车用安全玻璃发展趋势分析.pdf

Architectural&Functional Glass 6 2023-16-0引言车用安全玻璃是对于行驶车辆来说十分重要的安全组件，具有为驾驶员提供视野、屏幕显示、保障其行车安全性、运输稳定性等重要功能，同时还集成了防水、抗尘、耐热及隔音等功能。本文研究对象为汽车、列车用玻璃，由于其他特殊车辆或特种车辆应用领域狭窄，产能较低，故不作探究。1汽车玻璃1.1主要品种与用途汽车安全玻璃系统分为夹层安全玻璃、钢化安全玻璃、安全中空玻璃、塑玻复合材料、刚性塑料玻璃和贴膜玻璃六个种类，主要品种和用途，见表1。1.2性能要求与试验汽车安全玻璃要求较好的光、力学物理特性，同时具备耐磨、耐热、安全、密封和隔音特性，以保障乘员的驾驶和乘坐安全，故而称为汽车安全玻璃。（1）汽车安全玻璃性能要求2021年4月30日，国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会发布了强制性国家标准 机动车玻璃安全技术规范（GB 96562021），代替 汽车安全玻璃（GB 96562003），2023年1月1日实施。本标准规定了机动车玻璃安全特性相关的术语和定义、分类、技术要求、试验方法及判定规则。本车用安全玻璃发展趋势分析秦杰，孟欣，李晨辉（中国建筑材料工业规划研究院，北京100000）摘要：车用安全玻璃是车辆必需的重要零部件之一，具有提供视野、屏幕显示，保证驾驶行车的安全、平稳运行以及防水、防尘、隔热、隔音等作用。本文介绍了两类主要车辆（汽车、铁路列车）安全玻璃的种类、性能要求、发展现状以及未来发展趋势。表 1汽车安全玻璃基本种类、应用部位、用途与性能优缺点分类应用部位适用范围/用途优点缺点夹层安全玻璃 机动车任何部位适用于所有机动车隔音隔热性能好，安全性能好成本高，玻璃质量大钢化安全玻璃 机动车任何部位适用于所有机动车，当用于前风窗时，只适用于设计时速低于40km/h的车辆物理性能优良，硬度较好，相对夹层玻璃成本稍低隔音、隔热不佳，抗穿透性能较差安全中空玻璃前风窗以外任何部位适用于所有机动车隔音、防火效果较好玻璃过厚，质量较大塑玻复合材料 机动车任何部位适用于所有机动车防腐性和耐透射率高，隔热性和保温性良好，抗穿透性和耐腐蚀能力优异，五类中最安全塑料板材对其耐老化性和抗腐蚀要求很高，易变性，成本最高刚性塑料玻璃前风窗以外任何部位适用于所有机动车质量轻、强度高、耐冲击性好不耐高温，生产成本高贴膜玻璃风窗部位适用于所有机动车有效阻隔大部分红外线、紫外线，增加玻璃安全与防爆性能受热易起泡，视线有不同幅度变差注：品种分类整理自国家标准机动车玻璃安全技术规范 GB96562021。建筑玻璃与工业玻璃2023，6 -17-标准适用于包括M类、N类、O类、有驾驶室的L类车辆、农业和林业专用车在内的机动车用玻璃。机动车玻璃安全技术要求包括视野安全要求（3项指标）、强度安全要求（3项指标）、破坏安全要求（3项指标）、环境耐久性安全要求（7项指标）。试验方法包括视野安全性能试验（3个）、强度安全性能试验（3个）、破坏安全性能试验（3个）、环境耐久性安全性能试验（7个）。判定有单项判定规则和综合判定规则。（2）汽车安全玻璃试验标准2020年3月31日，国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会发布了推荐性国家标准汽车安全玻璃试验方法 第1部分：力学性能试验（GB/T 5137.12020）、汽车安全玻璃试验方法 第2部分：光学性能试验（GB/T 5137.22020）、汽车安全玻璃试验方法 第3部分：耐辐照、高温、潮湿、燃烧和耐模拟气候试验（GB/T 5137.32020）、汽车安全玻璃试验方法 第4部分：太阳能特性试验（GB/T 5137.42020）、汽车安全玻璃试验方法 第5部分：耐化学侵蚀性和耐温度变化性试验（GB/T 5137.52020），2021年2月1日实施。此系列标准是国家标准机动车玻璃安全技术规范（GB 96562021）的配套试验标准。