CN107478522A - 一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置及方法,属于硅胶测试技术领域。硅胶剪切强度测试装置包括两个贴合配合使用的标准片,所述的两个标准片结构相同,所述标准片包括测试片和活动夹持片,测试片一端设有粘接区,另一端设有连接孔,活动夹持片一端设有连接孔,测试片与活动夹持片通过穿过连接孔的连接环连接。粘接区为平整表面,硅胶涂覆在粘接区上。两个标准片通粘接区连接。硅胶剪切强度测试方法包括步骤:1)准备测试样品制备材料;2)制备测试样品;3)对测试样品进行拉伸试验,记录测试最大荷载;4)对测试结果进行处理。通过该测试装置及测试方法,可以缩短测试周期,并可以准确的计算出硅胶的剪切强度。
Description
技术领域
本发明涉及硅胶测试技术领域,特别涉及一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置及方法。
背景技术
光伏组件是光伏发电***中的核心部分,也是光伏发电***中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。主要材料有玻璃、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、电池片、背板、接线盒、铝材、焊带及硅胶。在光伏组件的生产过程中硅胶被广泛应用,作为边框与玻璃的粘接材料。硅胶不仅对铝材、玻璃、塑料等有极好的粘结性能,而且具有耐高低温、耐老化、柔韧、抗雨水防潮以及优异的电绝缘性。光伏组件的使用中,不可避免地会受到外力的作用,用于粘接的硅胶受到的作用力为垂直于硅胶粘接面的剪切力。如果硅胶的剪切强度较低,硅胶将失效,直接影响了光伏组件的性能。
硅胶的剪切强度作为表征硅胶性能的重要参数,对光伏组件的安全性能、使用寿命都有直接影响。对硅胶剪切强度测试在产品质量控制方面具有极其关键的作用。目前硅胶剪切强度的测试过程中,不同的测试操作人员、不同厂家产品、或者相同厂家不同批次的产品,人为测试误差大,重复性低。直接导致了多次测试结果之间缺乏可比性。并且测试周期长,使得光伏组件的生产效率受到影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术在硅胶剪切强度测试中存在的误差大、重复性低,测试周期长的问题,提供一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置及方法。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置,其特征在于,包括:
两个贴合配合使用的标准片,所述的两个标准片结构相同,所述标准片包括测试片和活动夹持片。
进一步地,所述测试片一端设有粘接区,另一端设有连接孔;所述活动夹持片一端设有连接孔;
所述测试片与所述活动夹持片通过穿过所述连接孔的连接环连接。
进一步地,所述粘接区的表面为平整表面;
所述粘接区的宽度与所述测试片的宽度相同;所述粘接区的长度与所述粘接区的宽度相同。
进一步地,所述测试片与所述活动夹持片均为长方形;
所述活动夹持片的宽度小于所述测试片的宽度;所述活动夹持片的长度小于所述测试片长度。
进一步地,两个所述标准片通过所述测试片一端的所述粘接区连接。
本发明还提供了一种利用所述测试装置的测试方法包括步骤:
1)准备测试样品制备材料;
2)制备测试样品,进行硅胶固化处理;
3)对测试样品进行拉伸试验,记录测试最大荷载;
4)对测试结果进行数据处理。
进一步地,所述步骤1)中所述制备材料包括待测硅胶、标准片、间隔导线、砝码。
进一步地,所述步骤2)包括:
21)制备测试样品;
22)硅胶固化处理。
进一步地,所述步骤21)包括:
211)粘接区表面处理;
212)硅胶涂抹;
213)间隔导线放置;
214)标准片粘接。
进一步地,所述步骤22)包括:
221)将所述测试样品放入环境老化箱中;
222)设定所述环境老化箱的温度、湿度和固化时间。
本发明提供的硅胶剪切强度测试装置及方法的有益效果在于:与现有技术相比,使用本发明提供的硅胶剪切强度测试方法步骤2)所述的方法制备测试样品,可以降低误差,并可重复性强。并且通过环境老化箱对硅胶固化,有效的缩减了硅胶在常温环境下固化的时间,使硅胶剪切强度测试周期变短,提高了光伏组件的生产效率。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的测试用装置的结构示意图;
图2是图1中测试用装置的俯视图;
图3是本发明一个实施例提供硅胶剪切强度测试方法的流程图;
图4是本发明一个实施例中步骤21)的具体操作流程图;
图5是本发明一个实施例中步骤22)的具体操作流程图。
图1、图2中,测试片1,活动夹持片2,连接环3,粘接区4,链接孔5。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1和图2,现对本发明提供的一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置进行说明。
