Vidrio antibalas PVB
1. Visión general
El principio en que se basa el cristal antibalas es su capacidad para convertir la energía cinética de las balas en energía potencial elástica del cristal y energía superficial de los fragmentos. En general, el vidrio tiene una gran capacidad para absorber y dispersar las vibraciones, mientras que el plástico es ligero y resistente, por lo que es difícil que se rompa. Para aumentar la resistencia y la durabilidad, se puede intercalar una capa de película entre dos capas de vidrio. Sin embargo, cuando estos materiales se utilizan solos, no bastan para detener las balas disparadas por armas de fuego de mayor letalidad. El cristal antibalas se fabrica uniendo 2 ó 3 capas de materiales resistentes a las balas con una capa intermedia de película, que impide la entrada de las balas. Una vez que la capa exterior se rompe, la película interior también puede mantener los fragmentos en su sitio, impidiendo que se desprendan. Por lo general, cuantas más capas tenga, mejor será el efecto antibalas. Algunos cristales antibalas tienen incluso capas de aire para reducir las vibraciones. El grosor total de un cristal antibalas suele ser superior a 20 mm, y para una protección de mayor nivel, puede llegar a más de 50 mm. Sin embargo, es importante tener en cuenta que, con disparos continuos a corta distancia, las balas pueden penetrar o romper el cristal antibalas.
2. Seguridad del vidrio
2.1 Vidrio ordinario
El vidrio ordinario (recocido, templado, semi-templado) cuando es sometido al impacto de la explosión de una bomba, los fragmentos de vidrio se dispersan, y el vidrio experimenta daños penetrantes, causando graves lesiones a las personas y a las instalaciones interiores. RET≈0~0.2.
2.2 Vidrio laminado ordinario
El vidrio laminado ordinario, cuando sufre el impacto de la explosión de una bomba, se hace añicos y la onda expansiva penetra en el interior. En casos graves, todo el vidrio roto sale volando y causa graves lesiones al golpear el cuerpo humano. Sin embargo, el alcance global de los daños es menor que el del vidrio ordinario. RET≈0,3~0,5.
2.3 Vidrio laminado antibalas
El vidrio laminado antibalas, al sufrir el impacto de la explosión de una bomba, se dobla hacia atrás, y el sistema del marco se comprime y amortigua hacia atrás. El vidrio permanece intacto o puede presentar grietas, pero no salpica ningún fragmento, lo que garantiza que el personal y las instalaciones interiores no resulten dañados. Por ejemplo, la combinación de vidrio laminado antibalas DFB10 + material polimérico (normalmente PVB) + DFB10 (vidrio laminado ignífugo de cesio-potasio de 10 mm de alta resistencia de una sola pieza + material polimérico + vidrio laminado ignífugo de cesio-potasio de 10 mm de alta resistencia de una sola pieza), RET≈1,0.
RET son las siglas de Retention, que representan la retención global del vidrio dentro del marco.
Cuando RET=1,0, el vidrio permanece intacto dentro del marco, no se dispersan fragmentos y no hay penetración; cuando RET=0, toda la pieza de vidrio se desprende del marco, los fragmentos se dispersan y se produce el fallo por penetración.
3. Estructura de cristal antibalas
El vidrio laminado a prueba de balas se fabrica uniendo varias piezas de vidrio o láminas orgánicas de alta resistencia con materiales adhesivos transparentes. Suele constar de tres capas: capa portante, capa de transición y capa de protección de seguridad.
La capa portante es la primera en resistir el impacto y hacerse añicos, y suele estar hecha de vidrio grueso y de alta resistencia. Puede destruir la bala o alterar su forma, haciendo que pierda la capacidad de seguir adelante.
La capa de transición suele estar hecha de materiales orgánicos adhesivos con gran capacidad de adherencia y buena resistencia a la luz. Puede absorber parte de la energía del impacto y alterar la dirección de la bala.
En el vidrio laminado se intercala una película química muy resistente y transparente. Esto no sólo evita eficazmente los disparos de bala, sino que también proporciona propiedades tales como la resistencia a las ondas de choque, explosiones, eventos sísmicos, y la prevención de grietas después del impacto.
La capa de protección de seguridad está hecha de vidrio de alta resistencia o de materiales orgánicos transparentes de alta resistencia. Posee buena elasticidad y tenacidad, absorbiendo la mayor parte de la energía del impacto y asegurando que la bala no pueda penetrar esta capa. Entre los materiales orgánicos transparentes más utilizados para este fin figuran el metacrilato de metilo (comúnmente conocido como vidrio orgánico o PMMA) y el policarbonato (PC), siendo este último el que presenta una mayor tenacidad.
