人和失能人士，可以選擇接近燙傷閾值范圍中間的值。——對于兒童和兒童專用產(chǎn)品，應(yīng)選擇接近燙傷閾值范圍下限的值。表面紋理——表面紋理越多，可以選擇越接近燙傷閾值范圍上限的值?！砻嬖焦饣?，應(yīng)選擇越接近燙傷閾值范圍下限的值。注：對于紋理非常高的表面（例如波紋），表面的熱容量與人體皮膚的熱容量相比會(huì)變小，需要詳細(xì)考慮。接觸概率——接觸熱表面的概率越高，應(yīng)選擇越接近燙傷閾值范圍下限的值?！佑|熱表面的概率越低，可以選擇越接近燙傷閾值范圍上限的值。接觸的后果——接觸熱表面的后果越嚴(yán)重，需要選擇越接近燙傷閾值范圍下限的值?！佑|熱表面的后果越不嚴(yán)重，可以選擇越接近燙傷閾值范圍上限的值。進(jìn)行調(diào)整時(shí)應(yīng)考慮所有這些因素。每個(gè)因素的重要性取決于操作環(huán)境，并應(yīng)相應(yīng)地進(jìn)行評(píng)估?？梢赃x擇“微調(diào)”后的單個(gè)溫度值作為最合適的燙傷閾值。建議將防止?fàn)C傷的表面溫度限制值設(shè)置為確定的值。注：所選的表面溫度限值可防止?fàn)C傷，但可能不足以防止疼痛或不適。1min對于1min及以上的接觸時(shí)間，給出的燙傷閾值不是一個(gè)范圍，而是一個(gè)單一值（見表1）并且不必“微調(diào)”。注：對于1min10附錄A（資料性接觸時(shí)間表A.1中的值可用于估算皮膚與熱表面接觸的時(shí)間。表A.1選擇接觸時(shí)間的指南最大接觸時(shí)間無意接觸有意接觸0.5s在沒有運(yùn)動(dòng)限制的情況下觸摸熱表面并在疼痛感后盡可能快地撤回—a1s觸摸熱表面并在痛感后快速撤回—a4s觸摸熱表面且反應(yīng)時(shí)間延長激活開關(guān)，按下按鈕10s跌倒在熱表面上并且沒有爬起來長時(shí)間按壓開關(guān)，輕微調(diào)整手輪、閥門等1min轉(zhuǎn)動(dòng)手輪、閥門等10min使用控制部件（控制裝置、手柄等）8h持續(xù)使用控制部件（控制裝置、手柄等a不適用。11附錄B（資料性）表面溫度限值確定程序圖B.1表面溫度限值確定程序12附錄C（資料性）材料的熱傳導(dǎo)特性見表C.1。表C.1材料的熱傳導(dǎo)特性材料導(dǎo)熱系數(shù)w/(m·K)比熱容103J/（kg·K）密度103kg/m3熱傳導(dǎo)特性106J2/（s·m4·K2）皮膚（平均）0.554.60.92.3水0.604.191.02.53金屬鋁2030.8722.71481黃銅（平均）85.50.3778.9286鋼45.30.4617.8163玻璃普通玻璃0.880.6702.61.51耐熱玻璃1.130.8382.252.14硅酸硼鈉1.220.8382.22.25石材石頭0.920.8382.31.77磚0.630.8381.70.90大理石2.300.8802.75.48混泥土2.430.9222.475.51塑料（平均）0.251.551.280.49ABS樹脂0.181.511.040.21碳氟化合物0.250.9222.130.49聚酰胺6,11,6,60.212.