一种煤矿井下用智能型矿工帽的制作方法

1.本发明涉及一种煤矿井下用智能型矿工帽。


背景技术：

2.矿工帽，是具有阻燃、抗静电、抗冲击、电绝缘、耐热、耐化学腐蚀等性能的适用于电力、煤炭、石油、化工、化学品、气体制造、金属采矿及其他需阻燃抗静电场所的相关行业的帽子。而现有的煤井下矿工帽通常存在以下几点缺点：1.帽体笨重，抗冲击能力和强度一般，不能起到很好的防护作用；2.通常仅配备了照明灯，功能较为单一；3.照明灯对于光的利用效率不高，使用寿命短，且长时间使用后过热导致灯泡损坏的事情时常发生，影响施工效率；4.照射的范围小，角度不可调节，如遇到紧急情况下也不能及时报警，十分不便。
3.综上所述，寻求一种抗冲击能力强的、多功能型矿工帽很有必要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明目的是提供一种抗冲击能力强，具有报警功能，对于光的利用效率高，照射角度可调节，使用寿命长的煤矿井下用矿工帽。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种煤矿井下用智能型矿工帽，包括帽体，及设置在帽体上的矿灯；所述帽体外侧上设置有甲烷报警装置，所述甲烷报警装置包括有报警装置外壳，及设置在报警装置外壳内的甲烷感应器，及控制甲烷报警装置的中央处理器，及设置在报警装置外壳上的无线电发信器；所述矿灯包括矿灯本体，及设置在矿灯本体顶端的灯座，及设置在灯座底端的散热铝材壳，及设置在散热铝材壳底端的反光护罩，及设置在反光护罩内侧中部的led发光灯组，所述矿灯本体上设置有矿灯盖，所述矿灯盖内部设置有灯面玻璃。
7.作为优选，所述帽体采用高强度树脂材料制成。
8.作为优选，所述led发光灯组的顶端设置有连接模块，所述连接模块的顶端设置有角度调节轴，所述角度调节轴的顶端设置有旋转轴。
9.作为优选，所述帽体与矿灯通过卡持件卡持固定，且矿灯与帽体之间可拆卸连接。
10.作为优选，所述灯座上设置有充电插口，所述灯座内部设置有蓄电池，所述蓄电池与led发光灯组相连接。
11.作为优选，所述灯座上还设置有开关。
12.作为优选，所述报警装置外壳上设置有通孔，所述通孔与甲烷感应器相对应。
13.作为优选，所述led发光灯组与矿灯本体通过固定圈固定连接。
14.作为优选，所述帽体由以下重量份数配比的原料制成：硅聚酰胺50
‑
70份、聚碳酸酯10
‑
12份、炭黑3
‑
5份、高岭土3
‑
5份、贝壳粉11
‑
13份、木屑纤维5
‑
7份、玻璃纤维3
‑
5份、氢氧化镁1
‑
3份、氧化锌2
‑
4份、纳米碳酸钙4
‑
6份、氧化硼7
‑
9份、二氧化硅5
‑
7份、二甲基硅油13
‑
15份和1,3
‑
环己二甲胺8
‑
10份。
15.作为优选，所述帽体由以下重量份数配比的原料制成：聚酰胺70份、聚碳酸酯10
份、炭黑3份、高岭土3份、贝壳粉11份、木屑纤维5份、玻璃纤维3份、氢氧化镁1份、氧化锌2份、纳米碳酸钙4份、氧化硼7份、二氧化硅5份、二甲基硅油13份和1,3
‑
环己二甲胺8份。
16.作为优选，所述帽体由以下重量份数配比的原料制成：聚酰胺50份、聚碳酸酯12份、炭黑5份、高岭土5份、贝壳粉13份、木屑纤维7份、玻璃纤维5份、氢氧化镁3份、氧化锌4份、纳米碳酸钙6份、氧化硼9份、二氧化硅7份、二甲基硅油15份和1,3
‑
环己二甲胺10份。
17.作为优选，所述帽体由以下重量份数配比的原料制成：聚酰胺60份、聚碳酸酯11份、炭黑4份、高岭土4份、贝壳粉12份、木屑纤维6份、玻璃纤维4份、氢氧化镁2份、氧化锌3份、纳米碳酸钙5份、氧化硼8份、二氧化硅6份、二甲基硅油14份和1,3
‑
环己二甲胺9份。
18.本发明要解决的另一技术问题为提供一种帽体的制备方法，包括以下步骤：
19.1)取炭黑3
‑
5份、高岭土3
‑
5份、贝壳粉11
‑
13份、木屑纤维5
‑
7份和玻璃纤维3
‑
5份放入球磨机中，以1200
‑
1400r/min的速度高速球磨8
‑
10min，得到填料粉末，备用；
20.2)取聚酰胺50
‑
70份投入反应釜内，在300
‑
400℃的条件下加热10
‑
15min，停止加热，静置3
‑
5min后，在反应釜内投入聚碳酸酯10
