新舊國標汽車安全玻璃力學性能試驗方法差異分析

王文高

（上海市質量監督檢驗技術研究院 上海 201114）

0 引言

近年來，隨著我國汽車工業技術的快速發展，多種新型材料廣泛使用于汽車安全玻璃中，使得我國原有的汽車安全玻璃的試驗方法標準已經不能完全適應現有汽車安全玻璃材料的檢測試驗。2020年3月31日，發布了新的GB/T 5137汽車安全玻璃試驗方法系列標準。該系列標準是在原有標準的基礎上，對檢驗試驗的方法進行了修訂、同時還新增了一些試驗方法。其中GB/T 5137.1《汽車安全玻璃試驗方法第1部分：力學性能試驗》的變化較大。新版標準在舊標準的基礎上，在檢驗產品類別上增加了有涂層材料和塑料材料，試驗方法增加了帶減速測定的人頭模型沖擊試驗、劃格試驗、柔性和折疊試驗，并對試驗前試樣存放環境要求、試驗程序等方面作了較多的修訂。以下就GB/T 5137.1新舊標準間試驗方法的主要差異進行對比分析。

1 抗沖擊性試驗（227 g鋼球試驗）

新舊標準的抗沖擊性試驗（227 g鋼球試驗）在試驗目的、試驗裝置和試樣尺寸方面基本相同。其主要差異見表1。

表1 抗沖擊性試驗新舊標準的主要差異

由表1可見，不同之處主要表現在以下幾個方面：

（1）試驗前試樣的預處理要求：舊標準對所有種類的試樣進行了統一規定，而新標準則依據試樣應用于汽車不同部位（風窗、風窗外）、材料的不同種類（鋼化玻璃、夾層玻璃、塑玻復合材料、剛性塑料、柔性塑料），分別規定了試樣的預處理條件。如對于風窗用的塑玻復合材料，在進行高低溫試驗時，應分別在40 ℃±2 ℃和-20 ℃±2 ℃的溫度下至少保溫4 h，而對于風窗外用的塑玻復合材料，則應在23 ℃±2 ℃，相對濕度45%～55%下至少放置48 h。

（2）試樣離開溫控單元到鋼球釋放的時間間隔要求：新標準有具體的規定。如對于高溫或低溫試驗，塑料材料、塑玻復合材料及厚度小于2.5 mm的其他材料，從離開試樣放置條件到鋼球釋放的時間間隔不應超過30 s。

（4）在試驗結果評價方面，考慮到試樣材料種類的多樣性，新版標準只是對剝落碎片的質量有要求的才稱量和記錄剝落碎片的總質量。此外，新標準中對試樣支架中所用橡膠墊圈的厚度、寬度、邵爾硬度的偏差范圍進行了規定，對試驗用器具天平的精度要求有所調整。

2 抗穿透性試驗（2 260 g鋼球試驗）

新舊標準的抗穿透性試驗（2 260 g鋼球試驗），在試驗目的、鋼球質量、試驗程序要求方面是一致的，在試驗裝置、試樣等方面的要求和差別與抗沖擊性（227鋼球試驗）基本一致，其不同之處為：

（1）試樣在試驗前預處理要求：舊標準規定試樣應保存在規定的溫度下至少4 h，然后立即進行試驗。而新標準對夾層玻璃和塑玻復合材料分別進行了規定，如夾層玻璃試樣應在溫度20 ℃±5 ℃、相對濕度40%～80%條件下至少放置4 h，與舊標準相同；塑玻復合材料試樣則應在溫度23 ℃±2 ℃、相對濕度45%～55%條件下至少放置48 h，并規定塑玻復合材料試樣應在離開放置條件30 s內開始試驗。

（2）新標準規定了抗穿透試驗沖擊高度為4 000 mm，允許偏差范圍0～25 mm，并且界定沖擊高度是指鋼球下表面到試樣上表面的距離，沖擊表面為安全玻璃的內表面，僅沖擊1次。而舊標準對沖擊高度沒有明確規定。

3 抗磨性試驗

新舊標準的抗磨性試驗在試驗目的、試驗裝置、試樣的尺寸、霧度的測量與計算方面的要求基本一致，不同之處見表2。

表2 抗磨性試驗新舊標準的差異

從表2可以看出：

（1）在試驗裝置方面，新版標準明確要求應有一抽吸系統，可將試驗時產生的研磨顆粒及時吸走，保證試樣的研磨完全是由磨輪起作用，消除因研磨產生的顆粒物對試樣再次研磨的影響；明確規定了磨輪貯存的環境條件要求，同時磨輪硬度也有變化。