3.1 Vidrio antibalas totalmente inorgánico
La estructura del vidrio antibalas totalmente orgánico se forma uniendo múltiples capas de vidrio con un película intercalar de butiral de polivinilo (PVB). Se procesa mediante un tratamiento de alta temperatura y alta presión para formar una estructura laminada, también conocida como vidrio antibalas laminado con PVB. Este tipo de vidrio antibalas presenta buenas propiedades ópticas, resistencia al impacto y estabilidad medioambiental, con una larga vida útil y resistencia al envejecimiento. Es rentable y fácil de mantener; sin embargo, es relativamente pesado y más adecuado para su instalación en lugares fijos. Por ejemplo, el vidrio antibalas más utilizado en los mostradores de los bancos consiste en 3 ó 4 capas de vidrio flotado laminado con PVB, con un grosor total de más de 24 mm.
4. Factores que afectan al rendimiento del vidrio laminado antibalas
Hay varios factores que influyen en el rendimiento del vidrio laminado antibalas, como el tipo, el grosor, el número de capas, los métodos de procesamiento, el tamaño, el método de instalación y el tipo de balas (con núcleo de plomo o de acero).
4.1 Propiedades de los materiales
Según la teoría antibalas, el rendimiento del vidrio antibalas está relacionado principalmente con la dureza y tenacidad del material, más que con su resistencia. Por lo tanto, cuando el material de soporte está hecho de materiales orgánicos, el vidrio antibalas fabricado con policarbonato es superior al vidrio orgánico (PMMA) en las mismas condiciones. Si se utiliza vidrio inorgánico como material del panel, el vidrio templado químicamente o templado físicamente proporciona mejores efectos antibalas que el vidrio recocido.
4.2 Grosor
Hay varios factores que influyen en el rendimiento del vidrio laminado antibalas, como el tipo, el grosor, el número de capas, los métodos de procesamiento, el tamaño, el método de instalación y el tipo de balas (con núcleo de plomo o de acero).
4.3 Combinación
En el caso del vidrio antibalas laminado con PVB, la disposición de las distintas láminas de vidrio inorgánico desde la superficie de impacto hacia la superficie posterior con un grosor decreciente (también conocida como disposición degresiva) mejora la capacidad antibalas. En particular, cuanto más fina sea la última capa de vidrio, menos astillas se producirán, lo que se traduce en mejores efectos antibalas. Cuando se combinan materiales orgánicos e inorgánicos, hasta cierto punto, la mayor proporción de materiales orgánicos conduce a una mayor capacidad antibalas.
4.4 Tamaño
El mayor tamaño del vidrio permite una deformación elástica más significativa cuando recibe un impacto. Una mayor energía de impacto se convierte en energía potencial elástica, lo que se traduce en menos daños en el vidrio y una mayor capacidad antibalas.
4.5 Método de instalación
Si el cristal antibalas está firmemente fijado en todo su perímetro o no está conectado elásticamente al marco, la deformación elástica del cristal se ve restringida en caso de impacto, lo que reduce su capacidad antibalas.
5. 5. Proceso de producción
El proceso de fabricación del vidrio laminado antibalas es similar al proceso de preparación del vidrio laminado normal. Los pasos incluyen:
5.1 Corte y limpieza
Las materias primas, normalmente planchas de vidrio, se cortan en los tamaños deseados y se limpian a fondo para garantizar una superficie limpia y sin polvo.
5.2 Templado
Las hojas de vidrio pueden someterse a un proceso de templado para aumentar su resistencia y tenacidad. El templado consiste en calentar el vidrio a alta temperatura y enfriarlo rápidamente, lo que provoca tensiones de compresión en la superficie y de tracción en el centro. Este proceso hace que el vidrio sea más resistente a los impactos y menos propenso a romperse en fragmentos grandes y peligrosos.
5.3 Pegado y laminado
Las distintas capas de láminas de vidrio se unen con el material intercalado, que suele ser una película de butiral de polivinilo (PVB). A continuación, las capas se someten a presión y enrollado para garantizar una adhesión adecuada y eliminar las burbujas de aire.
5.4 Laminación
Las capas unidas se ensamblan para formar la estructura final de vidrio laminado. El número de capas y la composición de los materiales pueden ajustarse para satisfacer requisitos antibalas específicos.
5.5 Método de instalación
Los bordes del vidrio laminado están pulidos para garantizar unos bordes lisos y seguros.
5.6 Inspección
Una vez finalizado el proceso de producción, el vidrio laminado antibalas se somete a una inspección minuciosa para comprobar si presenta defectos, burbujas de aire u otros problemas que puedan afectar a su rendimiento.