Ламинированное стекло
Ламинированное стекло — это тип безопасного стекла, состоящий из двух или более слоев стекла с одним или несколькими тонкими полимерными прослойками между ними, которые предотвращают разбивание стекла на крупные острые куски. [ 1 ] При разрушении образуется характерное растрескивание в виде «паутины» (радиальные и концентрические трещины), когда удара недостаточно, чтобы полностью пробить стекло. [ 2 ]
Многослойное стекло используется в архитектуре , остеклении , автомобильной безопасности , фотоэлектрических устройствах , защите от ультрафиолета и художественном самовыражении. [ 1 ] Наиболее распространенное применение многослойного стекла — автомобильные лобовые стекла и световые люки. В географических районах, где требуется устойчивое к ураганам строительство, многослойное стекло часто используется в наружных витринах, навесных стенах и окнах . Ламинированное стекло также используется для повышения звукоизоляции окна, поскольку оно значительно улучшает звукоизоляцию по сравнению с монолитными стеклами той же толщины.
Промежуточный слой обычно состоит из поливинилбутираля (ПВБ), этиленвинилацетата (ЭВА), ионопластовых полимеров, жидкой смолы, заливаемой на место (CIP), или термопластичного полиуретана (ТПУ). [ 1 ] Дополнительным свойством многослойного стекла для окон является то, что соответствующий промежуточный слой из ТПУ, ПВБ или ЭВА может блокировать почти все ультрафиолетовое излучение. Например, термореактивный этиленвинилацетат может блокировать до 99,9% всех ультрафиолетовых лучей. [ 3 ] Термореактивный этиленвинилацетат обеспечивает полное соединение ( сшивку ) с материалом, будь то стекло, поликарбонат (ПК) или другие типы продуктов. Для звукоизоляции при использовании ЭВА или ТПУ дополнительный акустический материал не требуется; [ 4 ] [ 5 ] при использовании ПВБ используется специальный акустический ПВБ-состав.
История
[ редактировать ]
В 1902 году французская корпорация Le Carbone получила патент на покрытие стеклянных предметов целлулоидом , чтобы сделать их менее подверженными растрескиванию или разрушению. [ 6 ]
Многослойное стекло было изобретено в 1903 году французским химиком Эдуардом Бенедиктом (1878–1930), вдохновленным лабораторным несчастным случаем: стеклянная колба покрылась пластиковым нитратом целлюлозы и при падении разбилась, но не разбилась на куски. [ 7 ] В 1909 году Бенедикт подал патент, узнав об автомобильной аварии, в которой две женщины получили серьезные ранения осколками стекла. [ 8 ] [ 9 ] В 1911 году он основал Société du Verre Triplex , которое изготовляло стеклопластиковый композит для уменьшения травм в автомобильных авариях . [ 10 ] Производство стекла триплекс было медленным и кропотливым, поэтому стоило дорого; оно не сразу получило широкое распространение среди производителей автомобилей , но многослойное стекло широко использовалось в окулярах противогазов во время Первой мировой войны . В 1912 году лицензия на этот процесс была передана английской компании Triplex Safety Glass. Впоследствии в Соединенных Штатах как Libbey-Owens-Ford, так и Du Pont с Pittsburgh Plate Glass начали производить триплексное стекло. [ 11 ]
Тем временем в 1905 году Джон Крю Вуд, адвокат из Суиндона, Уилтшир, Англия, запатентовал многослойное стекло для использования в лобовых стеклах. Слои стекла были склеены канадским бальзамом . [ 12 ] В 1906 году он основал компанию Safety Motor Screen для производства и продажи своей продукции. [ 13 ]
В 1927 году канадские химики Говард В. Мэтисон и Фредерик В. Скирроу изобрели пластиковый поливинилбутираль (ПВБ). [ 14 ] К 1936 году компании США обнаружили, что многослойное «защитное стекло», состоящее из слоя ПВБ между двумя слоями стекла, не обесцвечивается и не поддается легкому проникновению во время аварий. За пять лет новое безопасное стекло существенно заменило своего предшественника. [ 15 ] [ 16 ]
В Законе о дорожном движении 1930 года британский парламент потребовал, чтобы новые автомобили имели лобовые стекла из безопасного стекла. [ 17 ] но специально ламинированного стекла не требовалось.
