Když automobilky spouští v televizi reklamy vychvalující nové bezpečnostní prvky svého vozu, jen zřídka se zmiňují o čelním skle automobilu nebo okolních oknech, ale sklo, které vás v těchto vozidlech obklopuje, bylo navrženo a vyrobeno s ohledem na vaši bezpečnost. I když 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 nejsou tato domácí okna vystavena stejnému zatížení jako automobilová okna. Na druhou stranu auto za svůj život potká mnoho výmolů, kamenů a ohýbaček blatníků. Z tohoto důvodu se automobilová skla vyrábí do dvou různých typů bezpečnostních skel, které chrání jak konstrukci vozidla, tak cestující uvnitř. První typ skla se nazývá laminované sklo , což je pro čelní sklo. Druhý typ skla je známý jako kalené sklo , který se používá pro boční a zadní okna vozidla.
Později se naučíme, jak skláři vkládají tenkou vrstvu filmu mezi dvě vrstvy skla a spojují je dohromady teplem a tlakem, aby vytvořili vrstvené sklo. Podíváme se také na to, jak tvrzené sklo získává na síle procesem zahřívání a rychlého ochlazení. Bez těchto různých stylů výroby a zpevňování by automobilové sklo bylo jen o málo víc než pouhou bariérou mezi námi a vnějšími živly.
Laminované a tvrzené sklo má různé funkce, ale společně vás udrží uvnitř vozidla při nehodě, ochrání vás před odlétajícím ostrým sklem, zachová tuhost střechy při převrácení a umožní bočnímu airbagu, aby vás chránil při jeho rozvinutí. Pojďme na další stránku a zjistěte, kdy byly tyto typy skla poprvé použity a proč.
Obsah
Během počátku 20. století začaly kočáry bez koní používat sklo k ochraně řidičů před drsným větrem. Standardní forma skla používaná v té době však dostatečně nechránila cestující před létajícími úlomky. Rovněž představovalo riziko pro cestující, pokud by nějaký předmět narazil do skla nebo pokud bylo vozidlo účastníkem nehody.
V roce 1903 francouzský chemik Edouard Benedictus narazil na tajemství skla odolného proti rozbití, když upustil skleněnou baňku naplněnou zaschlým kolodiovým filmem. Zjistil, že sklo potažené fólií prasklo, ale zachovalo si svůj původní tvar. Toto vrstvené sklo však nebude v automobilech implementováno až do 20. let 20. století [zdroj:Time].
Výrobci automobilů používali vrstvené sklo na čelní skla k optimalizaci bezpečnosti cestujících při nehodách a k ochraně cestujících před projektily za normálních jízdních podmínek. Přes všechny své výhody však první typy vrstveného skla nabízely omezenou odolnost proti propíchnutí. Dnešní vrstvené sklo se skládá z tenké vrstvy polyvinylbutyralu (PVB) vložena mezi dvě vrstvy pevného skla.
Kromě vrstveného skla začaly automobilky koncem 30. let používat skla tvrzená. Tento typ skla se používá v bočních a zadních oknech vozidla a svou pevnost získává procesem zahřívání a rychlého chlazení, které zpevňuje vnější povrch skla i jeho jádro.
V 60. letech 20. století si americká veřejnost stále více uvědomovala, že automobily musí být navrženy pro více než jen vzhled. Tato realizace částečně pocházela z práce spotřebitelského křižáka Ralpha Nadera s cílem odhalit nebezpečí, která představují určitá vozidla, a potřebu vládních bezpečnostních norem. V reakci na to vláda USA vytvořila v roce 1970 Národní úřad pro bezpečnost silničního provozu (NHTSA) [zdroj:Bowen].
Od té doby NHTSA zavedla předpisy ovlivňující všechny oblasti bezpečnosti vozidel, včetně automobilových skel. Některé z federálních norem pro bezpečnost motorových vozidel (FMVSS) pro automobilová skla zahrnují:
Nyní, když víme, jak vzniklo automobilové sklo, pojďme zjistit, jak se vyrábí.
Tipy pro nákup a výměnu automobilového skla[zdroj:ABC News]
Vrstvené sklo se vyrábí vložením vrstvy polyvinylbutyralu (PVB) mezi dva kusy skla. Sklo a PVB se utěsní řadou přítlačných válců a poté se zahřejí. Tato kombinace tlaku a tepla chemicky a mechanicky spojuje PVB se sklem. K mechanické vazbě dochází prostřednictvím přilnavosti PVB, zatímco chemická vazba je vytvořena vodíkovou vazbou PVB ke sklu.
Tato vložená vrstva PVB umožňuje sklu absorbovat energii při nárazu a dává sklu odolnost proti průniku letícími střelami. Také odráží až 95 procent ultrafialových (UV) paprsků ze slunce [zdroj:Reuters]. Vrstvené sklo se může rozbít a propíchnout, ale díky chemické vazbě s PVB zůstane nedotčené.
Pevnost vrstveného automobilového skla umožňuje v automobilech plnit dvě velmi důležité funkce. Za prvé, umožňuje správné rozvinutí airbagu na straně spolujezdce. Airbagy na straně řidiče mají tendenci létat přímo k řidiči od volantu, ale když je airbag spolujezdce rozvinut, odrazí se od čelního skla směrem k spolujezdci. Airbag se nafoukne neuvěřitelnou rychlostí – 1/30 sekundy – a vydrží sílu 2000 liber (907 kilogramů). Čelní sklo musí absorbovat rychlost i sílu airbagu, aby chránilo cestujícího při nehodě. Díky své pevnosti může vrstvené sklo při nehodě udržet cestující uvnitř vozu. V minulosti mohli být cestující vymrštěni čelním sklem, protože sklo nebylo dostatečně pevné, ale dnešní čelní skla poskytují větší bezpečnost.
