زجاج PVB المضاد للرصاص
1. نظرة عامة
يعتمد الزجاج المضاد للرصاص على قدرته على تحويل الطاقة الحركية للرصاص إلى طاقة كامنة مرنة للزجاج وطاقة سطحية للشظايا. يتمتع الزجاج عمومًا بقدرات قوية على امتصاص وتشتيت الاهتزازات، في حين أن البلاستيك خفيف الوزن ومتين، مما يجعل من الصعب تحطيمه. لزيادة القوة والمتانة، يمكن وضع طبقة من الفيلم بين طبقتين من الزجاج. ومع ذلك، عند استخدام هذه المواد بمفردها، فإنها لا تكفي لإيقاف الرصاص الذي يتم إطلاقه من الأسلحة النارية ذات القوة القاتلة العالية. يتم تصنيع الزجاج المضاد للرصاص عن طريق ربط طبقتين إلى ثلاث طبقات من المواد المقاومة للرصاص بطبقة من الفيلم، مما يمنع الرصاص القادم. بمجرد تحطيم الطبقة الخارجية، يمكن للفيلم الداخلي أيضًا تثبيت الشظايا في مكانها، مما يمنعها من الانفصال. عمومًا، كلما زاد عدد الطبقات، كان تأثيره المضاد للرصاص أفضل. تحتوي بعض أنواع الزجاج المضاد للرصاص حتى على طبقات هوائية لتقليل الاهتزازات. عادة ما يكون السمك الإجمالي للزجاج المضاد للرصاص أعلى من 20 مم، وللحماية ذات المستوى الأعلى، يمكن أن يصل إلى أكثر من 50 مم. ومع ذلك، من المهم أن نلاحظ أنه مع إطلاق النار المستمر من مسافة قريبة، لا يزال بإمكان الرصاص أن يخترق أو يحطم الزجاج المضاد للرصاص.
2. سلامة الزجاج
2.1 الزجاج العادي
الزجاج العادي (المُطعّم، المُقسّى، شبه المُقسّى) عندما يتعرض لتأثير انفجار قنبلة، تتناثر شظايا الزجاج، ويتعرض الزجاج لأضرار اختراقية، مما يتسبب في إصابات خطيرة للأشخاص والمرافق الداخلية. RET ≈0~0.2.
2.2 الزجاج الرقائقي العادي
يتحطم الزجاج الرقائقي العادي عند تعرضه لتأثير انفجار قنبلة، وتدخل موجة الصدمة إلى الداخل. وفي الحالات الشديدة، يطير الزجاج المكسور بالكامل ويسبب إصابات خطيرة عند اصطدامه بجسم الإنسان. ومع ذلك، فإن نطاق الضرر الإجمالي أصغر من نطاق الزجاج العادي. RET≈0.3~0.5.
2.3 زجاج مصفح مضاد للرصاص
الزجاج الرقائقي المضاد للرصاص، عندما يتعرض لتأثير انفجار قنبلة، ينحني للخلف، وينضغط نظام الإطار ويتحرك للخلف. يظل الزجاج سليمًا أو قد يكون به شقوق ولكن لا تتناثر الشظايا، مما يضمن عدم تعرض العاملين والمرافق الداخلية للأذى. على سبيل المثال، تركيبة الزجاج الرقائقي المضاد للرصاص: DFB10 + مادة بوليمر (عادةً PVB) + DFB10 (زجاج رقائقي مقاوم للحريق من قطعة واحدة عالية القوة من السيزيوم والبوتاسيوم بسمك 10 مم + مادة بوليمر + زجاج رقائقي مقاوم للحريق من قطعة واحدة عالية القوة من السيزيوم والبوتاسيوم بسمك 10 مم)، RET≈1.0.
RET تعني الاحتفاظ، وتمثل الاحتفاظ العام بالزجاج داخل الإطار.
عندما يكون RET=1.0، يبقى الزجاج سليما داخل الإطار، ولا تتناثر أي شظايا، ولا يحدث اختراق؛ عندما يكون RET=0، ينفصل قطعة الزجاج بأكملها عن الإطار، وتتناثر الشظايا، ويحدث فشل الاختراق.