К 1939 году 600 000 квадратных футов (56 000 м²) 2 ) безопасного стекла производства компании British Indestructo Glass, Ltd. из Лондона. [ 18 ] ежегодно использовался в автомобилях, производимых на заводе Ford Motor Company в Дагенхеме, Англия . [ 18 ] Защитное стекло Indestructo было выбрано потому, что «оно обеспечивает наиболее полную защиту. Помимо того, что оно устойчиво к осколкам, оно кристально чистое и не меняет цвета». [ 18 ] Эта цитата намекает на проблемы, которые ранее препятствовали более широкому использованию многослойного стекла.
Технические характеристики
[ редактировать ]Типичный ламинат состоит из стекла толщиной 2,5 мм, промежуточного слоя 0,38 мм и стекла толщиной 2,5 мм. В результате получается конечный продукт, который называется многослойным стеклом толщиной 5,38 мм (0,212 дюйма). [ 19 ]
Прочность можно повысить, используя несколько ламинатов и более толстое стекло. Пулестойкое стекло , тип многослойного стекла, обычно изготавливается с использованием поликарбоната , термопластических материалов , термореактивного этиленвинилацетата и слоев многослойного стекла. [ 20 ] В автомобилях толщина многослойного стекла составляет около 6,5 мм (0,26 дюйма), тогда как толщина стекла самолета в три раза больше. [ 21 ] В авиалайнерах на передних и боковых окнах кабины часто имеется три слоя закаленного стекла толщиной 4 мм с ПВБ толщиной 2,6 мм между ними. [ нужна ссылка ] Это один из вариантов оформления боковых окон кабины Боинга 747. [ нужна ссылка ] Передние ветровые стекла Aérospatiale /BAC Concorde имели 7 слоев, 4 стекла и 3 ПВБ, общая толщина составляла 38 мм (1,5 дюйма). [ нужна ссылка ] Для увеличения звукоизоляции ламинированным стеклом при экстремальных уровнях звука более эффективно использовать стекло толщиной 3, 4, 5 и 6 мм. [ 22 ]
Производство
[ редактировать ]Современное многослойное стекло производится путем склеивания двух или более слоев обычного отожженного или закаленного стекла вместе с пластиковым промежуточным слоем, обычно из поливинилбутираля (ПВБ), термопластичного полиуретана (ТПУ) или этиленвинилацетата (сшитого этиленвинилацетата). Промежуточный слой предназначен для улучшения механических свойств, таких как ударная вязкость, вязкость разрушения и виды разрушения. [ 1 ] Пластиковый промежуточный слой зажат стеклом, которое затем пропускают через ряд роликов или вакуумных упаковочных систем для удаления воздушных карманов. Затем сборку нагревают для первоначального расплава, а затем снова нагревают под давлением в автоклаве (печи) для получения конечного связанного продукта (полностью сшитого в случае термореактивного этиленвинилацетата). Тонировка верхней части лобовых стекол некоторых автомобилей выполнена из ПВБ. Чтобы получить цветное стекло , цветные пленки ПК можно комбинировать с термореактивным материалом EVA в процессе ламинирования .
