Многослойное стекло – новые возможности
Мы продолжаем рассказ об автомобильных стеклах, начатый в ноябрьском номере журнала.
Давно известен странный феномен. Люди что-то изобретают для решения конкретной проблемы. А потом оказывается, что их «придумку» можно использовать не только для решения этой проблемы, но и в других целях – иногда очень далеких.
Например, жилет (как часть мужского костюма-тройки) придумали в Англии, при дворе Карла II, в 60‑е годы XVII века, исключительно для того, чтобы носить часы на цепочке – наручных тогда еще просто не изобрели.
Но со временем оказалось, что идея «безрукавки с карманами» очень перспективна: появились бронежилеты, «разгрузки» и инструментальные жилеты для плотников и электриков, фотографов, спасательные жилеты. В качестве совсем уж «эксклюзивного» примера можно привести жилетку известного знатока Анатолия Вассермана – она весит 7 кг и в ней 26 карманов, в которых есть очень многое: от зонтика и шейной подушки для сна до маленькой подзорной трубы, рожка для обуви, набора ниток, иголок, рыболовных лесок, отверток, карандашей и авторучек, ножей, рулетки, GPS-навигатора и губки для обуви.
Собственно, та же история произошла и с многослойным автомобильным стеклом. Изобретенное сначала для повышения безопасности водителя и пассажиров, оно оказалось подходящим для «навешивания» на него многих дополнительных функций. И сегодня многослойные ветровые стекла превратились в сложные конструкции, обладающие совершенно неожиданными свойствами, о которых мы и не подозревали еще несколько десятков лет назад.
Стоит отметить, что практически все модификации многослойных стекол (в основном ветровых) связаны с повышением комфорта в самом широком смысле: прежде всего, для пассажиров, но также и для работников конвейеров и ремонтников.
Итак, по порядку.
Солнцезащитное стекло
Когда автомобили достигли технического уровня, позволяющего перемещаться на большие расстояния, на первое место стал выходить комфорт водителя и пассажиров. И первое, что пришло на ум инженерам, – это необходимость «затемнить» ветровое стекло. Дело в том, что окрашенное стекло адсорбирует больше солнечного тепла. А его применение при установке кондиционера становится еще более эффективным.
Первые «тонированные» цветные стекла были зеленого цвета – они получили широкое распространение в начале 1950‑х годов. Сегодняшние технологии позволяют производителям вносить изменения в замес сырья (шихту). В состав включаются материалы, которые улучшают адсорбирующие свойства стекла и при этом изменяют цветовую гамму, добавляя различные легкие оттенки бронзового, синего и серого цвета, а также расширяя гамму оттенков зеленого цвета.
А поскольку стекло многослойное, то у производителей есть возможность окрашивать только один слой из двух (или нескольких, в зависимости от конструкции).
Но изменение состава – не единственный путь. Защита от солнечных лучей обеспечивается также добавлением металлического покрытия на одну из поверхностей стекла (причем не обязательно на наружную). Это значительно снижает проникновение тепла внутрь машины за счет отражения (отсутствия адсорбции) солнечных лучей.
Кстати, при разработке таких покрытий выяснилось, что они также могут служить и для оттаивания стекла, и в качестве радиоантенны.
Сегодня к автомобильным стеклам применяются все новые и новые требования. Увеличение остекленной поверхности автомобиля требует обеспечить защиту от ультрафиолетовых лучей для панелей и тканевых покрытий. А для этого боковые и задние стекла также должны обладать отражающими солнечные лучи свойствами. Так что и для них требовалось применение в шихте определенных добавок для обеспечения всех требуемых свойств защиты от солнечных лучей.
На сегодняшний день добавки разных производителей отличаются друг от друга, но применяются практически всеми производителями автомобилей.
Существуют два обозначения солнцезащитных стекол: для отражающих ультрафиолетовое и инфракрасное световое излучение и для адсорбирующих разрушающее световое излучение. Отражающее стекло является более эффективным, чем адсорбирующее, но оно и более дорогое. Кстати, наиболее популярными на рынке являются отражающие стекла: комфорт дороже экономии.
