Hoe autoglas werkt

Autoglas is speciaal behandeld om voertuigpassagiers tegen de elementen te beschermen. Zie meer foto's van autoveiligheid. Frederick M. Brown / Getty Images

Wanneer autobedrijven advertenties op televisie plaatsen waarin ze de nieuwe veiligheidsvoorzieningen van hun auto aanprijzen, noemen ze zelden de voorruit van de auto of de omringende ramen, maar het glas dat u in die voertuigen omringt, is ontworpen en vervaardigd met het oog op uw veiligheid. Hoewel autoruiten ziet er hetzelfde uit als elk ander type glas, het functioneert heel anders.

In de meeste huizen zijn de ramen in elke kamer gemaakt van een standaardglas dat bij breuk in grote scherven uiteenvalt. Met uitzondering van een glazen schuifdeur of voordeur, krijgen deze ramen voor thuis niet dezelfde belasting als een autoruit. Een auto daarentegen zal tijdens zijn leven veel kuilen, rotsen en spatborden tegenkomen. Daarom wordt autoglas vervaardigd in twee verschillende soorten veiligheidsglas om zowel de structuur van het voertuig als de inzittenden binnenin te beschermen. Het eerste type glas heet gelamineerd glas, dat is voor de voorruit. Het tweede type glas staat bekend als gehard glas, die wordt gebruikt voor de zij- en achterruiten van het voertuig.

Later zullen we leren hoe glasmakers een dunne laag film tussen twee glaslagen plaatsen en ze door hitte en druk samenvoegen om gelaagd glas te maken. We zullen ook bekijken hoe gehard glas zijn sterkte verkrijgt door een proces van opwarmen en snel afkoelen. Zonder deze verschillende fabricagestijlen en versteviging zou autoglas niet veel meer zijn dan een simpele barrière tussen ons en de elementen buiten.

Gelamineerd en gehard glas hebben elk verschillende functies, maar samen houden ze u in het voertuig bij een ongeval, beschermen ze u tegen rondvliegend scherp glas, behouden ze de stijfheid van het dak bij het omrollen en zorgen ze ervoor dat de zij-airbag u beschermt wanneer deze wordt geactiveerd. Laten we naar de volgende pagina gaan en kijken wanneer deze glassoorten voor het eerst werden gebruikt en waarom.

Inhoud

1. De geschiedenis van autoglas
2. Gelaagd glas en PVB
3. Gehard glas
4. Toekomstige ontwikkelingen in autoglas

In het begin van de 20e eeuw begonnen rijtuigen zonder paarden glas te gebruiken om bestuurders tegen harde wind te beschermen. De standaard vorm van glas die in die tijd werd gebruikt, beschermde de inzittenden echter niet voldoende tegen rondvliegend puin. Het vormde ook een risico voor de inzittenden als een voorwerp het glas raakte of als het voertuig bij een ongeval betrokken was.

In 1903 ontdekte de Franse chemicus Edouard Benedictus het geheim van breukvast glas toen hij een glazen fles liet vallen die gevuld was met een gedroogde collodiumfilm. Hij ontdekte dat het glas dat met de film was bedekt, gebarsten was, maar zijn oorspronkelijke vorm had behouden. Dit gelamineerde glas zou echter pas in de jaren twintig in auto's worden geïmplementeerd [bron: Time].

Autofabrikanten gebruikten gelaagd glas in hun voorruiten om de veiligheid van de inzittenden tijdens ongevallen te optimaliseren en om passagiers te beschermen tegen projectielen tijdens normale rijomstandigheden. Ondanks al zijn voordelen boden de eerste soorten gelaagd glas een beperkte perforatieweerstand. Het gelaagde glas van tegenwoordig bestaat uit een dun laagje polyvinylbutyral (PVB) ingevoegd tussen twee lagen massief glas.

Naast gelaagd glas begonnen autofabrikanten eind jaren dertig gehard glas te gebruiken. Dit type glas wordt gebruikt in de zij- en achterruiten van het voertuig en krijgt zijn sterkte door een verwarmings- en snel koelproces dat zowel het buitenoppervlak als de kern van het glas versterkt..

