Jak funguje automobilové sklo

Automobilové sklo je speciálně ošetřeno pro ochranu cestujících ve vozidle před živly. Prohlédněte si další obrázky týkající se bezpečnosti automobilů. Frederick M. Brown / Getty Images

Když automobilové společnosti zobrazují reklamy v televizi a upozorňují na nové bezpečnostní prvky svého vozidla, jen zřídka zmiňují čelní sklo automobilu nebo okolní okna, ale sklo, které vás obklopuje, bylo navrženo a vyrobeno s ohledem na vaši bezpečnost. Ačkoli automobilové sklo vypadá stejně jako jakýkoli jiný typ skla, funguje velmi odlišně.

Ve většině domácností jsou okna v každé místnosti vyrobena ze standardního typu skla, které se při rozbití rozbije na velké střepy. S výjimkou posuvných skleněných dveří nebo předních dveří tato domácí okna nedostávají stejné zatížení jako automobilové okno. Auto se naproti tomu za svého života setká s mnoha výmoly, kameny a blatníky. Z tohoto důvodu je automobilové sklo vyráběno do dvou různých typů bezpečnostního skla, které chrání jak strukturu vozidla, tak cestující uvnitř. Nazývá se první typ skla vrstvené sklo, což je pro čelní sklo. Druhý typ skla je známý jako tvrzené sklo, který se používá pro boční a zadní okna vozidla.

Později se naučíme, jak výrobci skla vkládají tenkou vrstvu filmu mezi dvě vrstvy skla a spojují je dohromady teplem a tlakem, aby vytvořili vrstvené sklo. Rovněž se podíváme na to, jak tvrzené sklo získává svou sílu procesem zahřívání a rychlého chlazení. Bez těchto různých stylů výroby a zpevnění by automobilové sklo nebylo o nic víc než jednoduchá bariéra mezi námi a prvky venku.

Laminátové a tvrzené sklo mají různé funkce, ale společně vás udržují ve vozidle v případě nehody, chrání vás před letícím ostrým sklem, zachovávají tuhost střechy při převrácení a umožňují bočním airbagům, aby vás ochránily, když je nasazena. Pojďme na další stránku a zjistíme, kdy se tyto druhy skla poprvé použily a proč.

Obsah

1. Historie automobilového skla
2. Laminátové sklo a PVB
3. Tvrzené sklo
4. Budoucí vývoj v automobilovém skle

Na počátku 20. století začali vozy bez koní používat sklo k ochraně řidičů před tvrdými větry. Standardní forma skla používaná v té době však dostatečně neochránila cestující před létajícími úlomky. To také představovalo riziko pro cestující, pokud nějaký předmět narazil do skla nebo pokud vozidlo bylo účastníkem nehody.

V roce 1903 francouzský chemik Edouard Benedictus narazil na tajemství, aby rozbil sklo odolné vůči rozbití, když upustil skleněnou banku naplněnou sušeným koloidním filmem. Zjistil, že sklo potažené filmem prasklo, ale zachoval si svůj původní tvar. Nicméně, toto vrstvené sklo by nebylo implementováno v automobilech až do 20. let [zdroj: Čas].

Výrobci automobilů používali vrstvené sklo ve svých čelních sklech k optimalizaci bezpečnosti cestujících při nehodách ak ochraně cestujících před střely za normálních jízdních podmínek. Pro všechny jeho výhody však první typy vrstveného skla nabízejí omezenou odolnost proti propíchnutí. Dnešní vrstvené sklo se skládá z tenké vrstvy polyvinylbutyral (PVB) vložené mezi dvě vrstvy pevného skla.

Kromě vrstveného skla začali výrobci koncem 30. let používat tvrzené sklo. Tento typ skla se používá v bočních a zadních oknech vozidla a získává svou sílu prostřednictvím procesu zahřívání a rychlého chlazení, který posiluje vnější povrch skla i jeho jádro.

