История технологии производства многослойного стекла Триплекс.

“Триплекс на сегодняшний день окружает нас повсюду: это и лобовые стекла наших автомобилей, витрины супермаркетов, экраны наших телефонов. Что же такое триплекс? В современном языке под словом триплекс (с латинского тройной) подразумевается целый ряд изделий. Триплексом называют многослойное, ламинированное, безопасное, бронированное, пуленепробиваемое, огнеупорное, тепло сберегающее, ударостойкое, антивандальное стекло. Объединяет все эти понятия одна технология - это два или более стекла, скрепленные между собой полимером. Именно по этому в современном стандарте (ГОСТ) закреплен термин многослойное стекло.
Важно отметить, что предшествовало изобретению многослойного стекла идея об улучшении свойств обычного стекла, известного с древности.
Первые опыты по упрочнению листового стекла были начаты немецким оптиком Отто Шоттом в 1891 г. В ходе развития его технологии удалось получить закаленное стекло, оно хоть обладает повышенной прочностью, однако лишь частично решало главную проблему стеклянных изделий, а именно их хрупкость при разбитии и острые края осколков.
Первыми о предании стеклу безопасных качеств в 1902 году задумалась французская корпорация Le Carbone получившая патент на покрытия стеклянных предметов целлулоидом . Увы, первые опыты показали сомнительные результаты. Хотя целлулоид и обладал отличной гибкостью, прозрачностью и износостойкостью, тем не менее, был чрезвычайно горюч и даже взрывоопасен. Тем не менее, идея соединения стекла и полимера повисла в воздухе.
В 1903 году случай помог создать первый в своем роде триплекс. Французский химик Эдуард Бенедиктус в ходе проведения экспериментов нечаянно уронил колбу, которая упав, не разбилась вдребезги, а всего лишь растрескалась, сохранив изначальную форму. Этот эпизод заставил Эдуарда задуматься. В этом сосуде ранее хранился эфирно-спиртовой раствор нитрата целлюлозы, который испарившись, оставил на стенках колбы тончайший, прозрачный слой нитрата целлюлозы - коллодия. Проведя несколько экспериментов с покрытием стекла коллодием, он нашел вариант, идеально подходивший для стекол. Суть его была в следующем: слой коллодия помещался между двумя обычными стеклами. После нагревания такого «сэндвича», происходило плавление внутреннего слоя коллодия, и стекла склеивались между собой. Производства многослойного стекла, таким методом было медленным и кропотливым, что делало его очень дорогим. Технология была предложена производителям автомобилей для придания лобовым стеклам ударопрочных безопасных качеств, но первоначально, она не получила широкого распространения. Первое массовое изготовление многослойных стекла началось лишь в Первую мировую войну, из него начали производить окуляры противогазов и защитных очков.
 

Однако, после боевого крещение технологией Бенедиктуса, по созданию триплекса, заинтересовался Генги Форд в 1919 год, внедривший ее в производство своих автомобилей.



  В то же время, в 1905 году, Джон Вуд Кру, Англия, запатентовал многослойное стекло для использования в качестве ветровых стекол в автомобилях. Слои стекла были соединены друг с другом с помощью канадского бальзама - смолы, получаемой из пихты бальзамической или канадской. Смола заливалась между стеклами и полимеризировалась под прямым солнечным светом. Технология Вуда также не нашла широкого применения среди производителей, так как стекла полученные таким методом не обладали нужной степенью прозрачности, а крайне низкая скорость и ювелирность производства фактически не допускали промышленного применения. Тем не менее, технология Вуда, все еще существует в современном виде. Роль канадского бальзама сейчас выполняют жидкие полимерные композиты полностью полимеризующиеся под ультрафиолетом. К сожалению, главные минусы технологии так и решены с начала 20 века.

Но прогресс не стоит на месте и в 1927 году канадские химики Говард Матесон и Фредерик Скирроу изобрели пластичную пленку из поливинилбутираля (PVB). К 1936 году несколько американских компаний обнаружили, что PVB пленки пригодны для создания "безопасного стекла", состоящего из слоя PVB между двумя слоями стекла. Полученные изделия отлично пропускали свет и обладали всеми качествами триплекса, однако в отличие от предыдущих аналогов производились значительно быстрее за счет использование готовой пленки PVB ровным слоем покрывающей стекло, что позволяло создавать крупногабаритные изделия.



  На сегодняшний день технология «PVB» триплекса, является самой старой из используемых в промышленности. С момента своего появления в 1938 году мировой рынок пленкой PVB контролируют несколько крупных химических концернов. В результате, изобретательские усилия, были направлены на улучшения качества и оптимизацию способов изготовления самого многослойного стекла. Основной модификаций стало применение промышленных автоклавов. Что позволило отказаться от прессов и роликов и создавать триплекс в защищенной атмосфере при высоком вакууме. Пленки PVB продающийся сегодня, по существу, идентична PVB распространенной еще 50 лет назад.

Не смотря на успешность технологии PVB, безопасное стекло триплекс долгое время оставалось внутри автомобильной индустрии, и в первую очередь это связано с высокой стоимостью оборудования для производства триплекса, а именно Автоклава, а так же необходимостью герметизации краев многослойного стекла из-за гигроскопичности PVB пленки.
С развитием космических технологий, изучением свойств вакуума и полимеров в 1990е годы появилась еще одна технология производства триплекса, базирующаяся на применении пленки на основе этиленвинилацетата (EVA). Важно отметить, что принципиальной технологической особенности в его создании практически нет. Триплекс с этиленвинилацетатом состоит из слоя пленки на основе EVA между двумя или более слоями стекла, в ходе нагревания, происходит плавление внутреннего слоя, и стекла склеиваются между собой. Важно, что это происходит в защищенной атмосфере при низком вакууме, что позволяет создание многослойного стекла без автоклавным методом, это значительно понижает стоимость процесса его создания без потери качества изделий. Уменьшения вакуумного давления дало возможность размещения вставок, из различных материалов, во внутрь многослойного стекла. Также несомненным плюсом технологии является кране низкая гидроскопичность у пленки на основе EVA, что позволяет создавать многослойное стекло без герметизации краев, не боясь его дальнейшего расслоения, что существенно ускоряет процесс.
Сегодня существуют и другие материалы выступающих в виде промежуточного слоя при создании многослойных стекол. Пленка из термопластичного полиуретана (TPU) – используется при автоклавном методе производства, главными недостатками данной технологии являются самая высокая цена как материала так и на оборудование, что во многом тормозит промышленное внедрение данной технологии.
Стоит отметить смежные технологии, используемые для придания многослойному стеклу новых качеств, используются они совместно с пленкой на основе EVA. Металлизированный и электропроводящий полиэтилентерефталат (PET) – используемый в качестве электропроводящей подложки, также вариации полиэтилентерефталата (PET) используются для создания разнообразных цветов и оттенков декоративного триплекса. Появление термореактивных EVA -сополимер этилена и винилацетата полностью сравнявняло качество автоклавного и безавтоклавного многослойного стекла.