In de jaren zestig was het Amerikaanse publiek zich er steeds meer van bewust dat auto's moesten worden ontworpen voor meer dan alleen het uiterlijk. Dit besef kwam gedeeltelijk voort uit het werk van de consumentenkruisvaarder Ralph Nader om de gevaren van bepaalde voertuigen en de behoefte aan veiligheidsnormen van de overheid bloot te leggen. Als reactie hierop richtte de Amerikaanse regering in 1970 de National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) op [bron: Bowen].

Sindsdien heeft NHTSA voorschriften geïmplementeerd die van invloed zijn op alle aspecten van voertuigveiligheid, inclusief autoglas. Enkele van de Federal Motor Vehicle Safety Standards (FMVSS) voor autoglas zijn:

• FMVSS 205 -- Dit stelde duidelijke normen voor de transparantie van autoruiten en de sterkte van autoglas die nodig is om inzittenden tijdens ongevallen in de auto te houden.
• FMVSS 212 --Deze montagestandaard voor de voorruit is vastgesteld om tijdens ongevallen een zekere mate van behoud van de voorruit te garanderen.
• FMVSS 216 -- Deze wetgeving implementeerde een norm voor dakstijfheid in geval van kantelen.
• FMVSS 219 -- Deze norm stelt dat geen enkel deel van de meeste personenauto's bij een botsing meer dan 6 millimeter (0,24 inch) door de voorruit kan dringen.

Nu we weten hoe autoglas is ontstaan, gaan we kijken hoe het is gemaakt.

Tips voor het kopen en vervangen van autoglas

[bron: ABC News]

• Het vervangen van uw voorruit is een belangrijk veiligheidsrisico. Als uw voorruit ernstig is beschadigd, stel deze dan niet uit om deze te laten vervangen.

• Zorg ervoor dat de technicus die uw voorruit vervangt, hiervoor is gecertificeerd door de National Glass Association.

• Nadat uw voorruit is vervangen, moet u de aanbevolen tijd wachten voordat u met het voertuig gaat rijden. In sommige gevallen kan dit tot 10 uur duren.

Gelaagd glas is sterk genoeg om te voorkomen dat vliegende voorwerpen de voorruit van een auto binnendringen. Bryan Mulennix / Getty Images

Gelaagd glas wordt gemaakt door een laag polyvinylbutyral (PVB) tussen twee stukken glas te klemmen. Het glas en de PVB worden verzegeld door een reeks aandrukrollen en vervolgens verwarmd. Deze combinatie van druk en warmte bindt de PVB chemisch en mechanisch aan het glas. De mechanische binding ontstaat door de hechting van de PVB, terwijl de chemische binding ontstaat door waterstofbinding van de PVB aan het glas.

Die ingevoegde laag PVB zorgt ervoor dat het glas energie kan absorberen tijdens een botsing en geeft het glas weerstand tegen penetratie van rondvliegende projectielen. Het buigt ook tot 95 procent van de ultraviolette (UV) straling van de zon af [bron: Reuters]. Gelaagd glas kan breken en doorboord worden, maar het blijft intact vanwege de chemische binding met de PVB.

Door de sterkte van gelaagd autoglas kan het twee zeer belangrijke functies in auto's vervullen. Ten eerste zorgt het ervoor dat de airbag aan de passagierszijde correct wordt geactiveerd. De zij-airbags voor de bestuurder vliegen vanaf het stuur recht op de bestuurder af, maar wanneer de passagiersairbag wordt geactiveerd, kaatst deze tegen de voorruit naar de passagier. Een airbag wordt met een ongelooflijke snelheid - 1/30 seconde - ontplooid en is bestand tegen een kracht van 2.000 pond (907 kilogram). De voorruit moet zowel de snelheid als de kracht van de airbag opvangen om de passagier bij een ongeval te beschermen. Door zijn sterkte kan gelaagd glas inzittenden tijdens een ongeval in de auto houden. In het verleden konden inzittenden door de voorruit worden uitgeworpen omdat het glas niet sterk genoeg was, maar de huidige voorruiten bieden meer veiligheid.

Naast het absorberen van de kracht van geactiveerde airbags en het houden van passagiers in het voertuig, geven gelamineerde voorruiten ook sterkte aan het dak van een auto. Windschermen voorkomen dat het dak knikt en volledig op passagiers neerstort tijdens het kantelen. Zonder de stijfheid en sterkte van voorruiten van gelaagd glas zouden veel daken bij bepaalde soorten ongevallen grotere risico's voor passagiers opleveren.

