建筑用夾層玻璃落球沖擊剝離性能試驗(yàn)裝置研究

吳濤　郭春?！栃⊙?/p>

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的夾層玻璃落球沖擊剝離性能試驗(yàn)裝置存在檢測(cè)效率低下、試驗(yàn)員勞動(dòng)強(qiáng)度大、試驗(yàn)安全性較差、檢測(cè)一致性低等問題，設(shè)計(jì)了一套全新的自動(dòng)落球沖擊剝離性能試驗(yàn)裝置，顯著提高了檢測(cè)的效率、準(zhǔn)確度和安全性。

關(guān)鍵詞：夾層玻璃;落球沖擊剝離性能;檢測(cè)裝置

0 引言

夾層玻璃是將玻璃與玻璃和（或）塑料等材料，用中間層分隔并通過處理使其粘結(jié)為一體的復(fù)合材料的統(tǒng)稱，被廣泛使用于各類建筑中，具有很強(qiáng)的抗沖擊和抗貫穿性能，即使在受到外來(lái)物沖擊破損時(shí)，玻璃碎片也不會(huì)飛離膠合層，還能保持一定的可見度，從而起到安全防護(hù)的作用。

目前主流的夾層玻璃生產(chǎn)工藝主要分兩種：PVB膠片法（俗稱干法）和灌漿法（俗稱濕法）。PVB膠片法是指在兩片或多片玻璃之間夾上PVB膠片，然后放置于高壓釜中，在高壓釜內(nèi)的高溫高壓條件下壓合而成夾層玻璃的生產(chǎn)工藝。灌漿法是指兩片玻璃圍上邊條后順著預(yù)留的灌膠口，往兩片玻璃之間的空隙灌滿液體膠水然后固化的夾層玻璃生產(chǎn)工藝，由于不同膠水的配方體系具有差異性，固化膠水的方式一般有3種：熱固化、室溫固化和光固化。

1 落球沖擊剝離性能試驗(yàn)

政府監(jiān)管部門非常重視建筑用玻璃的產(chǎn)品質(zhì)量，將其列入中國(guó)強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證（CCC）目錄，每年會(huì)組織產(chǎn)品監(jiān)督檢查和工程驗(yàn)收檢查工作。通常影響夾層玻璃質(zhì)量的因素有很多，比如玻璃平面度不高的話，就會(huì)導(dǎo)致局部區(qū)域沒有粘合好而脫膠，中間層質(zhì)量直接決定夾層玻璃的質(zhì)量。

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃》（GB 15763.3—2009）中，落球沖擊剝離性能參數(shù)是考核夾層玻璃質(zhì)量的重要指標(biāo)，直接反映夾層玻璃的安全性，如果該參數(shù)不合格就容易造成夾層玻璃的安全性降低，甚至?xí)箠A層玻璃在使用過程中存在嚴(yán)重的安全隱患。導(dǎo)致落球沖擊剝離性能檢測(cè)不合格的主要原因是中間層的質(zhì)量差，生產(chǎn)工藝控制不好以及企業(yè)質(zhì)量管理不到位。對(duì)于采用濕法工藝生產(chǎn)的夾層玻璃來(lái)說，原料提純工藝、漿液配置工藝、聚合工藝等生產(chǎn)工藝變動(dòng)以及環(huán)境變化等因素，會(huì)導(dǎo)致玻璃與膠片的粘結(jié)強(qiáng)度出現(xiàn)偏差。

目前，落球沖擊剝離性能檢測(cè)所使用的傳統(tǒng)檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，一般由沖擊試驗(yàn)塔和沖擊試樣支架組成，試驗(yàn)塔需固定在墻上，由減速電機(jī)通過鋼絲繩帶動(dòng)載球的電磁裝置上下移動(dòng)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，在距樣品1 000 mm、1 200 mm、1 500 mm、1 900 mm、2 400 mm、3 000 mm、3 800 mm、4 800 mm高度處，分別設(shè)有限位開關(guān)，選擇需將鋼球提升的特定高度，控制箱上有鋼球釋放按鈕，按動(dòng)它可使鋼球自由落下，對(duì)試驗(yàn)品造成沖擊，目測(cè)被測(cè)玻璃沖擊后的狀態(tài)，記錄試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

這種傳統(tǒng)裝置存在檢測(cè)效率低下、試驗(yàn)員勞動(dòng)強(qiáng)度大、試驗(yàn)安全性較差、檢測(cè)一致性低等問題，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一套全新的自動(dòng)落球沖擊剝離性能試驗(yàn)裝置以解決上述問題。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作流程

該裝置主要由機(jī)械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。該試驗(yàn)系統(tǒng)通過機(jī)械系統(tǒng)模塊完成夾層玻璃裝夾情況、平臺(tái)小車的移動(dòng)情況、鋼球的舉升高度、沖擊位置等參數(shù)設(shè)置，通過圖像采集系統(tǒng)判斷玻璃是否破裂，中間層是否擊穿。如擊穿，則將其圖像在系統(tǒng)中直接保存，作為不合格樣品的原始記錄。

