CN107160779A - 一种防弹玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防弹玻璃及其制备方法，所述防弹玻璃，包括面板、中间层和背板三层基板，相邻基板之间的边缘处设置有一圈密封条，相邻基板通过双组份聚氨酯胶粘结在一起；面板、中间层和背板为浮法玻璃、PC玻璃、聚乙烯醇缩丁醛或者聚氨酯中的一种或者两种或者三种的组合。本发明制备防弹玻璃采用的FULER I型胶在常温常压下即可固化成形，不需要经过升温、加压等工序，工业能耗低，生产成本低，FULER I胶常温常压下100g固化时间约为10‑15min，本发明提供的制备防弹玻璃板工艺，从玻璃基材制备到防弹玻璃板成形整个生产周期约为30min，操作流程简便，效率高，适应规模化流水线生产。
Description
技术领域
本发明属于玻璃技术领域，具体涉及一种防弹玻璃及其制备方法。
背景技术
防弹玻璃是对枪弹具有特定阻挡能力的夹层安全玻璃。目前普遍采用的防弹玻璃主要是多层优质浮法玻璃与聚乙烯醇缩丁醛(简称PVB)中间膜或者聚碳酸酯纤维夹层经过特殊生产工艺处理而成的高安全性玻璃，主要原理是通过逐渐抵消和吸收来消除子弹的冲击能量，通过中间膜形成一种高级无溅射防弹、防爆及防爆玻璃夹层，它具有对声波的阻尼功能，能起到较好的隔音效果，一旦遭受到破坏，会产生裂纹，但玻璃仍与中间膜附在一起而不会脱落，极大的减少对人体及财产的损害。
目前防弹玻璃传统制作方法为多层叠合挤压工艺：将玻璃或有机玻璃和优质工程塑料按照一定顺序叠合，放入平压机中预压合片，再将合片玻璃送入蒸压釜中维持高温高压，一段时间后取出即得防弹玻璃。
现有的防弹玻璃的制备方法存在以下缺点：
1、制作防弹玻璃的方法很多，但这些方法基本都是利用玻璃材料的突破，制作工艺仍是传统多层叠合挤压工艺，并未获得突破。
2、对于多层叠合挤压工艺，挤压过程中会出现挤压不到位，各层材料之间粘接不够紧密、均匀，导致结构不稳定。
3、对于多层叠合挤压工艺，有预压、蒸压两个过程，这两个过程中都需要一定的温度和压力，且要维持较长的一段时间，所以传统生产工艺周期过长，能耗高，不适合规模化流水线生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防弹玻璃及其制备方法，解决现有技术中防弹玻璃各基板之间粘接不够紧密、均匀，导致结构不稳定，且生产工艺周期过长，能耗高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种防弹玻璃，包括面板、中间层和背板三层基板，相邻基板之间的边缘处设置有一圈密封条，相邻基板通过双组份聚氨酯胶粘结在一起；
A组分：低聚多元醇、异氰酸酯、丙二醇和活性稀释剂；
B组分：三羟基甲基丙烷、聚四亚甲基醚二醇；
A组分与B组分按照质量份数100:58的比例混合。
该双组份聚氨酯胶常温下100g凝胶时间10-15min，凝胶时间短，提高制作防弹玻璃的制作效率。固化后呈无色透明，透光性极高，邵氏硬度为90-95，极限拉伸率为117％，胶水的密度为1.05g/ml，抗拉强度21Mpa，粘度为400cp，固化后的双组份聚氨酯性能良好，提高了防弹玻璃的强度、透光性。
进一步改进，所述低聚多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇中的一种或者组合，活性稀释剂为丙烯酸。
进一步改进，所述A组分中聚多元醇与丙二醇质量份数比例为1：2，异氰酸酯指数为1.01-1.05，其它为活性稀释剂，调节异氰酸酯基(NCO)质量份数为A组分的24％；B组分中，聚四亚甲基醚二醇含量为B组分的5-8％。
所述面板、中间层和背板为浮法玻璃、PC玻璃、聚乙烯醇缩丁醛或者聚氨酯中的一种或者两种或者三种的组合。
