Khi các công ty ô tô chạy quảng cáo trên truyền hình giới thiệu các tính năng an toàn mới của xe, họ hiếm khi đề cập đến kính chắn gió của ô tô hoặc các cửa sổ xung quanh, nhưng kính bao quanh bạn trên những chiếc xe đó đã được thiết kế và sản xuất với mục đích lưu ý đến sự an toàn của bạn. Mặc dù kính ô tô trông giống như bất kỳ loại kính nào khác, nó hoạt động rất khác.
Trong hầu hết các ngôi nhà, cửa sổ trong mỗi phòng được làm từ loại kính tiêu chuẩn sẽ vỡ thành những mảnh lớn khi vỡ. Ngoại trừ cửa kính trượt hoặc cửa trước, các cửa sổ nhà này không nhận được lực căng như cửa sổ ô tô. Mặt khác, một chiếc ô tô sẽ gặp phải nhiều ổ gà, đá và những khúc cua chắn bùn trong suốt cuộc đời của nó. Chính vì vậy mà kính ô tô được sản xuất thành hai loại kính an toàn khác nhau để bảo vệ cả kết cấu của xe và người ngồi bên trong. Loại kính đầu tiên được gọi là kính nhiều lớp , dành cho kính chắn gió. Loại kính thứ hai được gọi là kính cường lực , được sử dụng cho cửa sổ bên và cửa sau của xe.
Sau đó, chúng ta sẽ tìm hiểu cách các nhà sản xuất thủy tinh chèn một lớp phim mỏng vào giữa hai lớp thủy tinh và kết hợp chúng với nhau thông qua nhiệt và áp suất để tạo ra thủy tinh nhiều lớp. Chúng ta cũng sẽ xem xét cách kính cường lực tăng cường sức mạnh của nó thông qua quá trình làm nóng và làm mát nhanh chóng. Nếu không có những phong cách sản xuất và cường lực khác nhau này, kính ô tô sẽ không chỉ là một rào cản đơn giản giữa chúng ta và các yếu tố bên ngoài.
Kính nhiều lớp và kính cường lực mỗi loại có các chức năng khác nhau, nhưng cùng nhau, chúng giữ bạn bên trong xe khi xảy ra tai nạn, che chắn bạn khỏi kính sắc nhọn, giữ lại độ cứng của mái khi lật và cho phép túi khí bên bảo vệ bạn khi nó được triển khai. Hãy chuyển sang trang tiếp theo và tìm hiểu khi nào những loại kính này được sử dụng lần đầu tiên và tại sao.
Nội dung
Vào đầu thế kỷ 20, các toa không ngựa bắt đầu sử dụng kính để bảo vệ người lái xe khỏi những cơn gió khắc nghiệt. Tuy nhiên, dạng kính tiêu chuẩn được sử dụng vào thời đó không đủ khả năng bảo vệ người cư ngụ khỏi các mảnh vỡ bay. Nó cũng gây rủi ro cho người ngồi trong xe nếu có vật thể đập vào kính hoặc nếu xe có tai nạn.
Năm 1903, nhà hóa học người Pháp Edouard Benedictus tình cờ phát hiện ra bí quyết làm thủy tinh chống vỡ khi ông làm rơi một bình thủy tinh chứa đầy màng collodion khô. Ông phát hiện ra rằng tấm kính được phủ phim bị nứt, nhưng vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu. Tuy nhiên, loại kính nhiều lớp này sẽ không được triển khai trên ô tô cho đến những năm 1920 [nguồn:Time].
Các nhà sản xuất ô tô đã sử dụng kính nhiều lớp trong kính chắn gió của họ để tối ưu hóa sự an toàn cho người ngồi trong các vụ tai nạn và để bảo vệ hành khách khỏi đạn trong điều kiện lái xe bình thường. Tuy nhiên, vì tất cả những lợi ích của nó, các loại kính nhiều lớp đầu tiên cung cấp khả năng chống đâm thủng hạn chế. Kính nhiều lớp ngày nay bao gồm một lớp mỏng polyvinyl butyral (PVB) được chèn giữa hai lớp thủy tinh đặc.
Ngoài kính nhiều lớp, các nhà sản xuất ô tô bắt đầu sử dụng kính cường lực vào cuối những năm 1930. Loại kính này được sử dụng ở cửa sổ bên và cửa sau của xe và được tăng cường độ bền thông qua quá trình làm nóng và làm mát nhanh nhằm tăng cường sức mạnh cho bề mặt bên ngoài cũng như lõi của kính.
Đến những năm 1960, công chúng Mỹ ngày càng nhận thức được rằng ô tô cần được thiết kế cho nhiều thứ hơn là ngoại hình. Nhận thức này một phần xuất phát từ công việc của nhà thập tự chinh tiêu dùng Ralph Nader nhằm phơi bày những mối nguy hiểm do một số phương tiện giao thông gây ra và sự cần thiết của các tiêu chuẩn an toàn của chính phủ. Để đáp lại, chính phủ Hoa Kỳ đã thành lập Cục Quản lý An toàn Giao thông Đường cao tốc Quốc gia (NHTSA) vào năm 1970 [nguồn:Bowen].
