Quando le case automobilistiche pubblicano annunci in televisione pubblicizzando le nuove caratteristiche di sicurezza del loro veicolo, raramente menzionano il parabrezza dell'auto o i finestrini circostanti, ma il vetro che ti circonda in quei veicoli è stato progettato e realizzato pensando alla tua sicurezza. Sebbene vetri per auto ha lo stesso aspetto di qualsiasi altro tipo di vetro, funziona in modo molto diverso.
Nella maggior parte delle case, le finestre di ogni stanza sono realizzate con un tipo standard di vetro che si frantumerà in grossi frammenti quando si rompe. Con l'eccezione di una porta scorrevole in vetro o di una porta d'ingresso, questi finestrini di casa non subiscono la stessa quantità di sollecitazione di un finestrino automobilistico. Un'auto, d'altra parte, incontrerà molte buche, rocce e curvature dei paraurti nel corso della sua vita. Per questo motivo, il vetro per auto è prodotto in due diversi tipi di vetro di sicurezza per proteggere sia la struttura del veicolo che gli occupanti all'interno. Il primo tipo di vetro è chiamato vetro stratificato , che è per il parabrezza. Il secondo tipo di vetro è noto come vetro temperato , che viene utilizzato per i finestrini laterali e posteriori del veicolo.
Più avanti impareremo come i produttori di vetro inseriscono un sottile strato di pellicola tra due strati di vetro e li fondono insieme attraverso il calore e la pressione per creare il vetro stratificato. Daremo anche un'occhiata a come il vetro temperato acquisisce la sua forza attraverso un processo di riscaldamento e raffreddamento rapido. Senza questi diversi stili di produzione e rinforzo, il vetro per auto sarebbe poco più di una semplice barriera tra noi e gli elementi esterni.
Il vetro laminato e quello temperato hanno ciascuno funzioni diverse, ma insieme ti tengono all'interno del veicolo in caso di incidente, ti proteggono dal volo di vetri taglienti, mantengono la rigidità del tetto in caso di ribaltamento e consentono all'airbag laterale di proteggerti quando è aperto. Andiamo alla pagina successiva e scopriamo quando sono stati utilizzati per la prima volta questi tipi di vetro e perché.
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All'inizio del XX secolo, le carrozze senza cavalli iniziarono a utilizzare il vetro per proteggere i conducenti dai venti forti. Tuttavia, la forma standard di vetro utilizzata a quei tempi non proteggeva adeguatamente gli occupanti dai detriti volanti. Rappresentava anche un rischio per gli occupanti se un oggetto urtava il vetro o se il veicolo era rimasto coinvolto in un incidente.
Nel 1903, il chimico francese Edouard Benedictus si imbatté nel segreto del vetro infrangibile quando fece cadere una fiaschetta di vetro riempita con una pellicola di collodio essiccato. Ha scoperto che il vetro rivestito con la pellicola si è incrinato, ma ha mantenuto la sua forma originale. Tuttavia, questo vetro stratificato non sarebbe stato implementato nelle automobili fino agli anni '20 [fonte:Time].
Le case automobilistiche hanno utilizzato il vetro stratificato nei loro parabrezza per ottimizzare la sicurezza degli occupanti durante gli incidenti e per proteggere i passeggeri dai proiettili durante le normali condizioni di guida. Nonostante tutti i suoi vantaggi, tuttavia, i primi tipi di vetro stratificato offrivano una limitata resistenza alla perforazione. Il vetro stratificato di oggi è costituito da un sottile strato di polivinilbutirrale (PVB) inserito tra due strati di vetro massiccio.
Oltre al vetro stratificato, le case automobilistiche iniziarono a utilizzare il vetro temperato alla fine degli anni '30. Questo tipo di vetro viene utilizzato nei finestrini laterali e posteriori del veicolo e acquisisce la sua forza attraverso un processo di riscaldamento e raffreddamento rapido che rafforza la superficie esterna del vetro e il suo nucleo.
