samochodowe

Patrzymy na nią podczas jazdy samochodem, ale nie zwracamy na nią uwagi. Po prostu jest. Przypominamy sobie o jej istnieniu dopiero, gdy jest zabrudzona, zalodzona lub uszkodzona. Mam na myśli oczywiście przednią szybę (fot. 1). Kierowcy rzadko uważają przednie szyby w swoich pojazdach za coś więcej niż tylko osłonę przed wiatrem, deszczem i owadami. W rzeczywistości przednie szyby spełniają cały szereg funkcji, dzięki którym nasze samochody są bezpieczne i wygodne. Moda na szkło w branży motoryzacyjnej to nie tylko szyby przednie. To także szyby boczne i tylna. Szkło stało się uniwersalnym, a przede wszystkim niezwykle fascynującym materiałem dla stylistów. Projektowanie współczesnych modeli samochodów nie byłoby możliwe bez zaawansowanej technologii szyb samochodowych.




Szyby samochodowe – czynnik bezpieczeństwa
Szyby samochodowe są jednym z głównych elementów każdego nowoczesnego pojazdu. Są bardzo ważnym ogniwem konstrukcji samochodu, jak również biernego łańcucha bezpieczeństwa, ponieważ dają oparcie dla poduszek bezpieczeństwa. Poza tym, dobra widoczność przez szybę pomaga zachować bezpieczeństwo podczas jazdy. Oryginalna, prawidłowo wklejona i nie- uszkodzona szyba stanowi mało widoczny, ale wiele znaczący dla bezpieczeństwa element. Podczas wypadku pęka i ulega deformacji, ale nie odrywa się od nadwozia. Jest jego integralną częścią (fot. 2).




Jeżeli szyba jest uszkodzona, to powinna być natychmiast wymieniona, aby przywrócić pojazdowi jego nienaruszony stan. Do montażu powinny być stosowane tylko szyby, które są dopuszczone i zalecane przez producenta samochodów. Szyby jako element konstrukcyjny nadwozia oraz rodzaj kleju, jakim zostały wklejone, zostały dokładnie dobrane do sztywności całego nadwozia. Każda zmiana tych parametrów może wpływać bardzo znacząco na brak zachowania sztywności nadwozia podczas wypadku. Stosowanie dowolnych szyb i klejów może powodować także niespodziewane i samoistne ich pękanie.

Produkcja szyb
Producenci szyb już dawno przestali skupiać się tylko na przedniej szybie samochodu. Dzisiaj koncentrują się na szybach samochodowych jako całości. Współpraca producentów szyb z producentami samochodów rozpoczyna się już na etapie projektowania nowego modelu samochodu. Symulacje komputerowe pozwalają na szybkie uzyskanie informacji w zakresie właściwości optycznych, doboru procesu produkcyjnego, kształtowania powierzchni czy możliwości produkcyjnych i kształtowania kosztów. Stosowane są także rozwiązania zakładów „satelitarnych” opracowujących, produkujących i montujących elementy przeszkleń w pobliżu lub na terenie fabryk produkujących samochody. Obecne szkło wysokiej jakości produkowane jest w technologii “float”, która została opracowana przez firmę Pilkington. Najpierw są produkowane duże płyty szkła, z których następnie wykonywane są szyby o wymaganym kształcie, konstrukcji i przeznaczeniu.

Szkło produkowane jest z pięciu podstawowych surowców. Zawartości procentowe poszczególnych składników przedstawiam poniżej (wg firmy Pilkington):
- piasek – około 72 proc.,
- soda – około 13 proc.,
- wapień – około 8 proc.,
- dolomit – około 4 proc.,
- tlenek glinu – około 1 proc.

