Dostávejte jeden z nejčtenějších článků e-mailem jednou denně. Připojte se k nám na Zen a VKontakte.
Když se řekne sklo, první, co vás napadne, je křehkost a zranitelnost tohoto materiálu. Mnoho lidí přitom zapomíná, že existuje poměrně silné a velmi spolehlivé pancéřové sklo. Jak se to tak liší od obvyklého? A jak se tento typ skla vyrábí. Má to něco společného s obyčejným sklem? Pokusíme se odpovědět na všechny výše uvedené otázky.
1. Co je pancéřové sklo
Pancéřové sklo je v podstatě obyčejné sklo, které se vyrábí speciálním temperováním, vrstvou polymerního filmu a také metodou lisování skla. Soubor speciálních opatření může výrazně zvýšit pevnostní charakteristiky běžného skla. To vše následně umožňuje jeho použití ve vojenských záležitostech, automobilové výrobě, výzdobě interiérů a vytváření skladovacích regálů.
V závislosti na stupni spolehlivosti může být sklo odolné proti proříznutí, rozbití, střelbě a dokonce i výbuchu. Jakékoli pancéřové okno se následně skládá z vysoce pevného skla a speciálního ochranného rámu, který jej drží. Tloušťka skla se může pohybovat od 10 do 80 mm. Zároveň s rostoucí tloušťkou materiálu se začíná snižovat jeho průhlednost.
2. Jak se vyrábí pancéřové sklo
Nejprve se vytvoří polotovary. Sklo se přitlačí k řezacímu stolu, načež se vytvoří vzor. V souladu s tím se následné řezání provádí pomocí speciálního stroje. Ihned poté se skleněná tabule důkladně vyleští. Dále se na obrobek aplikuje speciální kompozice obsahující sadu látek pro zvýšení abrazivních vlastností skla.
Druhou fází výroby je kalení materiálu. K tomu se sklo umístí do speciální pece, která se zahřeje na 650 stupňů Celsia. Sklo se na krátkou dobu vloží do kelímku, poté se z něj vyjme a rychle se ochladí. Tento postup umožňuje několikrát zvýšit pevnostní charakteristiky materiálu. Také v této fázi může být vyhřívaný obrobek tvarován, pokud je třeba dát sklu nějaký speciální (zakřivený) tvar.
Třetí etapou je instalace vodivé vrstvy. Vyrábí se z oxidu olovnatého a je nezbytný pro zamezení tvorby námrazy na pancéřovém skle. Elektrické kontakty jsou navařeny na samém konci práce. Následně bude elektrický proud sklo ohřívat díky svému stálému průtoku vodivou vrstvou.
Čtvrtou fází je lepení několika skleněných desek pomocí polymerové fólie nebo pomocí speciální polymerní kompozice s vlastnostmi fototvrditelného. Výsledkem je neuvěřitelně pevný a spolehlivý kompozitní materiál, který odolá i výbuchu.
Pokud se chcete dozvědět ještě zajímavější věci, pak si určitě přečtěte o tom, proč byly na pancíře tanků připevněny housenkové pásy.
Není těžké si představit frontovou linii ani v podmínkách moderního „civilizovaného“ světa. V tomto světě je mnoho nebezpečných zón, kde se musíte vyhýbat kulkám. V takových podmínkách je nutná speciální pomoc, kterou jsou moderní technologie připraveny nabídnout. Ochrana však může být vyžadována nejen před kulkou odstřelovače, ale také v jiných případech, kdy je potřeba rozptýlit energii pohybu naléhavou. V každém případě se myšlenka neprůstřelného skla zdá docela vhodná. Zvažme proto (pro případ, že jste hasič), co je to neprůstřelné sklo, jaký druh ochrany poskytuje, jak se vyrábí a další body.
Malá obecná představa o pohybu
Každý někdy musel chytit rychle letící míč ve vzduchu. Trik této jednoduché metody hašení energie spočívá v tom, že se ruka pohybuje podél vektoru pohybu létajícího předmětu a jemně zastavuje letící míč.
Tím se sníží síla překážky (ruky). Výsledkem je, že úder do míče je zcela bezbolestný. Z vědeckého hlediska se síla míče působící na dlaň rovná momentu rychlosti pohybu.