本申请中所述防弹玻璃，当子弹穿透面板、中间层和胶水填充层时，玻璃的破碎与胶水的摩擦会逐被抵消和吸收子弹的动能，到达背板材料时，利用PC高分子材料的韧性，通过自身的形变再次实现对子弹动能的消耗，而且区别于其它有无机玻璃，不会在防弹玻璃背面产生飞溅。本发明中采用的浮法玻璃与PC玻璃均符合国家标准，具有良好的光学性能，使用的双组份聚氨酯胶，即FULER I胶，为无色的流体胶，固化后形成的固体光学性能接近有机玻璃，具有高透光性，折射率与玻璃基材相近，成像质量较高。
进一步改进，所述面板、中间层为普通浮法玻璃，背材为PC玻璃。PC作为面板材料和夹层材料时，材料形变受到限制，对防弹性能贡献低，不利于提高防弹性能；PC作为背板材料时，能够利用高分子材料的韧性，通过自身的形变实现对子弹的动能消耗，而且区别于无机玻璃，不会在防弹玻璃背面产生飞溅物，提高防弹玻璃性能。所选浮法玻璃符合GB11614的要求，PC玻璃符合相应技术要求。
进一步改进，所述面板、中间层和背板之间相互平行，面板与中间层以及中间层与背板的间距为5-10mm。
进一步改进，所述中间层上设置有防爆膜。防弹玻璃具有优良的防弹性能，面板采用浮华玻璃，中间层采用浮华玻璃并贴有PVB防爆膜，背板基材采用PC玻璃，基材与基材之间用新型双组份聚氨酯胶填充。子弹穿透面板、中间层和胶水填充层时，玻璃的破碎与胶水的摩擦会逐被抵消和吸收子弹的动能，到达背板材料时，利用PC高分子材料的韧性，通过自身的形变再次实现对子弹动能的消耗，而且区别于其它有无机玻璃，不会在防弹玻璃背面产生飞溅。采用三面基材，基材间隔的四周先用不锈钢条连接密封，不锈钢条表面再用橡胶条密封，形成三基材两腔室的结构，封边完成后向两腔室中灌注满双组份聚氨酯胶(FULERI胶)，该胶密度接近于纯水，固化后防弹玻璃的整体质量相对于多层叠合防弹玻璃有明显的降低。
进一步改进，所述密封条包括不锈钢条和橡胶条，且不锈钢条位于橡胶密封条的内侧。不锈钢条厚1-2mm，宽度与基板间隔一致，不锈钢条与基板之间用玻璃结构胶粘接，再用密封条覆盖不锈钢，形成三层基板两个腔室结构，并留有灌胶孔。
上述防弹玻璃的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、挑选表面无划痕的浮法玻璃、PC玻璃、聚乙烯醇缩丁醛或者聚氨酯的中一种或者两种或者三种片材加工成规定尺寸的基板，清洗并烘干；
步骤二、在温度保持20-25℃，湿度保持40-60％的无尘室中，使用工装，按照面板--中间层--背板顺序放置基板，基板之间相互平行，间距5-10mm；然后先用不锈钢条将相邻基板连接固定，不锈钢条厚1-2mm，宽与基板间隔一致，不锈钢条与基板之间用玻璃结构胶粘接，再用密封条覆盖不锈钢，形成三层基板两个腔室结构，并留有灌胶孔；
步骤三、将上述制作的防弹玻璃板结构竖直放置，灌胶孔位于上端，然后从预留的灌胶孔向内基板间的腔室内灌注FULER I胶，两个腔室注满胶后，将灌胶孔密封；
步骤四、注胶后，常温常压下固化10-15min即可成形，从工装中取出即可得防弹玻璃板。
本发明制备防弹玻璃采用的FULER I型胶在常温常压下即可固化成形，因此在制备过程中不需要经过升温、加压等工序，工业能耗低，生产成本低。从玻璃基材制备到防弹玻璃板成形整个生产周期约为30min，操作流程简便，效率高，适应规模化流水线生产，生产效率高。
进一步改进，所述工装包括水平设置有导轨和设置在导轨上的多个夹具，所述夹具包括U型卡槽支撑柱和滑块，支撑柱的下端与滑块固连，上端与U型卡槽固连，滑块卡设在导轨上，U型卡槽的侧壁上开设有螺纹孔，螺纹孔中设置有螺栓。把三层基板放置在U型卡槽中，并在基板之间设置不锈钢条，通过旋钮螺栓，使螺栓的一端与基板相抵持，加紧基板，然后采用结构胶将不锈钢条与基板粘接在一起，再用密封条覆盖不锈钢，所述夹具可以沿导轨滑动，操作方便，结构简单。