Oczywiście, dokładne proporcje i skład chemiczny są ścisłą tajemnicą każdego producenta szyb. Dokładnie wymieszane surowce topione są w piecu. Następnie płynne szkło o temperaturze około 1000ºC jest wylewane z pieca do płytkiej wanny z płynną cyną w atmosferze o kontrolowanym składzie chemicznym. Szkło rozlewa się po cynie, uzyskując płaską i gładką powierzchnię. Grubość tafli szkła regulowana jest prędkością wypływu szkła z pieca. Nowoczesne procesy technologiczne pozwalają na wytwarzanie szkła o grubości od 0,4 do 25 mm i szerokości do ponad 3 m. Po odprężeniu, czyli kontrolowanym schładzaniu, pojawia się szkło w postaci polerowanego ogniowo produktu o równoległych powierzchniach. Proces produkcji szkła jest ciągły. Jeden cykl produkcyjny trwa od 11 do 15 lat. Następnie ta długa wstęga szkła jest cięta na duże lub małe płyty i rozwożona do zakładów produkujących szyby samochodowe: hartowane i laminowane. Szkło hartowane jest używane najczęściej w bocznych i tylnych szybach samochodowych. Ten rodzaj szkła jest odporniejszy od szkła standardowego na uderzenia i na zginanie. Ale wystarczy tylko mały, ostry kamyczek lub inne ostre narzędzie i szyba pęka na bardzo małe, nieostre kawałki, które zmniejszają ryzyko powstawania poważnych skaleczeń i obrażeń (fot. 3a). Te właściwości szkła uzyskuje się przez kontrolowane nagrzewanie do temperatury około 650OC i następnie przez gwałtowne schłodzenie. Ten proces, zwany hartowaniem, wprowadza do struktury szkła wewnętrzne naprężenia, które z jednej strony czynią szybę odporną na działania mechaniczne, ale z drugiej strony czynią ją bardziej kruchą.







Proces nagrzewania stosuje się także do kształtowania szyb. Można tu wyróżnić dwie metody. Według jednej, podgrzane szkło kładzie się na formie i pozwala, aby “osiadło” samo pod wpływem siły ciężkości. Według drugiej, stosowanej do bardziej złożonych kształtów, podgrzane szkło jest wytłaczane na formie o wymaganym kształcie. Szkło laminowane powstaje zwykle poprzez umieszczenie pomiędzy dwiema taflami szkła mocnej i przezroczystej foli z poliwinylobutylu (PVB). Taka szyba jest określana jako bezpieczna, ponieważ po pęknięciu wszystkie kawałki trzymają się razem, a poza tym, nawet po całkowitym popękaniu jest cały czas przejrzysta (fot. 3b).

Produkcję szyb dwuwarstwowych rozpoczyna się od formowania prostokątnych tafli szkła. Następnie wykonuje się obróbkę krawędzi i myje całe tafle. W razie potrzeby wykonuje się ceramiczny czarny lub szary nadruk. Jest to tylko maskownica przykrywająca to, co jest pod szybą, a kropkowane krawędzie dają płynne przejście pomiędzy ciemną krawędzią szyby i jej jasną płaszczyzną. Ceramiczny nadruk wykonuje się na wewnętrznej tafli szkła, tak żeby na gotowej szybie znajdował się on na jej wewnętrznej stronie. Szyby do samochodów BMW mają ceramiczny nadruk na obydwu taflach szkła. Do gięcia przygotowuje się tafle szkła parami: taflę wewnętrzną i zewnętrzną. Ponieważ obydwie warstwy szkła muszą po gięciu zostać rozdzielone, dlatego przed gięciem powierzchnie styku są pokrywane środkiem oddzielającym. Gięcie szyb wykonuje się na gorąco, poprzez podgrzewanie do temperatury około 620OC. Pożądany kształt szyby uzyskuje się, podobnie jak w przypadku szyb hartowanych, poprzez gięcie grawitacyjne lub za pomocą prasy przy bardziej złożonych lub skomplikowanych kształtach. Ukształtowane pary tafli szklanych są następnie stopniowo schładzane do temperatury pokojowej.
















Po wygięciu, szyby są jeszcze raz dokładnie umyte. Potem pomiędzy obydwie warstwy szyb kładzie się folię PVB, podgrzewa i przez docisk razem ze sobą łączy. Folia PVB jest matowa, przezroczystą staje się dopiero po procesie laminowania. Wymaga to usunięcia pęcherzyków powietrza uwięzionych między warstwami szkła za pomocą metody mechanicznej lub próżniowej, a następnie szyba jest podgrzewana do temperatury około 140OC w autoklawie pod naciskiem 10-15 kg/cm2, aby zakończyć proces sklejania dwóch tafli szkła. W szybach przyciemnianych (zielonych, brązowych lub niebieskich) o wysokiej jakości barwione jest szkło. Natomiast w szybach standartowych efekt szyby przyciemnianej uzyskuje się przez stosowanie barwionych folii PVB. Ostatnią operacją jest montowanie dodatkowego wyposażenia: uchwytu lusterka wewnętrznego, ozdobnej ramki i warstwy poliuretanu na szybach powlekanych, bolców ustalających itd.

