Sådan fungerer bilindustrien glas

Automotive glas er specielt behandlet for at beskytte køretøjets passagerer mod elementerne. Se flere bilsikkerhedsbilleder. Frederick M. Brown / Getty Images

Når bilfirmaer annoncerer på tv og viser deres køretøjs nye sikkerhedsfunktioner, nævner de sjældent bilens forrude eller de omkringliggende vinduer, men glasset, der omgiver dig i disse køretøjer, er designet og fremstillet med din sikkerhed i tankerne. Selvom bilglas ser den samme ud som enhver anden type glas, det fungerer meget forskelligt.

I de fleste hjem er vinduerne i hvert rum lavet af en standard type glas, der sprækkes i store skår, når det går i stykker. Med undtagelse af en glasskydedør eller hoveddør får disse hjemmevinduer ikke den samme belastning, som et bilvindue gør. En bil på den anden side vil støde på mange huller, klipper og skærmbøjler i sin levetid. På grund af dette fremstilles bilglas til to forskellige typer sikkerhedsglas for at beskytte både køretøjets struktur og de indvendige. Den første type glas kaldes lamineret glas, som er til forruden. Den anden type glas kaldes hærdet glas, der bruges til køretøjets side- og bagvinduer.

Senere lærer vi, hvordan glasproducenter indsætter et tyndt lag film mellem to glaslag og smelter dem sammen gennem varme og tryk for at fremstille lamineret glas. Vi vil også se på, hvordan hærdet glas får sin styrke gennem en opvarmningsproces og hurtig afkøling. Uden disse forskellige stilarter til fremstilling og forstærkning ville automobilglas være lidt mere end en simpel barriere mellem os og elementerne udenfor.

Lamineret og hærdet glas har hver forskellige funktioner, men sammen holder de dig inde i køretøjet i en ulykke, afskærmer dig mod at flyve skarpt glas, fastholde tagets stivhed i en rulling og lade sidekollibakken beskytte dig, når det er indsat. Lad os gå videre til næste side og lære, hvornår disse typer glas først blev brugt, og hvorfor.

Indhold

1. Historien om automobilglas
2. Lamineret glas og PVB
3. Hærdet glas
4. Fremtidig udvikling inden for automobilglas

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede begyndte hesteløse vogne at bruge glas til at beskytte chauffører mod hård vind. Den almindelige form for glas, der blev brugt i disse tider, beskyttede imidlertid ikke beboerne mod flyvende affald. Det udgjorde også en risiko for beboerne, hvis en genstand ramte glasset, eller hvis køretøjet var involveret i en ulykke.

I 1903 snublede den franske kemiker Edouard Benedictus over hemmeligheden for at sprænge-resistent glas, da han faldt en glaskolbe fyldt med en tørret kollisionsfilm. Han fandt, at glasset, der var belagt med filmen, knækkede, men bevarede sin oprindelige form. Imidlertid ville dette laminerede glas ikke blive implementeret i biler før i 1920'erne [kilde: Tid].

Bilproducenter brugte lamineret glas i deres forruder for at optimere passagerers sikkerhed under ulykker og for at beskytte passagerer mod projektiler under normale kørselsforhold. Men for alle dens fordele bød imidlertid de første typer lamineret glas begrænset punkteringsmodstand. Dagens laminerede glas består af et tyndt lag af polyvinylbutyral (PVB) indsat mellem to lag massivt glas.

Foruden lamineret glas begyndte bilproducenter at bruge hærdet glas i slutningen af ​​1930'erne. Denne type glas bruges i køretøjets side- og bagvinduer og får dens styrke gennem en opvarmning og hurtig afkøling, der styrker glasets ydre overflade såvel som dets kerne.

I 1960'erne var den amerikanske offentlighed blevet mere og mere opmærksom på, at biler skulle designes til mere end bare udseende. Denne erkendelse stammer delvist fra forbrugerkrydseren Ralph Naders arbejde med at afsløre farerne ved visse køretøjer og behovet for statens sikkerhedsstandarder. Som svar dannede den amerikanske regering National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) i 1970 [kilde: Bowen].