V šedesátých letech si americká veřejnost stále více uvědomovala, že automobily musí být navrženy pro více než jen vzhled. Tato realizace pocházela částečně z práce Crusadera spotřebitele Ralpha Nadera, aby odhalila nebezpečí, která představují určitá vozidla, a potřebu vládních bezpečnostních standardů. V reakci na to vláda USA v roce 1970 vytvořila Národní správu bezpečnosti silničního provozu (NHTSA) v roce 1970 [zdroj: Bowen].

Od té doby zavedla NHTSA předpisy ovlivňující všechny oblasti bezpečnosti vozidel, včetně automobilového skla. Některé federální bezpečnostní normy pro motorová vozidla (FMVSS) pro automobilové sklo zahrnují:

• FMVSS 205 -- To stanovilo jasné standardy pro průhlednost oken automobilu a sílu automobilového skla potřebného k udržení cestujících uvnitř vozidla při nehodách.
• FMVSS 212 --Tento standard montáže čelního skla byl stanoven pro zajištění určité úrovně pevnosti předního skla během nehod.
• FMVSS 216 -- Tato legislativa zavedla normu pro tuhost střechy v případě převrácení.
• FMVSS 219 -- Tato norma uvádí, že žádná část většiny osobních vozidel nemůže při nárazu proniknout čelním sklem více než 6 milimetrů (0,24 palce)..

Nyní, když víme, jak se automobilové sklo stalo, pojďme zjistit, jak se vyrábí.

Tipy pro nákup a výměnu automobilového skla

[zdroj: ABC News]

• Výměna čelního skla představuje hlavní bezpečnostní problém. Pokud bylo vaše čelní sklo vážně poškozeno, neodkládejte jej a nechte jej vyměnit.

• Ujistěte se, že technik, který vyměňuje čelní sklo, je certifikován Národní asociací skla.

• Po výměně čelního skla nezapomeňte před jízdou vozidla počkat doporučený čas. V některých případech to může trvat až 10 hodin.

Vrstvené sklo je dostatečně silné, aby zabránilo pronikání létajících předmětů do čelního skla automobilu. Bryan Mulennix / Getty Images

Vrstvené sklo se vyrábí sendvičováním vrstvy polyvinylbutyralu (PVB) mezi dva kusy skla. Sklo a PVB jsou utěsněny řadou přítlačných válců a poté zahřívány. Tato kombinace tlaku a tepla chemicky a mechanicky spojuje PVB se sklem. K mechanické vazbě dochází prostřednictvím přilnavosti PVB, zatímco chemická vazba je vytvářena vodíkovou vazbou PVB ke sklu.

Tato vložená vrstva PVB umožňuje sklu absorbovat energii při nárazu a dává sklu odolnost proti pronikání z létajících projektilů. Odchyluje také až 95 procent ultrafialových (UV) paprsků od slunce [zdroj: Reuters]. Vrstvené sklo se může rozbít a prorazit, ale zůstane nedotčeno kvůli své chemické vazbě s PVB.

Síla vrstveného automobilového skla mu umožňuje vykonávat v automobilech dvě velmi důležité funkce. Zaprvé umožňuje správné nasazení airbagu na straně spolujezdce. Boční airbagy řidiče mají tendenci létat přímo k řidiči z volantu, ale když je airbag spolujezdce aktivován, odrazí se od čelního skla směrem k cestujícímu. Airbag se rozmístí s neuvěřitelnou rychlostí - 1/30 sekundy - a vydrží 2 000 liber (907 kilogramů) síly. Čelní sklo musí absorbovat rychlost i sílu airbagu, aby ochránilo cestujícího při nehodě. Díky své pevnosti může vrstvené sklo udržet cestující uvnitř automobilu během nehody. V minulosti mohli být cestující vypuzeni přes čelní sklo, protože sklo nebylo dostatečně silné, ale dnešní čelní sklo poskytuje větší bezpečnost.

Kromě absorbování síly rozvinutých airbagů a udržení cestujících uvnitř vozidla poskytují vrstvené čelní sklo pevnost střechy automobilu. Čelní skla chrání střechu před převrácením a pádem na cestujících během převrácení. Bez tuhosti a pevnosti čelních skel z vrstveného skla by mnoho střech představovalo větší riziko pro cestující při určitých druzích nehod.