Цифровая печать теперь доступна для архитектурных применений: либо печать непосредственно на стекле с последующим ламинированием, либо печать непосредственно на ПВБ, как в случае с процессом Dupont SentryGlas Expressions, зарегистрированным под торговой маркой. [ нужна ссылка ] Изображения в формате CMYK могут быть напечатаны на промежуточном слое перед обработкой в автоклаве и представляют собой яркие полупрозрачные изображения. Этот процесс стал популярным в сфере архитектуры, дизайна интерьера и вывесок. [ нужна ссылка ]
После надлежащего ламинирования термореактивного этиленвинилацетата стекло можно представить безрамным. Не должно быть проникновения воды/влаги, незначительного изменения цвета и расслоения из-за высокого уровня сцепления (сшивания). [ 5 ] Новые разработки расширили семейство термопластов для ламинирования стекла. Помимо ПВБ, сегодня другими важными термопластичными материалами для ламинирования стекла являются этиленвинилацетат (ЭВА), [ 23 ] термореактивный ЭВА, [ 24 ] и термопластичный полиуретан (ТПУ). [ 25 ] Адгезия ТПУ высокая не только со стеклом, но и с полимерными прослойками.
Ламинированное стекло также иногда используется в стеклянных скульптурах и широко применяется в архитектуре. Кроме того, многослойное стекло находит применение при изготовлении пуленепробиваемого стекла , непробиваемого стекла, лестниц, крыш, полов, навесов и балок. [ 26 ]
светодиодное стекло
[ редактировать ]С 2004 года металлизированные и электропроводящие прослойки полиэтилентерефталата (ПЭТ) используются в качестве подложки для светоизлучающих диодов (СИД) и ламинируются на стекло или между ним. Можно добавить цветные прослойки, чтобы обеспечить постоянный прозрачный цвет многослойной стеклянной панели. Также можно добавить переключаемый промежуточный слой для создания панели, которая может быть прозрачной, когда через промежуточный слой пропускают небольшой электрический ток, и непрозрачной, когда ток отключается.
Для светодиодного стекла слои следующие:
- Стекло
- Прозрачные термопластические материалы (ТПУ, ПВБ или ЭВА) или прозрачный термореактивный материал (ЭВА).
- Светодиоды на прозрачном проводящем полимере
- Прозрачные термопластические материалы (ТПУ, ПВБ или ЭВА) или прозрачный термореактивный материал (ЭВА).
- Стекло
Производительность
[ редактировать ]Для многослойного стекла прочность и безопасность после разрушения являются наиболее важными при анализе его характеристик. [ 27 ] Взаимодействие между стеклом и его прослойкой определяет выход панелей из строя. [ 27 ] При тестировании характеристик многослойного стекла панель подвергается ударной нагрузке и изгибу, при этом промежуточный материал передает напряжение сдвига на стекло. [ 26 ] Жесткость промежуточного слоя будет определять общую жесткость на изгиб многослойной стеклянной панели. [ 26 ] Многослойное стекло выходит из строя из-за нарушения сцепления промежуточного слоя и/или соединения между панелью и промежуточным слоем. [ 27 ] Разрушение промежуточного слоя может произойти, когда материал промежуточного слоя пластичен (при комнатной температуре) или хрупкий и жесткий (при работе ниже температуры стеклования ). [ 27 ]
Преимущества
[ редактировать ]Основными преимуществами многослойного стекла являются: повышенная безопасность, снижение выбросов, снижение шумового загрязнения и защита во время стихийных бедствий. [ 28 ] Многослойное стекло повышает безопасность людей во время дорожно-транспортных происшествий, поскольку лобовое стекло остается целым, а осколки стекла не могут травмировать пассажиров. В целях безопасности ламинированное стекло трудно разбить, что предотвращает проникновение злоумышленников. Многослойное стекло также может уменьшить нагрев от солнца, позволить интерьерам зданий оставаться прохладными и снизить потребление энергии. В зависимости от толщины многослойное стекло может снизить шумовое загрязнение, исходящее снаружи. В случае стихийных бедствий, таких как ураганы или землетрясения, многослойное стекло останется неповрежденным и снизит вероятность травм и смертей.
