Szkło „kuloodporne” bardzo różni się od zwykłego szkła. Bardziej poprawnie nazywane szkłem kuloodpornym (ponieważ żadne szkło nie jest całkowicie kuloodporne), jest ono wykonane z wielu warstw wytrzymałego szkła z „przekładkami” z różnych tworzyw sztucznych. Czasami stosuje się ostatnią wewnętrzną warstwę poliwęglanu (twardy rodzaj tworzywa sztucznego) lub folii z tworzywa sztucznego, aby zapobiec „odpryskom” (gdy niebezpieczne odłamki szkła lub tworzywa sztucznego odłamują się po uderzeniu pocisku). Taki układ warstw nazywany jest laminatem. Może być do dziesięciu razy grubsza niż pojedyncza tafla zwykłego szkła i zazwyczaj jest bardzo ciężka.

Gdy pocisk uderza w szkło kuloodporne, jego energia rozchodzi się na boki przez warstwy. Ponieważ energia jest podzielona pomiędzy kilka różnych kawałków szkła i plastiku, i rozłożona na dużej powierzchni, jest szybko pochłaniana. Pocisk zwalnia tak bardzo, że nie ma już wystarczająco dużo energii, aby przebić się na wylot – lub wyrządzić duże szkody, jeśli tak się stanie. Mimo że tafle szkła pękają, warstwy plastiku zapobiegają ich rozpadowi. Pomyśl o szkle kuloodpornym jako o szkle „pochłaniającym energię”, a będziesz miał dobry pomysł, jak to działa.

Foto: Góra: Zwykłe szkło rozbija się i nie robi nic, by zatrzymać przelot pędzącego pocisku. Dół: Szkło kuloodporne również pęka, ale warstwy plastiku umieszczone pomiędzy warstwami szkła pochłaniają i rozpraszają energię pocisku. Jeśli pocisk przedostanie się przez szkło, zostanie znacznie spowolniony i spowoduje znacznie mniej szkód.

Jak powstaje szkło kuloodporne?

Tradycyjne szkło kuloodporne jest wykonane z naprzemiennych warstw szkła (zwykle 3-10mm) i plastiku, gdzie plastik jest po prostu cienką warstwą poliwinylobutyralu (PVB) lub etyleno-octanu winylu (EVA), (około 0,38mm do 1,52mm grubości). Nowsze, mocniejsze rodzaje szkła kuloodpornego wykorzystują warstwę szkła i plastiku wykonaną ze szkła akrylowego, polimerów jonoplast (takich jak SentryGlas®), octanu etylenu winylu lub poliwęglanu, z grubymi warstwami szkła i plastiku oddzielonymi cieńszymi warstwami różnych plastików, takich jak PVB lub poliuretan.

Aby wykonać proste szkło kuloodporne na bazie PVB, cienka folia PVB jest umieszczana pomiędzy grubszym szkłem, tworząc laminat, który jest podgrzewany i ściskany, aby plastik się stopił i zaczął łączyć się ze szkłem. Często proces ten odbywa się w próżni, aby zapobiec uwięzieniu powietrza między warstwami, które osłabia laminat i wpływa na jego właściwości optyczne (zniekształca przechodzące przez niego światło). Następnie urządzenie jest w pełni „gotowane” w znacznie wyższej temperaturze (do ok. 150°C) i pod ciśnieniem (do ok. 13-14 razy większym od normalnego ciśnienia atmosferycznego) w autoklawie (rodzaj przemysłowego szybkowaru). Główną trudnością w tym procesie jest zapewnienie, że warstwy plastiku i szkła przylegają do siebie prawidłowo, bez uwięzionego między nimi powietrza, oraz zapewnienie, że ciepło i ciśnienie panujące w autoklawie nie zniekształca plastiku tak, że staje się on trudny do przejrzenia. (Więcej na temat procesu produkcyjnego można przeczytać w patencie US Patent: 5,445,890, wymienionym w całości w odnośnikach poniżej.)