Maakt u zich geen zorgen als u een kleine chip in uw voorruit vindt. U hoeft niet naar buiten om uw volledige voorruit te laten vervangen om zijn sterkte te behouden. Sommige kleine chips kunnen snel en eenvoudig worden gerepareerd met een reparatieset voor voorruitchips. De meeste autowinkels hebben deze kits voor ongeveer $ 10 en stellen u in staat om hars op de probleemplek te injecteren en overtollige lucht in het probleemgebied te verwijderen. Als je het glas eenmaal hebt gerepareerd, zul je je patchjob nauwelijks opmerken.

Laten we naar de volgende pagina gaan om erachter te komen hoe gehard glas wordt gemaakt en hoe het beschermt.

Gehard glas is net zo belangrijk voor de veiligheid van een voertuig als gelaagd glas, maar het verschilt sterk in vorm en functie. Dit type glas wordt gebruikt voor de omringende ramen van auto (ook wel de bijzaken) en de achterruit (of backlite). Gehard glas wordt gemaakt door het te verwarmen en vervolgens snel af te koelen tot kamertemperatuur door het door een systeem van blazers te leiden.

Het oppervlak van het glas koelt veel sneller af dan het midden van het glas en trekt samen, waardoor samendrukkende spanningen, terwijl het midden van het glas uitzet vanwege de temperatuur, produceren trekspanningen. Wat betekent dat? Stel je een stuk glas voor dat kan worden getrokken of uitgerekt tot een bepaalde lengte (trekspanning), terwijl het tegelijkertijd naar beneden wordt gedrukt en wordt samengedrukt (drukspanning). Zowel de trek- als de duwspanningen die door het verwarmings- en koelproces worden bereikt, geven gehard glas zijn trek- en druksterkte. Door de verschillen tussen deze twee is het glas 5 tot 10 keer zo sterk als het oorspronkelijk had.

De randen van een typisch stuk gehard glas zijn erg zwak. Dit wordt mede veroorzaakt door het snel vrijkomen van warmte tijdens de afkoelfase van het temperingsproces. Om dit zwakkere gebied te helpen compenseren, wordt het glas aan de randen geslepen. Wanneer gehard glas breekt, valt het uiteen in kleine, saaie stukjes. De verschillen tussen de druk- en trekspanningen zorgen ervoor dat het glas op deze manier kan breken. Het trekken en duwen van het glas levert een aanzienlijke hoeveelheid energie op tijdens het hardingsproces. Wanneer het glas breekt, komt deze energie vrij en breekt het glas in kleine stukjes [bron: AIS Glass Solutions].

Vanwege zijn sterkte is gehard glas bestand tegen het dagelijkse gebruik van autorijden. Zonder dit zouden onze auto's gevuld zijn met glas elke keer dat we een kuil tegenkwamen, in een spatbordbuigmachine stapten of een deur sloten.

Vanwege zijn sterkte en solide staat van dienst op het gebied van veiligheid overwegen sommige autofabrikanten de implementatie van gelaagd glas in alle delen van hun auto's. Het wordt al gebruikt in sommige grotere voertuigen: General Motors heeft het in de achterruiten van hun passagiersbusjes geïnstalleerd om inzittenden tijdens zware ongevallen in het voertuig te houden. Sommige fabrikanten, zoals BMW, hebben al gelaagd glas in de zijruiten van sommige van hun modellen geplaatst als extra bescherming tegen diefstal. Naast de veiligheidsboost die het biedt, fungeert gelaagd glas ook als een goede geluidsdemper vanwege de PVB erin [bron: Allen].

Er is echter één probleem met het toepassen van gelaagd glas in een voertuig: in geval van nood kan een inzittende die snel uit de auto moet het gelaagd glas niet zonder hulp breken. Vanwege zijn sterkte kan het 10 keer langer duren voordat gelaagd glas breekt dan gehard glas, waardoor een verzwakte en gewonde passagier moeilijk kan ontsnappen [bron: Allen]. Dit dilemma heeft auto-ontwerpers er niet van weerhouden nieuwe manieren te bedenken om meer gelaagd glas in onze auto's te krijgen. Bijvoorbeeld, cielo daken (de naam komt van het Spaanse woord voor "lucht") duiken overal op het concept car-circuit op. Cielo-daken verlengen de voorruit van een auto achter het hoofd van de bestuurder en veranderen het hele dak in een enkel stuk gelaagd glas [bron: Allen].