Kromě toho, že laminovaná čelní skla absorbují sílu rozvinutých airbagů a udržují cestující ve vozidle, poskytují pevnost střeše auta. Čelní skla zabraňují prohnutí střechy a jejímu úplnému pádu na cestující během převrácení. Bez tuhosti a pevnosti čelních skel z vrstveného skla by mnoho střech představovalo větší riziko pro cestující při určitých typech nehod.
Pokud se vám stane, že na čelním skle najdete malý čip, nebojte se. Nemusíte vycházet a nechat si vyměnit celé čelní sklo, aby si zachovalo svou pevnost. Některé malé třísky lze rychle a snadno opravit pomocí sady na opravu čipů čelního skla. Většina automobilových obchodů má tyto sady za přibližně 10 USD a umožňuje vám vstříknout pryskyřici do problémového místa a odstranit přebytečný vzduch v problémové oblasti. Jakmile opravíte sklo, sotva si všimnete své opravy.
Pojďme na další stránku, abychom zjistili, jak se tvrzené sklo vyrábí a jak chrání.
Tvrzené sklo je pro bezpečnost vozidla stejně důležité jako sklo vrstvené, ale značně se liší jak formou, tak funkcí. Tento typ skla se používá pro okolní okna automobilu (také nazývaná sidelites ) a zadní okno (nebo podsvícené). ). Tvrzené sklo se vyrábí zahřátím a následným rychlým ochlazením skla na pokojovou teplotu jeho protažením systémem dmychadel.
Povrch skla se ochlazuje mnohem rychleji než střed skla a smršťuje se, což způsobuje tlaková napětí , zatímco střed skla se vlivem své teploty roztahuje a vytváří tahová napětí . Co to znamená? Představte si kus skla, který lze vytáhnout nebo natáhnout na určitou délku (napětí v tahu), přičemž je současně stlačen dolů a stlačen (napětí v tlaku). Tahová i tlačná napětí dosažená procesem ohřevu a chlazení dodávají tvrzenému sklu jeho pevnost v tahu a tlaku. Rozdíly mezi těmito dvěma dávají sklu 5 až 10krát větší pevnost, než mělo původně.
Hrany na typickém kusu tvrzeného skla jsou velmi slabé. To je částečně způsobeno rychlým uvolňováním tepla během chladící fáze procesu temperování. Aby se tato slabší oblast vyrovnala, je sklo na okrajích obroušeno. Když se tvrzené sklo rozbije, rozbije se na malé, matné kousky. Rozdíly mezi tlakovým a tahovým napětím umožňují sklu prasknout tímto způsobem. Tažením a tlačením skla vzniká během procesu temperování značné množství energie. Když se sklo rozbije, tato energie se uvolní a způsobí, že se sklo rozbije na malé kousky [zdroj:AIS Glass Solutions].
Díky své pevnosti vydrží tvrzené sklo každodenní používání při řízení automobilu. Bez něj by se naše auta naplnila sklem pokaždé, když narazíme na výmol, dostaneme se do blatníku nebo zavřeme dveře.
Kvůli jeho pevnosti a solidní bezpečnosti uvažují někteří výrobci automobilů o implementaci vrstveného skla do všech částí svých vozů. Už se používá v některých větších vozidlech:General Motors jej nainstaloval do zadních oken svých osobních dodávek, aby udrželi cestující uvnitř vozidla během velkých nehod. Někteří výrobci, jako například BMW, již umístili vrstvené sklo do bočních stran některých svých modelů jako extra ochranu před krádeží. Kromě zvýšení bezpečnosti, které poskytuje, laminované sklo také funguje jako dobrý tlumič zvuku díky PVB uvnitř [zdroj:Allen].
S implementací vrstveného skla v celém vozidle je však jeden problém:V případě nouze cestující, který potřeboval rychle opustit vozidlo, nemohl vrstvené sklo bez pomoci rozbít. Díky své pevnosti může vrstvené sklo trvat 10krát déle, než se rozbije než sklo tvrzené, což může oslabenému a zraněnému cestujícímu ztížit únik [zdroj:Allen]. Toto dilema nezastavilo automobilové designéry ve vymýšlení nových způsobů, jak dostat více vrstveného skla do našich vozů. Například střechy cielo (název pochází ze španělského slova pro „nebe“) se objevují po celém okruhu koncepčních vozů. Střechy Cielo rozšiřují čelní sklo automobilu za hlavu řidiče a přeměňují celou střechu na jeden kus vrstveného skla [zdroj:Allen].
Automobilová skla nejsou navržena pouze pro bezpečnost a pohodlí. Skláři a výrobci automobilů se také snaží najít cesty, jak sklo recyklovat. Přestože se některé přebytečné sklo vyrobené při výrobě automobilového skla recykluje, jakmile je automobilové sklo namontováno na automobil, je obtížnější jej recyklovat kvůli přísadám, jako jsou povlaky a topná tělesa.
Navzdory těmto dilematům výrobci skla pokračují ve zkoumání nových nápadů, jak vyrobit sklo pevnější, bezpečnější a přizpůsobitelné pro nová vozidla. Možná o tom nebudete moc přemýšlet, ale naše vozidla by bez moderních tvrzených a vrstvených skel nebyla tak bezpečná, jako jsou.