Siden da har NHTSA implementeret regler, der berører alle områder inden for køretøjets sikkerhed, inklusive bilglas. Nogle af de føderale motorkøretøjssikkerhedsstandarder (FMVSS) for bilglas inkluderer:

• FMVSS 205 -- Dette satte klare standarder for gennemsigtighed i bilvinduer og styrken af ​​automobilglas, der kræves for at holde beboere inde i køretøjet under ulykker.
• FMVSS 212 --Denne forrude monteringsstandard blev etableret for at sikre et vist niveau af forruden fastholdelsesstyrke under ulykker.
• FMVSS 216 -- Denne lovgivning implementerede en standard for tagstivhed i tilfælde af en rollover.
• FMVSS 219 -- Denne standard angiver, at ingen del af de fleste personbiler kan trænge ind i forruden mere end 6 millimeter i et styrt.

Nu hvor vi ved, hvordan automobilglas blev, lad os finde ud af, hvordan det er lavet.

Tip til køb og udskiftning af automobielglas

[kilde: ABC Nyheder]

• Udskiftning af din forrude er et vigtigt sikkerhedsmæssigt anliggende. Hvis din forrude er blevet alvorligt beskadiget, skal du ikke udsætte for at få den udskiftet.

• Sørg for, at teknikeren, der udskifter din forrude, er certificeret til at gøre det af National Glass Association.

• Når din forrude er udskiftet, skal du sørge for at vente på den anbefalede tid, før du kører køretøjet. I nogle tilfælde kan dette vare op til 10 timer.

Lamineret glas er stærk nok til at forhindre, at flyvende genstande trænger ind i en bils forrude. Bryan Mulennix / Getty Images

Lamineret glas fremstilles ved at klemme et lag polyvinylbutyral (PVB) mellem to glasstykker. Glasset og PVB forsegles med en række trykruller og opvarmes derefter. Denne kombination af tryk og varme binder PVB kemisk og mekanisk til glasset. Den mekaniske binding sker gennem klæbningen af ​​PVB, mens den kemiske binding dannes gennem brintbinding af PVB til glasset.

Det indsatte PVB-lag er det, der giver glasset mulighed for at absorbere energi under en anslag og giver glasset modstand mod penetration fra flyvende projektiler. Det afbøjer også op til 95 procent af ultraviolette (UV) stråler fra solen [kilde: Reuters]. Lamineret glas kan gå i stykker og blive punkteret, men det vil forblive intakt på grund af dets kemiske binding med PVB.

Styrken af ​​lamineret automobilglas giver det mulighed for at udføre to meget vigtige funktioner i biler. For det første gør det det muligt for airbag-passageren at indsætte korrekt. Førersidens airbags har en tendens til at flyve direkte mod føreren fra rattet, men når passagerens airbag er indsat, spretter den fra forruden mod passageren. En airbag udsætter med en utrolig hastighed - 1/30 af et sekund - og kan modstå 907 kilo kraft. Forruden skal absorbere både hastigheden og kraften i airbag for at beskytte passageren i en ulykke. På grund af sin styrke kan lamineret glas holde beboere inde i bilen under en ulykke. Tidligere kunne passagerer blive kastet ud gennem forruden, fordi glasset ikke var stærkt nok, men nutidens forruder giver mere sikkerhed.

Ud over at absorbere kraften i indsatte airbags og holde passagererne inde i køretøjet giver laminerede forruder også styrke til en bils tag. Forruder forhindrer, at taget samler sig og styrter ned på passagererne helt under en rollover. Uden stivheden og styrken af ​​forruder i lamineret glas ville mange tag udgøre større risici for passagererne i visse former for ulykker.