（2）試驗的環境條件變更為：溫度23 ℃±2 ℃和相對濕度45%～55%，要求有較大提高。

（3）新舊標準在試樣的清潔處理方面也有差異：新標準的規定是考慮到材料的多樣性，所使用的清潔方法可能對試樣表面造成損傷，從而對試驗結果產生影響。

（4）在試驗前的存放條件方面有差異：舊版標準對玻璃試樣和塑玻復合材料試樣的存放要求分別進行了規定，而新版標準則統一要求為在23 ℃±2 ℃的溫度和45%～55%的相對濕度條件下至少放置48 h。

（5）在試驗面及研磨轉數方面：舊版標準只規定了深磨表面（外表面）的轉數和淺磨表面（內表面）的轉數，而新版標準中對應用于不同的部位、不同種類的材料的試驗面及研磨轉數分別具體進行了規定。如對于風窗用的剛性塑料，外表面時研磨1000轉，內表面時研磨100轉；如對應用于風窗以外的剛性塑料，外表面時研磨500轉或1000轉，內表面時研磨100轉。

4 碎片狀態試驗

新舊標準的碎片狀態試驗在試驗目的、試樣等方面的要求基本一致，不同之處見表3。

表3 碎片狀態試驗新舊標準的差異

由表3可見：

（1）新版標準對沖擊工具尖頭的曲率半徑有明確的要求。

（2）在試驗的沖擊點選擇上有較大差異，新標準只有兩個沖擊點位置，而舊標準可以有四個沖擊點位置；新標準的沖擊點1、點2的位置大體上與舊標準的沖擊點3、點4對應。在相同的技術要求的情況下，新標準的要求更加嚴格。

（3）新標準還規定了碎片狀態的具體評價方法：試樣周邊20 mm和沖擊點周圍半徑75 mm區域為非評價區。在評價區內對50 mm×50 mm范圍內最小碎片數進行計數，延伸超出計數區域一邊的碎片記作半塊。記錄是否有面積超過3 cm2的碎片及最長的長條形碎片。若碎片超出評價區，則碎片面積及長度僅計量評價區內部分。對長條形碎片同時記錄其尖端是否為刀刃狀，若其進入試樣邊緣20 mm區域，其本身或其延長線與試樣邊部夾角是否大于45°。

5 人頭模型沖擊試驗

舊標準中的人頭模型沖擊試驗和新版標準中的無減速測定的人頭模型沖擊試驗在人頭模型沖擊體、下落裝置、試樣支撐裝置，試驗程序方面基本相同，差異之處見表4。

表4 新標準無減速測定的人頭模型沖擊試驗與舊標準人頭模型沖擊試驗的差異

由此可見，新標準無減速測定的人頭模型沖擊試驗與舊標準人頭模型沖擊試驗的主要不同在于對不同材料的試樣的預處理條件要求上，以及在試驗程序方面的時間間隔要求和沖擊高度的要求。要滿足“在30 s內開始試驗”的時間間隔要求，試樣的預處理實驗室與沖擊實驗室必須是在同一實驗室進行，且環境條件符合要求。

6 新增兩種試驗方法

新版標準還新增加了兩種試驗方法：劃格試驗、柔性和折疊試驗。

（1）劃格試驗的目的是為了確定涂層與基體材料粘接性能。它是用一切割工具，在試樣的涂層表面互相垂直的方向上進行切割，形成一個25個格子的方陣，評估交叉點脫落且暴露的面積占整個格子的百分比，來確定材料的切割值等級。切割工具是一帶有6個間距為1 mm切割刀片的陣列。使用的試樣可以是任何形狀（平型或彎型）。

（2）柔性和折疊試驗的目的是判斷塑料材料是屬于剛性塑料還是柔性塑料，以及柔性塑料的耐折疊性能。其試驗環境條件：溫度20 ℃±2 ℃，相對濕度55%～65%。采用的試樣：尺寸300 mm×25 mm的平型試驗片。試驗結果是評價記錄試樣自由端的垂直位移和折疊試驗后折疊處是否出現破壞現象。

7 結語

由以上比對分析可見，新版標準的適用范圍更加廣泛，不僅適用于鋼化玻璃、夾層玻璃、塑玻復合材料，而且還適用于柔性塑料和剛性塑料；與舊標準相比較，對于各種材料的試樣的預處理要求、試驗條件等方面，新標準規定的較為詳細具體，如各種材料在離開存放環境條件至鋼球下落的時間間隔要求，沖擊試驗時的沖擊高度及其允許偏差等。因此，新標準可操作性強，不僅可直接依據新版標準規定的試驗方法對相應的汽車安全玻璃材料進行檢測，對于其它類似的材料，也可參照新標準對其抗沖擊性能、抗磨性能等進行檢測。由于各種不同材料受環境溫濕度影響的程度不同，特別是對于塑料材料和塑玻復合材料，其沖擊試驗的結果受溫度的影響較大，因此，在試驗的過程中，必須嚴格遵循標準要求，對試樣進行預處理，保障試樣離開放置環境至鋼球釋放的時間間隔要求等，才能保證檢測結果的可靠。