‑
12份，在200
‑
380℃的条件下，以200
‑
300r/min的速度搅拌10
‑
15min，得到第一混合物料，备用；
21.3)将步骤1)制得的填料粉末加入到步骤2)制得的第一混合物料中，在160
‑
200℃的条件下，以250
‑
280r/min的速度搅拌20
‑
30min，得到第二混合物料，备用；
22.4)取氢氧化镁1
‑
3份、氧化锌2
‑
4份、纳米碳酸钙4
‑
6份、氧化硼7
‑
9份、二氧化硅5
‑
7份、二甲基硅油13
‑
15份和1,3
‑
环己二甲胺8
‑
10份和步骤3)制得的第二混合物料投入到低混机中，以200
‑
300r/min的速度搅拌混合30
‑
50min，使得低混机中的各物料混合均匀，得到第三混合物料，备用；
23.5)将步骤4)制得的混合干燥物料送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的加工温度为320
‑
350℃，主机转速为200
‑
300r/min，挤出物料，备用；
24.6)将步骤5)的挤出物料注入到帽体模具中，模压成型，压力为15
‑
30mpa，时间为5
‑
8min，冷却至180
‑
200℃后即可脱模，得到预成型帽体；
25.7)将步骤6)得到的预成型帽体置于干燥箱中，在60
‑
80℃条件下干燥1
‑
2h，取出，水浴冷却，即得帽体。
26.本发明技术效果主要体现在以下方面：
27.1.在帽体外侧上设置有甲烷报警装置，当甲烷感应器感应到浓度范围内的甲烷时，向中央处理器发送信号，中央处理器控制无线电发信器向外发送求救信号，及时向外界报警。
28.2.反光护罩的设置可以有效地增强光照强度，提高发光效率，反光护罩设置在散热铝材壳上，可以加强降温速度，避免了因为过热造成led发光灯组的损坏，延长矿灯使用寿命。
29.3.led发光灯组的顶端设置有连接模块，所述连接模块的顶端设置有角度调节轴，所述角度调节轴的顶端设置有旋转轴，可通过角度调节轴调节led发光灯组的照射角度，可通过旋转轴进行全范围旋转，可以加大灯体的照射范围，提高使用范围。
30.4.帽体以聚酰胺为基础材料，使其具有突出的抗冲击能力和机械强度，并添加以耐磨性能和阻燃性能良好的炭黑、高岭土、贝壳粉、木屑纤维、玻璃纤维、氢氧化镁、氧化锌、纳米碳酸钙、氧化硼、二氧化硅，以及二甲基硅油和1,3
‑
环己二甲胺，经过本发明特有的制
备方法，制得的帽体质轻，抗冲击能力优异，耐磨性能好，机械强度高，使用寿命长，且无刺激性气味，对人体安全无害，具有广阔的市场前景。
附图说明
31.图1为本发明一种煤矿井下用智能型矿工帽的结构示意图；
32.图2为本发明一种煤矿井下用智能型矿工帽中矿灯的结构示意图；
33.图3为本发明一种煤矿井下用智能型矿工帽的局部结构示意图；。
具体实施方式
34.以下结合附图1
‑
3，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
35.在本实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不在详述。
37.实施例1
38.一种煤矿井下用智能型矿工帽，如图1所示，包括帽体1，及设置在帽体1上的矿灯2，所述帽体1与矿灯2通过卡持件卡持固定，且矿灯2与帽体1之间可拆卸连接，使用更加方便。所述帽体1采用高强度树脂材料制成；所述帽体1外侧上设置有甲烷报警装置3，所述甲烷报警装置3包括有报警装置外壳31，及设置在报警装置外壳31内的甲烷感应器，及控制甲烷报警装置的中央处理器，及设置在报警装置外壳上的无线电发信器32，所述报警装置外壳31上设置有通孔33，所述通孔33与甲烷感应器相对应，当甲烷感应器感应到浓度范围内的甲烷时，向中央处理器发送信号，中央处理器控制无线电发信器32向外发送求救信号。