所述一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置,包括两个贴合配合使用的标准片,两个标准片结构相同,标准片包括测试片1和活动夹持片2。测试片1一端设有粘接区4,另一端设有连接孔5;活动夹持片2一端设有连接孔5。所述连接孔5位于测试片1、活动夹持片2一端的中间位置。测试片1与活动夹持片2通过穿过连接孔5的连接环3连接。连接环3为封闭圆环,并且具有一定的刚性。连接孔5直径大于构成连接环3金属丝的直径,保证连接环3能够穿过连接孔5。测试片1与活动夹持片2为长方形结构,并且活动夹持片2的宽度和长度均小于测试片1的宽度和长度。测试片1一端的粘接区4为边长与测试片1宽度相同的正方形。当然,测试片1与活动夹持片2也可以采用其他形状结构,但由于剪切强度的计算与粘接区4面积相关,粘接区4为规则几何形状更有利于剪切强度的计算。粘接区4也可以是圆形、长方形等规则几何形状。粘接区4的表面为平整表面,所述平整表面是指,粘接区4表面具有一定的粗糙度,但不存在明显的、肉眼可见的凹陷或者凸起等缺陷,待测硅胶均匀涂覆在粘接区4。如果粘接区4存在凸起或凹陷,将增大硅胶与粘接区4的粘接面积,从而使得拉断硅胶的最大载荷变大,导致硅胶剪切强度偏大;如果粘接区4存在异物,将导致硅胶与粘接区4粘接面积减小,从而使得拉断硅胶的最大载荷变小,导致硅胶剪切强度偏小。上标准片与下标准片通过粘接区4进行连接。
在对待测硅胶进行剪切强度测试时,硅胶剪切强度测试设备需要对测试装置进行夹持,测试设备的夹具在垂直于地面的同一平面内。通常硅胶剪切强度测试装置由两个一体结构标准片组成,当测试设备的夹具夹持在测试装置两端时,由于一体结构测试装置两端的夹持部分不在同一垂直于地面的平面内,将导致待测硅胶在测试过程中受到一个垂直于粘接区4表面的力,造成剪切强度测试出现误差。当标准片为测试片1和活动夹持片2组成分体结构时,测试设备的夹具夹持在活动夹持片2上,活动夹持片2与测试片1通过连接环3连接,待测硅胶在测试过程中仅受到一个平行于粘接区4表面的力,避免了测试装置一体结构在测试过程中可能造成的测试误差。
为了保证测试结果的准确性,测试装置在测试过程中不能发生形变,所以测试装置采用不锈钢材料,或者其他具有刚性、能够在剪切强度测试过程不发生形变的材料,如铝、铜等材料。
请参阅图3,图3为本发明一个实施例中硅胶剪切强度测试方法的流程图。
利用所述的测试装置的测试方法,包括步骤:
S1:准备测试样品制备材料;
S2:制备测试样品,并进行固化处理;
S3:对测试样品进行拉伸试验,记录测试最大荷载;
S4:对测试结果进行处理。
在步骤S1中,需要准备的材料包括待测硅胶、标准片、间隔导线、砝码。具体的,在本发明的一个具体实施例中,需要准备10块304不锈钢材料的标准片,标准片包括测试片和活动夹持片。测试片为长100±0.5mm,宽25±0.5mm,厚1.4mm的长方形不锈钢钢板;活动夹持片为长20±0.5mm,宽10±0.5mm,厚1.4mm的长方形不锈钢钢板;构成连接环的不锈钢丝直径为4mm。需要准备10根间隔导线,间隔导线长20mm,直径0.5mm。5个1kg砝码。在步骤S2中,使用步骤S1中准备的材料制备5个相同的测试样品,每个测试样品包括两个标准片和两根间隔导线,并使用一个砝码对粘接区施加压力,保证每个测试样品硅胶层厚度是一致的。只有当硅胶层厚度均匀时,才能保证施加在待测硅胶上的力是平行于粘接区表面的。将制备完成的测试样品放入环境老化箱中进行硅胶固化。在步骤S3 中,将经过硅胶固化处理的测试样品放置于室温环境下2小时,使测试样品温度与测试环境温度相一致,避免由于测试样品温度与测试环境温度存在温差,造成测试结果出现误差。使用测试设备对步骤S2中制备的5个测试样品进行相同的剪切强度测试,测试设备一端的夹具以50mm/min的速度移动,直到两个标准片粘接区被完全分开。对测试设备显示的最大载荷进行记录,即为测试样品在测试过程中受到的最大拉力。在步骤S4 中,需要对步骤S3中记录的最大载荷数据进行计算,得到待测硅胶的剪切强度数据。剪切强度是最大拉力与粘接区面积的商值。步骤S3中共进行5次相同的剪切强度测试,将该5次测试中得到的最大载荷数据分别进行计算,并对计算得到的剪切强度数据进行算数平均值计算,作为待测硅胶剪切强度的最终测试结果。
请参阅图4,图4为本发明一个实施例中步骤21)的具体操作流程图。
步骤21)具体包括:
S211:粘接区表面处理;
S212:硅胶涂覆;
S213:间隔导线放置;
S214:标准片粘接。
