Szkło kuloodpornemoże być szkłem hartowanym, ale szkło kuloodporne nie jest bynajmniej „tylko” szkłem hartowanym.
Mówiąc dokładniej, w popularnych konstrukcjach ze szkła kuloodpornego zwykle znajduje się jedna lub więcej warstw szkła hartowanego, ale jego podstawowa kuloodporność wynika z wielo-struktury, zwłaszcza warstwy materiału polimerowego pośrodku.
Rola i ograniczenia szkła hartowanego
W konstrukcji szkła kuloodpornego zwykle stosuje się szkło hartowane zarówno jako powierzchnię-poddaną uderzeniom, jak i powierzchnię tylną.
Wysoka twardość: Szkło hartowane po obróbce cieplnej posiada niezwykle twardą powierzchnię. Kiedy pocisk trafia, ta warstwa twardego szkła może skutecznie stępić główkę pocisku, pochłonąć część jego energii kinetycznej i spowodować jego odkształcenie, uniemożliwiając łatwe „wiercenie się” we wnętrzu szkła.
Dobra odporność na uderzenia: W porównaniu ze zwykłym szkłem, szkło hartowane ma 3 do 5 razy większą udarność i lepiej wytrzymuje początkowe uderzenia.
Ograniczenie: Jeśli jest tylko jedna warstwa szkła hartowanego, to i tak rozbije się ono w całości po trafieniu kulą. Chociaż rozpada się na małe cząsteczki, które raczej nie zrobią ludziom krzywdy, kule mogą przez nią przeniknąć i nie ma żadnej funkcji kuloodpornej.
Struktura rdzenia i zasada działania szkła kuloodpornego
Szkło kuloodporne to rodzaj kompozytowego szkła laminowanego. Jego typowa struktura przypomina „kanapkę” lub „ciasto tysiąca-warstw”:
Warstwa twarda (zwykle szkło hartowane) + miękka warstwa lepkosprężysta (materiał polimerowy) + warstwa twarda (szkło hartowane lub zwykłe szkło)
Warstwa poliwęglanu (PC): To jest „dusza” szkła kuloodpornego. Jest to wyjątkowo wytrzymałe, przezroczyste tworzywo konstrukcyjne o wyjątkowo wysokiej odporności na uderzenia i wytrzymałości. Jego funkcją nie jest uparty stawianie oporu, ale „przezwyciężanie twardości miękkością”.
Kiedy tępy pocisk przebije najbardziej zewnętrzną warstwę hartowanego szkła, zetknie się z tą warstwą poliwęglanu.
Warstwa poliwęglanu jest w stanie pochłonąć i rozproszyć ogromną energię kinetyczną pocisku oraz mocno „chwycić” lub „owinąć” odłamki pocisku poprzez własną deformację, uniemożliwiając im penetrację.
Folia międzywarstwowa z poliacetalu winylowego (PVB): Jest to powszechnie stosowany materiał klejący w procesach laminowania, używany do trwałego połączenia warstwy szkła z warstwą poliwęglanu. Sam w sobie ma również pewien efekt pochłaniania energii.
Proces kuloodporności można rozumieć w ten sposób:
Zewnętrzne szkło hartowane: twarde w stosunku do twardych, stępiające głowicę bojową, pochłaniające część energii i pękające.
Pośrednia warstwa polimeru (taka jak PC): miękka adsorpcja, wykorzystująca wytrzymałość do pochłaniania pozostałej energii, zatrzymująca kule i odłamki oraz zapobiegająca rozpryskiwaniu.
Szkło wewnętrzne: zapewnia dodatkowe wsparcie i twardość, służąc jako ostatnia linia obrony.
Im wyższy poziom kuloodporności, tym więcej warstw ma ta „kanapka” i tym większa jest jej całkowita grubość.
Wniosek i metafora
Szkło hartowane jest częścią zarówno „włóczni”, jak i „tarczy”: zapewnia niezbędną twardość i początkowe zużycie energii.
Warstwa polimerowa (taka jak PC) to „siatka”: to rdzeń siatki naprawdę blokuje „pocisk”.
Czyli szkło kuloodporne ≠ szkło hartowane, ale szkło kuloodporne ⊃ szkło hartowane (w tym szkło hartowane).
Dobra metafora to:
Pojedyncze szkło hartowane jest jak kruche i twarde ciastko, które pęka przy najlżejszym stuknięciu.
Szkło kuloodporne jest jak ciasteczko Oreo: dwa ciasteczka z twardej czekolady (odpowiednik szkła hartowanego) z warstwą miękkiego kremu (odpowiednik warstwy poliwęglanu) pomiędzy. Z łatwością możesz rozbić pojedyncze ciasteczko, ale bardzo trudno jest rozbić całe Oreo gołymi rękami, ponieważ krem znajdujący się w środku rozciąga się i pochłania energię pod wpływem siły.
Dlatego chociaż szkło hartowane jest jednym z ważnych materiałów do produkcji-wysokiej jakości szkła kuloodpornego, samo w sobie nie jest w stanie spełnić tej funkcji. Kuloodporność wynika ze struktury kompozytowej utworzonej w wyniku wspólnej pracy wielu materiałów.
