CN110118854A - 一种pvb夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，包括将PVB夹层玻璃进行拆解处理，得到PVB胶膜；制作包含PVB胶膜的待测板，并对待测板进行胶膜剪切力测试，得到PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs；根据实际剪切力σs和安全使用公式，计算得到PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸；通过对比实际的雪花条纹尺寸和最大雪花条纹尺寸，评判PVB夹层玻璃是否符合安全使用要求，可以评估PVB雪花脱胶后是否可以继续使用或者必须要进行更换，以满足高铁用夹层玻璃的安全使用性能要求。

Description

一种PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法。
背景技术
PVB夹层玻璃是目前高铁动车组普遍采用的侧窗材料，使用过程中PVB经常出现脱胶现象。PVB具有良好的弹性，抗断裂强度高。PVB这种性能使得PVB夹层玻璃能够很好地低于外界机械力的影响和破坏，同时保证玻璃在受到冲击破碎后，产生的碎片也不会飞离胶片层，并且破坏后的夹层玻璃能够保持一定的可见度，从而起到良好的安全防护的作用。
而由于PVB胶片质量原因和本身老化问题，在玻璃实际使用过程中，常发生PVB层雪花脱胶现象，这种雪花脱胶必然会对玻璃使用性能和安全性能产生影响，这种雪花脱胶必然会对玻璃使用性能和安全性能产生影响。因此需要有效的办法进行评估PVB脱胶对玻璃使用性能的影响。PVB夹层玻璃雪花脱胶至何种程度后，会影响到侧窗的使用性能，从而进行更换，目前尚无对这种雪花失效判据或者判定条件的确定方法。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，可以评估PVB雪花脱胶后是否可以继续使用或者必须要进行更换，以满足高铁用夹层玻璃的安全使用性能要求。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，包括以下步骤：
将PVB夹层玻璃进行拆解处理，得到PVB胶膜；
制作包含所述PVB胶膜的待测板，并对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs；
根据所述实际剪切力σs和安全使用公式，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸；
通过对比实际的雪花条纹尺寸和所述最大雪花条纹尺寸，评判所述PVB夹层玻璃是否符合安全使用要求。
进一步的，所述安全使用公式通过仿真模拟测试获得的最恶劣剪切强度来定义，所述通过仿真模拟测试获得的最恶劣剪切强度，具体为：
对PVB夹层玻璃和钢球进行建模并装配，得到装配模型；
将所述装配模型导入仿真平台，并设置相应物体的材料性能与环境条件；
通过赋予所述钢球一个初速度，对所述PVB夹层玻璃进行碰撞模拟，得到在玻璃不发生碎裂情况下的最恶劣剪切强度σsw。
进一步的，所述安全使用公式为：
其中，L为侧窗长，W为侧窗宽，σsw为所述最恶劣剪切强度，r为雪花扩展长度。
进一步的，所述根据所述实际剪切力σs和安全使用公式，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸，具体为：
通过将所述最恶劣剪切强度代入所述安全使用公式，得到最恶劣剪切力；
当所述实际剪切力等于所述最恶劣剪切力时，达到所述PVB夹层玻璃在安全使用情况下的临界点，并根据所述PVB夹层玻璃的侧窗长和侧窗宽，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸。
进一步的，所述制作包含所述PVB胶膜的待测板，并对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs，具体为：
利用万能胶将所述PVB胶膜均匀粘在环氧树脂板上，得到待测板；
通过万能试验机对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs。
进一步的，所述将PVB夹层玻璃进行拆解处理，得到PVB胶膜，具体为：
将PVB夹层玻璃的侧窗顶角的接缝处作为切割点；
在所述切割点处进行切割处理，得到玻璃样本；
对所述玻璃样本进行钢化玻璃破碎处理，得到碎片样本；
从所述碎片样本中提取出的PVB胶膜。
进一步的，所述在所述切割点处进行切割处理，得到玻璃样本，具体为：
利用超声切割刀的刀头对准并切入所述切割点，并扩大所述切割点的接缝宽度；