Ударопрочное стекло
Это не «противоударное» стекло – оно лишь, как сказано в документах, «…снижает риск разрушения и повреждения». Оно имеет пять слоев: закаленное стекло, PVB, поликарбонатная пластмасса, второй слой PBV и второй слой закаленного стекла. Поликарбонатную пластмассу невозможно разбить – соответственно при повреждении внешнего слоя стекла внутренний поликарбонатный слой остается неповрежденным. Такое стекло часто использует компания BMW.
Звукоизолирующее стекло
Звукоизолирующее стекло служит для обеспечения более комфортного управления автомобилем. Но прежде всего такое стекло спроектировано и интегрировано в дизайн автомобилей для улучшения восприятия голосовых команд, подаваемых автомобилю, и обеспечения лучшей слышимости при разговоре построенному мобильному телефону.
Звуковые волны не проникают в автомобиль благодаря специальному внутреннему слою, помещенному между двумя слоями стекла.
Стеклянная крыша
Компания Porsche установила полностью стеклянную крышу в 1996 году в модели Targa. Она была убирающейся и перемещалась внутрь заднего стекла. Позднее компания Mercedes установила панорамные крыши собственной конструкции на некоторых моделях серий С и E. Эти автомобили имеют полностью стеклянную поверхность от крышки капота до заднего бампера. Сегодня панорамные крыши – естественно, не в столь «экстремальном» варианте – применяют и другие автопроизводители.
…Для конвейера и замены
Сегодня для того чтобы упростить установку, производители автомобилей предъявляют новые требования к производству стекол и дополнительных стеклянных компонентов.
Например, исходным требованием является наличие всех креплений и соединений, необходимых для установки. Поэтому многие стеклянные компоненты герметизированы и загрунтованы (с применением полиуретана) еще до отгрузки на сборочные предприятия.
Герметизация – это процесс изготовления «прямо на стекле» декоративных элементов панели и креплений из расплавленного поливинилхлорида (PVC) или иной пластмассы. Соединение пластика со стеклом получается герметичным, но неразъемным.
Стыковые соединения – это компоненты для дополнительного крепления стекла. Грубо говоря, предок стыковых соединений – та самая «резинка», с помощью которой закрепляли стекло в корпусе автомобиля, до того как его стали приклеивать.
Обычно стыковые соединения на стекольных заводах прижимаются под давлением, устанавливаются при помощи креплений или приклеиваются. Они могут быть укомплектованы сборочными креплениями, наружными декоративными компонентами, каналами для стекол и прочими приспособлениями.
Есть и более «продвинутые» варианты заводской подготовки стекла. Например, опция PAAS обозначает предварительно подготовленную систему приклеивания – клейкую полоску определенной формы, которая располагается по краю стекла в месте соединения.
Некоторые европейские производители автомобилей используют стеклянные компоненты с опцией PAAS для упрощения сборочных операций.
Антенны, датчики и прочие «тонкости»
Многослойность стекла дала инженерам большой простор для творческой фантазии. Например, история встроенных антенн началась с внедрения проволоки во внутренний слой ветрового стекла в 70‑х годах. И потом инженерная мысль пришла к использованию в качестве антенны металлического покрытия и альтернативного керамического стеклоцемента, нанесенного трафаретным способом на стекло.
Сегодня многофункциональные антенны на стекле используются не только для радиоприемников, но и для систем отпирания автомобиля без ключа, GPS, удаленного включения зажигания, телевидения и спутниковой связи.
Однако наиболее широко применяемой функцией стал обогрев стекла.
На большинстве автомобилей устанавливается встроенная решетка для обогрева заднего стекла. А в последнее время эту технологию начали применять и для обогрева ветрового стекла.
Для ветрового стекла существует два варианта – либо общий обогрев, либо обогрев только зоны стеклоочистителя.
