Hur bilglas fungerar

  • Peter Tucker
  • 0
  • 3205
  • 48
Bilglas behandlas speciellt för att skydda fordonspassagerare från elementen. Se fler bilsäkerhetsbilder. Frederick M. Brown / Getty Images

När bilföretagen visar annonser på TV som visar deras fordons nya säkerhetsfunktioner, nämner de sällan bilens vindruta eller de omgivande fönstren, men glaset som omger dig i dessa fordon har designats och tillverkats med din säkerhet i åtanke. Fastän fordonsglas ser samma ut som alla andra typer av glas, det fungerar mycket annorlunda.

I de flesta hem är fönstren i varje rum tillverkade av en standardtyp av glas som kommer att krossa till stora skärvor när det går sönder. Med undantag av en skjutbar glasdörr eller ytterdörr får dessa hemfönster inte samma belastning som ett bilfönster gör. En bil, å andra sidan, kommer att stöta på många grytor, stenar och fender benders under dess livstid. På grund av detta tillverkas fordonsglas till två olika typer av säkerhetsglas för att skydda både fordonets och passagerarnas struktur. Den första typen av glas kallas laminerat glas, vilket är för vindrutan. Den andra typen av glas kallas härdat glas, som används för fordonets sido- och bakfönster.

Senare kommer vi att lära oss hur glastillverkare sätter in ett tunt lager av film mellan två glasskikt och smälter dem samman genom värme och tryck för att göra laminerat glas. Vi tittar också på hur härdat glas får sin styrka genom en process med uppvärmning och snabb kylning. Utan dessa olika stilar för tillverkning och förstärkning, skulle fordonsglas vara lite mer än en enkel barriär mellan oss och elementen utanför.

Laminerat och härdat glas har var och en olika funktioner, men tillsammans håller de dig inuti fordonet i en olycka, skyddar dig från att flyga skarpt glas, behålla takets styvhet i en rullning och låter sidokrockkudden skydda dig när den är utplacerad. Låt oss gå vidare till nästa sida och lära oss när dessa typer av glas först användes och varför.

Innehåll
  1. Historien om fordonsglas
  2. Laminerat glas och PVB
  3. Härdat glas
  4. Framtida utveckling inom fordonsglas

Under början av 1900-talet började hästlösa vagnar använda glas för att skydda förarna från hårda vindar. Men standardformen av glas som användes under dessa tider skyddade inte passagerarna tillräckligt från flygande skräp. Det utgjorde också en risk för passagerarna om ett föremål slog i glaset eller om fordonet var inblandat i en olycka.

År 1903 snubblade den franska kemisten Edouard Benedictus hemligheten till att spränga resistent glas när han tappade en glaskolv fylld med en torkad kollisionsfilm. Han fann att glaset belagt med filmen knäckt, men behöll sin ursprungliga form. Detta laminerade glas skulle emellertid inte implementeras i bilar förrän på 1920-talet [källa: Time].

Biltillverkare använde laminerat glas i vindrutorna för att optimera passagerarnas säkerhet under olyckor och för att skydda passagerare från projektiler under normala körförhållanden. Men för alla dess fördelar erbjöd de första typerna av laminerat glas begränsad punkteringsmotstånd. Dagens laminerade glas består av ett tunt lager av polyvinylbutyral (PVB) insatt mellan två lager massivt glas.

Förutom laminerat glas började biltillverkare använda härdat glas i slutet av 1930-talet. Denna typ av glas används i fordonets sido- och bakruta och får sin styrka genom en uppvärmning och snabb kylningsprocess som stärker glasets yttre yta och dess kärna.

Vid 1960-talet hade den amerikanska allmänheten blivit alltmer medveten om att bilar behövde utformas för mer än bara utseende. Detta erkännande härrörde delvis från konsumentkorsfararen Ralph Naders arbete för att avslöja farorna som vissa fordon utgör och behovet av statliga säkerhetsstandarder. Som svar bildade den amerikanska regeringen National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) 1970 [källa: Bowen].

Sedan dess har NHTSA implementerat bestämmelser som påverkar alla fordonssäkerhetsområden, inklusive bilglas. Några av de federala motorfordonssäkerhetsstandarderna (FMVSS) för bilglas inkluderar:

  • FMVSS 205 -- Detta sätter tydliga standarder för bilfönstretens transparens och styrkan hos fordonsglas som krävs för att hålla passagerare inne i fordonet under olyckor.
  • FMVSS 212 --Denna vindrutans monteringsstandard fastställdes för att säkerställa en viss nivå av vindrutans kvarhållfasthet under olyckor.
  • FMVSS 216 -- Denna lagstiftning implementerade en standard för takstyvhet i händelse av övergång.
  • FMVSS 219 -- Denna standard säger att ingen del av de flesta personbilar kan tränga igenom vindrutan mer än 6 millimeter (0,24 tum) i en krasch.

Nu när vi vet hur fordonsglas blev, låt oss ta reda på hur det är tillverkat.