进一步改进，所述灌胶时采用专用的灌胶设备，该设备包括支架和设置在支架上的胶桶、机械臂和控制器，所述胶桶上设置有吸胶装置，吸胶装置上设置有胶管，胶管的一端插入胶桶中，另一端与设置在机械臂上的胶枪连通，吸胶装置、机械臂与控制器之间电连接。灌胶时，将胶枪插入灌胶孔中，然后通过控制器控制吸胶装置进行工作，将胶桶中的FULER I型胶吸入胶管并通过胶枪注入基板间的腔室内。当中基板间的腔室注满后，通过控制器停止吸胶装置。同时可以通过控制器调节机械臂的摆动，使将胶枪能方便的插入灌胶孔中。另外，胶桶的盖子上设置有搅拌器，通过搅拌器将胶桶中的FULER I型胶搅拌均匀，使注入基板间的FULER I型胶，保证防弹玻璃具有良好的均匀性。
进一步改进，所述玻璃结构胶Bostik 7008专用玻璃结构胶。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、防弹玻璃具有优良的防弹性能：面板基材采用优质浮华玻璃，中间层采用浮华玻璃并贴有PVB防爆膜，背板基材采用PC玻璃，基材与基材之间用新型FULER I型胶填充。子弹穿透面板、中间层和胶水填充层时，玻璃的破碎与胶水的摩擦会逐被抵消和吸收子弹的动能，到达背板材料时，利用PC高分子材料的韧性，通过自身的形变再次实现对子弹动能的消耗，而且区别于其它有无机玻璃，不会在防弹玻璃背面产生飞溅。
2、轻量化：采用三面基材玻璃，基材与基材有一定间隔，这些间隔的四周先用不锈钢条连接密封，不锈钢条表面再用橡胶条密封，形成三基材两腔室的结构。封边完成后向两腔室中灌注满FULER I胶，该胶密度接近于纯水，固化后防弹玻璃的整体质量相对于多层叠合防弹玻璃有明显的降低。
3、良好的光学性能：本发明中采用的浮华玻璃与PC玻璃均符合国家标准，具有良好的光学性能，使用的FULER I胶是无色的流体胶，固化后形成的固体光学性能接近有机玻璃，具有高透光性，折射率与玻璃基材相近，成像质量较高。
4、能耗低、成本低：本发明制备防弹玻璃采用的FULER I型胶在常温常压下即可固化成形，不需要经过升温、加压等工序，工业能耗低，生产成本低。
5、生产效率高：FULER I胶常温常压下100g固化时间约为10-15min，本发明提供的制备防弹玻璃板工艺，从玻璃基材制备到防弹玻璃板成形整个生产周期约为30min，操作流程简便，效率高，适应规模化流水线生产。
附图说明
图1为本发明所述防弹玻璃的机构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为工装的结构示意图。
图4为夹具的结构示意图。
图5为灌胶设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-5所示，一种防弹玻璃，包括面板1、中间层2和背板3三层基板，相邻基板之间的边缘处设置有一圈密封条，述密封条包括不锈钢条6和橡胶条5，且不锈钢条位于橡胶密封条的内侧，相邻基板通过双组份聚氨酯胶层4粘结在一起；
A组分：低聚多元醇、异氰酸酯、丙二醇和活性稀释剂；
B组分：三羟基甲基丙烷、聚四亚甲基醚二醇；
A组分与B组分按照质量份数100：58的比例混合。
在本实施例中，所述低聚多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇的混合物，活性稀释剂为丙烯酸。所述A组分中聚多元醇与丙二醇质量份数比例为1：2，异氰酸酯指数为1.02，其它为活性稀释剂，调节异氰酸酯基(NCO)质量份数为A组分的24％；B组分中，聚四亚甲基醚二醇含量为B组分的6％。该双组份聚氨酯胶常温下100g凝胶时间12min，凝胶时间短，提高制作防弹玻璃的制作效率。固化后呈无色透明，透光性极高，邵氏硬度为92，极限拉伸率为117％，胶水的密度为1.05g/ml，抗拉强度21Mpa，粘度为400cp，固化后的双组份聚氨酯性能良好，提高了防弹玻璃的强度、透光性。
在本实施例中，所述面板1、中间层2为普通浮法玻璃，PC作为面板材料和夹层材料时，材料形变受到限制，对防弹性能贡献低，不利于提高防弹性能；PC作为背板3材料时，能够利用高分子材料的韧性，通过自身的形变实现对子弹的动能消耗，而且区别于无机玻璃，不会在防弹玻璃背面产生飞溅物，提高防弹玻璃性能。所选浮法玻璃符合GB 11614的要求，PC玻璃符合相应技术要求。
