劉晨光 謝明君

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，上海 201114）

柜類穩(wěn)定性是涉及柜類家具產(chǎn)品使用安全性能的重要指標，也是家具力學(xué)性能檢測中最重要的檢測項目之一，穩(wěn)定性不達標將嚴重影響使用者的安全[1-3]。根據(jù)美國消費品安全委員會（CPSC）的統(tǒng)計，2000 年1 月至2022 年7 月間，因柜類穩(wěn)定性問題引發(fā)的事故共計341 起，造成152 人受傷和12 人死亡。在我國，由于家具穩(wěn)定性等力學(xué)性能不合格而造成兒童受傷的情況也屢見不鮮，引起了社會的重點關(guān)注[4,5]。為此，我國強制性國家標準GB 28007-2011 規(guī)定：所有高于600 mm的兒童柜應(yīng)提供固定產(chǎn)品于建筑物上的連接件[6]（防傾翻裝置），并明示使用方法。2015 年，美國消費品安全委員會發(fā)起了“Anchor it”運動，呼吁消費者使用防傾翻裝置將柜類家具固定在墻上，防止家具傾翻，從而保護兒童安全[7]。目前，僅有美國的ASTM F3096-14 標準提供了專門針對衣柜防傾翻裝置的測試方法，而且主要針對使用螺釘與墻體連接的產(chǎn)品。本研究采用了國內(nèi)外多個標準進行交叉比對試驗，旨在為評價及分析柜類產(chǎn)品防傾翻裝置的力學(xué)性能提供思路和參考依據(jù)，并為進一步提高柜類產(chǎn)品的安全性能提供指導(dǎo)和建議。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品

本試驗選取市售翻門柜及抽屜柜（3 件）及防傾翻裝置（6件）作為測試對象。為了在試驗過程中盡量發(fā)揮防傾翻裝置的作用，3 件柜類樣品均選擇了高深比較大的產(chǎn)品，相關(guān)信息如表1 所示。防傾翻裝置選取了材質(zhì)及連接方式各異的不同組合，基本囊括了市售的常見類型，如圖1、表2 所示。

圖1 試驗用防傾翻裝置

表1 試驗用柜基礎(chǔ)信息

表2 試驗用防傾翻裝置基礎(chǔ)信息

1.2 試驗方法

1.2.1 基礎(chǔ)柜類穩(wěn)定性試驗方法

在不安裝防傾翻裝置的情況下，分別按照GB/T 10357.4-2013[8]、ISO 7170:2021[9]、ASTM F2057-14[10]標準中的具體項目，逐項測試柜類樣品的穩(wěn)定性，其中水平拉力采用手持式數(shù)字測力儀進行模擬，在柜體產(chǎn)生傾翻趨勢時記錄水平力峰值，垂直壓力采用金屬砝碼和/或裝有玻璃珠的帆布袋進行精準模擬。試驗后，記錄根據(jù)3 項標準測試后穩(wěn)定性出現(xiàn)不合格的具體項目。

1.2.2 加裝防傾翻裝置后的穩(wěn)定性試驗方法

根據(jù)產(chǎn)品使用說明，在柜類樣品的適當位置安裝防傾翻裝置，重復(fù)基礎(chǔ)柜類試驗（1.2.1 節(jié)）中穩(wěn)定性出現(xiàn)不合格的項目。此外，為了探究防傾翻裝置的強度極限，根據(jù)5 歲兒童的95 分位數(shù)體重[11]，在進行ASTM F2057-14 試驗時，將加載重物質(zhì)量由23 kg 持續(xù)增加到30 kg，并觀察防傾翻裝置是否出現(xiàn)連接松動。本試驗采用光滑的油漆木板作為使用說明中推薦的固定連接面，為了模擬現(xiàn)實生活中的實際使用場景，采用背膠連接的4 組試驗在實驗室的常規(guī)乳膠漆墻面上進行平行對照試驗。

