時速 120 キロメートルを超える速度で移動する硬いパデルのボールがガラスに真っ直ぐ衝突します。インパクトの瞬間からすべてが静止するまでの時間は 0.1 秒もかかりません。
しかし、その 0.1 秒の間に、非常に複雑な物理プロセスが展開されます。このプロセスを理解すると、接触時に一部のガラスが粉砕する一方、適切に指定された PVB 合わせガラスがボールを静かに跳ね返す理由が理解できるでしょう。
時間を 100 倍遅くして、パデル ボールのインパクトのリアルタイム シーケンスをフレームごとに再生してみましょう。-
ミリ秒 0: 接触
ボールの端がガラスの外面に接触します。
この瞬間、すべての衝撃力は手のひらより小さな円形の領域に集中します。通常のガラスにとって、これは悪いニュースです。ガラスは脆い材料です - 優れた圧縮強度を持っていますが、局所的な衝撃に耐えられるかどうかは、厚さと内部応力の分布によって決まります。
現時点では、通常の強化ガラスの 5 mm 片は、およそ 90 ～ 120 MPa の範囲の局所的な圧力に耐えることができます。ボールが十分に速ければ、その閾値は即座に突破されます。
ミリ秒 5: ガラスが変形し始める
多くの人はガラスが完全に硬いと思っています。そうではない。
顕微鏡レベルでは、ガラスの表面はおそらく 0.1 mm 未満だけ内側に - 曲がり始めますが、これは肉眼では見えません。しかし、その小さなたわみがすでにガラスを通って伝播する応力波を引き起こしています。
適切に指定されたパデルコート PVB 合わせガラス (たとえば、6mm + 1.52mm PVB + 6mm) には、次のような利点があります。
1. 1 枚のガラスがすべてを受け止めるのではなく、2 枚のガラスが衝撃力を共有します。
2. 中央の PVB 中間層は弾性層として機能し、エネルギーの一部を吸収し始めます。
3.応力波はPVB層を通過する際に部分的にブロックされ、分散されます。
ミリ秒 15: ピークストレス
この瞬間が全てを決めるのです。
衝撃力は最大値に達します。時速 120 km で移動するパデル ボールの場合、最大衝撃力はおよそ 3,000 ～ 5,000 ニュートン - で、手のひらサイズの領域を 300 ～ 500 kg の重りで突然押し下げることに相当します。
通常の強化ガラスではどうなるでしょうか。
応力が閾値を超えるとすぐに、ガラス板全体が衝撃点から外側に向かって秒速約 1,500 メートルで爆発します。 「亀裂」-「爆発的な断片化」ではありません。何千もの小さな破片があらゆる方向に飛び散ります。ガラスの存続期間は 15 ミリ秒で終了します。
薄膜 PVB 合わせガラス（0.38 mm または 0.76 mm）はどうなりますか:{0}
ガラス層にも亀裂が入ります。しかし、PVB中間層のおかげで破片は飛びません。しかし、問題は中間層が薄すぎることです。衝撃エネルギーによってガラスが粉砕された後、残った運動エネルギーが PVB フィルムに作用します。フィルムの耐引裂性が不十分であると、衝撃点に穴が開いてしまいます。ボールは通りますが、ガラスには穴が残ります。
試合はまだ中断されています。これは、適切な厚さの PVB 合わせガラス (1.52 mm 以上) で発生します。
これは全く違う絵です。
最初のガラス板に亀裂が入りました - これは避けられません。このような衝撃から無傷で現れるガラスはありません。しかし、すべての断片は 1.52 mm PVB 中間層にしっかりと結合したままです。一片も飛び散りません。
ここが重要なポイントです。中間層は破れないということです。
1.52mm PVB 中間層の合計引裂抵抗は、0.38mm 中間層の 4 倍です。ピーク衝撃力は、ガラスを割るには十分ですが、この厚い中間層に穴を開けるのに十分な残留エネルギーを持っていません。ボールはガラス表面に円形の放射状の亀裂パターンを形成し -、その後停止します。
ミリ秒 25: エネルギーのリバウンド
限界まで圧縮すると、ボールは反発し始めます。
これは非常に重要な点です。ガラスは割れていますが、それでもボールは跳ね返されます。なぜ？
PVB 中間層は断片を所定の位置に保持するだけでなく、全体的な構造の弾性も維持するためです。ガラス層に亀裂が入ったとしても、連続した中間層は衝撃エネルギーを反対方向に放出する能力をまだ持っています。圧縮中に蓄えられたエネルギーが解放され、ボールはガラスに留まったりガラスを通過したりするのではなく、コートに跳ね返ります -。
ミリ秒 100 以降: 平静が戻ります
インパクトからボールのバウンドまで、ほんの数分の1秒しか経過しません。
しかし、適切に指定された PVB パデル コート ガラスは、数秒、数分、さらには数か月後に、非常に特殊な状態を示します。
1.ガラス表面にクモの巣のような放射状のクラック模様がはっきりと現れる
2.PVB 中間層に付着したすべての破片 - どれも落ちていない
3. ガラスはフレーム内にそのまま残り、穴や崩壊はありません。
次のボールが同じ場所に当たった場合でも、このガラスが引き続き保護します - 中間層はまだ機能しています
PVB パデルコートガラスにとって厚さが重要な要素である理由
多くの人が尋ねます: PVB 中間層の厚さが 0.76 mm から 1.52 mm に増加したとしても - 厚さが 2 倍になっただけ - なのに、なぜ耐衝撃性が 2 倍以上も大幅に増加するのでしょうか?
答えは、引裂抵抗は中間層の厚さに応じて超線形に変化するということです。{0}
簡単に言うと:
0.38mm PVB: 粘着フィルム - のように、鋭くエネルギー的な衝撃で穴が開きます。
0.76mm PVB: 厚い風船膜のように - を引き裂くにはかなり大きな力が必要です
1.52mm PVB: 柔軟なプラスチックシートのようなもの - 手で引き裂くのはほとんど不可能
高速パデル衝撃では、ガラス層が粉砕した後、残りの衝撃エネルギーは PVB 中間層の耐引裂性のみで対処できます。中間層の厚さが 1 mm 増えるごとに、安全マージンが倍増します。
スローモーション リプレイから現実世界のアプリケーションまで-
この 0.1 秒間に起こるすべてを理解すると、真の安全が実際に何を意味するのかがわかります。
1.安全性は「絶対に割れないガラス」ではありません - ガラスは割れます。それは材料の物理的な限界です。
2.安全性は「壊れた後も安全」です-破片が飛び散ることはなく、ボールが貫通することもなく、プレーヤーに怪我をさせることもありません。
3.安全性は「1 回の衝撃後の予備容量」です - ガラスは 1 回の衝撃で完全に破損することはありません。
正しく指定された PVB パデル コート ガラスは、「決して壊れない」ため、価値がありません。これが価値があるのは、衝撃を受けるたびに、自らの亀裂を利用してコート上のすべての人を守るためです。
これは、パデルのボールがガラスに衝突した瞬間に実際に起こることです。