Kể từ đó, NHTSA đã thực hiện các quy định ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực an toàn của phương tiện, bao gồm cả kính ô tô. Một số Tiêu chuẩn An toàn Phương tiện Cơ giới Liên bang (FMVSS) đối với kính ô tô bao gồm:
Bây giờ chúng ta đã biết kính ô tô ra đời như thế nào, hãy cùng tìm hiểu xem nó được tạo ra như thế nào.
Mẹo Mua và Thay thế Kính Ô tô[nguồn:ABC News]
Kính nhiều lớp được làm bằng cách kẹp một lớp polyvinyl butyral (PVB) giữa hai miếng kính. Kính và PVB được niêm phong bằng một loạt con lăn áp lực và sau đó được nung nóng. Sự kết hợp giữa áp suất và nhiệt về mặt hóa học và cơ học này liên kết PVB với thủy tinh. Liên kết cơ học xảy ra thông qua độ kết dính của PVB, trong khi liên kết hóa học được tạo ra thông qua liên kết hydro của PVB với thủy tinh.
Lớp PVB được chèn vào đó là thứ cho phép kính hấp thụ năng lượng khi va chạm và giúp kính chống lại sự xuyên qua của đạn bay. Nó cũng làm chệch hướng tới 95% tia cực tím (UV) từ mặt trời [nguồn:Reuters]. Kính nhiều lớp có thể bị vỡ và bị thủng, nhưng nó sẽ vẫn nguyên vẹn do có liên kết hóa học với PVB.
Độ bền của kính ô tô nhiều lớp cho phép nó thực hiện hai chức năng rất quan trọng trên ô tô. Đầu tiên, nó cho phép túi khí bên hành khách triển khai chính xác. Túi khí bên người lái có xu hướng bay thẳng về phía người lái từ vô lăng, nhưng khi túi khí của hành khách được triển khai, nó sẽ bật ra khỏi kính chắn gió về phía hành khách. Một túi khí bung ra với tốc độ đáng kinh ngạc - 1/130 giây - và có thể chịu được lực nặng 2.000 pound (907 kg). Kính chắn gió phải hấp thụ cả tốc độ và lực của túi khí để bảo vệ hành khách khi gặp tai nạn. Vì sức mạnh của nó, kính nhiều lớp có thể giữ cho người ngồi trong xe khi xảy ra tai nạn. Trước đây, người ngồi trong xe có thể bị đẩy ra khỏi kính chắn gió vì kính không đủ mạnh, nhưng kính chắn gió ngày nay mang lại sự an toàn hơn.
Ngoài tác dụng hấp thụ lực của các túi khí được triển khai và giữ cho hành khách bên trong xe, kính chắn gió nhiều lớp còn cung cấp sức mạnh cho nóc xe. Kính chắn gió giữ cho mái nhà không bị xô lệch và rơi xuống hoàn toàn vào hành khách trong quá trình lật xe. Nếu không có độ cứng và độ bền của kính chắn gió nhiều lớp, nhiều mái nhà sẽ gây ra rủi ro lớn hơn cho hành khách trong một số loại tai nạn.
Nếu bạn tình cờ tìm thấy một con chip nhỏ trong kính chắn gió của mình, đừng lo lắng. Bạn không cần phải ra ngoài và thay toàn bộ kính chắn gió để giữ được độ bền của nó. Một số chip nhỏ có thể được sửa chữa nhanh chóng và dễ dàng bằng bộ dụng cụ sửa chữa chip kính chắn gió. Hầu hết các cửa hàng ô tô đều bán những bộ dụng cụ này với giá khoảng 10 đô la và cho phép bạn bơm nhựa thông vào vị trí sự cố và loại bỏ không khí thừa trong khu vực có vấn đề. Sau khi sửa xong kính, bạn sẽ khó có thể nhận thấy công việc vá của mình.
Hãy chuyển sang trang tiếp theo để tìm hiểu kính cường lực được tạo ra như thế nào và nó bảo vệ như thế nào.
Kính cường lực cũng quan trọng đối với sự an toàn của xe như kính dán, nhưng nó khác rất nhiều về cả hình thức và chức năng. Loại kính này được sử dụng cho các cửa sổ xung quanh của ô tô (còn được gọi là kính phụ ) và cửa sổ phía sau (hoặc backlite ). Kính cường lực được tạo ra bằng cách nung nóng và sau đó làm lạnh nhanh kính đến nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng nó thông qua một hệ thống máy thổi.