1.2.3 防傾翻裝置強度試驗方法

根據(jù)產(chǎn)品使用說明，在柜類樣品的適當位置安裝防傾翻裝置。分別按照GB/T 10357.4-2013、ASTM F3096-14[12]、ISO 7170:2021 中的防傾翻裝置強度測試方法進行試驗。其中與墻體連接方式為背膠的4 組試驗在光滑的油漆木板和乳膠漆墻面上分別進行。試驗后，記錄防傾翻裝置的強度是否符合標準要求。

2 試驗過程與數(shù)據(jù)分析

2.1 基礎(chǔ)柜類穩(wěn)定性試驗

根據(jù)GB/T 10357.4-2013 進行試驗時，3 件柜類樣品中僅1 號柜在活動部件關(guān)閉狀態(tài)下的空載穩(wěn)定性試驗中出現(xiàn)傾翻現(xiàn)象。該試驗項目針對高度大于1 000 mm 的柜類樣品提出了在柜體頂部前邊緣施加一個40 N·m 水平瞬時力矩的規(guī)定，但由于該樣品的高深比過高，柜體在水平拉力達到15.3 N 時發(fā)生了傾翻。

ISO 7170:2021 的試驗項目整體與GB/T 10357.4-2013 較相似，但該標準中對空載的、高度大于1 000 mm 的樣品頂部前邊緣的施力要求達到了50 N，因此1 號樣品發(fā)生了傾翻。此外，ISO 7170:2021 增加了存儲部件空載時在活動部件上向下垂直施力的穩(wěn)定性試驗，對于高度大于1 000 mm 的樣品，施力要求為150 N，高度小于1 000 mm 的樣品，施力要求為100 N。1 號柜在本項試驗中，在力值達到11.9 N 時即產(chǎn)生了傾翻趨勢。

根據(jù)ASTM F2057-14 進行試驗，當在打開的門或抽屜上放置23 kg 重塊（3 歲兒童95 分位數(shù)體重[13]）時，3 件柜類樣品無一例外均發(fā)生了傾翻，且僅有2 號柜在重物質(zhì)量持續(xù)降低到15 kg 后能保持穩(wěn)定。

3 件柜類樣品標準分項通過情況數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表3 所示。

表3 柜類樣品標準分項試驗結(jié)果

2.2 加裝防傾翻裝置后的穩(wěn)定性試驗

2.2.1 光滑油漆木板

3 件柜類樣品在分別加裝6 種防傾翻裝置后，均能通過2.1 節(jié)所述的全部不合格項目，能夠顯著提升柜類產(chǎn)品的防傾翻（穩(wěn)定）性能。根據(jù)ASTM F2057-14 進行30 kg 過載試驗時，1 號柜柜門鉸鏈出現(xiàn)斷裂，試驗終止；2 號柜在載荷增加到30 kg 時仍能保持穩(wěn)定；3 號柜由于本身材質(zhì)的問題，在30 kg 的載荷作用下，抽屜與柜體面板結(jié)合處即出現(xiàn)脫離，試驗終止，如圖2 所示。

圖2 ASTM F2057-14 過載穩(wěn)定性試驗

2.2.2 乳膠漆墻面對照組

試驗在2 號柜上進行，1～4 號防傾翻裝置與墻體連接的部分均使用背膠與試驗室的乳膠漆墻面進行粘貼連接。粘貼后，為保證粘貼強度還使用了塑料刮片對膠貼面進行了加固處理。根據(jù)ASTM F2057-14 進行23 kg 施力試驗后，1～4 號防傾翻裝置均出現(xiàn)了與墻面脫膠的現(xiàn)象，如圖3 所示。5 號、6 號防傾翻裝置采用膨脹螺釘與墻面穩(wěn)固連接，根據(jù)ASTM F2057-14 進行30 kg 過載試驗時，柜體仍能保持穩(wěn)定。

