Пуленепробиваемое стекло PVB

1. Обзор

Принцип действия пуленепробиваемого стекла заключается в его способности преобразовывать кинетическую энергию пуль в упругую потенциальную энергию стекла и поверхностную энергию осколков. Как правило, стекло обладает высокой способностью поглощать и рассеивать вибрации, а пластик - легкостью и прочностью, что затрудняет его разрушение. Для повышения прочности и долговечности между двумя слоями стекла может быть проложен слой пленки. Однако, когда эти материалы используются сами по себе, их недостаточно, чтобы остановить пули, выпущенные из огнестрельного оружия повышенной летальности. Пуленепробиваемое стекло изготавливается путем склеивания 2-3 слоев пулестойких материалов с прослойкой из пленки, которая препятствует попаданию пуль. При разрушении внешнего слоя внутренняя пленка также может удерживать осколки, не давая им отделиться. Как правило, чем больше слоев, тем лучше пуленепробиваемый эффект. Некоторые пуленепробиваемые стекла даже имеют воздушные прослойки для уменьшения вибраций. Общая толщина пуленепробиваемого стекла обычно превышает 20 мм, а для более высокого уровня защиты она может достигать 50 мм. Однако важно отметить, что при непрерывной стрельбе с близкого расстояния пули все равно могут пробить или разбить пуленепробиваемое стекло.

2. Безопасность стекла

2.1 Обычное стекло

Обычное стекло (отожженное, закаленное, полузакаленное) при воздействии взрыва бомбы разлетается на осколки, стекло получает проникающее повреждение, наносящее серьезные травмы людям и внутренним объектам. RET≈0~0.2.

2.2 Обычное многослойное стекло

Обычное многослойное стекло, подвергшись воздействию взрыва бомбы, разбивается, и ударная волна проникает внутрь помещения. В тяжелых случаях все разбитое стекло летит вверх и наносит серьезные травмы при попадании на тело человека. Однако общий диапазон повреждений меньше, чем у обычного стекла. RET≈0.3~0.5.

2.3 Пуленепробиваемое многослойное стекло

Пуленепробиваемое многослойное стекло под воздействием взрыва бомбы прогибается назад, а каркасная система сжимается и амортизирует. Стекло остается целым или может иметь трещины, но осколки не разлетаются, гарантируя, что персонал и объекты внутри помещения не пострадают. Например, сочетание пуленепробиваемого многослойного стекла: DFB10 + полимерный материал (обычно PVB) + DFB10 (10-миллиметровое высокопрочное однокомпонентное цезий-калиевое огнестойкое ламинированное стекло + полимерный материал + 10-миллиметровое высокопрочное однокомпонентное цезий-калиевое огнестойкое ламинированное стекло), RET≈1,0.

RET означает Retention (удержание) и представляет собой общее удержание стекла в раме.

Если RET=1,0, стекло остается целым в раме, осколки не разлетаются, и проникновения не происходит; если RET=0, весь кусок стекла отделяется от рамы, осколки разлетаются, и происходит разрушение при проникновении.

3. Пуленепробиваемая стеклянная конструкция

Пуленепробиваемое многослойное стекло изготавливается путем склеивания нескольких кусков стекла или высокопрочных органических листов с помощью прозрачных клеящих материалов. Обычно оно состоит из трех слоев: несущего слоя, переходного слоя и защитного слоя.

Несущий слой первым выдерживает удар и разлетается на осколки; обычно он изготавливается из толстого и высокопрочного стекла. Это может разрушить пулю или изменить ее форму, в результате чего она потеряет способность двигаться дальше.

Переходный слой обычно изготавливается из органических адгезивных материалов, обладающих прочной связью и хорошей светостойкостью. Он может поглощать часть энергии удара и изменять направление полета пули.

В многослойном стекле находится очень прочная и прозрачная химическая пленка. Это не только эффективно защищает от пулевых выстрелов, но и обеспечивает такие свойства, как устойчивость к ударным волнам, взрывам, сейсмическим явлениям, а также предотвращает появление трещин после удара.

Защитный слой изготовлен из высокопрочного стекла или высокопрочных прозрачных органических материалов. Он обладает хорошей эластичностью и прочностью, поглощает большую часть энергии удара и гарантирует, что пуля не сможет пробить этот слой. В качестве прозрачных органических материалов для этих целей используются метилметакрилат (широко известный как органическое стекло или ПММА) и поликарбонат (ПК), причем последний обладает большей прочностью.

