Когда автомобильные компании запускают рекламу по телевидению, рекламируя новые функции безопасности своего автомобиля, они редко упоминают лобовое стекло автомобиля или окружающие окна, но стекло, окружающее вас в этих автомобилях, было разработано и изготовлено с учетом вашей безопасности. Хотя автомобильное стекло выглядит так же, как и любой другой тип стекла, но работает совершенно по-другому.
В большинстве домов окна в каждой комнате сделаны из стандартного стекла, которое разбивается на большие осколки. За исключением раздвижной стеклянной двери или входной двери, эти домашние окна не испытывают такой же нагрузки, как автомобильные окна. С другой стороны, автомобиль за свою жизнь столкнется со многими выбоинами, камнями и изгибами крыльев. Из-за этого автомобильное стекло изготавливается из двух разных типов безопасного стекла для защиты как конструкции автомобиля, так и пассажиров внутри. Первый тип стекла называется многослойное стекло. , который для лобового стекла. Второй тип стекла известен как закаленное стекло. , который используется для боковых и задних окон автомобиля.
Позже мы узнаем, как производители стекла вставляют тонкий слой пленки между двумя слоями стекла и сплавляют их вместе под действием тепла и давления, чтобы получить ламинированное стекло. Мы также рассмотрим, как закаленное стекло приобретает свою прочность в процессе нагрева и быстрого охлаждения. Без этих различных способов изготовления и усиления автомобильное стекло было бы не более чем простым барьером между нами и внешними элементами.
У ламинированного и закаленного стекла разные функции, но вместе они удерживают вас внутри автомобиля в случае аварии, защищают вас от разлетающихся острых стекол, сохраняют жесткость крыши при опрокидывании и позволяют боковой подушке безопасности защитить вас при срабатывании. Давайте перейдем к следующей странице и узнаем, когда эти типы стекла были впервые использованы и почему.
Содержание
В начале 20 века в безлошадных повозках начали использовать стекло для защиты водителей от сильного ветра. Однако стандартная форма стекла, использовавшаяся в то время, не защищала пассажиров от летящих обломков. Это также представляло опасность для пассажиров, если какой-либо предмет ударялся о стекло или если автомобиль попадал в аварию.
В 1903 году французский химик Эдуард Бенедиктус наткнулся на секрет небьющегося стекла, когда уронил стеклянную колбу, наполненную высушенной пленкой коллодия. Он обнаружил, что стекло, покрытое пленкой, треснуло, но сохранило первоначальную форму. Однако это многослойное стекло не применялось в автомобилях до 1920-х годов [источник:Time].
Автопроизводители использовали многослойное стекло в своих ветровых стеклах, чтобы оптимизировать безопасность пассажиров во время аварий и защитить пассажиров от снарядов в обычных условиях вождения. Однако при всех своих преимуществах первые типы многослойного стекла обладали ограниченной устойчивостью к проколам. Современное многослойное стекло состоит из тонкого слоя поливинилбутираля. (PVB), вставленный между двумя слоями твердого стекла.
Помимо многослойного стекла, в конце 1930-х годов автопроизводители начали использовать закаленное стекло. Этот тип стекла используется в боковых и задних окнах автомобиля и приобретает свою прочность в процессе нагрева и быстрого охлаждения, который укрепляет внешнюю поверхность стекла, а также его сердцевину.
К 1960-м годам американская общественность стала все больше осознавать, что автомобили должны быть разработаны не только для внешнего вида. Это осознание частично произошло благодаря работе борца за права потребителей Ральфа Нейдера по выявлению опасностей, связанных с определенными транспортными средствами, и необходимости государственных стандартов безопасности. В ответ правительство США в 1970 году сформировало Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) [источник:Боуэн].
С тех пор NHTSA внедрила правила, касающиеся всех областей безопасности транспортных средств, включая автомобильное стекло. Некоторые из Федеральных стандартов безопасности транспортных средств (FMVSS) для автомобильных стекол включают:
Теперь, когда мы знаем, как появилось автомобильное стекло, давайте узнаем, как оно делается.
Советы по покупке и замене автомобильного стекла[источник:Новости ABC]
Многослойное стекло изготавливается путем помещения слоя поливинилбутираля (ПВБ) между двумя кусками стекла. Стекло и ПВБ герметизируются серией прижимных роликов, а затем нагреваются. Эта комбинация давления и тепла химически и механически связывает ПВБ со стеклом. Механическая связь возникает за счет клейкости ПВБ, а химическая связь создается за счет водородного связывания ПВБ со стеклом.
Этот вставленный слой PVB позволяет стеклу поглощать энергию во время удара и придает стеклу устойчивость к проникновению летящих снарядов. Он также отражает до 95 процентов ультрафиолетовых (УФ) лучей солнца [источник:Reuters]. Многослойное стекло можно разбить и проколоть, но оно останется неповрежденным благодаря химической связи с ПВБ.
Прочность многослойного автомобильного стекла позволяет ему выполнять две очень важные функции в автомобилях. Во-первых, это позволяет правильно раскрыть подушку безопасности со стороны пассажира. Боковые подушки безопасности водителя имеют тенденцию лететь прямо к водителю от рулевого колеса, но когда подушка безопасности пассажира развернута, она отскакивает от лобового стекла в сторону пассажира. Подушка безопасности раскрывается с невероятной скоростью — 1/30 секунды — и может выдержать усилие в 2000 фунтов (907 кг). Ветровое стекло должно поглощать как скорость, так и силу воздушной подушки, чтобы защитить пассажира в случае аварии. Благодаря своей прочности многослойное стекло может удерживать пассажиров внутри автомобиля во время аварии. В прошлом пассажиры могли быть выброшены через лобовое стекло, потому что стекло было недостаточно прочным, но современные ветровые стекла обеспечивают большую безопасность.