3. هيكل زجاجي مضاد للرصاص
يتم تصنيع الزجاج الرقائقي المقاوم للرصاص عن طريق ربط عدة قطع من الزجاج أو صفائح عضوية عالية القوة مع مواد لاصقة شفافة. ويتكون الزجاج الرقائقي المقاوم للرصاص بشكل عام من ثلاث طبقات: طبقة تحمل الأحمال، وطبقة انتقالية، وطبقة حماية أمان.
الطبقة الحاملة للحمل هي أول طبقة تتحمل الصدمات والتحطم، وهي عادة ما تكون مصنوعة من زجاج سميك وعالي القوة. ويمكن أن تدمر الرصاصة أو تغير شكلها، مما يتسبب في فقدانها القدرة على الاستمرار إلى الأمام.
تتكون طبقة الانتقال عادة من مواد لاصقة عضوية ذات قدرة ربط قوية ومقاومة جيدة للضوء. ويمكنها امتصاص بعض طاقة التأثير وتغيير اتجاه الرصاصة.
يتم وضع طبقة كيميائية قوية وشفافة للغاية داخل الزجاج الرقائقي. وهذا لا يمنع طلقات الرصاص فحسب، بل يوفر أيضًا خصائص مثل مقاومة موجات الصدمة والانفجارات والأحداث الزلزالية ومنع التشققات بعد الاصطدام.
تتكون طبقة الحماية من زجاج عالي القوة أو مواد عضوية شفافة عالية القوة. تتمتع هذه الطبقة بمرونة وصلابة جيدتين، حيث تمتص غالبية طاقة التأثير وتضمن عدم قدرة الرصاصة على اختراق هذه الطبقة. تشمل المواد العضوية الشفافة الناضجة المستخدمة لهذا الغرض ميثيل ميثاكريلات (المعروف باسم الزجاج العضوي أو PMMA) والبولي كربونات (PC)، حيث يتمتع الأخير بمتانة أفضل.
3.1 زجاج مضاد للرصاص مصنوع بالكامل من مواد غير عضوية
يتم تشكيل بنية الزجاج المضاد للرصاص غير العضوي بالكامل عن طريق ربط طبقات متعددة من الزجاج مع فيلم الطبقة المتوسطة من البولي فينيل بوتيرال (PVB)يتم معالجته من خلال المعالجة عالية الحرارة والضغط لتشكيل هيكل مغلف، والمعروف أيضًا باسم زجاج PVB المضاد للرصاص. يتميز هذا النوع من الزجاج المضاد للرصاص بخصائص بصرية جيدة ومقاومة للصدمات واستقرار بيئي، مع عمر خدمة طويل ومقاومة للشيخوخة. إنه فعال من حيث التكلفة وسهل الصيانة؛ ومع ذلك، فهو ثقيل نسبيًا وأكثر ملاءمة للتركيب في مواقع ثابتة. على سبيل المثال، يتكون الزجاج المضاد للرصاص الأكثر استخدامًا في عدادات البنوك من 3 إلى 4 طبقات من الزجاج العائم المغلف بـ PVB، بسمك إجمالي يزيد عن 24 مم.
4. العوامل المؤثرة على أداء الزجاج الرقائقي المضاد للرصاص
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على أداء الزجاج الرقائقي المضاد للرصاص، بما في ذلك النوع، والسمك، وعدد الطبقات، وطرق المعالجة، والحجم، وطريقة التثبيت، ونوع الرصاص (قلب الرصاص أو قلب الفولاذ).
4.1 خصائص المواد
وفقًا لنظرية مقاومة الرصاص، فإن أداء الزجاج المضاد للرصاص يرتبط بشكل أساسي بصلابة المادة ومتانتها، وليس بقوتها. لذلك، عندما تكون المادة الداعمة مصنوعة من مواد عضوية، فإن الزجاج المضاد للرصاص المصنوع من البولي كربونات يتفوق على الزجاج العضوي (PMMA) في نفس الظروف. إذا تم استخدام الزجاج غير العضوي كمادة للوحة، فإن الزجاج المقسى كيميائيًا أو المقوى جسديًا يوفر تأثيرات مقاومة للرصاص أفضل مقارنة بالزجاج الملدن.
