Vidro PVB à prova de balas
1. Visão geral
O princípio por trás do vidro à prova de balas é sua capacidade de converter a energia cinética das balas na energia potencial elástica do vidro e na energia da superfície dos fragmentos. Em geral, o vidro tem grande capacidade de absorver e dispersar vibrações, enquanto o plástico é leve e resistente, dificultando o estilhaçamento. Para aumentar a resistência e a durabilidade, uma camada de filme pode ser colocada entre duas camadas de vidro. Entretanto, quando esses materiais são usados isoladamente, não são suficientes para deter balas disparadas por armas de fogo com maior letalidade. O vidro à prova de balas é feito com a colagem de 2 a 3 camadas de materiais resistentes a balas com uma camada intermediária de filme, que impede a entrada de balas. Quando a camada externa é quebrada, a película interna também pode manter os fragmentos no lugar, evitando que se soltem. Em geral, quanto mais camadas o produto tiver, melhor será o efeito à prova de balas. Alguns vidros à prova de balas têm até mesmo camadas de ar para reduzir as vibrações. A espessura total do vidro à prova de balas geralmente é superior a 20 mm e, para proteção de nível superior, pode chegar a mais de 50 mm. Entretanto, é importante observar que, com disparos contínuos a curta distância, as balas ainda podem penetrar ou estilhaçar o vidro à prova de balas.
2. Segurança do vidro
2.1 Vidro comum
Vidro comum (recozido, temperado, semitemperado) quando submetido ao impacto de uma explosão de bomba, os cacos de vidro se espalham e o vidro sofre danos por penetração, causando ferimentos graves em pessoas e instalações internas. RET≈0~0,2.
2.2 Vidro laminado comum
O vidro laminado comum, quando submetido ao impacto de uma explosão de bomba, se estilhaça, e a onda de choque entra em ambientes internos. Em casos graves, todo o vidro quebrado voa para cima e causa ferimentos graves ao atingir o corpo humano. No entanto, a faixa geral de danos é menor do que a do vidro comum. RET≈0,3~0,5.
2.3 Vidro laminado à prova de balas
O vidro laminado à prova de balas, quando submetido ao impacto de uma explosão de bomba, dobra-se para trás, e o sistema de estrutura se comprime e amortece para trás. O vidro permanece intacto ou pode apresentar rachaduras, mas nenhum fragmento é lançado para fora, garantindo que as pessoas e as instalações internas não sejam prejudicadas. Por exemplo, a combinação de vidro laminado à prova de balas: DFB10 + material polimérico (geralmente PVB) + DFB10 (vidro laminado resistente ao fogo césio-potássio de peça única de 10 mm de alta resistência + material polimérico + vidro laminado resistente ao fogo césio-potássio de peça única de 10 mm de alta resistência), RET≈1,0.
RET significa Retenção, representando a retenção geral do vidro dentro da moldura.
Quando RET=1,0, o vidro permanece intacto dentro da moldura, nenhum fragmento é espalhado e não há penetração; quando RET=0, toda a peça de vidro se solta da moldura, os fragmentos se espalham e ocorre falha na penetração.
3. Estrutura de vidro à prova de balas
O vidro laminado à prova de balas é, na verdade, produzido pela união de várias peças de vidro ou folhas orgânicas de alta resistência com materiais adesivos transparentes. Em geral, ele consiste em três camadas: camada de suporte de carga, camada de transição e camada de proteção de segurança.
A camada de suporte de carga é a primeira a suportar o impacto e a se estilhaçar, e normalmente é feita de vidro espesso e de alta resistência. Isso pode destruir a bala ou alterar seu formato, fazendo com que ela perca a capacidade de seguir em frente.
A camada de transição geralmente é feita de materiais adesivos orgânicos com forte capacidade de colagem e boa resistência à luz. Ela pode absorver parte da energia do impacto e alterar a direção da bala.
Uma película química muito forte e transparente é colocada em um sanduíche no vidro laminado. Isso não apenas previne eficazmente os disparos de balas, mas também oferece propriedades como resistência a ondas de choque, explosões, eventos sísmicos e prevenção de rachaduras após o impacto.
A camada de proteção de segurança é feita de vidro de alta resistência ou de materiais orgânicos transparentes de alta resistência. Ela possui boa elasticidade e resistência, absorvendo a maior parte da energia do impacto e garantindo que a bala não consiga penetrar nessa camada. Os materiais orgânicos transparentes mais maduros usados para essa finalidade incluem o metacrilato de metila (comumente conhecido como vidro orgânico ou PMMA) e o policarbonato (PC), sendo que o último tem melhor resistência.