Pokud narazíte na malý čip ve vašem čelním skle, nebojte se. Nemusíte jít ven a nechat si vyměnit celé čelní sklo, abyste si udrželi jeho sílu. Některé malé čipy lze rychle a snadno opravit pomocí sady pro opravu čipů čelního skla. Většina obchodů s automobily nese tyto soupravy přibližně za 10 USD a umožňuje vám vstřikovat pryskyřici do místa problému a odstranit přebytečný vzduch v problémové oblasti. Po opravě skla si sotva budete moci všimnout své opravy.

Pojďme na další stránku a zjistíme, jak se tvrzené sklo vyrábí a jak chrání.

Tvrzené sklo je stejně důležité pro bezpečnost vozidla jako vrstvené sklo, ale výrazně se liší jak formou, tak funkcí. Tento typ skla se používá pro okolní okna automobilu (nazývaná také sidelites) a zadní okno (nebo backlite). Tvrzené sklo se vytváří zahříváním a poté rychle ochlazuje na pokojovou teplotu jeho ohřevem pomocí systému dmychadel.

Povrch skla se ochladzuje mnohem rychleji než střed skla a stahuje se, což způsobuje tlaková napětí, zatímco střed skla se rozpíná kvůli jeho teplotě, výroba tahová napětí. Co to znamená? Představte si kus skla, který by mohl být tažen nebo natažen na určitou délku (napětí v tahu), zatímco je současně tlačen dolů a stlačen (tlak v tlaku). Jak tažná, tak tlaková napětí dosažená procesem zahřívání a chlazení dodávají tvrzenému sklu jeho pevnost v tahu a tlaku. Rozdíly mezi těmito dvěma dávají sklu 5 až 10krát větší množství síly, než bylo původně.

Okraje typického kusu tvrzeného skla jsou velmi slabé. To je částečně způsobeno rychlým uvolňováním tepla během chladicí fáze temperovacího procesu. Pro kompenzaci této slabší oblasti je sklo broušeno dolů po okrajích. Když se tvrzené sklo rozbije, roztříští se na malé nudné kousky. Rozdíly mezi tlakovým a tahovým napětím jsou to, co umožňuje sklo rozbít tímto způsobem. Tahání a tlačení skla produkují během temperování značné množství energie. Když se sklo rozbije, uvolní se tato energie a způsobí, že se sklo rozpadne na malé kousky [zdroj: AIS Glass Solutions].

Tvrzené sklo díky své síle vydrží každodenní používání automobilové jízdy. Bez ní by naše auta byla naplněna sklenicí pokaždé, když jsme narazili na výmol, dostali se do blatníku nebo zavřeli dveře.

Někteří výrobci automobilů z důvodu své pevnosti a spolehlivých bezpečnostních záznamů zvažují zavedení vrstveného skla do všech oblastí svých automobilů. Používá se již v některých větších vozidlech: General Motors jej nainstaloval do zadních oken osobních vozů, aby udržel cestující uvnitř vozidla při závažných nehodách. Někteří výrobci, jako je BMW, již umístili vrstvené sklo na okraj některých svých modelů jako zvláštní ochranu před krádeží. Kromě zvýšení bezpečnosti, které poskytuje, vrstvené sklo také působí jako dobrý tlumič zvuku, protože PVB uvnitř je [zdroj: Allen].

Existuje však jeden problém s implementováním vrstveného skla do vozidla: V případě nouze by cestující, který potřebuje vystoupit z vozidla, nemohl laminované sklo rychle rozbít bez pomoci. Vrstvené sklo může díky své pevnosti rozbít 10krát déle než tvrzené sklo, což může oslabit a zranit cestujícího ztěžovat únik [zdroj: Allen]. Toto dilema nezabránilo automobilovým designérům v navrhování nových způsobů, jak do našich aut dostat více vrstveného skla. Například, střechy cielo (název pochází ze španělského slova pro „sky“) se objevovaly po celém okruhu koncepčního automobilu. Střechy Cielo rozšiřují čelní sklo automobilu za hlavu řidiče a celou střechu přeměňují na jediný kus vrstveného skla [zdroj: Allen].