4.2 السُمك
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على أداء الزجاج الرقائقي المضاد للرصاص، بما في ذلك النوع، والسمك، وعدد الطبقات، وطرق المعالجة، والحجم، وطريقة التثبيت، ونوع الرصاص (قلب الرصاص أو قلب الفولاذ).
4.3 التركيبة
بالنسبة للزجاج المقاوم للرصاص المصنوع من مادة PVB، فإن ترتيب صفائح الزجاج غير العضوي الفردية من سطح التأثير إلى السطح الخلفي مع تناقص السُمك (المعروف أيضًا باسم الترتيب التنازلي) يعزز من قدرة مقاومة الرصاص. وبشكل خاص، كلما كانت الطبقة الأخيرة من الزجاج أرق، كلما قل عدد الشظايا الناتجة، مما يؤدي إلى تأثيرات مقاومة للرصاص أفضل. عند الجمع بين المواد العضوية وغير العضوية، إلى حد ما، تؤدي النسبة الأكبر من المواد العضوية إلى قدرات أقوى مقاومة للرصاص.
4.4 الحجم
يسمح حجم الزجاج الأكبر بتشوهات مرنة أكبر عند تعرض الزجاج للصدمات. يتم تحويل المزيد من طاقة الصدمة إلى طاقة كامنة مرنة، مما يؤدي إلى تقليل الضرر الذي يلحق بالزجاج وزيادة قدرته على مقاومة الرصاص.
4.5 طريقة التثبيت
إذا تم تثبيت الزجاج المضاد للرصاص بقوة حول محيطه أو تم توصيله بشكل غير مرن بالإطار، فإن التشوه المرن للزجاج يكون مقيدًا عند الاصطدام، مما يقلل من قدرته على مقاومة الرصاص.
5. عملية الإنتاج
تشبه عملية تصنيع الزجاج الرقائقي المضاد للرصاص عملية تحضير الزجاج الرقائقي العادي. وتتضمن الخطوات ما يلي:
5.1 القطع والتنظيف
يتم قطع المواد الخام، عادةً صفائح الزجاج، إلى الأحجام المطلوبة وتنظيفها جيدًا لضمان الحصول على سطح نظيف وخالٍ من الغبار.
5.2 التلطيف
قد تخضع ألواح الزجاج لعملية تقسية لزيادة قوتها ومتانتها. تتضمن عملية التقسية تسخين الزجاج إلى درجة حرارة عالية ثم تبريده بسرعة، مما يؤدي إلى إجهادات ضغط على سطح الزجاج وإجهادات شد في المنتصف. تجعل هذه العملية الزجاج أكثر مقاومة للصدمات وأقل عرضة للتفتت إلى شظايا كبيرة وخطيرة.
5.3 الترابط والتدحرج
يتم ربط الطبقات الفردية من ألواح الزجاج معًا باستخدام مادة الطبقة المتوسطة، والتي غالبًا ما تكون عبارة عن فيلم من مادة البولي فينيل بوتيرال (PVB). ثم يتم تعريض الطبقات للضغط والتدحرج لضمان الالتصاق المناسب والتخلص من فقاعات الهواء.
5.4 التصفيح
يتم تجميع الطبقات الملتصقة معًا لتشكيل الهيكل النهائي للزجاج الرقائقي. يمكن تعديل عدد الطبقات وتركيبة المواد لتلبية متطلبات مقاومة الرصاص المحددة.
5.5 طريقة التثبيت
يتم تلميع حواف الزجاج الرقائقي لضمان حواف ناعمة وآمنة.
5.6 التفتيش
بعد اكتمال عملية الإنتاج، يخضع الزجاج الرقائقي المضاد للرصاص لفحص شامل للتحقق من وجود أي عيوب أو فقاعات هواء أو أي مشكلات أخرى يمكن أن تؤثر على أدائه.