Резка
[ редактировать ]Пластиковые прослойки в ламинированном стекле затрудняют его резку. Существует небезопасная практика разрезания обеих сторон по отдельности, заливания легковоспламеняющейся жидкости, такой как денатурированный спирт , и поджигания ее, чтобы расплавить промежуточный слой и разделить кусочки. в трещину [ нужна ссылка ] правительства Великобритании рекомендовало следующие более безопасные методы В 2005 году Управление здравоохранения и безопасности : [ 29 ]
- Столы для резки ламината специального назначения
- Вертикально наклонные пильные рамы
- Паяльная лампа или вентилятор горячего воздуха.
- Абразивная гидроабразивная обработка под высоким давлением.
Для резки многослойного стекла требуется другая процедура надреза, поскольку стекло устойчиво к разрушению. [ 30 ] Многослойное стекло может разбиться через трещины, что зависит от расстояния между краем стекла и его насечкой. Наиболее распространенными поломками ламинированного стекла являются поломка под давлением, поломка при щипке, поломка стола, поломка крана и поломка плоскогубцев. [ 30 ] Разрывы давления, предназначенные для надрезов, находящихся на расстоянии более 12 дюймов от края, переворачивают стекло на поверхность стола надрезом вниз. Давление будет оказываться по обе стороны от надреза, пока стеклянная панель не сломается. Tweak Break, предназначенный для очков на расстоянии от 4 до 6 дюймов от края, предполагает использование кончиков пальцев для распространения разрыва вдоль линии счета. [ 30 ] Разрыв стола, рекомендуемый для очков, находящихся на расстоянии не менее 12–18 дюймов от края, использует край стола, чтобы сломать счет. Для надрезов, близких к краю, рекомендуется использовать разрыв метчика за счет зубчатого эффекта на краю стекла. Для этого типа разрушения используются плоскогубцы с откидными губками или плоскогубцы, чтобы разбить стекло по надрезу. Для надрезов на расстоянии менее 1/2–1 дюйма от края при разрыве плоскогубцев используются плоскогубцы, чтобы оказать давление вниз на стекло, сломав надрез под углом.
После резки ламинированных стекол существуют разные способы отделения прослойки. Наиболее распространенные методы — плавление и резка. [ 30 ] Раньше для плавления слоя поливинилбутираля (ПВБ) стекольщики часто использовали денатурированный спирт, однако этот метод оказался опасным, так как спирт легковоспламеняющийся. Более безопасная альтернатива — расплавить ламинирующий слой ПВБ с помощью тепловой пушки. После расплавления промежуточного слоя разделение разрезается однолезвийным лезвием или рулеткой. [ 30 ] Лезвием можно провести по насечке и разрезать ПВБ до полного отделения стекла от прослойки.
Ремонт
[ редактировать ]По данным Национальной ассоциации ремонта лобовых стекол США, ремонт ламинированного стекла возможен при незначительных ударных повреждениях с использованием процесса, который включает сверление разбитого стекла для достижения слоя ламината. Специальная прозрачная клейкая смола впрыскивается под давлением, а затем отверждается ультрафиолетом. Если все сделано правильно, прочность и прозрачность восстанавливаются в достаточной степени для большинства целей, связанных с безопасностью. Этот процесс широко используется для ремонта больших ветровых стекол промышленных автомобилей, повреждения которых не мешают обзору водителя. [ 31 ]
Утилизация
[ редактировать ]Утилизация многослойного стекла больше не разрешена на свалках в большинстве европейских стран, поскольку вступила в силу Директива по транспортным средствам с истекшим сроком эксплуатации (ELV). Хотя промежуточный материал нелегко переработать, были проведены исследования по переработке промежуточного слоя механическими процессами и его использованию в других целях. В исследовании Университета Суррея и компании Pilkington Glass предлагается помещать отходы многослойного стекла в сепарирующее устройство, такое как прокатный стан, где стекло дробится, а более крупный стеклобой механически отделяется от внутренней пленки. Затем под воздействием тепла расплавляется ламинирующий пластик, обычно поливинилбутираль (ПВБ), что позволяет переработать как стекло, так и внутреннюю пленку. Процесс переработки ПВБ представляет собой простую процедуру его плавления и изменения формы. [ 32 ] Однако переработанный ПВБ будет иметь различия в структуре и более низкие прочностные характеристики, чем исходный полимер. [ 26 ] Кроме того, ТПУ легко перерабатывать, как и все несшитые пластмассы.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Ведртнам, Аджитаншу; Павар, С.Дж. (01 декабря 2017 г.). «Теории многослойных пластин и разрушение многослойных стеклянных пластин – обзор» . Инженерная механика разрушения . 186 : 316–330. doi : 10.1016/j.engfracmech.2017.10.020 . ISSN 0013-7944 .