Bề mặt của kính nguội nhanh hơn nhiều so với tâm của kính và co lại, gây ra ứng suất nén , trong khi tâm của thủy tinh giãn nở vì nhiệt độ của nó, tạo ra ứng suất kéo . Điều đó nghĩa là gì? Hãy tưởng tượng một mảnh thủy tinh có thể được kéo hoặc kéo căng đến một độ dài nhất định (ứng suất kéo), đồng thời bị đẩy xuống và nén (ứng suất nén) đồng thời. Cả hai ứng suất kéo và đẩy đạt được thông qua quá trình gia nhiệt và làm mát đều mang lại cho kính cường lực độ bền kéo và nén. Sự khác biệt giữa hai loại này mang lại cho kính cường lực gấp 5 đến 10 lần so với ban đầu.
Các cạnh trên một tấm kính cường lực thông thường rất yếu. Nguyên nhân một phần là do nhiệt lượng tỏa ra nhanh chóng trong giai đoạn làm nguội của quá trình tôi luyện. Để giúp bù đắp cho khu vực yếu hơn này, kính được mài xuống các cạnh. Khi kính cường lực bị vỡ, nó sẽ vỡ thành những mảnh nhỏ và xỉn màu. Sự khác biệt giữa ứng suất nén và ứng suất kéo là yếu tố khiến kính có thể vỡ theo cách này. Việc kéo và đẩy kính tạo ra một lượng năng lượng đáng kể trong quá trình tôi luyện. Khi kính vỡ, năng lượng này được giải phóng và làm cho kính vỡ thành nhiều mảnh nhỏ [nguồn:AIS Glass Solutions].
Vì độ bền của nó, kính cường lực có thể chịu được việc sử dụng hàng ngày trong việc lái xe ô tô. Nếu không có nó, ô tô của chúng tôi sẽ bị đầy kính mỗi khi gặp ổ gà, vướng vào chắn bùn hoặc đóng cửa.
Vì sức mạnh và hồ sơ an toàn vững chắc của nó, một số nhà sản xuất ô tô đang xem xét việc lắp kính nhiều lớp vào tất cả các khu vực trên ô tô của họ. Nó đã được sử dụng trong một số loại xe lớn hơn:General Motors đã lắp đặt nó ở cửa sổ sau của các xe chở khách của họ để giữ cho người ngồi trong xe trong những vụ tai nạn lớn. Một số nhà sản xuất, như BMW, đã đặt kính nhiều lớp ở bên hông của một số mẫu xe của họ như một biện pháp bảo vệ bổ sung khỏi trộm cắp. Ngoài khả năng tăng cường an toàn mà nó mang lại, kính nhiều lớp còn hoạt động như một chất giảm âm tốt vì PVB bên trong nó [nguồn:Allen].
Tuy nhiên, có một vấn đề khi lắp kính nhiều lớp trong xe:Trong trường hợp khẩn cấp, người ngồi trong xe cần nhanh chóng thoát ra khỏi xe không thể làm vỡ kính nhiều lớp mà không có sự trợ giúp. Do sức mạnh của nó, kính nhiều lớp có thể vỡ lâu hơn gấp 10 lần so với kính cường lực, điều này có thể gây khó khăn cho việc thoát hiểm đối với một hành khách bị suy yếu và bị thương [nguồn:Allen]. Tình trạng tiến thoái lưỡng nan này đã không ngăn cản các nhà thiết kế ô tô nghĩ ra những cách mới để đưa nhiều kính nhiều lớp hơn vào ô tô của chúng ta. Ví dụ: mái nhà cielo (tên bắt nguồn từ tiếng Tây Ban Nha có nghĩa là "bầu trời") đã xuất hiện trên khắp các vòng đua xe ý tưởng. Mái che Cielo mở rộng kính chắn gió của ô tô ra sau đầu người lái, chuyển toàn bộ mái nhà thành một tấm kính nhiều lớp [nguồn:Allen].
Kính ô tô không chỉ được thiết kế cho sự an toàn và thoải mái. Các nhà sản xuất kính và sản xuất ô tô cũng đang cố gắng tìm ra những con đường để tái chế kính. Mặc dù một số kính thừa được tạo ra trong quá trình sản xuất kính ô tô được tái chế, nhưng một khi kính ô tô được lắp cho ô tô, việc tái chế trở nên khó khăn hơn vì các chất bổ sung như lớp phủ và các bộ phận sưởi ấm.
Bất chấp những tình huống khó xử này, các nhà sản xuất kính vẫn tiếp tục khám phá những ý tưởng mới để làm cho kính cứng hơn, an toàn hơn và thích ứng cho các loại xe mới. Bạn có thể không nghĩ nhiều về điều này, nhưng phương tiện của chúng ta sẽ không an toàn như chúng nếu không có kính cường lực và nhiều lớp hiện đại.
Cách hệ thống phanh của bạn hoạt động
Bộ tăng áp hoạt động như thế nào?
Cách hoạt động của phanh
Cách hoạt động của tài trợ ô tô