本申请中所述防弹玻璃，当子弹穿透面板、中间层和胶水填充层时，玻璃的破碎与胶水的摩擦会逐被抵消和吸收子弹的动能，到达背板材料时，利用PC高分子材料的韧性，通过自身的形变再次实现对子弹动能的消耗，而且区别于其它有无机玻璃，不会在防弹玻璃背面产生飞溅。本发明中采用的浮法玻璃与PC玻璃均符合国家标准，具有良好的光学性能，使用的FULER I胶是无色的流体胶，固化后形成的固体光学性能接近有机玻璃，具有高透光性，折射率与玻璃基材相近，成像质量较高。
在本实施例中，所述面板、中间层为普通浮法玻璃，背材为PC玻璃。在本实施例中，所述面板、中间层和背板之间相互平行，面板与中间层以及中间层与背板的间距为8mm。
在本实施例中，所述中间层上设置有防爆膜。防弹玻璃具有优良的防弹性能，面板采用浮华玻璃，中间层采用浮华玻璃并贴有PVB防爆膜，背板基材采用PC玻璃，基材与基材之间用新型FULER I型胶填充。子弹穿透面板、中间层和胶水填充层时，玻璃的破碎与胶水的摩擦会逐被抵消和吸收子弹的动能，到达背板材料时，利用PC高分子材料的韧性，通过自身的形变再次实现对子弹动能的消耗，而且区别于其它有无机玻璃，不会在防弹玻璃背面产生飞溅。采用三面基材，基材间隔的四周先用不锈钢条连接密封，不锈钢条表面再用橡胶条密封，形成三基材两腔室的结构，封边完成后向两腔室中灌注满FULER I胶，该胶密度接近于纯水，固化后防弹玻璃的整体质量相对于多层叠合防弹玻璃有明显的降低。
在其他实施例中，所述面板、中间层和背板为浮法玻璃、PC玻璃、聚乙烯醇缩丁醛或者聚氨酯中的一种或者两种或者三种的组合。
上述防弹玻璃的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、挑选表面无划痕的浮法玻璃、PC玻璃、聚乙烯醇缩丁醛或者聚氨酯的中一种或者两种或者三种片材加工成规定尺寸的基板，清洗并烘干；
步骤二、在温度保持20℃，湿度保持40％的无尘室中，使用工装，按照面板--中间层--背板顺序放置基板，基板之间相互平行，间距8mm；然后先用不锈钢条将相邻基板连接固定，不锈钢条厚2mm，宽与基板间隔一致，不锈钢条与基板之间玻璃结构胶粘接，再用密封条覆盖不锈钢，形成三层基板两个腔室结构，并留有灌胶孔7；
步骤三、将上述制作的防弹玻璃板结构竖直放置，灌胶孔7位于上端，然后从预留的灌胶孔向内基板间的腔室内灌注FULER I胶，两个腔室注满胶后，将灌胶孔密封；
步骤四、注胶后，常温常压下固化15min即可成形，从工装中取出即可得防弹玻璃板。
本发明制备防弹玻璃采用的FULER I型胶在常温常压下即可固化成形，因此在制备过程中不需要经过升温、加压等工序，工业能耗低，生产成本低。从玻璃基材制备到防弹玻璃板成形整个生产周期约为30min，操作流程简便，效率高，适应规模化流水线生产，生产效率高。
在本实施例中，所述工装包括水平设置有导轨8和设置在导轨上的多个夹具9，所述夹具包括U型卡槽91、支撑柱92和滑块93，支撑柱92的下端与滑块93固连，上端与U型卡槽件91固连，滑块93卡设在导轨8上，U型卡槽的侧壁上开设有螺纹孔，螺纹孔中设置有螺栓94。把三层基板放置在U型卡槽中，并在基板之间设置不锈钢条，通过旋钮螺栓，使螺栓的一端与基板相抵持，加紧基板，然后采用结构胶将不锈钢条与基板粘接在一起，再用密封条覆盖不锈钢，所述夹具可以沿导轨滑动，操作方便，结构简单。
在本实施例中，所述灌胶时采用专用的灌胶设备，该设备包括支架11和设置在支架11上的胶12桶、机械臂13和控制器10，所述胶桶12上设置有吸胶装置16，吸胶装置16上设置有胶管15，胶管15的一端插入胶桶12中，另一端与设置在机械臂13上的胶枪14连通，吸胶装置16、机械臂13与控制器10之间电连接。灌胶时，将胶枪插入灌胶孔中，然后通过控制器控制吸胶装置进行工作，将胶桶中的FULER I型胶吸入胶管并通过胶枪注入基板间的腔室内。当中基板间的腔室注满后，通过控制器停止吸胶装置。同时可以通过控制器调节机械臂的摆动，使将胶枪能方便的插入灌胶孔中。另外，胶桶的盖子上设置有搅拌器，通过搅拌器将胶桶中的FULER I型胶搅拌均匀，使注入基板间的FULER I型胶，保证防弹玻璃具有良好的均匀性。