Każda szyba samochodowa oprócz czarnego ceramicznego nadruku ma także wydrukowany znak fabryczny producenta, normy techniczne, rodzaj budowy oraz datę produkcji (fot. 4). Data produkcji oznaczona jest cyfrą i kropkami przed lub po niej, np. 8 . . . , co oznacza wrzesień 1998 rok. Cyfra oznacza końcówkę roku produkcji, natomiast kropki jak poniżej:
- 6 kropek przed cyfrą roku = styczeń,
- 1 kropka przed cyfrą roku = czerwiec,
- 6 kropek po cyfrze roku = lipiec,
- 1 kropka po cyfrze roku = grudzień itd.




Sprawdzenie roku produkcji szyby i porównanie z rokiem produkcji samochodu pozwala na stwierdzenie czy szyba wklejana była fabrycznie, czy w warsztacie naprawczym. Wymiana szyby w warsztacie może być związana z naprawą blacharsko- -lakierniczą, która nie zawsze jest wykonana prawidłowo.
Inne oznaczenia to:
- E6 – kraj wydający certyfikat (6 – Belgia; 1 – Niemcy; 20 – Polska; 3 – Włochy itd.)
- 43R – certyfikacja wg ECE R43
- 00132 – nr certyfikatu
- AS1 – szyba przednia (AS2 – szyba boczna; AS3 – szyba tylna)
- M83 – certyfikacja wg standardu USA

Powyższe, prawidłowe oznaczenia znajdziemy na szybach zalecanych przez producentów samochodów. Ale są także szyby produkowane przez mało znanych producentów, którzy podają tylko numer certyfikatu E, np. szyba na fot. 5, której certyfikat został nadany w Finlandii. Niektóre dodatkowe elementy szyb wykonywane są już podczas procesu laminowania, np. ogrzewanie i anteny drukowane na folii międzywarstwowej. Inne, jak np. uszczelki, uchwyty lusterek i nadruki ceramiczne, wykonywane są po połączeniu obydwu tafli szkła. Takie modułowe rozwiązania ułatwiają proces montażu pojazdu.

Najważniejsze rozwiązania modułowe to:
- enkapuslacja, czyli wtryskowe formowanie polimerowej uszczelki, dopasowanej dokładnie do nadwozia samochodu. Metoda ta pozwala również na umieszczenie w formowanym tworzywie dodatkowych elementów dekoracyjnych, mechanizmów mocujących, a nawet zawiasów do otwierania okien w samochodach typu minivan i kombi;
- ekstruzja, czyli wytłaczanie polimerowego profilu lub uszczelki na obrzeżach szkła, które są dokładnie dopasowane do nadwozia samochodu. Jest to alternatywne rozwiązanie dla enkapuslacji;
- przedmontaż, czyli zamocowanie na szybie zacisków pozycjonujących, podkładek dystansowych, zaczepów i uchwytów ułatwiających montaż szyby.

Dodatkowe funkcje szyb samochodowych

Szyba z anteną
Coraz powszechniejsze są szyby ze zintegrowaną anteną, która zapewnia bez zakłóceń funkcjonowanie radia i systemu nawigacyjnego. Antena montowana jest najczęściej na szybie tylnej, ponieważ powinna być jak najdalej oddalona od silnika, który mógłby wprowadzać zakłócenia w odbiorze fal radiowych (fot. 6). Tylko w autobusach antena montowana jest na szybie przedniej. Na szybach hartowanych antena jest drukowana na wewnętrznej stronie szyby. Na szybach laminowanych obwody antenowe drukowane są na folii między warstwowej.




Szyby ogrzewane
Wszyscy znamy system ogrzewania tylnej szyby hartowanej, drukowany na jej wewnętrznej stronie. Taki system jest widoczny, a ze względu na położenie ulega częstym uszkodzeniom podczas czyszczenia i mycia szyby. Inaczej wygląda system ogrzewania stosowany do szyb laminowanych. W celu poprawienia funkcjonowania wycieraczek, czyli podgrzewania ich w przypadku przymarznięcia do szyby, zastosowany był układ grzejny drukowany na dolnej części szyby od strony wewnętrznej. W nowoczesnych szybach laminowanych system ogrzewania obejmuje całą powierzchnię szyby. Element grzejny w postaci cienkich (około 20 mikrometrów) przewodów oporowych z wolframu drukowany jest na folii PVB (fot. 7). Moc grzewcza takich szyb wynosi około 2-5 W/dm2. Tak powstają systemy do odmrażania szyby i usuwania zaparowania szyby od wewnątrz.