1.3发展趋势（1）汽车玻璃用量不断增加中国和全球汽车保有量持续增加，见表2。表 2汽车保有量年度200520102015202020212022中国（亿辆）0.320.781.632.813.023.19全球（亿辆）-10.1712.8214.9114.4615+截至2021年末，全国机动车保有量达3.95亿辆，其中汽车3.021亿辆。中国近20年来发展迅速，汽车保有量也不断增加，2001年中国的汽车保有量仅有1100万辆，2022年初中国（不含港澳台地区）的汽车保有量3.021亿辆，20年间中国的汽车保有量增加了27.45倍。我国汽车保有量已经超过美国，位列全球第一。我国汽车保有量基数大意味着汽车玻璃维修市场巨大，按线性关系增长。随汽车不断发展，车用玻璃面积呈不断增加的曲线趋势，见表3，单车玻璃面积可以占据单车表面积的1/3以上。一是造型需求。近代汽车流线造型变革造成3度/年倾斜角度增加3，在新能源车辆上体现更加充分；二是美观与功能需求。如装饰性玻璃、车灯玻璃、汽车座椅屏幕玻璃、智能化中控显示屏玻璃、液晶仪表盘玻璃尺寸日益增大以及新一代全景天窗应用、全玻璃座舱概念等。（2）汽车玻璃朝着轻量化方向发展玻璃轻量化主要是降低玻璃厚度，采用弯钢化、夹层加工、PVB胶片、智能薄切等手段不断提升性能指标，在满足基本性能情况下，玻璃厚度逐渐降低，见表4。汽车玻璃每减薄0.1毫米，质量约减轻0.60.75千克3。表 4汽车玻璃厚度变化小型车9座以内早期使用玻璃厚度（毫米）目前常用厚度（毫米）钢化玻璃655.554.54夹层玻璃 3+32.5+2.52.0+2.0 1.8+1.8 1.6+1.61.3+1.3注：夹层玻璃 3+3（后同）指玻璃厚度，不含 PVB 胶片，部分数据来自杭州精鼎玻璃制品有限公司汽车级超薄浮法玻璃。（3）汽车玻璃朝着集成智能化、绿色低碳化和高度安全化发展汽车玻璃性能的未来方向将是集成智能化、绿色低碳化和高度安全化。智能化汽车玻璃与电子元件集合起来，提供全方位信息显示，可控调光等功能，目前已经开始在高端概念车型上应用。突出绿色低碳特性。通过采用精确的镀膜、贴膜、涂层技术及产品，通过中空隔音/隔热/抗红外线玻璃等特性减少能耗，通过夹层式太阳能电池吸聚、储存太阳能，降低油耗、低碳减排。表 3轿车平均玻璃面积变化6年代1950年代1960年代1970年代1980年代1990年代2000年代2010年代2025年后玻璃面积（平方米）2.22.42.83.84.34.54.84.85.05.3+注：部分数据摘自“汽车安全玻璃发展研究，张振，天津汽车，2005 年第 2 期”，其他数据根据太平洋汽车、国信证券经济研究所整理预测。Architectural&Functional Glass 6 2023-18-提升驾驶员安全感。电加热玻璃可以有效地促进降雨、冰雹、雾珠、霜冻等融化滑落，保证汽车驾乘者视线不会受到天气的影响；防眩玻璃通过减少高速移动物体对视觉压迫，玻璃可以调光、电致变色功能，保障驾驶员眼球舒适、缓解视觉疲劳；使用全面的钢化、区域式钢化、中空夹层、塑玻复合材料等技术，还具有抗穿透、耐风压的特点，除此以外还要保证驾乘人员和营救人员可以轻松破窗逃生。2列车玻璃2.1主要品种与用途我国对于高速列车的基本底线速度是200千米/小时，和谐号的底线速度是300千米/小时。随着未来列车速度的不断提高，对玻璃性能要求也越来越高。高速列车玻璃按照应用部位可分为风挡玻璃和高速列车侧窗玻璃；按生产加工工艺技术分类可分为塑玻复合材料系统和多功能中空玻璃系统，如表5所示。2.2主要性能要求列车安全玻璃要求具有良好的光、力学物理特性，还有耐热性、耐辐照性、抗冲击性、抗穿透性和加速耐久性等，以保障驾乘人员的人身安全。2.2.1标准要求和试验方法2000年4月3日，国家质量技术监督局发布了强制性国家标准 铁道车辆用安全玻璃（GB 180452000），2000年6月1日实施。铁道车辆用安全玻璃规定了铁道车辆用安全玻璃的种类和要求，适用于铁道车辆及机车窗用安全玻璃。