該裝置的機(jī)械系統(tǒng)主要由設(shè)備主體、提升裝置、平臺(tái)小車、沖擊位置校準(zhǔn)裝置、鋼球及鋼球入口等構(gòu)成，具體如圖2所示。

（1）設(shè)備主體，主要由外框架和提升裝置的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。主體的外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為1 920 mm×1 620 mm×5 130 mm，外框架采用靜電噴漆處理，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為緊湊，不占用實(shí)驗(yàn)室空間。

（2）提升裝置，由蝸輪蝸桿減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，蝸輪蝸桿減速電機(jī)減速比為1：40，其傳動(dòng)平穩(wěn)，減速比大，有較高的輸出扭矩;具有自鎖功能，即使在斷電情況下也可保持高度，不會(huì)發(fā)生檢測(cè)球墜落的情況。蝸輪蝸桿減速電機(jī)以08B鏈條驅(qū)動(dòng)，鏈條可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳動(dòng)，有緩沖剛性沖擊的作用。提升裝置設(shè)計(jì)升降范圍為1～4.8 m，提升速度為0.9 m/s，最大舉升重量為25 kg，運(yùn)行噪聲≤95 dB。

（3）平臺(tái)小車，主要由阻擋器、玻璃定位裝置、小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)輪輕軌等組成。玻璃定位裝置用于放置試樣玻璃，接住檢測(cè)時(shí)產(chǎn)生的碎玻璃及檢測(cè)球，上有玻璃定位塊，下有儲(chǔ)槽，儲(chǔ)槽的定位尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣玻璃尺寸的要求。小車邊上有車輪，以電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)。

（4）沖擊位置校準(zhǔn)裝置，設(shè)計(jì)裝有紅外自動(dòng)定位裝置，采用電磁鐵控制方式，準(zhǔn)確模擬鋼球在規(guī)定的高度進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)。

（5）入球口，放置檢測(cè)球，檢測(cè)球的選用按照標(biāo)準(zhǔn)要求為淬火鋼球，有兩個(gè)鋼球，質(zhì)量為（1 040±10）g或者直徑為63.5 mm以及質(zhì)量為（2 260±20）g或者直徑為82.5 mm。

（6）控制界面，由觸摸屏配合PLC及開關(guān)按鈕組成。

具體工作流程：測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)人員將待檢測(cè)的夾層玻璃放置在檢測(cè)平臺(tái)小車上，壓緊框?qū)悠穳壕o，啟動(dòng)小車通過柔性導(dǎo)軌移動(dòng)到待沖擊位置，選擇檢測(cè)球型號(hào)并將其裝入入球口，由計(jì)算機(jī)控制的提升裝置自動(dòng)將球舉升到對(duì)應(yīng)高度，如標(biāo)準(zhǔn)要求的1 200 mm、1 500 mm、1 900 mm、2 400 mm、3 000 mm、3 800 mm、4 800 mm高度，到達(dá)相應(yīng)高度并校準(zhǔn)沖擊點(diǎn)，使沖擊點(diǎn)在玻璃中心25 mm范圍內(nèi)，蜂鳴器報(bào)警后，釋放檢測(cè)鋼球沖擊樣品，檢測(cè)人員通過顯示器檢查玻璃是否破裂和中間層是否穿透，如未破裂，繼續(xù)舉升鋼球試驗(yàn)下一高度，如此反復(fù)直至玻璃破裂，檢查中間層是否穿透，并拍照保存。

3 裝置的具體研制方案

（1）根據(jù)甲乙雙方確認(rèn)的工藝施工圖，確定報(bào)警裝置的位置，按照施工圖確定安裝基準(zhǔn)點(diǎn);

（2）嚴(yán)格按照機(jī)械部件的裝配圖進(jìn)行零部件的組裝;

（3）安裝整機(jī)報(bào)警裝置;

（4）電控布線和接線按照規(guī)范走線;

（5）軟件調(diào)試和機(jī)電聯(lián)調(diào);

（6）裝置測(cè)試和試運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)建筑用夾層玻璃產(chǎn)品的特點(diǎn)和落球沖擊剝離性能檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)了新型的落球沖擊剝離性能檢測(cè)裝置。該裝置通過改變?cè)嚇拥纳舷缕Ｊ?，采用圖像采集和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)代替了原來(lái)的人工操作模式，在滿足標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)要求的基礎(chǔ)上，可以大幅提高檢測(cè)的效率、準(zhǔn)確度和安全性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 建筑用安全玻璃 第3部分：夾層玻璃：GB 15763.3—2009[S].

收稿日期：2020-03-06

作者簡(jiǎn)介：吳濤（1980—），男，寧夏中寧人，碩士，工程師，研究方向：儀器儀表工程。