Negli anni '60, il pubblico americano era diventato sempre più consapevole del fatto che le automobili dovevano essere progettate per qualcosa di più del semplice aspetto. Questa realizzazione derivava in parte dal lavoro del crociato dei consumatori Ralph Nader per esporre i pericoli rappresentati da alcuni veicoli e la necessità di standard di sicurezza governativi. In risposta, il governo degli Stati Uniti ha formato la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) nel 1970 [fonte:Bowen].
Da allora, NHTSA ha implementato normative che interessano tutte le aree della sicurezza dei veicoli, compresi i vetri per autoveicoli. Alcuni degli standard federali per la sicurezza dei veicoli a motore (FMVSS) per i vetri per auto includono:
Ora che sappiamo come è nato il vetro per auto, scopriamo come è fatto.
Suggerimenti per l'acquisto e la sostituzione di vetri per auto[fonte:ABC News]
Il vetro stratificato è realizzato inserendo uno strato di polivinilbutirrale (PVB) tra due pezzi di vetro. Il vetro e il PVB vengono sigillati da una serie di rulli pressori e quindi riscaldati. Questa combinazione di pressione e calore lega chimicamente e meccanicamente il PVB al vetro. Il legame meccanico avviene attraverso l'adesività del PVB, mentre il legame chimico viene creato attraverso il legame idrogeno del PVB al vetro.
Quello strato inserito di PVB è ciò che consente al vetro di assorbire energia durante un impatto e conferisce al vetro resistenza alla penetrazione dei proiettili volanti. Inoltre devia fino al 95 percento dei raggi ultravioletti (UV) dal sole [fonte:Reuters]. Il vetro stratificato può rompersi ed essere forato, ma rimarrà intatto grazie al suo legame chimico con il PVB.
La forza del vetro laminato per auto gli consente di svolgere due funzioni molto importanti nelle automobili. Innanzitutto, consente all'airbag lato passeggero di dispiegarsi correttamente. Gli air bag lato guidatore tendono a volare direttamente verso il conducente dal volante, ma quando l'airbag passeggero è dispiegato, rimbalza dal parabrezza verso il passeggero. Un air bag si dispiega a una velocità incredibile, 1/30 di secondo, e può resistere a 2.000 libbre (907 chilogrammi) di forza. Il parabrezza deve assorbire sia la velocità che la forza dell'airbag per proteggere il passeggero in caso di incidente. Grazie alla sua resistenza, il vetro stratificato può trattenere gli occupanti all'interno dell'auto durante un incidente. In passato, gli occupanti potevano essere espulsi attraverso il parabrezza perché il vetro non era abbastanza resistente, ma i parabrezza di oggi offrono maggiore sicurezza.
Oltre ad assorbire la forza degli air bag dispiegati e mantenere i passeggeri all'interno del veicolo, i parabrezza laminati forniscono anche resistenza al tetto di un'auto. I parabrezza impediscono al tetto di piegarsi e schiantarsi completamente sui passeggeri durante un ribaltamento. Senza la rigidità e la resistenza dei parabrezza in vetro stratificato, molti tetti rappresenterebbero maggiori rischi per i passeggeri in determinati tipi di incidenti.
Se ti capita di trovare un piccolo chip nel parabrezza, non preoccuparti. Non è necessario uscire e sostituire l'intero parabrezza per mantenerne la forza. Alcuni piccoli trucioli possono essere riparati rapidamente e facilmente con un kit di riparazione trucioli del parabrezza. La maggior parte dei negozi di automobili offre questi kit per circa $ 10 e consente di iniettare resina nel punto problematico e rimuovere l'aria in eccesso nell'area problematica. Una volta che avrai riparato il vetro, sarai a malapena in grado di notare il tuo lavoro di patch.
Passiamo alla pagina successiva per scoprire come è fatto il vetro temperato e come lo protegge.
Il vetro temperato è altrettanto importante per la sicurezza di un veicolo quanto il vetro stratificato, ma differisce notevolmente sia nella forma che nella funzione. Questo tipo di vetro viene utilizzato per i finestrini circostanti dell'auto (chiamati anche sidelites ) e la finestra posteriore (o backlite ). Il vetro temperato viene creato riscaldando e quindi raffreddando rapidamente il vetro a temperatura ambiente facendolo passare attraverso un sistema di soffiatori.