Tips för att köpa och byta ut bilglas

[källa: ABC Nyheter]

  • Att byta ut vindrutan är ett stort säkerhetsproblem. Om din vindruta har skadats allvarligt ska du inte byta ut den för att byta ut den.
  • Se till att teknikern som byter ut vindrutan är certifierad av National Glass Association.
  • När din vindruta har bytts ut, se till att vänta den rekommenderade tiden innan du kör fordonet. I vissa fall kan detta pågå i upp till 10 timmar.
Laminerat glas är tillräckligt starkt för att förhindra att flygande föremål tränger in i bilens vindruta. Bryan Mulennix / Getty Images

Laminerat glas tillverkas genom att ett lager av polyvinylbutyral (PVB) kläms mellan två glasstycken. Glaset och PVB förseglas med en serie tryckrullar och värms sedan upp. Denna kombination av tryck och värme binder kemiskt och mekaniskt PVB till glaset. Den mekaniska bindningen sker genom vidhäftningsförmågan hos PVB, medan den kemiska bindningen skapas genom vätebindning av PVB till glaset.

Det inlagda PVB-skiktet är det som gör att glaset kan absorbera energi under en stötar och ger glasets motstånd mot penetration från flygande projektiler. Det avleder också upp till 95 procent av ultravioletta (UV) strålar från solen [källa: Reuters]. Laminerat glas kan brytas och punkteras, men det kommer att förbli intakt på grund av dess kemiska bindning med PVB.

Styrkan hos laminerat fordonsglas ger det två mycket viktiga funktioner i bilar. Först låter den krockkudden på passagerarsidan distribueras korrekt. Förarens sidokrockkuddar tenderar att flyga rakt mot föraren från rattet, men när passagerarens krockkudde är utsprett, studsar den från vindrutan mot passageraren. En krockkudde drar ut med otrolig hastighet - 1/30: e sekund - och tål 90 000 kilo kraft. Vindrutan måste absorbera både hastigheten och kraften i krockkudden för att skydda passageraren i en olycka. På grund av sin styrka kan laminerat glas hålla passagerare inne i bilen under en olycka. Tidigare kunde passagerare kastas ut genom vindrutan eftersom glaset inte var tillräckligt starkt, men dagens vindrutor ger mer säkerhet.

Förutom att absorbera kraften från utplacerade krockkuddar och hålla passagerare i fordonet ger laminerade vindrutor också styrka till en bils tak. Vindrutor förhindrar att taket knäcks och kraschar helt ned på passagerarna under en rollover. Utan styvheten och styrkan hos vindrutor med laminerat glas skulle många tak utgöra större risker för passagerare vid vissa typer av olyckor.

Om du råkar hitta ett litet chip i vindrutan, oroa dig inte. Du behöver inte gå ut och få byt ut hela vindrutan för att behålla sin styrka. Vissa små chips kan snabbt och enkelt repareras med en vindrutespånreparationssats. De flesta fordonsbutiker bär dessa kit för cirka 10 dollar och låter dig injicera harts i problemstället och ta bort överflödigt luft i problemområdet. När du har reparerat glaset kommer du knappt att kunna märka ditt patchjobb.

Låt oss gå vidare till nästa sida för att ta reda på hur härdat glas tillverkas och hur det skyddar.

Härdat glas är lika viktigt för ett fordons säkerhet som laminerat glas, men det skiljer sig mycket både i form och funktion. Denna typ av glas används för de omgivande fönstren i bilen (även kallad sidelites) och bakfönstret (eller bakruta). Härdat glas skapas genom att värma upp och sedan snabbt kyla glaset till rumstemperatur genom att föra det genom ett system med fläktar.

Ytan på glaset kyls mycket snabbare än mitten av glaset och sammandras och orsakar tryckspänningar, medan glasets mitt expanderar på grund av dess temperatur och producerar dragspänningar. Vad betyder det? Föreställ dig en glasbit som kan dras eller sträckas till en viss längd (dragspänning), samtidigt som du trycks ner och komprimeras (tryckspänning) samtidigt. Både drag- och tryckspänningarna som uppnås genom uppvärmnings- och kylningsprocessen ger härdat glas dess draghållfasthet och tryckhållfasthet. Skillnaderna mellan dessa två ger glaset 5 till 10 gånger den mängd styrka som det ursprungligen hade.

Kanterna på ett typiskt härdat glas är mycket svaga. Detta orsakas delvis av den snabba frisättningen av värme under kylningsfasen av härdningsprocessen. För att kompensera för detta svagare område slipas glaset ner på kanterna. När härdat glas går sönder, splittras det i små, tråkiga bitar. Skillnaderna mellan tryck- och dragspänningar är det som gör att glaset kan brytas på detta sätt. Dragning och tryckning av glaset producerar en betydande mängd energi under härdningsprocessen. När glaset går sönder frigörs denna energi och får glaset att brytas i små bitar [källa: AIS Glass Solutions].