在本实施例中，所述玻璃结构胶Bostik 7008专用玻璃结构胶。
本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.一种防弹玻璃，其特征在于，包括面板、中间层和背板三层基板，相邻基板之间的边缘处设置有一圈密封条，相邻基板通过双组份聚氨酯胶粘结在一起；
所述双组份聚氨酯胶包括：
A组分：低聚多元醇、异氰酸酯、丙二醇和活性稀释剂；
B组分：三羟基甲基丙烷、聚四亚甲基醚二醇；
A组分与B组分按照质量份数100:58的比例混合；
所述面板、中间层和背板为浮法玻璃、PC玻璃、聚乙烯醇缩丁醛或者聚氨酯中的一种或者两种或者三种的组合。
2.根据权利要求1所述的防弹玻璃，其特征在于，所述面板、中间层为普通浮法玻璃，背材为PC玻璃。
3.根据权利要求1或2所述的防弹玻璃，其特征在于，所述低聚多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇中的一种或者组合，活性稀释剂为丙烯酸。
4.根据权利要求3所述的防弹玻璃，其特征在于，所述双组份聚氨酯胶的A组分中聚多元醇与丙二醇质量份数比例为1：2，异氰酸酯指数为1.01-1.05，其它为活性稀释剂，调节异氰酸酯基(NCO)质量份数为A组分的24％；B组分中，聚四亚甲基醚二醇含量为B组分的5-8％。
5.根据权利要求1所述的防弹玻璃，其特征在于，所述面板、中间层和背板之间相互平行，面板与中间层以及中间层与背板的间距为5-10mm。
6.根据权利要求1所述的防弹玻璃，其特征在于，所述中间层上设置有防爆膜。
7.根据权利要求1所述的防弹玻璃，其特征在于，所述密封条包括不锈钢条和橡胶条，且不锈钢条位于橡胶密封条的内侧，不锈钢条厚1-2mm，宽度与基板间隔一致，不锈钢条与基板之间用玻璃结构胶粘接，再用密封条覆盖不锈钢，形成三层基板两个腔室结构，并留有灌胶孔。
8.权利要求1-7所述防弹玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、挑选表面无划痕的浮法玻璃、PC玻璃、聚乙烯醇缩丁醛或者聚氨酯的中一种或者两种或者三种片材加工成规定尺寸的基板，清洗并烘干；
步骤二、在温度保持20-25℃，湿度保持40-60％的无尘室中，使用工装，按照面板--中间层--背板顺序放置基板，基板之间相互平行，间距5-10mm；然后先用不锈钢条将相邻基板连接固定，不锈钢条厚1-2mm，宽与基板间隔一致，不锈钢条与基板之间用玻璃结构胶粘接，再用密封条覆盖不锈钢，形成三层基板两个腔室结构，并留有灌胶孔；
步骤三、将上述制作的防弹玻璃板结构竖直放置，灌胶孔位于上端，然后从预留的灌胶孔向内基板间的腔室内灌注FULER I胶，两个腔室注满胶后，将灌胶孔密封；
步骤四、注胶后，常温常压下固化10-15min即可成形，从工装中取出即可得防弹玻璃板。
9.根据权利要求8所述的防弹玻璃的制备方法，其特征在于，所述工装包括水平设置有导轨和设置在导轨上的多个夹具，所述夹具包括U型卡槽支撑柱和滑块，支撑柱的下端与滑块固连，上端与U型卡槽固连，滑块卡设在导轨上，U型卡槽的侧壁上开设有螺纹孔，螺纹孔中设置有螺栓。
10.根据权利要求8或9所述的防弹玻璃的制备方法，其特征在于，所述灌胶时采用专用的灌胶设备，该设备包括支架和设置在支架上的胶桶、机械臂和控制器，所述胶桶上设置有吸胶装置，吸胶装置上设置有胶管，胶管的一端插入胶桶中，另一端与设置在机械臂上的胶枪连通，吸胶装置、机械臂与控制器之间电连接。
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