以预设的切割深度将所述超声切割刀的刀头切割深入所述待取样的PVB夹层玻璃中，并切出含有PVB胶膜的玻璃，得到玻璃样本。
进一步的，所述预设的切割深度大于或等于所述待取样的PVB夹层玻璃中的雪花条纹尺寸的一半。
进一步的，所述PVB夹层玻璃的侧窗顶角包括所述待取样的PVB夹层玻璃的侧窗四角中任意一角。
进一步的，所述对所述玻璃样本进行钢化玻璃破碎处理，得到碎片样本，具体为：
通过破窗器对所述玻璃样本进行一次性敲碎处理，得到碎片样本。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明提供一种PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，包括将PVB夹层玻璃进行拆解处理，得到PVB胶膜；制作包含所述PVB胶膜的待测板，并对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs；根据所述实际剪切力σs和安全使用公式，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸；通过对比实际的雪花条纹尺寸和所述最大雪花条纹尺寸，评判所述PVB夹层玻璃是否符合安全使用要求，可以评估PVB雪花脱胶后是否可以继续使用或者必须要进行更换，以满足高铁用夹层玻璃的安全使用性能要求。
附图说明
图1是本发明提供的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法的一种实施例的流程示意图；
图2是本发明提供的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法的另一种实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，图1是本发明提供的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法的一种实施例的流程示意图。如图1所示，该认证方法包括步骤S1至步骤S4，各步骤具体如下：
S1，将PVB夹层玻璃进行拆解处理，得到PVB胶膜。
请参见图2，在本发明实施例中，步骤S1包括步骤S11-S14，具体为：
S11，将PVB夹层玻璃的侧窗顶角的接缝处作为切割点。
需要说明的是，所述待取样的PVB夹层玻璃的侧窗顶角包括所述待取样的PVB夹层玻璃的侧窗四角中任意一角。
在本实施例中，由于雪花现象只存在于侧窗四周，因此，为避免工作量过大，只需取出侧窗四周的玻璃。由于PVB夹层玻璃是由两块钢化玻璃通过PVB压接而成，故在侧窗四周存在接缝。
S12，在所述切割点处进行切割处理，得到玻璃样本。
在本实施例中，步骤S12具体为：利用超声切割刀的刀头对准并切入所述切割点，并扩大所述切割点的接缝宽度；以预设的切割深度将所述超声切割刀的刀头切割深入所述待取样的PVB夹层玻璃中，并切出含有PVB胶膜的玻璃，得到玻璃样本。
需要说明的是，所述预设的切割深度大于或等于所述待取样的PVB夹层玻璃中的雪花条纹尺寸的一半。
一般的PVB夹层玻璃由PVB夹层玻璃和聚氨酯密封胶构成。聚氨酯密封胶覆盖PVB夹层玻璃四周是为了阻挡水汽进入。若采用气动割刀或普通割刀割除覆盖在侧窗玻璃四周的聚氨酯胶，其锋利的刃口将会破坏PVB夹层玻璃，同时也导致聚氨酯胶部分残留，影响后续PVB夹层取出的完好性，并且对人工技术要求较高，且易导致四周玻璃破损，直接损坏PVB夹层玻璃，同时造成大量的人工浪费。
而采用20kHz，100W的超声切割刀，在侧窗四角任意一角的接缝处下刀，使得接缝逐渐变大，直至刀头切入的深度达到侧窗玻璃雪花条纹尺寸一半以上，保证玻璃两端的完好性，同时也保证PVB夹层玻璃的完好性，并且采用超声切割刀割覆盖在侧窗玻璃四周的聚氨酯胶，聚氨酯胶不会粘接在刀刃上，超声割刀不像气动割刀的刀刃那么锋利，能够将被切割的地方局部加热熔化，因此有效的保证PVB夹层玻璃直接暴露出来，进一步的保证了PVB夹层玻璃的完好性。
S13，对所述玻璃样本进行钢化玻璃破碎处理，得到碎片样本。
在本实施例中，步骤S13具体为：通过破窗器对所述玻璃样本进行一次性敲碎处理，得到碎片样本。
需要说明的是，若采用普通安全锤等工具，则需敲击多次，且力度无法保证均匀性，力度过大时，易造成PVB胶膜二次损坏，力度过小时，则次数增加，增加了人工的不确定性。而采用破窗器敲打样本，可以一次性敲碎玻璃，但不限于使用破窗器多次敲击，能够避免了PVB夹层玻璃收到二次损伤，也解决了人工成本问题。
S14，从所述碎片样本中提取出的PVB胶膜。
S2，制作包含所述PVB胶膜的待测板，并对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs。