39.如图2所示，所述矿灯2包括矿灯本体20，及设置在矿灯本体20顶端的灯座21，及设置在灯座21底端的散热铝材壳22，及设置在散热铝材壳22底端的反光护罩23，及设置在反光护罩23内侧中部的led发光灯组24。所述led发光灯组24与矿灯本体20通过固定圈30固定连接，用以增加结构的稳定性。所述灯座21上设置有充电插口，所述灯座21内部设置有蓄电池，所述灯座21上还设置有开关211，便于对矿灯进行充电和蓄电。所述矿灯本体20上设置有灯头盖25，所述所述灯头盖25内设置有灯面玻璃26，灯面玻璃26可以保护led发光灯组24不被损坏。所述所述蓄电池与led发光灯组24相连接。反光护罩23可以有效地增强光照强度，提高发光效率，反光护罩23设置在散热铝材壳22上，可以加强降温速度，避免了因为过热造成led发光灯组24的损坏，延长矿灯2使用寿命。
40.如图3所示，所述led发光灯组24的顶端设置有连接模块27，所述连接模块27的顶端设置有角度调节轴28，所述角度调节轴28的顶端设置有旋转轴29，可通过角度调节轴28调节led发光灯组26的照射角度，可通过旋转轴29进行全范围旋转，可以加大灯体的照射范围，提高使用范围。
41.所述帽体由以下重量份数配比的原料制成：聚酰胺70份、聚碳酸酯10份、炭黑3份、高岭土3份、贝壳粉11份、木屑纤维5份、玻璃纤维3份、氢氧化镁1份、氧化锌2份、纳米碳酸钙4份、氧化硼7份、二氧化硅5份、二甲基硅油13份和1,3
‑
环己二甲胺8份。
42.所述帽体的制备方法，包括以下步骤：
43.1)取炭黑3份、高岭土3份、贝壳粉11份、木屑纤维5份和玻璃纤维3份放入球磨机中，以1200r/min的速度高速球磨8min，得到填料粉末，备用；
44.2)取聚酰胺70份投入反应釜内，在300℃的条件下加热10min，停止加热，静置3min后，在反应釜内投入聚碳酸酯10份，在200℃的条件下，以200r/min的速度搅拌10min，得到第一混合物料，备用；
45.3)将步骤1)制得的填料粉末加入到步骤2)制得的第一混合物料中，在160℃的条件下，以250r/min的速度搅拌20min，得到第二混合物料，备用；
46.4)取氢氧化镁1份、氧化锌2份、纳米碳酸钙4份、氧化硼7份、二氧化硅5份、二甲基硅油13份和1,3
‑
环己二甲胺8份和步骤3)制得的第二混合物料投入到低混机中，以200r/min的速度搅拌混合30min，使得低混机中的各物料混合均匀，得到第三混合物料，备用；
47.5)将步骤4)制得的混合干燥物料送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的加工温度为320℃，主机转速为200r/min，挤出物料，备用；
48.6)将步骤5)的挤出物料注入到帽体模具中，模压成型，压力为15mpa，时间为5min，冷却至180℃后即可脱模，得到预成型帽体；
49.7)将步骤6)得到的预成型帽体置于干燥箱中，在60℃条件下干燥1h，取出，水浴冷却，即得帽体。
50.实施例2
51.一种煤矿井下用智能型矿工帽，如图1所示，包括帽体1，及设置在帽体1上的矿灯2，所述帽体1与矿灯2通过卡持件卡持固定，且矿灯2与帽体1之间可拆卸连接，使用更加方便。所述帽体1采用高强度树脂材料制成；所述帽体1外侧上设置有甲烷报警装置3，所述甲烷报警装置3包括有报警装置外壳31，及设置在报警装置外壳31内的甲烷感应器，及控制甲烷报警装置的中央处理器，及设置在报警装置外壳上的无线电发信器32，所述报警装置外壳31上设置有通孔33，所述通孔33与甲烷感应器相对应，当甲烷感应器感应到浓度范围内的甲烷时，向中央处理器发送信号，中央处理器控制无线电发信器32向外发送求救信号。
52.如图2所示，所述矿灯2包括矿灯本体20，及设置在矿灯本体20顶端的灯座21，及设置在灯座21底端的散热铝材壳22，及设置在散热铝材壳22底端的反光护罩23，及设置在反光护罩23内侧中部的led发光灯组24。所述led发光灯组24与矿灯本体20通过固定圈30固定连接，用以增加结构的稳定性。所述灯座21上设置有充电插口，所述灯座21内部设置有蓄电池，所述灯座21上还设置有开关211，便于对矿灯进行充电和蓄电。所述矿灯本体20上设置有灯头盖25，所述所述灯头盖25内设置有灯面玻璃26，灯面玻璃26可以保护led发光灯组24不被损坏。所述所述蓄电池与led发光灯组24相连接。反光护罩23可以有效地增强光照强度，提高发光效率，反光护罩23设置在散热铝材壳22上，可以加强降温速度，避免了因为过热造成led发光灯组24的损坏，延长矿灯2使用寿命。