3.1 Неорганическое пуленепробиваемое стекло

Структура цельноорганического пуленепробиваемого стекла формируется путем склеивания нескольких слоев стекла с поливинилбутиральная (PVB) межслойная пленка. Оно обрабатывается при высокой температуре и под высоким давлением, образуя многослойную структуру, также известную как пуленепробиваемое стекло с PVB-ламинацией. Этот тип пуленепробиваемого стекла обладает хорошими оптическими свойствами, ударопрочностью и экологической стабильностью, имеет длительный срок службы и устойчивость к старению. Он экономичен и прост в обслуживании, но при этом относительно тяжел и больше подходит для установки в стационарных местах. Например, наиболее широко используемое пуленепробиваемое стекло в банковских кассах состоит из 3-4 слоев флоат-стекла, ламинированного поливинилбутиралем, общей толщиной более 24 мм.

4. Факторы, влияющие на характеристики пуленепробиваемого многослойного стекла

На характеристики пуленепробиваемого многослойного стекла влияет несколько факторов, включая тип, толщину, количество слоев, методы обработки, размер, способ установки и тип пули (со свинцовым или стальным сердечником).

4.1 Свойства материалов

Согласно теории пуленепробиваемости, характеристики пуленепробиваемого стекла в основном зависят от твердости и прочности материала, а не от его прочности. Поэтому, если материал подложки изготовлен из органических материалов, пуленепробиваемое стекло из поликарбоната превосходит органическое стекло (PMMA) при одинаковых условиях. Если в качестве материала панели используется неорганическое стекло, то химически закаленное или физически закаленное стекло обеспечивает лучшую пулестойкость по сравнению с отожженным стеклом.

4.2 Толщина

4.3 Комбинирование

Для пуленепробиваемого стекла с PVB-ламинатом расположение отдельных листов неорганического стекла от ударной поверхности к задней поверхности с уменьшением толщины (также известное как дегрессивное расположение) повышает пулестойкость. В частности, чем тоньше последний слой стекла, тем меньше осколков образуется, что приводит к улучшению пулестойкости. При комбинировании органических и неорганических материалов в определенной степени большая доля органических материалов приводит к усилению пулестойкости.

4.4 Размер

Больший размер стекла обеспечивает более значительную упругую деформацию при ударе. Большая энергия удара преобразуется в упругую потенциальную энергию, что приводит к меньшему повреждению стекла и более высокой пулестойкости.

4.5 Способ установки

Если пуленепробиваемое стекло жестко закреплено по периметру или неэластично соединено с рамой, упругая деформация стекла при ударе ограничивается, что снижает его пулестойкость.

5. Производственный процесс

Процесс изготовления пуленепробиваемого ламинированного стекла аналогичен процессу подготовки обычного ламинированного стекла. Этапы включают в себя:

5.1 Резка и очистка

Сырье, как правило, стеклянные листы, нарезают на куски нужного размера и тщательно очищают, чтобы поверхность была чистой и без пыли.

5.2 Отпуск

Для повышения прочности и жесткости стеклянные листы могут подвергаться процессу закалки. Закалка предполагает нагрев стекла до высокой температуры и его быстрое охлаждение, в результате чего на поверхности стекла возникают сжимающие напряжения, а в центре - растягивающие. Этот процесс делает стекло более устойчивым к ударам и менее склонным к разлетанию на крупные опасные осколки.

5.3 Скрепление и прокатка

Отдельные слои стеклянных листов скрепляются между собой межслойным материалом, который часто представляет собой поливинилбутиральную (PVB) пленку. Затем слои подвергаются давлению и прокатке для обеспечения надлежащей адгезии и устранения воздушных пузырьков.

5.4 Ламинирование

Склеенные слои собираются вместе, образуя окончательную структуру многослойного стекла. Количество слоев и состав материалов могут быть изменены в соответствии с конкретными требованиями к пуленепробиваемости.

5.5 Способ установки

Края ламинированного стекла отполированы для обеспечения гладкости и безопасности.

5.6 Осмотр

После завершения производственного процесса пуленепробиваемое многослойное стекло проходит тщательную проверку на наличие дефектов, воздушных пузырьков и других проблем, которые могут повлиять на его эксплуатационные характеристики.