Autoglas is niet alleen ontworpen voor veiligheid en comfort. Glasmakers en autofabrikanten zoeken ook naar mogelijkheden om het glas te recyclen. Hoewel een deel van het overtollige glas dat wordt geproduceerd tijdens het maken van autoglas, wordt gerecycled, wordt het, zodra het autoglas voor een auto is gemonteerd, moeilijker te recyclen door toevoegingen zoals coatings en verwarmingselementen..

Ondanks deze dilemma's blijven glasfabrikanten nieuwe ideeën onderzoeken om glas sterker, veiliger en aanpasbaarder te maken voor nieuwe voertuigen. U zult er misschien niet veel over nadenken, maar onze voertuigen zouden niet zo veilig zijn als zonder modern gehard en gelaagd glas.

Gerelateerde artikelen

• Hoe veiligheidsglas werkt
• Hoe werkt "kogelvrij" glas?
• Wat maakt glas transparant?
• Kan een auto echt doodsbestendig zijn??
• Hoe autotests werken

Bronnen

• ABC nieuws. "Zorgen over voorruiten." 3 juni 2008. (25 oktober 2008) http://abcnews.go.com/video/playerIndex?id=4989095
• AIS-glasoplossingen. "Gelamineerd glas." (4 november 2008) http://www.aisglass.com/swfs_laminated/online_laminated.asp
• AIS-glasoplossingen. "PVB gelaagd glas." (4 november 2008) http://www.aisglass.com/pvb_laminated.asp
• AIS-glasoplossingen. "Gehard glas." (4 november 2008) http://www.aisglass.com/swfs_tempered/online_tempered.asp?pagenum=10
• Allen, Leslie J. "Ondanks de kosten gebruiken meer autofabrikanten gelaagd glas." Automotive Nieuws. 18 februari 2008. (25 oktober 2008) http://corporateportal.ppg.com/NR/rdonlyres/BBF7E209-920B-4722-877E-53CEC5A7CD52/0/123568996eprint.pdf
• Auto Glass University. "Module 1 - De rol van autoglas." (25 oktober 2008) http://www.autoglassuniversity.com/mod01/mod01.php
• Bowen, Nancy. "Ralph Nader: Man met een missie." Twenty-First Century Books. 2002.
• Algemene motoren. "Ons bedrijf - veiligheid." (4 november 2008) http://www.gm.ca/inm/gmcanada/english/about/Safety/safety_occupant_02.html
• LeakPro. "Grondbeginselen van autoruitreparaties." (4 november 2008) http://www.leakpro.com/services/windshield.html
• McGraw-Hill-bedrijven. "De prestaties van gelaagd glas versterken." December 2005. (4 nov. 2008) http://continuingeducation.construction.com/article.php?L=28&C=321&P=2
• Nationale Glasvereniging. "Certified Auto Glass Technician Program." (4 november 2008) http://www.glass.org/cert/agrmnt_ov.htm
• Nationale Glasvereniging. "Consumenten - Fooien." (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. "Deel 571 Federal Motor Vehicle Safety Standards." (4 november 2008) http://www.nhtsa.gov/cars/rules/standards/FMVSS-Regs/pages/Part571.htm
• Pilkington. "Veel Gestelde Vragen." (4 november 2008) http://www.pilkington.com/automotive+international/faqs.htm#faq7
• Reuters. "Gelaagd glas schittert als een akoestische bonus." 16 januari 2008. (9 november 2008) http://www.reuters.com/article/pressRelease/idUS201862+16-Jan-2008+PRN20080116
• Time, Inc. "Zachtheid voor veiligheid." 10 april 1939. (25 oktober 2008) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,761001,00.html
• Vartabedian, Ralph. "Welk glas is veiliger bij een crash?" Los Angeles Times, 21 maart 2007. (4 november 2008) http://articles.latimes.com/2007/mar/21/autos/hy-wheels21