Průchod kulky obyčejným sklem je nevyhnutelně doprovázen zničením toho druhého. Navíc střela v tomto případě odporu neztrácí žádnou energii pohybu
Na rozdíl od dlaně však kus skla nemá vlastnosti synchronního pohybu. Pokud střílíte ze střelné zbraně na kus obyčejného skla, je zřejmé, že tento předmět není schopen se ohnout a absorbovat energii.
V důsledku toho se sklo jednoduše zhroutí a střela překoná překážku prakticky bez ztráty hybnosti. To je důvod, proč běžné sklo není schopno chránit před kulkami a v takových případech je vyžadována neprůstřelná konstrukce, která efektivněji absorbuje energii pohybu.
Jak funguje neprůstřelné sklo
Běžné a neprůstřelné sklo jsou dvě zcela odlišné položky. V každém případě se jeden design radikálně liší od druhého. Neprůstřelné sklo však není zcela neprůstřelné provedení. Omezení samozřejmě existují, protože existují střelné zbraně s různou silou zpětného rázu.
Přibližně takto vypadá struktura vyztuženého skla, které je již těžko zničitelné dostatečně velkými kulkami vystřelenými z vysoce výkonných palných zbraní
Neprůstřelné sklo je tvořeno několika vrstvami odolného průhledného materiálu s „vrstvami“ z různých druhů plastů. Některá provedení neprůstřelných skel obsahují finální vnitřní vrstvu vyrobenou z polykarbonátu (tvrdý typ plastu) nebo plastové fólie.
Tato vrstva zabraňuje „spall“ efektu (když se při dopadu střely odlomí střepy skla nebo plastu). Tento „sendvič“ vrstev se nazývá laminát. Jakýsi neprůstřelný laminát je řádově tlustší než běžné sklo, ale zároveň má relativně nízkou hmotnost.
Energetická absorpční vlastnost konstrukce
Při dopadu střely na neprůstřelné sklo se energie nárazu rozšíří do stávajících vrstev. Vzhledem k tomu, že energie je distribuována mezi různé vrstvy neprůstřelného skla a plastové mezivrstvy, síla se šíří na velkou plochu, což je doprovázeno rychlou absorpcí energie.
Efekt na neprůstřelné sklo nejjednodušší konfigurace, získaný nárazem kulky vystřelené z pistole na krátkou vzdálenost. Jak můžete vidět na obrázku, konstrukce byla poškozena, ale nezhroutila se a nepropustila kulku
Pohyb střely se zpomalí na takovou úroveň energie, kdy je síla k překonání překážky zcela ztracena a není schopna způsobit výrazné poškození.
Neprůstřelné skleněné panely jsou samozřejmě poškozené, ale plastové vrstvy brání rozbití panelů na malé úlomky.
Proto by se na neprůstřelné sklo mělo pohlížet spíše jako na předmět pohlcující energii, abychom jasně pochopili účinek tohoto ochranného zařízení.
Jak se vyrábí neprůstřelné sklo?
Tradiční design neprůstřelného skla, jak již bylo zmíněno, představují střídavé skleněné panely (tloušťka 3–10 mm) a plast. V tomto případě je plast přítomen ve formě tenkého filmu (tloušťka 1-3 mm), vyrobeného na bázi polyvinylbutyralu (PVB).
Moderní odolné typy neprůstřelných skel představují podobný „sendvič“ obsahující:
- akrylové sklo,
- ionoplastický polymer (například SentryGlas),
- ethylenvinylacetát nebo polykarbonát.
V tomto případě jsou silné vrstvy skla a plastu odděleny tenčími fóliemi z různých plastových materiálů, jako je polyvinylbutyren nebo polyuretan.
Struktura třívrstvé struktury z řady prvních výrobků: 1, 2 – obyčejné sklo; 3 – polyvinylacetátová pryskyřice smíchaná s polykarbonátglykolovým změkčovadlem
Pro výrobu jednoduchého PVB neprůstřelného skla se tenký film PVB vloží mezi silnější sklo a vytvoří laminát. Vytvořený laminát se zahřívá a stlačuje, dokud se plast nezačne tavit, čímž se vytvoří spojení se skleněným panelem.