Gdzie używane jest szkło kuloodporne?

Szkło kuloodporne występuje we wszystkich kształtach i rozmiarach, aby zapewnić różne poziomy ochrony w różnych sytuacjach. Najprawdopodobniej znajdziesz je w miejscach takich jak banki, gdzie kasjerzy zazwyczaj siedzą za grubymi kuloodpornymi oknami i używają kuloodpornych szuflad do wymiany dokumentów i pieniędzy z klientami. Ogólnie rzecz biorąc, im grubsze szkło i im więcej warstw posiada, tym więcej energii może pochłonąć i tym większą ochronę zapewni. Podstawowe szkło kuloodporne ma grubość od około 28 mm do 54 mm, ale w razie potrzeby można je wykonać dwa razy grubsze.

Jedynym problemem jest to, że im grubsze jest szkło kuloodporne, tym cięższe się staje. To może nie być problem w banku, ale na pewno jest to brane pod uwagę, gdy próbujesz zabezpieczyć kuloodpornie samochód prezydencki. Pogrubienie szkła kuloodpornego powoduje również, że staje się ono nieco bardziej nieprzezroczyste, ponieważ światło z trudem przedostaje się przez te wszystkie dodatkowe warstwy. Może to powodować problemy, jeśli ogranicza widoczność kierowcy.

Standardy dla szkła kuloodpornego

Wykres: Do zatrzymania pocisków o większych prędkościach i energiach potrzebne jest grubsze szkło. Ten wykres porównuje skuteczność szkła kuloodpornego o klasie BR1-7 według normy EN/CEN 1063. Szkło BR1 ma zwykle grubość około 13-15 mm; szkło BR7 ma raczej grubość 75-85 mm – czyli jest sześć razy grubsze.

W różnych częściach świata obowiązują różne normy. W Stanach Zjednoczonych, skuteczność szkła kuloodpornego jest zazwyczaj porównywana przy użyciu NIJ (National Institute of Justice) Standard 0108 for Ballistic Resistant Protective Materials (wrzesień 1985), który wymienia siedem rodzajów pancerza podzielonych na pięć głównych typów (Typy I, II-A, II, III-A, III, IV i Specjalny). Najwyższa klasyfikacja, Typ IV, musi być w stanie poradzić sobie z pojedynczym trafieniem z karabinu przeciwpancernego kalibru 30 o masie pocisku 10,8g i zmierzonej prędkości 868±15m/s. W Wielkiej Brytanii odpowiednią normą brytyjską jest BS EN 1063:2000, która porównuje dziewięć różnych typów szkła (BR1 dla broni ręcznej i karabinów, BR2-4 dla broni ręcznej, BR5-7 dla karabinów oraz SG1-2 dla broni śrutowej). Gdzie indziej w Europie jest to odpowiednik CEN 1063.

Kto wynalazł szkło kuloodporne?

Sztuka: Pomysł Earla Fixa polegał na umieszczeniu warstwy żywicy poliwinylo-acetylowej (PVA) pomiędzy dwiema warstwami szkła. Rysunek pochodzi z patentu US Patent 2,045,130: Safety Glass, dzięki uprzejmości US Patent and Trademark Office.

Nowoczesne szkło kuloodporne jest po prostu odmianą laminowanego szkła bezpiecznego, które zostało wynalezione przez francuskiego chemika o nazwisku Édouard Bénédictus(1878-1930), który uzyskał patent na ten pomysł w 1909 roku. Jego pierwotna wersja wykorzystywała celuloid (wczesne tworzywo sztuczne) umieszczony pomiędzy dwoma taflami szkła. Pomysł wykorzystania tworzyw poliwinylowych w szkle laminowanym pochodzi z 1936 roku, kiedy to po raz pierwszy zaproponował go Earl Fix z Pittsburgh Plate Glass Company.