- ^ Меткалф, Питер; Меткалф, Роджер (2004). Старшая средняя школа Excel: инженерные исследования . Паскаль Пресс. ISBN 9781741250510 .
- ^ «Ламинирование видов материалов» . www.bycunited.com . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ Шиммельпеннинг, Джулия (2012). «Акустические прослойки для многослойного стекла – чем они отличаются и как оценить характеристики» (PDF) . Дни стеклянных представлений в Южной Америке - 2012 . Архивировано из оригинала (PDF) 15 декабря 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Хедли, Меган (2014). «EVA пользуется популярностью среди производителей декоративных изделий» . Анализ новостей: Тенденции в стекле США, том 49, выпуск 4 – апрель 2014 г. Архивировано из оригинала 30 июля 2021 г. Проверено 4 марта 2015 г.
- ^ Le Carbon, SA, патент Франции №. 321 651 (зарегистрировано: 31 мая 1902 г.). См. также: Жан-Мари Мишель (27 апреля 2012 г.) Вклад в промышленную историю полимеров во Франции , (Société Chimique de France, 2012), Глава A3: Армированное триплексом стекло, страница 1. Архивировано 4 декабря 2014 г. на сайте Wayback. Машина (на французском языке).
- ^ Эдуард Бенедикт (октябрь 1930 г.), Мороженое и стаканы; технический, художественный, практический обзор , 3 (18): 9. Соответствующая цитата перепечатана (на французском языке) в: Жан-Мари Мишель (27 апреля 2012 г.) Вклад в промышленную историю полимеров во Франции , опубликовано в Интернете Société . Chimique de France. Архивировано 4 мая 2016 г. в Wayback Machine , см. главу A3: Усиленное стекло триплекс, стр. 7. Архивировано. 4 мая 2016 г. в Wayback Machine
- ^ «Многослойное стекло, упавшее с лестницы» . 16 июля 2014 г.
- ↑ Патент Франции 405881 (зарегистрирован 25 ноября 1909 г.)
- ^ Мишель (2012), стр. 1,2.
- ^ Мишель (2012), с. 2.
- ^ Джон Крю Вуд, «Прозрачный экран», патент США 830 398 (подана: 12 марта 1906 г.; выдана: 4 сентября 1906 г.).
- ↑ Дэвид Берджесс-Уайз, «Хорошая идея на тот момент: экран безопасности двигателя», The Telegraph (Великобритания), 1 декабря 2001 г. Доступно онлайн на сайте The Telegraph.
- ^ Ховард В. Мэтисон и Фредерик В. Скирроу, «Винилэфирные смолы и процесс их изготовления», патент США № 1,725,362 (подана: 15 августа 1927 г.; выдана: 20 августа 1929 г.).
- ↑ Эрл Л. Фикс, «Защитное стекло», патент США № 2 045 130 (подана: 25 февраля 1936 г.; выдана: 23 июня 1936 г.)
- ^ Фред Афталион, История международной химической промышленности , 2-е изд. (Филадельфия, Пенсильвания: Фонд химического наследия, 2001), с. 153.