Obvykle se tento proces provádí ve vakuu, aby se zabránilo pronikání vzduchu mezi vrstvy. Průnik vzduchu do mezivrstvy oslabuje strukturu laminátu a ovlivňuje optické vlastnosti (zkresluje procházející světlo).
Poté je zařízení umístěno do autoklávu a uvedeno do plné připravenosti za podmínek vyšší teploty (150 °C) a tlaku (13-15 ATI). Hlavním problémem tohoto procesu je zajištění správné adheze vrstev plastu a skla.
Z prostoru mezi vrstvami je nutné odstranit vzduch, aby se eliminovala možná deformace plastu přehřátím a přetlakem.
Kde se používá neprůstřelné sklo?
Výrobek se dodává v různých tvarech a velikostech, aby poskytoval různé úrovně ochrany pro nouzové situace. Nejčastěji je používání neprůstřelných skel vnímáno jako charakteristický jev v bankovním sektoru.
Pokladny bývají vybaveny neprůstřelnými okny, používají se i neprůstřelné schránky na výměnu dokladů a peněz.
Ochrana bankomatů vícevrstvou skleněnou strukturou poskytuje zvýšenou úroveň zabezpečení. To je jedna z těch oblastí, kde se neprůstřelné konstrukce používají poměrně často
Kvalita ochrany závisí na tloušťce produktu. Čím silnější je sklo (čím více vrstev), tím lépe je zajištěna absorpce energie a podle toho se zvyšuje úroveň ochrany. Základní neprůstřelné sklo má tloušťku 30-40 mm, ale v případě potřeby lze tento parametr zdvojnásobit.
Jediným problémem je, že zvyšování tloušťky neprůstřelného skla nevyhnutelně vede ke zvýšení hmotnosti. Možná je to drobný problém pro vybavení bankovní pokladny, ale značným problémem se to stává například v případě výroby neprůstřelných zasklení pro automobily.
Zvětšení tloušťky neprůstřelného skla také vede ke snížení faktoru průhlednosti, protože světlo je „tlumeno“ dalšími vrstvami konstrukce. Někdy tento design vytváří další potíže, například v autě, kdy neprůstřelné sklo zhoršuje viditelnost řidiče.
Normy pro průmyslové výrobky
V globálním sortimentu existují různé konstrukční standardy. Pro použití ve Spojených státech je tedy účinnost neprůstřelného skla obecně charakterizována standardem 0108 National Institute of Justice (NIJ).
Tato norma definuje vlastnosti balisticky odolných ochranných materiálů. Dokument uvádí sedm typů brnění, rozdělených do pěti hlavních typů: (I, II-A, II, III-A, III, IV a „Speciální“).
Tabulka konfigurace produktu založená na úrovni balistiky, která ukazuje, jaký typ útoku zbraně může konstrukce odolat
Nejvyšší klasifikace (Typ IV) odolá jednomu zásahu kulkou vypálenou z prorážecí pušky ráže 30. V tomto případě je hmotnost střely 10,8 g a naměřená rychlost letu je 868 ± 15 m/s.
Spojené království také vyvinulo svou vlastní normalizaci, kde hlavní normou je BS EN 1063: 2000. Dokument definuje devět různých typů neprůstřelných skel, kde jsou výrobky uvedeny:
- BR1 (pro pistole a pušky),
- BR2–4 (pro pistole),
- BR5–7 (pro pušky),
- SG1–2 (pro brokovnice).
Ostatní evropské země používají normu CEN 1063.
Poslední historický dotek
Moderní neprůstřelná skla jsou konstrukčně prototypem vrstveného bezpečnostního skla. Tento typ konstrukce poprvé vytvořil chemik z Francie Edouard Benedict (1878–1930).
Vynálezce získal patent na navrhovaný nápad v roce 1909. Původní verze produktu je založena na celuloidu (druh plastu) vloženém mezi dvě skleněné tabule.
Myšlenka použití polyvinylových plastů ve vícevrstvých strukturách našla uznání v roce 1936. Návrh na tuto formu výroby přišel od Earla Fixa, zástupce Pittsburgh Plate Glass Company.
BRIFING
Z-Force — publikování materiálů, které jsou zajímavé a užitečné pro společnost. Novinky z technologií, výzkumu, experimentů v celosvětovém měřítku. Sociální multitematické informace – Média .