Podwójna warstwa, która odbija ciepło
Odbijanie promieniowania cieplnego jest równie ważne, bowiem większe powierzchnie szklane w nowoczesnych pojazdach narażają wnętrze na przegrzanie. Aby zapobiec nadmiernemu gromadzeniu się ciepła wewnątrz samochodu, opracowane zostały laminowane szyby z podwójną warstwą folii. Zarówno szyba, jak i folia odbijają promieniowanie ultrafioletowe, dzięki czemu odczuwa się zauważalne obniżenie temperatury.
Innym rozwiązaniem obniżającym temperaturę wnętrza pojazdu przez promieniowanie słoneczne jest szyba barwiona na zielono. Szyby te są zoptymalizowane pod kątem pochłaniania promieniowania słonecznego, przez co zmniejszają o około 20 proc. ilość ciepła przedostającą się do wnętrza pojazdu. Jako że wewnątrz pojazdu gromadzi się mniej ciepła, można bardziej ekonomicznie wykorzystywać klimatyzację.

Widzieć i nie być widzianym
Elektrochromowe szyby to jeden z najnowszych wynalazków producentów szyb, który początkowo był wykorzystywany w “szyberdachach” i samochodach z otwartym nadwoziem. Technologia ta pozwala na płynną zmianę stopnia zaciemnienia szyb w celu lepszej regulacji światła i temperatury, poprawiając poziom komfortu użytkownika. W przyszłości technologia ta będzie stosowana również w tylnych szybach bocznych i tylnej szybie, dzięki czemu każdy będzie mógł według własnego uznania wybrać stopień ochrony prywatności wewnątrz samochodu i widzieć, samemu nie będąc widzianym.

Szyby akustyczne
Jednym z najważniejszych udoskonaleń jest wprowadzenie do produkcji szyb laminowanych trzywarstwowej folii dźwiękochłonnej. Warstwy zewnętrzne to zwykła folia PVB, a warstwa wewnętrzna z materiału miękkiego, który neutralizuje wibracje i wycisza hałas. Konwencjonalne szyby laminowane zatrzymują o 30 proc. więcej hałasu niż szyby hartowane o grubości 4 mm. Laminowane szyby akustyczne zatrzymują dodatkowo 20 proc. hałasu.

Szyby bez wycieraczek
Wiemy, jak kłopotliwa jest jazda podczas deszczu. Przy dużym deszczu wycieraczki są włączone na szybkim biegu ciągłym i mniej lub lepiej usuwają nadmiar wody z szyby. Ale podczas małych opadów lub drobnego deszczu ciągły bieg wycieraczek przeszkadza, a włączane co jakiś czas wycieraczki nie zawsze robią to dokładnie i nie zawsze w odpowiednim czasie. Elementem wspomagającym pracę wycieraczek są czujniki deszczu, które za pomocą promieni podczerwonych wykrywają wilgoć na szybie przedniej. Następnie automatycznie uruchamiają wycieraczki i dobierają odpowiednią częstotliwość ich pracy w zależności od intensywności opadów deszczu. Innym rozwiązaniem wspomagającym oczyszczanie szyby z wody jest pokrycie zewnętrznej powierzchni szyby cienką, niewidoczną powłoką hydrofobową, która zmniejsza powierzchnię styku kropli z szybą, co ułatwia jej oderwanie się od szyby przez pęd powietrza podczas jazdy samochodu. Zapewnia to szybkie spływanie wody deszczowej z szyby samochodu i tym samym poprawia widoczność dla kierowcy i pasażerów.

Szyby boczne laminowane
Jeszcze do niedawna szyby boczne i tylne były wykonywane ze szkła hartowanego. Jednym z powodów takiego rozwiązania było bezpieczeństwo, czyli łatwy dostęp do ofiar wypadku, które nie mogą same opuścić pojazdu. Ale po wprowadzeniu nowych rozwiązań konstrukcyjnych nadwozi samochodów, polegających na sztywnej kabinie pasażerskiej i możliwości otwarcia drzwi samochodu – nawet po poważnym zdeformowaniu nadwozia – pozwoliło na montowanie szyb laminowanych także na bocznych i tylnych powierzchniach nadwozia. Szyby laminowane dają większy komfort, redukują hałas o wysokiej częstotliwości, chronią przed promieniowaniem UV i zmniejszają bezpośrednie promieniowanie słoneczne. Poza tym, zabezpieczają samochód przed włamaniem i zmniejszają ryzyko kradzieży. Patrząc na szkło, nie potrafimy określić, jakie są jego właściwości, ani jak sprawdza się w praktyce w otoczeniu, do którego zostało przeznaczone. Sama szyba jest zauważana wyłącznie podświadomie. Nie widać tych wszystkich innowacji technologicznych, które wpływają na bezpieczeństwo i komfort.

Wiesław Wielgołaski