3.1 Vidro à prova de balas totalmente inorgânico
A estrutura do vidro à prova de balas totalmente inorgânico é formada pela colagem de várias camadas de vidro com um Filme de intercamada de polivinil butiral (PVB). Ele é processado por meio de tratamento de alta temperatura e alta pressão para formar uma estrutura laminada, também conhecida como vidro à prova de balas laminado com PVB. Esse tipo de vidro à prova de balas apresenta boas propriedades ópticas, resistência ao impacto e estabilidade ambiental, com uma longa vida útil e resistência ao envelhecimento. É econômico e de fácil manutenção; no entanto, é relativamente pesado e mais adequado para instalação em locais fixos. Por exemplo, o vidro à prova de balas mais usado em balcões de bancos consiste em 3 a 4 camadas de vidro float laminado com PVB, com uma espessura total de mais de 24 mm.
4. Fatores que afetam o desempenho do vidro laminado à prova de balas
Há vários fatores que influenciam o desempenho do vidro laminado à prova de balas, incluindo o tipo, a espessura, o número de camadas, os métodos de processamento, o tamanho, o método de instalação e o tipo de bala (núcleo de chumbo ou núcleo de aço).
4.1 Propriedades do material
De acordo com a teoria à prova de balas, o desempenho do vidro à prova de balas está relacionado principalmente à dureza e à resistência do material, e não à sua força. Portanto, quando o material de apoio é feito de materiais orgânicos, o vidro à prova de balas feito com policarbonato é superior ao vidro orgânico (PMMA) sob as mesmas condições. Se o vidro inorgânico for usado como material do painel, o vidro quimicamente endurecido ou fisicamente temperado oferece melhores efeitos à prova de balas em comparação com o vidro recozido.
4.2 Espessura
Há vários fatores que influenciam o desempenho do vidro laminado à prova de balas, incluindo o tipo, a espessura, o número de camadas, os métodos de processamento, o tamanho, o método de instalação e o tipo de bala (núcleo de chumbo ou núcleo de aço).
4.3 Combinação
No caso do vidro à prova de balas laminado com PVB, a disposição das folhas de vidro inorgânico individuais da superfície de impacto para a superfície traseira com espessura decrescente (também conhecida como disposição degressiva) aumenta a capacidade à prova de balas. Em especial, quanto mais fina for a última camada de vidro, menos lascas serão produzidas, resultando em melhores efeitos à prova de balas. Ao combinar materiais orgânicos e inorgânicos, até certo ponto, a maior proporção de materiais orgânicos resulta em maior capacidade à prova de balas.
4.4 Tamanho
O tamanho maior do vidro permite uma deformação elástica mais significativa quando o vidro sofre um impacto. Mais energia de impacto é convertida em energia potencial elástica, resultando em menos danos ao vidro e maior capacidade à prova de balas.
4.5 Método de instalação
Se o vidro à prova de balas estiver firmemente fixado em seu perímetro ou não estiver conectado de forma elástica à estrutura, a deformação elástica do vidro será restringida após o impacto, reduzindo sua capacidade à prova de balas.
5. Processo de produção
O processo de fabricação do vidro laminado à prova de balas é semelhante ao processo de preparação do vidro laminado comum. As etapas incluem:
5.1 Corte e limpeza
As matérias-primas, normalmente folhas de vidro, são cortadas nos tamanhos desejados e cuidadosamente limpas para garantir uma superfície limpa e sem poeira.
5.2 Revenimento
As chapas de vidro podem passar por um processo de têmpera para aumentar sua resistência e tenacidade. A têmpera envolve o aquecimento do vidro a uma temperatura alta e, em seguida, seu resfriamento rápido, o que resulta em tensões de compressão na superfície do vidro e tensões de tração no centro. Esse processo torna o vidro mais resistente ao impacto e menos propenso a se estilhaçar em cacos grandes e perigosos.
5.3 Colagem e laminação
As camadas individuais de folhas de vidro são unidas com o material intercalar, que geralmente é um filme de polivinil butiral (PVB). As camadas são então submetidas a pressão e laminação para garantir a adesão adequada e eliminar bolhas de ar.
5.4 Laminação
As camadas coladas são montadas juntas para formar a estrutura final de vidro laminado. O número de camadas e a composição dos materiais podem ser ajustados para atender a requisitos específicos à prova de balas.
5.5 Método de instalação
As bordas do vidro laminado são polidas para garantir bordas lisas e seguras.
5.6 Inspeção
Após a conclusão do processo de produção, o vidro laminado à prova de balas passa por uma inspeção completa para verificar se há defeitos, bolhas de ar ou outros problemas que possam afetar seu desempenho.