På grund av sin styrka kan härdat glas motstå den dagliga användningen av bilkörning. Utan det skulle våra bilar vara fyllda med glas varje gång vi stötte på en jättegryt, kom in i ett stänkskärm eller stängde en dörr.

På grund av sin styrka och solida säkerhetsrekord överväger vissa biltillverkare implementeringen av laminerat glas i alla delar av sina bilar. Den används redan i vissa större fordon: General Motors har installerat det i bakrutan på sina passagerarvagnar för att hålla passagerare inne i fordonet vid större olyckor. Vissa tillverkare, som BMW, har redan placerat laminerat glas i sidorna på vissa av sina modeller som ett extra skydd mot stöld. Förutom säkerhetsförstärkningen som det ger, fungerar laminerat glas också som en bra ljuddämpare på grund av PVB inuti det [källa: Allen].

Det finns emellertid ett problem med att implementera laminerat glas i ett fordon: I en nödsituation kunde en passagerare som måste lämna fordonet snabbt inte bryta det laminerade glaset utan hjälp. På grund av sin styrka kan laminerat glas ta 10 gånger längre tid att bryta än härdat glas, vilket kan göra flykting svårt för en försvagad och skadad passagerare [källa: Allen]. Detta dilemma har inte hindrat biltillverkare från att ta fram nya sätt att få mer laminerat glas i våra bilar. Till exempel, cielo-tak (namnet kommer från det spanska ordet "himmel") har dykt upp över hela konceptbilen. Cielo-tak förlänger en bilens vindruta bakom förarens huvud och omvandlar hela taket till ett enda laminerat glas [källa: Allen].

Bilglas är inte bara designat för säkerhet och komfort. Glastillverkare och biltillverkare försöker också hitta vägar för återvinning av glaset. Även om en del överskottsglas som produceras under tillverkningen av fordonsglas återvinns, så snart fordonsglaset är anpassat för en bil, blir det svårare att återvinna på grund av tillägg som beläggningar och värmeelement.

Trots dessa dilemmaer fortsätter glasstillverkarna att utforska nya idéer för att göra glas starkare, säkrare och anpassningsbart för nya fordon. Du kanske inte tänker på det mycket, men våra fordon skulle inte vara lika säkra som de är utan modernt härdat och laminerat glas.

Relaterade artiklar

  • Hur säkerhetsglas fungerar
  • Hur fungerar "skudfast" glas?
  • Vad gör glas genomskinligt?
  • Kan en bil verkligen vara dödsäker?
  • Hur biltest fungerar

källor

  • ABC Nyheter. "Oroa dig över vindrutor." 3 juni 2008. (25 oktober 2008) http://abcnews.go.com/video/playerIndex?id=4989095
  • AIS Glass Solutions. "Laminerat glas." (4 november 2008) http://www.aisglass.com/swfs_laminated/online_laminated.asp
  • AIS Glass Solutions. "PVB-laminerat glas." (4 november 2008) http://www.aisglass.com/pvb_laminated.asp
  • AIS Glass Solutions. "Härdat glas." (4 november 2008) http://www.aisglass.com/swfs_tempered/online_tempered.asp?pagenum=10
  • Allen, Leslie J. "Trots kostnader använder fler bilproducenter laminerat glas." Automotive News. 18 februari 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 roll." (25 oktober 2008) http://www.autoglassuniversity.com/mod01/mod01.php
  • Bowen, Nancy. "Ralph Nader: Man with a Mission." Twenty-First Century Books. 2002.
  • General Motors. "Vårt företag - säkerhet." (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-företag. "Stärka prestanda för laminerat glas." 2005. (4 nov. 2008) http://continuingeducation.construction.com/article.php?L=28&C=321&P=2
  • National Glass Association. "Certifierat bilglassteknikerprogram." (4 november 2008) http://www.glass.org/cert/agrmnt_ov.htm
  • National Glass Association. "Konsumenter - tips." (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 federala säkerhetsstandarder för motorfordon." (4 november 2008) http://www.nhtsa.gov/cars/rules/standards/FMVSS-Regs/pages/Part571.htm
  • Pilkington. "Vanliga frågor." (4 november 2008) http://www.pilkington.com/automotive+international/faqs.htm#faq7
  • Reuters. "Laminerat glas lyser som en akustisk bonus." 16 januari 2008. (9 nov 2008) http://www.reuters.com/article/pressRelease/idUS201862+16-Jan-2008+PRN20080116
  • Time, Inc. "Mjukhet för säkerhet." 10 april 1939. (25 oktober 2008) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,761001,00.html
  • Vartabedian, Ralph. "Vilket glas är säkrare i en krasch?" Los Angeles Times, 21 mars 2007. (4 november 2008) http://articles.latimes.com/2007/mar/21/autos/hy-wheels21



Ingen har kommenterat den här artikeln än.

De mest intressanta artiklarna om hemligheter och upptäckter. Massor av användbar information om allt
Artiklar om vetenskap, rymd, teknik, hälsa, miljö, kultur och historia. Förklara tusentals ämnen så att du vet hur allt fungerar