La superficie del vetro si raffredda molto più velocemente del centro del vetro e si contrae, causando sollecitazioni di compressione , mentre il centro del vetro si espande a causa della sua temperatura, producendo sollecitazioni di trazione . Cosa significa? Immagina un pezzo di vetro che potrebbe essere tirato o allungato per una certa lunghezza (stress da trazione), mentre viene spinto verso il basso e compresso (stress da compressione) contemporaneamente. Sia le sollecitazioni di trazione che di spinta ottenute attraverso il processo di riscaldamento e raffreddamento conferiscono al vetro temperato la sua resistenza alla trazione e alla compressione. Le differenze tra questi due conferiscono al vetro da 5 a 10 volte la forza che aveva originariamente.
I bordi su un tipico pezzo di vetro temperato sono molto deboli. Ciò è dovuto in parte al rapido rilascio di calore durante la fase di raffreddamento del processo di rinvenimento. Per aiutare a compensare questa zona più debole, il vetro è smerigliato sui bordi. Quando il vetro temperato si rompe, si rompe in piccoli pezzi opachi. Le differenze tra le sollecitazioni di compressione e di trazione sono ciò che consente al vetro di rompersi in questo modo. Il tiro e la spinta del vetro producono una notevole quantità di energia durante il processo di tempra. Quando il vetro si rompe, questa energia viene rilasciata e provoca la rottura del vetro in piccoli pezzi [fonte:AIS Glass Solutions].
Grazie alla sua resistenza, il vetro temperato può resistere all'uso quotidiano della guida automobilistica. Senza di esso, le nostre auto sarebbero piene di vetro ogni volta che incontravamo una buca, entravamo in una curva del paraurti o chiudevamo una porta.
A causa della sua solidità e del suo solido record di sicurezza, alcune case automobilistiche stanno valutando l'implementazione del vetro stratificato in tutte le aree delle loro auto. È già in uso in alcuni veicoli più grandi:la General Motors lo ha installato nei finestrini posteriori dei propri furgoni passeggeri per mantenere gli occupanti all'interno del veicolo durante gli incidenti gravi. Alcuni produttori, come BMW, hanno già inserito il vetro stratificato nelle pareti laterali di alcuni dei loro modelli come ulteriore protezione dai furti. Oltre alla spinta di sicurezza che fornisce, il vetro stratificato funge anche da buon insonorizzazione grazie al PVB al suo interno [fonte:Allen].
Tuttavia, c'è un problema con l'implementazione del vetro stratificato in un veicolo:in caso di emergenza, un occupante che deve uscire rapidamente dal veicolo non potrebbe rompere il vetro stratificato senza aiuto. Grazie alla sua resistenza, il vetro stratificato può impiegare 10 volte più tempo per rompersi rispetto al vetro temperato, il che può rendere difficile la fuga a un passeggero indebolito e ferito [fonte:Allen]. Questo dilemma non ha impedito ai designer automobilistici di escogitare nuovi modi per inserire più vetro stratificato nelle nostre auto. Ad esempio, tetti cielo (il nome deriva dalla parola spagnola per "cielo") sono spuntati in tutto il circuito delle concept car. I tetti Cielo estendono il parabrezza di un'auto dietro la testa del guidatore, convertendo l'intero tetto in un unico pezzo di vetro stratificato [fonte:Allen].
Il vetro per auto non è progettato solo per la sicurezza e il comfort. Anche i produttori di vetro e le case automobilistiche stanno cercando di trovare strade per riciclare il vetro. Sebbene parte del vetro in eccesso prodotto durante la produzione del vetro per autoveicoli venga riciclato, una volta montato il vetro per autoveicoli, diventa più difficile riciclarlo a causa di aggiunte come rivestimenti ed elementi riscaldanti.
Nonostante questi dilemmi, i produttori di vetro continuano a esplorare nuove idee per rendere il vetro più forte, più sicuro e adattabile ai nuovi veicoli. Potresti non pensarci molto, ma i nostri veicoli non sarebbero sicuri come lo sono senza i moderni vetri temperati e stratificati.