- ^ Алан Ирвин, Риск и контроль технологий: государственная политика безопасности дорожного движения в Великобритании и Соединенных Штатах (Манчестер, Англия: Manchester University Press, 1985), стр. 197.
- ^ Jump up to: а б с Автокар . 12 мая 1939 г. с. 53.
{{cite magazine}}: Отсутствует или пусто|title=( помощь ) - ^ «Архитектурное стекло Нью-Йорк» . Архитектурное стекло Нью-Йорк . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ «Уменьшает ли ламинированное стекло шум?» . Лучшая звукоизоляция . 09.09.2019 . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ Дублин, Мария (24 апреля 2018 г.). «Что такое защитное стекло?» . Ремонт домашних окон — Чендлер, Аризона . Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ «Ламинированное стекло для архитекторов — удивительные преимущества, безопасность и прочность» . Динамическая фенестрация . 22 октября 2018 г. Проверено 30 ноября 2021 г.
- ^ Bridgestone Inc., DE4308885(B4) «Многослойное стекло с термореактивной пленкой из (мет)акрилата или углеводородной смолы, содержащей этиленвинилацетат и органический пероксид для высокой ударной прочности, стойкости к проникновению и прозрачности».
- ^ Высококачественный термореактивный этиленвинилацетат, EVALAYER «Многослойное стекло с термореактивной пленкой из этиленвинилацетата для высокой ударной прочности, стойкости к проникновению и высокой прозрачности». Архивировано 2 апреля 2015 г. в Wayback Machine.
- ^ Bayer Inc., US2006135728 «Термопластичный полиуретан (ТПУ) с хорошей адгезией к стеклу»
- ^ Jump up to: а б с д Мартин, Марк; Сентеллес, Ксавье; Соле, Аран; Барренеш, Камила; Фернандес, А. Инес; Кабеса, Луиза Ф. (10 января 2020 г.). «Полимерные межслойные материалы для многослойного стекла: обзор» . Строительство и строительные материалы . 230 : 116897. doi : 10.1016/j.conbuildmat.2019.116897 . hdl : 10459.1/66718 . ISSN 0950-0618 . S2CID 204289421 .
- ^ Jump up to: а б с д Сентеллес, Ксавье; Кастро, Дж. Рамон; Кабеса, Луиза Ф. (01 февраля 2019 г.). «Экспериментальные результаты механических, клеевых и ламинированных соединений элементов многослойного стекла – Обзор» . Инженерные сооружения . 180 : 192–204. Бибкод : 2019EngSt.180..192C . дои : 10.1016/j.engstruct.2018.11.029 . hdl : 10459.1/65205 . ISSN 0141-0296 . S2CID 115444244 .
- ^ «Что такое ламинированное стекло и каковы его преимущества?» . Ли Гласс и Глейзинг . 18 марта 2016 г. Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ «Резка многослойного стекла» . Исполнительный орган по охране труда и технике безопасности/Комитет по связям с местными властями. Август 2000 г. Архивировано из оригинала 24 ноября 2007 г. Проверено 24 октября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с д и 14 августа 2018 г. сказал Денис Кравчук (07.03.2013). «Резание ламинированного стекла» . Технически говоря . Проверено 30 ноября 2021 г.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ «Стандарт на ремонт многослойного автомобильного стекла от 13.02.2007 (Второй проект предлагаемого стандарта)» (PDF) . Проверено 12 сентября 2011 г.
- ^ Переработка ламинированного лобового стекла автомобиля. Архивировано 31 октября 2008 г., получено 23 июля 2014 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- ЕЭК ООН Рег. 43 Регламент ООН о материалах для безопасного автомобильного стекла.
- BS 857:1967. Архивировано 22 июня 2009 г. в Wayback Machine. Британская спецификация на безопасное стекло для наземного транспорта.