在本实施例中，步骤S2具体为：利用万能胶将所述PVB胶膜均匀粘在环氧树脂板上，得到待测板；通过万能试验机对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs。
S3，根据所述实际剪切力σs和安全使用公式，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸。
在本实施例中，步骤S3具体为：通过将所述最恶劣剪切强度代入所述安全使用公式，得到最恶劣剪切力；当所述实际剪切力等于所述最恶劣剪切力时，达到所述PVB夹层玻璃在安全使用情况下的临界点，并根据所述PVB夹层玻璃的侧窗长和侧窗宽，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸。
在本发明实施例中，安全使用公式通过仿真模拟测试获得的最恶劣剪切强度来定义，所述通过仿真模拟测试获得的最恶劣剪切强度，具体为：
对PVB夹层玻璃和钢球进行建模并装配，得到装配模型；
将所述装配模型导入仿真平台，并设置相应物体的材料性能与环境条件；
通过赋予所述钢球一个初速度，对所述PVB夹层玻璃进行碰撞模拟，得到在玻璃不发生碎裂情况下的最恶劣剪切强度σsw。
其中所述安全使用公式为：L为侧窗长，W为侧窗宽，σsw为所述最恶劣剪切强度，r为雪花扩展长度。
S4，通过对比实际的雪花条纹尺寸和所述最大雪花条纹尺寸，评判所述PVB夹层玻璃是否符合安全使用要求。
在本实施例中，如果实际的雪花条纹尺寸大于所述最大雪花条纹尺寸，则所述PVB夹层玻璃不符合安全使用要求；如果实际的雪花条纹尺寸小于或等于所述最大雪花条纹尺寸，则所述PVB夹层玻璃符合安全使用要求。
在常应力下，胶膜脱胶将经历一个缓慢的增长阶段，然后由于胶结合面积不断减小，常应力在胶结合面上产生的剪切力不断增加，这将导致在某一阶段胶膜迅速脱开，此时定义这个胶膜迅速脱开的位置为PVB膜雪花扩展的失效点。可以认为胶膜迅速脱开的位置为当前胶膜所能承受的最大剪切应力小于胶膜实际承受的剪切力。
作为本发明的一个优选实施例，首先，借鉴钢球撞击法确定PVB夹层玻璃安全使用条件，采用钢球的质量为4kg，下落的高度为5m，通过有限元仿真，其中具体包括：
1)对PVB夹层玻璃和钢球分别进行建模，再进行装配，
2)将装配模型导入ansys workbench中Explicit Dynamics系统中；
3)打开engineering data，设置PVB、玻璃和钢球的材料性能；
4)设置实体接触，并对其划分网格；
5)设置分析条件，给钢球10mm/s的初速度(钢球接触PVB夹层玻璃的瞬间速度)，设置分析时间为0.005s；
6)设置边界条件，将PVB夹层玻璃四周设为固定支撑；
7)求解并进行后处理，计算出玻璃PVB夹层出剪切力。
由上述计算出在此条件下，在玻璃不发生碎裂的情况下，计算出玻璃PVB夹层出剪切力为0.44Mpa，并以此值作为侧窗玻璃实际承受的最恶劣的剪切强度，记为σsw。
所以，当PVB夹层玻璃能够承受的实际剪切力等于上述的最恶劣情况下剪切应力时，定义此时为玻璃使用强度和安全性都能保障下的临界点。且此时应满足所述安全使用公式：其中，L为侧窗长，单位为mm；W为侧窗宽，单位为mm；σsw为最恶劣剪切强度，单位Mpa；σs为实际剪切力，单位为Mpa；r为雪花扩展长度，单位为mm。
然后，通过采用长×宽为1815mm×720mm的PVB高铁侧窗进行测试：首先通过拆解获得PVB胶膜，其中胶膜尺寸为1×1cm2，并将PVB胶膜通过万能胶水粘在环氧树脂板上，采用万能试验机进行胶膜剪切力测试，结果显示PVB胶膜被破坏时，剪切力为158.539N，PVB胶膜此时的剪切强度为1.585Mpa，该值即为PVB胶膜的σsw值，并经PVB剪切强度测试，PVB粘接层的实际剪切强度为1.583Mpa。根据上述得到的实际剪切强度、最恶劣剪切强度、安全使用公式以及侧窗的长和宽，计算PVB侧窗允许的最大雪花条纹尺寸为22.4cm。
所以，如果雪花条纹超过22.4cm则认定侧窗不符合安全使用要求，无法继续使用。如果雪花条纹未超过22.4cm则认定侧窗符合安全使用要求，可以继续使用。
由上可见，本发明实施例提供的一种PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，包括将PVB夹层玻璃进行拆解处理，得到PVB胶膜；制作包含所述PVB胶膜的待测板，并对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs；根据所述实际剪切力σs和安全使用公式，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸；通过对比实际的雪花条纹尺寸和所述最大雪花条纹尺寸，评判所述PVB夹层玻璃是否符合安全使用要求，可以评估PVB雪花脱胶后是否可以继续使用或者必须要进行更换，以满足高铁用夹层玻璃的安全使用性能要求。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