Hvis du tilfældigvis finder en lille chip i din forrude, skal du ikke bekymre dig. Du behøver ikke at gå ud og få udskiftet hele forruden for at bevare dens styrke. Nogle små chips kan hurtigt og let repareres med et reparationssæt til forruden. De fleste bilforretninger bærer disse sæt til omkring $ 10 og giver dig mulighed for at indsprøjte harpiks på problemer stedet og fjerne overskydende luft i problemområdet. Når du har repareret glasset, vil du næppe være i stand til at bemærke dit patchjob.

Lad os gå videre til næste side for at finde ud af, hvordan hærdet glas er lavet, og hvordan det beskytter.

Hærdet glas er lige så vigtigt for et køretøjs sikkerhed som lamineret glas, men det adskiller sig meget både i form og funktion. Denne type glas bruges til de omkringliggende vinduer i bilen (også kaldet sidelites) og bagvinduet (eller backlite). Hærdet glas skabes ved opvarmning og derefter hurtigt afkøling af glasset til stuetemperatur ved at føre det igennem et blæsersystem.

Overfladen på glasset afkøles meget hurtigere end midten af ​​glasset og trækkes sammen, hvilket forårsager trykspændinger, mens midten af ​​glasset udvides på grund af dets temperatur og producerer trækspændinger. Hvad betyder det? Forestil dig et stykke glas, der kunne trækkes eller strækkes til en bestemt længde (trækspænding), mens du skubbes ned og komprimeres (trykspænding) samtidigt. Både trækkraft og skubbe spændinger opnået gennem opvarmnings- og køleprocessen giver hærdet glas dens trækstyrke og trykstyrke. Forskellene mellem disse to giver glasset 5 til 10 gange den mængde styrke, det oprindeligt havde.

Kanterne på et typisk stykke hærdet glas er meget svage. Dette skyldes delvis den hurtige frigivelse af varme under afkølingsfasen af ​​tempereringsprocessen. For at hjælpe med at kompensere for dette svagere område er glasset jordet ned på kanterne. Når hærdet glas går i stykker, sprækkes det i små, kedelige stykker. Forskellene mellem tryk- og trækspændinger er det, der gør det muligt for glasset at bryde på denne måde. Trækning og skubning af glasset producerer en betydelig mængde energi under tempereringsprocessen. Når glasset går i stykker, frigøres denne energi og får glasset til at bryde i små stykker [kilde: AIS Glass Solutions].

På grund af sin styrke kan hærdet glas modstå den daglige brug af bilkørsel. Uden det ville vores biler være fyldt med glas, hver gang vi stødte på en huller, fik en fenderbøjle eller lukkede en dør.

På grund af sin styrke og solide sikkerhedsrekord overvejer nogle bilproducenter implementering af lamineret glas i alle områder af deres biler. Det er allerede i brug i nogle større køretøjer: General Motors har installeret det i bagvinduerne i deres passagervogne for at holde beboerne inde i køretøjet under større ulykker. Nogle producenter, ligesom BMW, har allerede anbragt lamineret glas på siden af ​​nogle af deres modeller som en ekstra beskyttelse mod tyveri. Ud over den sikkerhedsforøgelse, det giver, fungerer lamineret glas også som en god lyddæmper på grund af PVB inde i det [kilde: Allen].

Der er dog et problem med at implementere lamineret glas i et køretøj: I en nødsituation kunne en passager, der har behov for at forlade køretøjet, hurtigt ikke bryde det laminerede glas uden hjælp. På grund af sin styrke kan lamineret glas tage 10 gange længere tid at bryde end hærdet glas, hvilket kan gøre flugt vanskelig for en svækket og såret passager [kilde: Allen]. Dette dilemma har ikke forhindret bildesignere i at udtænke nye måder at få mere lamineret glas ind i vores biler. For eksempel, cielo tag (navnet kommer fra det spanske ord for "himmel") har dukket op over hele konceptbilkredsløbet. Cielo-tag forlænger en bils forrude bag førerens hoved og omdanner hele taget til et enkelt stykke lamineret glas [kilde: Allen].

