钢化玻璃应力斑: DIN SPEC 18198与ASTM C1901测试标准解读

钢化玻璃应力斑: DIN SPEC 18198与ASTM C1901测试标准解读

钢化玻璃应力斑：质量问题还是正常现象？

中文译名：

DIN SPEC 18198:2022 钢化玻璃光学各向异性效应的测量与评估方法

ASTM C1901-21 平面建筑玻璃光学延迟测量的标准试验方法

两个标准所用方法大体相同，细节方面还有差异。如DIN SPEC 18198给出了质量等级，ASTM C1901则没有；ASTM C1901给出了两种方法的图示，而DIN SPEC 18198则没有。对两个标准的主要内容进行大概介绍。

钢化玻璃“应力斑”，在标准中称为“光学各向异性效应(虹彩效应)”，是玻璃在钢化过程中应力不均产生双折射，从而使偏振光延迟变得可见的效应。

玻璃本身是一种各向同性材料，各个方向上物理性质相同；然而，热钢化过程会引起玻璃内部应力变化，使其成为一种具有光学各向异性的双折射材料。

有个概念需要科普下，那就是“布儒斯特角”，指当光从一种介质射入另一种介质时，反射光完全偏振的角度；玻璃的布儒斯特角约为56°，此时各向异性效应(应力斑)最明显。钢化玻璃“应力斑”虽然引起了业主、建筑师、玻璃加工者和幕墙设计师高度关注，但目前国内外产品标准中并没有将其视为缺陷，而是作为一种固有特性，比如GB 15763.2-2005、ISO 22509:2020等。

钢化玻璃应力斑测试标准，首先，我们看看这两个标准的效力。DIN SPEC并不是正式的德国标准，不具备法律约束力，更多是一种行业共识或最佳实践。

ASTM C1901-21中也明确“This test method is a test method for measuring optical retardation. It is not an architectural glazing specification.”(注：本测试方法是一种用于测量光学迟滞的测试方法。它并非建筑玻璃规范。)

所以，目前来看，这俩标准都还不是强制性或约束性的，更多的是提供一种参考方法。然后，是这两个标准的适用范围。

这俩标准都仅适用于单片透明钢化玻璃，不适用于非单片玻璃或不透明玻璃，比如夹胶玻璃、中空玻璃、釉面玻璃、压花玻璃等等。对非单片透明玻璃，DIN SPEC 18198附录D给出了评估建议，分别是对其单层玻璃评估、玻璃整体偏振扫描评估、现场目视评估。

这两个标准可适用于平面玻璃和曲面玻璃，可在线测试(玻璃离开钢化炉冷却区后)和离线测试(钢化生产线之外)。接下来，我们看看怎么测试。

测试原理并不复杂，简单来说，就是在样品和观察者之间放置偏振片，通过扫描仪来测量记录应力斑，再定量评估。

(图片来源于网络，仅为展示偏光效果，与本文标准无关)

偏振片生活中比较常见，比如在电影院看3D电影时，佩戴的就是偏光镜片；还有一些太阳镜也是偏光镜片，可以避免强烈的太阳眩光。具体来讲，标准中给出了两种方法，Calibrated polarimeters和Calibrated polariscopes，翻译过来就是偏振仪或偏振镜，从字面上也很难区分，好在ASTM C 1901中给出了示意图，如下。

可以看出，区别在于一个是采用相机拍照方式，另一个方法是采用阵列扫描方式。当然，相应图像校准和处理系统、评估指标和质量等级也不一样了。设备本身也有一些特定要求，比如图像分辨率要求至少0.5 px/mm，至少包括0~300 nm波段(确保能测试厚度为4~15 mm单片钢化玻璃)。

测量系统测量范围、最大允许误差和可重复性见下表。

然后是结果评估:

并不是所有玻璃区域都参与评估，这是因为钢化玻璃某些区域，如边缘、角部及孔洞周围，会有非常大的应力应变，而这又无法避免。

DIN SPEC 18198-2022给出了评估区域划分，见下图。

其中1和3区域不进行评估，仅评估2区域。ASTM C 1901-21也给出了评估区域划分，见下图。

DIN SPEC 18198-2022给出了两种评估方法，方法A和方法B。

方法A:采用“95%分位数”。该评估基于所有测量值和从中确定的经验累积分布函数，95%分位数意味着95%的测量延迟小于确定的值，单位为nm。方法B:采用“具有75纳米阈值的各向同性值”。该值将75nm延迟选为阈值，因为经验表明，从该值起在自然光下可感知到光学各向异性效应；各向同性值是高于所选阈值延迟所占的面积比例，以百分比表示。

DIN SPEC 18198-2022也给出了未镀膜钢化玻璃分别按照方法A和方法B的质量等级。

基于方法A(x0.95)的质量等级见下表。

基于方法B(Iso75)的质量等级见下表。

标准附录B给出了现场提高应力斑可见度概率的参数概述，有一定参考价值，见下表。

以上就是钢化玻璃应力斑测试标准的主要内容，小结如下：钢化玻璃应力斑测试，国外相关标准主要为DIN SPEC 18198和ASTM C1901，均属于参考方法类。

钢化玻璃“应力斑”，即“光学各向异性效应”，是玻璃在钢化过程中应力不均产生双折射，从而使偏振光延迟变得可见的效应，目前国内外产品标准中并没有将其视为缺陷。这个测试方法仅适用于单片透明钢化玻璃，不适用于非单片玻璃和不透明玻璃；测试方法适用于平面和曲面玻璃，可在线和离线使用。测试原理简单来说，就是在样品和观察者之间放置偏振片，通过仪器测量记录应力斑，再定量评估，方法有Polarimeters和Polariscopes两种。

DIN SPEC 18198-2022给出了评估指标，分别为“95%分位数”和“具有75纳米阈值的各向同性值”；也给出了未镀膜钢化玻璃基于方法A(x0.95)和方法B(Iso75)的质量等级。

（图文来源于华建易欧思系统门窗公众号，侵删）