将PVB夹层玻璃进行拆解处理，得到PVB胶膜；
制作包含所述PVB胶膜的待测板，并对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs；
根据所述实际剪切力σs和安全使用公式，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸；
通过对比实际的雪花条纹尺寸和所述最大雪花条纹尺寸，评判所述PVB夹层玻璃是否符合安全使用要求。
2.如权利要求1所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述安全使用公式通过仿真模拟测试获得的最恶劣剪切强度来定义，所述通过仿真模拟测试获得的最恶劣剪切强度，具体为：
对PVB夹层玻璃和钢球进行建模并装配，得到装配模型；
将所述装配模型导入仿真平台，并设置相应物体的材料性能与环境条件；
通过赋予所述钢球一个初速度，对所述PVB夹层玻璃进行碰撞模拟，得到在玻璃不发生碎裂情况下的最恶劣剪切强度σsw。
3.如权利要求2所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述安全使用公式为：
其中，L为侧窗长，W为侧窗宽，σsw为所述最恶劣剪切强度，r为雪花扩展长度。
4.如权利要求3所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述根据所述实际剪切力σs和安全使用公式，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸，具体为：
通过将所述最恶劣剪切强度代入所述安全使用公式，得到最恶劣剪切力；
当所述实际剪切力等于所述最恶劣剪切力时，达到所述PVB夹层玻璃在安全使用情况下的临界点，并根据所述PVB夹层玻璃的侧窗长和侧窗宽，计算得到所述PVB夹层玻璃侧窗允许的最大雪花条纹尺寸。
5.如权利要求1所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述制作包含所述PVB胶膜的待测板，并对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs，具体为：
利用万能胶将所述PVB胶膜均匀粘在环氧树脂板上，得到待测板；
通过万能试验机对所述待测板进行胶膜剪切力测试，得到所述PVB胶膜在被破坏时的实际剪切力σs。
6.如权利要求1所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述将PVB夹层玻璃进行拆解处理，得到PVB胶膜，具体为：
将PVB夹层玻璃的侧窗顶角的接缝处作为切割点；
在所述切割点处进行切割处理，得到玻璃样本；
对所述玻璃样本进行钢化玻璃破碎处理，得到碎片样本；
从所述碎片样本中提取出的PVB胶膜。
7.如权利要求6所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述在所述切割点处进行切割处理，得到玻璃样本，具体为：
利用超声切割刀的刀头对准并切入所述切割点，并扩大所述切割点的接缝宽度；
以预设的切割深度将所述超声切割刀的刀头切割深入所述待取样的PVB夹层玻璃中，并切出含有PVB胶膜的玻璃，得到玻璃样本。
8.如权利要求7所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述预设的切割深度大于或等于所述待取样的PVB夹层玻璃中的雪花条纹尺寸的一半。
9.如权利要求6所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述PVB夹层玻璃的侧窗顶角包括所述待取样的PVB夹层玻璃的侧窗四角中任意一角。
10.如权利要求6所述的PVB夹层玻璃雪花脱胶安全极限的判定方法，其特征在于，所述对所述玻璃样本进行钢化玻璃破碎处理，得到碎片样本，具体为：
通过破窗器对所述玻璃样本进行一次性敲碎处理，得到碎片样本。
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CN113468782A (zh) * 2021-06-21 2021-10-01 上汽大众汽车有限公司 一种用于车辆碰撞评估的夹层玻璃有限元建模方法

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