53.如图3所示，所述led发光灯组24的顶端设置有连接模块27，所述连接模块27的顶端设置有角度调节轴28，所述角度调节轴28的顶端设置有旋转轴29，可通过角度调节轴28
调节led发光灯组26的照射角度，可通过旋转轴29进行全范围旋转，可以加大灯体的照射范围，提高使用范围。
54.所述帽体由以下重量份数配比的原料制成：聚酰胺50份、聚碳酸酯12份、炭黑5份、高岭土5份、贝壳粉13份、木屑纤维7份、玻璃纤维5份、氢氧化镁3份、氧化锌4份、纳米碳酸钙6份、氧化硼9份、二氧化硅7份、二甲基硅油15份和1,3
‑
环己二甲胺10份。
55.所述帽体的制备方法，包括以下步骤：
56.1)取炭黑5份、高岭土5份、贝壳粉13份、木屑纤维7份和玻璃纤维5份放入球磨机中，以1400r/min的速度高速球磨10min，得到填料粉末，备用；
57.2)取聚酰胺50份投入反应釜内，在400℃的条件下加热15min，停止加热，静置5min后，在反应釜内投入聚碳酸酯12份，在380℃的条件下，以300r/min的速度搅拌15min，得到第一混合物料，备用；
58.3)将步骤1)制得的填料粉末加入到步骤2)制得的第一混合物料中，在200℃的条件下，以280r/min的速度搅拌30min，得到第二混合物料，备用；
59.4)取氢氧化镁3份、氧化锌4份、纳米碳酸钙6份、氧化硼9份、二氧化硅7份、二甲基硅油15份和1,3
‑
环己二甲胺10份和步骤3)制得的第二混合物料投入到低混机中，以300r/min的速度搅拌混合50min，使得低混机中的各物料混合均匀，得到第三混合物料，备用；
60.5)将步骤4)制得的混合干燥物料送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的加工温度为350℃，主机转速为300r/min，挤出物料，备用；
61.6)将步骤5)的挤出物料注入到帽体模具中，模压成型，压力为30mpa，时间为8min，冷却至200℃后即可脱模，得到预成型帽体；
62.7)将步骤6)得到的预成型帽体置于干燥箱中，在80℃条件下干燥2h，取出，水浴冷却，即得帽体。
63.实施例3
64.一种煤矿井下用智能型矿工帽，如图1所示，包括帽体1，及设置在帽体1上的矿灯2，所述帽体1与矿灯2通过卡持件卡持固定，且矿灯2与帽体1之间可拆卸连接，使用更加方便。所述帽体1采用高强度树脂材料制成；所述帽体1外侧上设置有甲烷报警装置3，所述甲烷报警装置3包括有报警装置外壳31，及设置在报警装置外壳31内的甲烷感应器，及控制甲烷报警装置的中央处理器，及设置在报警装置外壳上的无线电发信器32，所述报警装置外壳31上设置有通孔33，所述通孔33与甲烷感应器相对应，当甲烷感应器感应到浓度范围内的甲烷时，向中央处理器发送信号，中央处理器控制无线电发信器32向外发送求救信号。
65.如图2所示，所述矿灯2包括矿灯本体20，及设置在矿灯本体20顶端的灯座21，及设置在灯座21底端的散热铝材壳22，及设置在散热铝材壳22底端的反光护罩23，及设置在反光护罩23内侧中部的led发光灯组24。所述led发光灯组24与矿灯本体20通过固定圈30固定连接，用以增加结构的稳定性。所述灯座21上设置有充电插口，所述灯座21内部设置有蓄电池，所述灯座21上还设置有开关211，便于对矿灯进行充电和蓄电。所述矿灯本体20上设置有灯头盖25，所述所述灯头盖25内设置有灯面玻璃26，灯面玻璃26可以保护led发光灯组24不被损坏。所述所述蓄电池与led发光灯组24相连接。反光护罩23可以有效地增强光照强度，提高发光效率，反光护罩23设置在散热铝材壳22上，可以加强降温速度，避免了因为过热造成led发光灯组24的损坏，延长矿灯2使用寿命。
66.如图3所示，所述led发光灯组24的顶端设置有连接模块27，所述连接模块27的顶端设置有角度调节轴28，所述角度调节轴28的顶端设置有旋转轴29，可通过角度调节轴28调节led发光灯组26的照射角度，可通过旋转轴29进行全范围旋转，可以加大灯体的照射范围，提高使用范围。
67.所述帽体由以下重量份数配比的原料制成：聚酰胺60份、聚碳酸酯11份、炭黑4份、高岭土4份、贝壳粉12份、木屑纤维6份、玻璃纤维4份、氢氧化镁2份、氧化锌3份、纳米碳酸钙5份、氧化硼8份、二氧化硅6份、二甲基硅油14份和1,3