2.2.2技术要求（1）钢化玻璃的要求，有厚度、尺寸偏差、弯曲度、吻合度、外观、透射比、光畸变、抗冲击性、碎片状态。（2）夹层玻璃的要求，有厚度、尺寸偏差、弯曲度、吻合度、外观、透射比、光畸变、耐热性、抗冲击性、耐辐照性、抗穿透性。（3）安全中空玻璃的要求，有厚度、尺寸偏差、弯曲度、吻合度、外观、露点、加速耐久性。标准试验方法：安全玻璃厚度及尺寸的检验方法、安全玻璃的外观检验方法、基本特性的试验方法（透射比试验、光畸变试验、耐热性试验、抗冲击性试验、碎片状态试验、碎片状态试验、加速耐久性试验、耐辐照性试验、抗穿透性）。2.2.3标准的修订计划铁道车辆用安全玻璃国家标准已发布23年了，为了适应铁路运输快速发展的需要，已安排标准的修订计划和新标准的制定。（1）轨道车辆用玻璃安全技术要求根据国务院标准化协调推进部际联席会议第三次全体会议审议结论及国家标准化管理委员会 关于印发强制性标准整合精简结论的通知 要求，GB 14681.22006机车船舶用电加温玻璃：第2部分 机车电加温玻璃 和GB 180452000铁道车辆用安全玻璃 两项国家强制性国家标准整合为强制性国家标准 轨道车辆用玻璃安全技术要求（计划号：20203569-Q-339），任务下达日期2020年6月1日。该强制性国家标准由中华人民共和国工业和信息化部提出并归口，由全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会TC447负责组织标准的审查工作，中国国检测试控股集团股份有限公司等单位负责该标准的制定工作。现在正在征求意见。（2）轨道车辆用安全玻璃根据国标委发【2021】23号文件，国家标准化管表 5高速列车安全玻璃分类及性能优缺点列车安全玻璃种类列车应用部位适用范围/用途优点缺点塑玻复合材料系统（钢化夹层玻璃+有机玻璃+聚碳化物+中间膜等）风挡玻璃，可分为上风挡玻璃和下风挡玻璃适用于所有高速列车隔音隔热性能好，上风挡可见光透过率低，下风挡可见光透过率高，抗撞击能力、抗压能力强成本高，技术要求高，玻璃较厚，玻璃质量大多功能中空玻璃系统（安全中空玻璃+钢化玻璃+夹层玻璃+红外+惰性气体+黏合剂等）侧窗玻璃适用于所有高速列车侧窗视觉舒适性能好，光学性能高，隔音隔热，玻璃较薄，绝缘，抗压能力强高成本，高技术专业要求，抗穿透能力较弱注：品种分类整理自国家标准铁道车辆用安全玻璃 GB180452000。建筑玻璃与工业玻璃2023，6 -19-理委员会下达了2021年第二批推荐性国家标准计划。该强制性国家标准由中华人民共和国工业和信息化部提出并归口，由全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会TC447负责组织标准的审查工作，由中国国检测试控股集团股份有限公司负责对GB/T 180452000铁道车辆用安全玻璃进行修订，计划编号（20213139-T-609），任务下达日期2021年8月24日。中国在时速超过300公里的高速铁路技术领域处于世界领先地位。铁道车辆用安全玻璃作为透明件组成部分，是一种具有高技术难度、高附加值的功能性产品。透过玻璃，驾驶员和乘务人员可以观察路况和行驶状况，同时前窗玻璃还是驾驶员的保护屏障。当列车高速运行时，车外物体产生相对运动，快速后退，很容易引起乘车人的视觉疲劳和眩晕。因此，铁道车辆用安全玻璃性能的好坏不仅关系到乘客乘坐的舒适性，还直接关系到行车安全。铁道车辆用安全玻璃主要分为三类产品：一是钢化玻璃，二是夹层玻璃，三是安全中空玻璃。上述三类产品是轨道交通用玻璃的基本组成，是目前应用最广的玻璃产品。其产品质量与轨道交通车辆安全运行和乘客的安全相关，标准的修订保证了我国轨道交通制造行业的健康、平稳发展。现在正在征求意见。2.2.4动车组玻璃相关国家标准已发布的动车组玻璃相关国家标准：（1）高速动车组应急窗用玻璃逃生试验方法（GB/T 320562015），2016年9月1日实施。（2）高速动车组玻璃硬度和抗划伤试验方法（GB/T 320572015），2016年9月1日实施。（3）高速动车组风挡玻璃及车体材料抗