Automobile glas er ikke kun designet til sikkerhed og komfort. Glasproducenter og bilproducenter forsøger også at finde veje til genanvendelse af glasset. Selvom noget overskydende glas, der er produceret under fremstillingen af ​​bilglas, bliver genanvendt, bliver det vanskeligere at genbruge, når bilglaset er monteret til en bil, på grund af tilføjelser som belægninger og varmeelementer.

På trods af disse dilemmaer fortsætter glasproducenterne med at udforske nye ideer til at gøre glas stærkere, sikrere og tilpasningsdygtige til nye biler. Du tænker måske ikke meget på det, men vores køretøjer ville ikke være så sikre som de er uden moderne hærdet og lamineret glas.

Relaterede artikler

• Sådan fungerer sikkerhedsglas
• Hvordan fungerer "skudsikkert" glas?
• Hvad der gør glas gennemsigtig?
• Kan en bil virkelig være dødssikker?
• Sådan fungerer biltestning

Kilder

• ABC Nyheder. "Bekymrer dig over forruder." 3. juni 2008. (25. oktober 2008) http://abcnews.go.com/video/playerIndex?id=4989095
• AIS Glass Solutions. "Lamineret glas." (4. november 2008) http://www.aisglass.com/swfs_laminated/online_laminated.asp
• AIS Glass Solutions. "PVB lamineret glas." (4. november 2008) http://www.aisglass.com/pvb_laminated.asp
• AIS Glass Solutions. "Hærdet glas." (4. nov. 2008) http://www.aisglass.com/swfs_tempered/online_tempered.asp?pagenum=10
• Allen, Leslie J. "På trods af omkostninger bruger flere bilproducenter lamineret glas." Automotive News. 18. februar 2008. (25. oktober 2008) http://corporateportal.ppg.com/NR/rdonlyres/BBF7E209-920B-4722-877E-53CEC5A7CD52/0/123568996eprint.pdf
• Auto Glass University. "Modul 1 - Auto glasss rolle." (25. oktober 2008) http://www.autoglassuniversity.com/mod01/mod01.php
• Bowen, Nancy. "Ralph Nader: Mand med en mission." Bøger fra det 21. århundrede. 2002.
• General Motors. "Vores firma - sikkerhed." (4. november 2008) http://www.gm.ca/inm/gmcanada/english/about/Safety/safety_occupant_02.html
• LeakPro. "Fundamentals of Windshield Repairs." (4. november 2008) http://www.leakpro.com/services/windshield.html
• McGraw-Hill-virksomheder. "Styrke ydelsen af ​​lamineret glas." 2005. (4. nov. 2008) http://continuingeducation.construction.com/article.php?L=28&C=321&P=2
• National Glass Association. "Certificeret Auto Glass Technician-program." (4. november 2008) http://www.glass.org/cert/agrmnt_ov.htm
• National Glass Association. "Forbrugere - tip." (25. oktober 2008) http://www.glass.org/consumer/a_windshield.htm
• National Highway Traffic Safety Administration. "FMVSS 205." (25. oktober 2008) http://edocket.access.gpo.gov/cfr_2004/octqtr/pdf/49cfr571.205.pdf
• National Highway Traffic Safety Administration. "Del 571 føderale sikkerhedsstandarder for motorkøretøjer." (4. november 2008) http://www.nhtsa.gov/cars/rules/standards/FMVSS-Regs/pages/Part571.htm
• Pilkington. "Ofte stillede spørgsmål." (4. november 2008) http://www.pilkington.com/automotive+international/faqs.htm#faq7
• Reuters. "Lamineret glas skinner som en akustisk bonus." 16. januar 2008. (9. nov. 2008) http://www.reuters.com/article/pressRelease/idUS201862+16-Jan-2008+PRN20080116
• Time, Inc. "Blødhed for sikkerhed." 10. april 1939. (25. oktober 2008) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,761001,00.html
• Vartabedian, Ralph. "Hvilket glas er mere sikkert i et nedbrud?" Los Angeles Times, 21. marts, 2007. (4. nov. 2008) http://articles.latimes.com/2007/mar/21/autos/hy-wheels21