‑
环己二甲胺9份。
68.所述帽体的制备方法，包括以下步骤：
69.1)取炭黑4份、高岭土4份、贝壳粉12份、木屑纤维6份和玻璃纤维4份放入球磨机中，以1300r/min的速度高速球磨9min，得到填料粉末，备用；
70.2)取聚酰胺60份投入反应釜内，在350℃的条件下加热13min，停止加热，静置4min后，在反应釜内投入聚碳酸酯11份，在330℃的条件下，以250r/min的速度搅拌13min，得到第一混合物料，备用；
71.3)将步骤1)制得的填料粉末加入到步骤2)制得的第一混合物料中，在180℃的条件下，以270r/min的速度搅拌25min，得到第二混合物料，备用；
72.4)取氢氧化镁2份、氧化锌3份、纳米碳酸钙5份、氧化硼8份、二氧化硅6份、二甲基硅油14份和1,3
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环己二甲胺9份和步骤3)制得的第二混合物料投入到低混机中，以270r/min的速度搅拌混合40min，使得低混机中的各物料混合均匀，得到第三混合物料，备用；
73.5)将步骤4)制得的混合干燥物料送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的加工温度为340℃，主机转速为280r/min，挤出物料，备用；
74.6)将步骤5)的挤出物料注入到帽体模具中，模压成型，压力为22mpa，时间为7min，冷却至190℃后即可脱模，得到预成型帽体；
75.7)将步骤6)得到的预成型帽体置于干燥箱中，在70℃条件下干燥1.5h，取出，水浴冷却，即得帽体。
76.实验例
77.实验对象：将本发明的帽体作为实验组，以现有的pe材料的矿工帽作为对照组一，以现有的高抗冲abs工程塑料制成的矿工帽作为对照组二。
78.实验方法：使用冲击强度试验机按照gb/t1843—1996标准分别对三组工程塑料进行冲击强度检测，使用微机控制电子万能试验机按照gb/1039
‑
1992和gb2918标准分别对三组工程塑料进行弯曲强度检测，使用拉伸试验机按照gb/t1040
‑
92的执行标准t分别对三组工程塑料进行拉伸性能检测，采用msh型耐腐蚀磨损试验机分别对三组工程塑料进行砂浆冲蚀磨损实验，检测其耐磨损率。
79.实验要求：上述三组塑料的面积、厚度大小一致。
80.下表为三组工程塑料的性能检测记录：
[0081][0082][0083]
通过上表实验数据，可以看出，与对照组一以pe材料的矿工帽和以高抗冲abs工程塑料制成的矿工帽相比，本发明的帽体质轻、冲击强度、弯曲强度和拉伸强度高，磨损率低，且加热长度变化率小，特别适合煤矿井下工人使用。
[0084]
本发明技术效果主要体现在以下方面：
[0085]
1.在帽体外侧上设置有甲烷报警装置，当甲烷感应器感应到浓度范围内的甲烷时，向中央处理器发送信号，中央处理器控制无线电发信器向外发送求救信号，及时向外界报警。
[0086]
2.反光护罩的设置可以有效地增强光照强度，提高发光效率，反光护罩设置在散热铝材壳上，可以加强降温速度，避免了因为过热造成led发光灯组的损坏，延长矿灯使用寿命。
[0087]
3.led发光灯组的顶端设置有连接模块，所述连接模块的顶端设置有角度调节轴，所述角度调节轴的顶端设置有旋转轴，可通过角度调节轴调节led发光灯组的照射角度，可通过旋转轴进行全范围旋转，可以加大灯体的照射范围，提高使用范围。
[0088]
4.帽体以聚酰胺为基础材料，使其具有突出的抗冲击能力和机械强度，并添加以耐磨性能和阻燃性能良好的炭黑、高岭土、贝壳粉、木屑纤维、玻璃纤维、氢氧化镁、氧化锌、纳米碳酸钙、氧化硼、二氧化硅，以及二甲基硅油和1,3
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环己二甲胺，经过本发明特有的制备方法，制得的帽体质轻，抗冲击能力优异，耐磨性能好，机械强度高，使用寿命长，且无刺激性气味，对人体安全无害，具有广阔的市场前景。
[0089]
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。