圖3 2 號柜乳膠漆墻面對照組試驗

2.3 防傾翻裝置強度試驗

3 件柜類樣品在分別加裝6 種防傾翻裝置并與光滑的油漆木板連接后，按照GB/T 10357.4-2013、ISO 7170:2021、ASTM F3096-14 中“防傾翻裝置強度試驗”項目的試驗程序，在柜體上部前側(cè)分別施加200 N、230 N 和300 N 的水平力，如圖4 所示，測試結(jié)果如表4 所示。可以看出，采用螺釘與光滑油漆木板連接的防傾翻裝置的結(jié)構(gòu)強度顯著高于背膠連接的裝置，5 號防傾翻裝置在242.2 N 的水平拉力作用下，甚至出現(xiàn)了連接扎帶斷裂的破壞形式。此外，防傾翻裝置與柜體本身的連接強度也顯著影響對樣品整體強度的判斷，1～3 號防傾翻裝置在與2 號柜粘連的位置均出現(xiàn)了脫膠的問題，且抗拉峰值水平力均低于200 N 的最低標準要求。4 號防傾翻裝置的連接帶端部為兩顆金屬珠，盡管連接帶本身強度很高，但金屬珠與金屬連接帶的連接處強度明顯不足，1 號柜的試驗中，在138 N 的水平拉力下即發(fā)生斷裂。

圖4 防傾翻裝置強度試驗

表4 防傾翻裝置強度試驗（光滑油漆木板）

更換全新的防傾翻裝置，將固定端更換為實驗室乳膠漆墻面后，抗拉峰值水平力出現(xiàn)了明顯下降，所有采用背膠連接的裝置均出現(xiàn)了因墻面脫膠產(chǎn)生的失效，采用膨脹螺釘與墻面固定的5 號、6 號防傾翻裝置均能通過300 N 水平拉力的測試，結(jié)果如表5 所示?？梢钥闯觯衬z與乳膠漆墻面的粘貼強度遠低于油漆木板表面，4 號防傾翻裝置的最高峰值水平力僅為113.7 N，遠低于200 N 的標準最低要求，交界面的主體材質(zhì)對于粘貼強度的影響非常顯著。同樣作為背膠連接，在膠粘面積并沒有顯著增大的前提下，4 號防傾翻裝置的抗拉強度明顯更優(yōu)，分析原因，可能是4 號防傾翻裝置的金屬繩配合鋼珠的設(shè)計能夠?qū)⑺嚼Ψ纸鉃橐徊糠执怪毕蛳碌姆至?，進而在一定程度上提升了抗拉強度。

表5 防傾翻裝置強度試驗（乳膠漆墻面）

3 結(jié)論

本研究采用控制變量法進行正交試驗，對安裝防傾翻裝置前后的柜體穩(wěn)定性及防傾翻裝置本身的強度進行了量化分析，并得出以下結(jié)論：

（1）在選用適當?shù)谋尘皦γ媲艺_安裝防傾翻裝置的情況下，不同柜類產(chǎn)品的穩(wěn)定性均能得到顯著提升。在模擬大體重（23 kg、30 kg）兒童攀爬空載柜體的極端情況下，防傾翻裝置均表現(xiàn)出了優(yōu)異的力學(xué)性能，有效地降低由于誤操作引起柜類傾翻造成的安全風(fēng)險。

（2）對于采用背膠進行粘貼固定的防傾翻裝置，背景墻面的材質(zhì)對防傾翻裝置使用效果的影響具有決定性。與乳膠漆類墻面進行粘貼連接的防傾翻裝置在柜類穩(wěn)定性試驗和自身強度試驗中未能表現(xiàn)出足夠的力學(xué)性能水平。

（3）現(xiàn)有的防傾翻裝置強度試驗是基于螺釘?shù)裙潭ㄟB接方式設(shè)計的。然而，除了規(guī)定加載力的位置和方向外，還應(yīng)當明確考慮背景墻的材質(zhì)屬性，并細化試驗前防傾翻裝置的連接方式，包括安裝位置、角度、固化時間等參數(shù)，確保試驗?zāi)M真實使用情況，進而提高試驗的準確性和可復(fù)現(xiàn)性。