Обогрев зоны стеклоочистителя обеспечивает подогревание самого стеклоочистителя и зоны стекла, на которую не попадает теплый воздух. Нагреватели зоны стеклоочистителя устанавливаются рядом в нижней части лобового стекла. Они могут быть видны либо спрятаны под панелью. При демонтаже таких стекол необходимо отключить оба контура электропроводки: один контур источника питания и другой – заземления, расположенный за декоративной стойкой «А» либо под секцией приборной панели.
Общий обогрев стекла является комфортной опцией дорогих автомобилей. Эта опция позволяет обеспечивать моментальный обогрев и оттаивание ветрового стекла – вместо традиционного обогрева, который требует времени на прогревания двигателя. Основной характеристикой является способность обеспечить оттаивание ледяного покрова ветрового стекла толщиной ¼ дюйма (около 7 мм) менее чем за 3 минуты.
Полоски нагревателя общего обогрева установлены в верхней и нижней части слоев стекла. Решетка из электрических проводов очень тонкая и практически невидима. Если смотреть на стекло на расстоянии, то оно приобретает золотой или розовый оттенок. Электрическая проводка отключается с наружной стороны под крышкой капота.
Следует заметить, однако, что компания Ford Motor Company непрерывно устанавливает ветровые стекла с общим обогревом с начала 90‑х годов. Они могут быть заменены обычными стеклами – но с обязательным отключением электронных компонентов: иначе существует риск выхода из строя автомобильного генератора.
Датчики дождя – они стоят уже на многих автомобилях. Принцип их работы достаточно прост: испускается световой луч, который отражается от поверхности стекла и возвращается обратно к датчику. Если световой луч попадает на дождевую каплю на стекле, он преломляется, и количество света возвращающегося луча уменьшается, что заставляет срабатывать механизм включения стеклоочистителя.
Надо помнить, что датчик дождя представляет собой сложное и деликатное устройство, которое требует проведения специальных процедур при отсоединении и установке.
На рынке представлен широкий выбор датчиков. Некоторые устанавливаются на стекле при помощи прозрачной двухсторонней клейкой ленты, другие – на встроенном в стекло креплении, третьи встраиваются в зеркало заднего вида. Все они располагаются в непосредственной близости от зеркала заднего вида и требуют отсоединения при замене стекла. Перед повторной установкой датчика нужно убедиться в наличии всех необходимых для установки приспособлений.
Еще один современный «наворот» – технология индикации на ветровом стекле (HUD), которая позволяет отображать на уровне глаз водителя приборную панель.
Ветровое стекло с опцией HUD имеет прозрачное отражающее покрытие, три слоя и клиновидную форму для улучшения обзора.
Важно помнить – при замене на стекло без этой опции, либо при его неправильной установке, водитель увидит лишь пятно с нечитаемыми значениями. Для проверки высоты стекла необходимо использовать автомобильную систему позиционирования, устанавливаемую по периметру гнезда установки стекла, либо использовать стекло OEM, укомплектованное распорками.
Стекло будущего
Со временем автомобильные стекла будут меняться в сторону повышения комфорта и, как следствие, сложности их конструкции. Например, новые технологии уже сегодня позволяют изменять уровень затемнения стекла – как за счет пропускания электрического тока через стекло (электрохромный метод), как и за счет внешнего природного освещения (фотохромный метод).
Второе направление – это видимость в дождь. Например, гидрофобное стекло уже применяется в некоторых моделях Toyota и Lexus. При его производстве на первую поверхность стекла накладывается определенное покрытие. При попадании дождя на гидрофобное стекло вода стекает с него при минимальном использовании стеклоочистителей, но затем покрытие подлежит замене. В настоящее время такое покрытие наносится после продажи автомобиля, но новые технологии позволяют наносить его на заводе-изготовителе автомобильных стекол. На сегодняшний день на рынке запчастей представлены две торговые марки гидрофобных покрытий: Rain-X® и Aquapel®.
Что еще придумают инженеры – сказать сложно. Но многослойность автомобильного стекла позволяет им не особенно ограничивать свою фантазию.