在步骤S211中,需要对粘接区表面进行粗糙度测量,如果粘接区表面粗糙度不能满足低于0.050±0.025μm的要求,则需要使用300目的砂纸进行横向、纵向交叉打磨,并使用无水乙醇进行清洗,直到粘接区表面粗糙度能够满足低于0.050±0.025μm的要求。只有保证粘接区表面是符合要求的平整表面,才能保证硅胶剪切强度测试结果是准确的。在步骤S212中,进行硅胶涂覆。将一个标准片水平放置在托盘内,将待测硅胶涂覆在该标准片的粘接区内,保证粘接区完全被待测硅胶覆盖,并尽量保证待测硅胶厚度均匀。步骤S213中,进行间隔导线放置,将两根间隔导线沿平行于施加力的方向均匀的放置在待测硅胶表面。间隔导线也可以使用直径大小均匀圆珠代替。步骤S214中,将另一个标准片与前述标准片上下放置并粘接在一起,在上放置标准片的粘接区与在下放置标准片的粘接区完全对齐,完全对齐是指在上放置标准片的粘接区四条边线与在下放置标准片的粘接区四条边线完全重合。并且在上放置标准片与在下放置标准片成相反方向放置,即在上放置标准片与在下放置标准片夹角为180°。然后将1kg砝码放置在两个贴合连接在一起的标准片粘接区正上方,对粘接区的待测硅胶施加压力,使待测硅胶的厚度均匀一致。
间隔导线的设置在两个标准片之间起到了支撑的作用,能够保证两个标准片之间的间隙保持均匀,进而使得涂覆在粘接区的待测硅胶厚度保持均匀一致。并且间隔导线的直径只有0.5mm,不会对硅胶剪切强度的测试产生影响。使用砝码对粘接区施加压力代替测试操作人员对两个贴合连接在一起的标准片粘接区施加压力,能够保证测试样品制备过程中,粘接区受到的压力相同,避免测试操作人员在粘接标准片过程中出现的用力不均匀导致待测硅胶层厚度不均匀的情况,降低由于待测硅胶厚度不均匀造成的测试误差。
请参阅图5,图5为本发明一个实施例中步骤22)的具体操作流程图,
步骤22)具体包括:
S221:将测试样品放入环境老化箱中;
S222:设定环境老化箱的温度、湿度和固化时间。
步骤S221中,将步骤S21中制备的测试样品放入环境老化箱中,在测试样品放入至环境老化箱的过程中,始终保持砝码放置在粘接区正上方。步骤S222中,在测试样品放入环境老化箱中后,设置环境老化箱的温度为60℃、湿度为60%RH、固化时间为8小时。环境老化箱的温度、湿度及固化时间也可以设置成其他参数。使用环境老化箱对硅胶进行固化方法与通常采用常温环境固化方法,有效的降低了硅胶固化的时间,缩短了测试周期。
前述是对示例实施例的举例说明,并且不应被解释为对示例实施例的限 制。虽然已经描述了一些示例实施例,但是本领域的技术人员将容易理解的是,在实质上不脱离本公开的新颖性教导和优点的情况下,示例实施例中的许多修改是可以的。因此,所有这些修改都意图被包括在如权利要求所限定的本公开的范围之内。因此,将理解的是,前述是对各种示例实施例的举例 说明,而不应被解释为受限于所公开的特定的示例实施例,并且对所公开的示例实施例及其他示例实施例的修改意图包括在权利要求的范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置,其特征在于,包括:两个贴合配合使用的标准片,所述的两个标准片结构相同,所述标准片包括测试片和活动夹持片。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置,其特征在于,所述测试片一端设有粘接区,另一端设有连接孔;所述活动夹持片一端设有连接孔;
所述测试片与所述活动夹持片通过穿过所述连接孔的连接环连接。
3.根据权利要求2所述的一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置,其特征在于,所述粘接区的表面为平整表面;
所述粘接区的宽度与所述测试片的宽度相同;所述粘接区的长度与所述粘接区的宽度相同。
4.根据权利要求1所述的一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置,其特征在于,所述测试片与所述活动夹持片均为长方形;
所述活动夹持片的宽度小于所述测试片的宽度;所述活动夹持片的长度小于所述测试片长度。
5.根据权利要求1所述的一种光伏组件用硅胶剪切强度测试装置,其特征在于,两个所述标准片通过所述测试片一端的所述粘接区连接。
6.利用权利要求1-5任意一项所述的测试装置的测试方法,其特征在于,包括步骤:
1)准备测试样品制备材料;
2)制备测试样品,进行硅胶固化处理;
3)对测试样品进行拉伸试验,记录测试最大荷载;
4)对测试结果进行数据处理。
7.根据权利要求6所述的利用权利要求1-5任意一项所述的测试装置的测试方法,其特征在于,所述步骤1)中所述制备材料包括待测硅胶、标准片、间隔导线、砝码。
8.根据权利要求6所述的利用权利要求1-5任意一项所述的测试装置的测试方法,其特征在于,所述步骤2)包括:
21)制备测试样品;
22)硅胶固化处理。
9.根据权利要求8所述的利用权利要求1-5任意一项所述的测试装置的测试方法,其特征在于,所述步骤21)包括:
211)粘接区表面处理;
212)硅胶涂抹;
213)间隔导线放置;
214)标准片粘接。
10.根据权利要求8所述的利用权利要求1-5任意一项所述的测试装置的测试方法,其特征在于,所述步骤22)包括:
221)将所述测试样品放入环境老化箱中;
222)设定所述环境老化箱的温度、湿度和固化时间。
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