В дополнение к поглощению силы раскрытых подушек безопасности и удержанию пассажиров внутри автомобиля, ламинированные ветровые стекла также обеспечивают прочность крыши автомобиля. Ветровые стекла не дают крыше прогибаться и полностью падать на пассажиров во время опрокидывания. Без жесткости и прочности ветровых стекол из многослойного стекла многие крыши представляли бы больший риск для пассажиров при определенных видах аварий.
Если вам случится найти небольшой скол на лобовом стекле, не волнуйтесь. Вам не нужно выходить и заменять все лобовое стекло, чтобы сохранить его прочность. Некоторые небольшие сколы можно быстро и легко устранить с помощью комплекта для ремонта сколов ветрового стекла. В большинстве автомобильных магазинов эти комплекты продаются по цене около 10 долларов и позволяют впрыскивать смолу в проблемное место и удалять лишний воздух из проблемной зоны. После того, как вы отремонтируете стекло, вы едва заметите заплатку.
Давайте перейдем к следующей странице, чтобы узнать, как изготавливается закаленное стекло и как оно защищает.
Закаленное стекло так же важно для безопасности автомобиля, как и многослойное стекло, но оно сильно отличается как по форме, так и по функциям. Этот тип стекла используется для окружающих окон автомобиля (также называемых боковыми окнами). ) и заднее стекло (или с подсветкой ). Закаленное стекло создается путем нагревания, а затем быстрого охлаждения стекла до комнатной температуры путем пропускания его через систему воздуходувок.
Поверхность стекла остывает намного быстрее, чем центр стекла, и сжимается, вызывая напряжения сжатия. , в то время как центр стекла расширяется из-за его температуры, создавая напряжения растяжения . Что это значит? Представьте себе кусок стекла, который можно тянуть или растягивать до определенной длины (напряжение растяжения), при этом его одновременно толкают вниз и сжимают (напряжение сжатия). Как тянущие, так и толкающие напряжения, возникающие в процессе нагрева и охлаждения, придают закаленному стеклу прочность на растяжение и сжатие. Различия между этими двумя факторами делают стекло в 5-10 раз прочнее, чем оно было изначально.
Края типичного куска закаленного стекла очень слабые. Частично это вызвано быстрым выделением тепла во время фазы охлаждения процесса отпуска. Чтобы компенсировать эту слабую область, края стекла стачиваются. Когда закаленное стекло разбивается, оно рассыпается на мелкие тусклые осколки. Различия между сжимающими и растягивающими напряжениями позволяют стеклу разбиваться таким образом. Вытягивание и толкание стекла производят значительное количество энергии в процессе закалки. Когда стекло разбивается, эта энергия высвобождается и заставляет стекло разбиваться на мелкие осколки [источник:AIS Glass Solutions].
Благодаря своей прочности закаленное стекло выдерживает ежедневное вождение автомобиля. Без него наши автомобили заполнялись бы стеклами каждый раз, когда мы попадали в выбоину, попадали в изгиб крыла или закрывали дверь.
Из-за его прочности и надежных показателей безопасности некоторые производители автомобилей рассматривают возможность использования многослойного стекла во всех частях своих автомобилей. Он уже используется в некоторых более крупных транспортных средствах:General Motors установила его в задние окна своих пассажирских фургонов, чтобы пассажиры оставались внутри автомобиля во время крупных аварий. Некоторые производители, такие как BMW, уже поместили многослойное стекло в боковые панели некоторых своих моделей в качестве дополнительной защиты от кражи. В дополнение к повышению безопасности многослойное стекло также действует как хороший звукоизолятор из-за PVB внутри него [источник:Allen].
Тем не менее, есть одна проблема с использованием многослойного стекла по всему автомобилю:в экстренной ситуации пассажир, которому нужно быстро покинуть автомобиль, не может разбить многослойное стекло без посторонней помощи. Из-за своей прочности многослойное стекло может разбиться в 10 раз дольше, чем закаленное стекло, что может затруднить эвакуацию ослабленного и травмированного пассажира [источник:Аллен]. Эта дилемма не остановила автомобильных дизайнеров от разработки новых способов увеличить количество многослойного стекла в наших автомобилях. Например, крыши cielo (название происходит от испанского слова «небо») появлялись повсюду на трассе концептуальных автомобилей. Крыши Cielo удлиняют лобовое стекло автомобиля за головой водителя, превращая всю крышу в единый кусок многослойного стекла [источник:Аллен].
Автомобильное стекло предназначено не только для обеспечения безопасности и комфорта. Производители стекла и автомобилей также пытаются найти возможности для переработки стекла. Несмотря на то, что некоторые излишки стекла, образующиеся при производстве автомобильных стекол, перерабатываются, после установки автомобильных стекол их становится сложнее перерабатывать из-за таких добавок, как покрытия и нагревательные элементы.
Несмотря на эти дилеммы, производители стекол продолжают изучать новые идеи, как сделать стекло более прочным, безопасным и адаптируемым для новых автомобилей. Вы можете не задумываться об этом, но наши автомобили не были бы такими безопасными без современных закаленных и многослойных стекол.
Как работает ваша тормозная система
Как работает турбокомпрессор?
Как работает биодизельное топливо
Как работает AutoCheck
Как работает финансирование автомобилей