Automobilové sklo není určeno pouze pro bezpečnost a pohodlí. Výrobci skla a výrobci automobilů se také snaží najít cesty k recyklaci skla. I když některé přebytečné sklo vyrobené při výrobě automobilového skla se recykluje, jakmile je automobilové sklo vybaveno pro auto, je těžší recyklovat kvůli přídavkům, jako jsou povlaky a topné prvky..

Navzdory těmto dilematům výrobci skla pokračují v objevování nových nápadů, jak sklo vylepšit, bezpečnější a adaptabilnější pro nová vozidla. Možná na to moc nepřemýšlíte, ale naše vozidla by nebyla tak bezpečná jako u moderního tvrzeného a vrstveného skla.

Související články

• Jak funguje bezpečnostní sklo
• Jak funguje „neprůstřelné“ sklo?
• Co dělá sklo průhledným?
• Může být auto opravdu důkazem smrti?
• Jak funguje testování automobilů

Prameny

• ABC News. "Starosti o čelní sklo." 3. června 2008 (25. října 2008) http://abcnews.go.com/video/playerIndex?id=4989095
• AIS Glass Solutions. "Vrstvené sklo." (4. listopadu 2008) http://www.aisglass.com/swfs_laminated/online_laminated.asp
• AIS Glass Solutions. "PVB vrstvené sklo." (4. listopadu 2008) http://www.aisglass.com/pvb_laminated.asp
• AIS Glass Solutions. "Tvrzené sklo." (4. listopadu 2008) http://www.aisglass.com/swfs_tempered/online_tempered.asp?pagenum=10
• Allen, Leslie J. "I přes náklady, více výrobců automobilů používá vrstvené sklo." Automobilové zprávy. 18. února 2008 (25. října 2008) http://corporateportal.ppg.com/NR/rdonlyres/BBF7E209-920B-4722-877E-53CEC5A7CD52/0/123568996eprint.pdf
• Auto Glass University. "Modul 1 - Úloha automatického skla." (25. října 2008) http://www.autoglassuniversity.com/mod01/mod01.php
• Bowen, Nancy. "Ralph Nader: Muž s misí." Knihy dvacátého prvního století. 2002.
• General Motors. "Naše společnost - bezpečnost." (4. listopadu 2008) http://www.gm.ca/inm/gmcanada/english/about/Safety/safety_occupant_02.html
• LeakPro. "Základy oprav čelního skla." (4. listopadu 2008) http://www.leakpro.com/services/windshield.html
• Společnosti McGraw-Hill. "Posílení výkonu vrstveného skla." Prosinec 2005. (4. listopadu 2008) http://continuingeducation.construction.com/article.php?L=28&C=321&P=2
• Národní sklářské sdružení. "Program certifikovaných techniků autoskel." (4. listopadu 2008) http://www.glass.org/cert/agrmnt_ov.htm
• Národní sklářské sdružení. "Spotřebitelé - tipy." (25. října 2008) http://www.glass.org/consumer/a_windshield.htm
• Národní správa bezpečnosti silničního provozu. "FMVSS 205." (25. října 2008) http://edocket.access.gpo.gov/cfr_2004/octqtr/pdf/49cfr571.205.pdf
• Národní správa bezpečnosti silničního provozu. "Část 571 Federální bezpečnostní normy pro motorová vozidla." (4. listopadu 2008) http://www.nhtsa.gov/cars/rules/standards/FMVSS-Regs/pages/Part571.htm
• Pilkington. "Často kladené otázky." (4. listopadu 2008) http://www.pilkington.com/automotive+international/faqs.htm#faq7
• Reuters. "Laminátové sklo svítí jako akustický bonus." 16. ledna 2008 (9. listopadu 2008) http://www.reuters.com/article/pressRelease/idUS201862+16-Jan-2008+PRN20080116
• Time, Inc. „Měkkost pro bezpečnost“. 10. dubna 1939. (25. října 2008) http://www.time.com/time/magazine/article/0 9171,761001,00.html
• Vartabedian, Ralph. „Které sklo je bezpečnější při pádu?“ Los Angeles Times, 21. března 2007. (4. listopadu 2008) http://articles.latimes.com/2007/mar/21/autos/hy-wheels21